¿Qué es una prueba de agrietamiento por tensión? Guía de las pruebas de fondos de botellas de PET
Una prueba de agrietamiento por tensión mide qué tan bien resiste el fondo de una botella de PET al agrietamiento cuando está bajo presión y en contacto con un líquido agresivo. Se utiliza para botellas de PET sopladas para refrescos carbonatados, cuyo fondo permanece bajo la presión del CO2 durante toda la vida del producto. La prueba acelera una falla que de otro modo podría aparecer mucho después del llenado, para que los fabricantes de botellas y los embotelladores puedan estimar el comportamiento a largo plazo de sus botellas.
¿Cómo funciona un probador de agrietamiento por tensión?
La botella se llena de agua y se presuriza, y su fondo se sumerge en una solución diluida de hidróxido de sodio (NaOH). AT2E recomienda una solución de NaOH al 0,200 %. Después, el probador registra para cada botella el tiempo y la presión a los que falla, hasta que termina el tiempo de prueba predefinido.
Los SCT-PLC y SCT-D de AT2E ofrecen dos secuencias de prueba:
Modo PS: primero se presuriza la botella y se mantiene durante un tiempo fijado, por ejemplo 5 minutos. Después se sumerge el fondo en la solución mientras se mantiene la presión.
Modo SP: primero se sumerge el fondo en la solución, y después se presuriza la botella según la configuración del ciclo.
Una falla se manifiesta como una fuga. En el SCT-D de AT2E, la posición de una botella con fuga se señala en la pantalla, su presurización se detiene y se muestran la presión y el tiempo de la fuga.
Aplicaciones principales
Botellas de refrescos carbonatados: control de la resistencia al agrietamiento por tensión de los fondos de botellas de PET.
Diseño de botellas y preformas: comparación de diseños de fondo o de preforma antes de la producción.
Control del soplado: verificación de las botellas después de un cambio de ajustes, de moldes o de material.
Contacto con líquidos alcalinos: evaluación del comportamiento de las botellas en contacto con productos alcalinos, como algunos lubricantes de transportadores y productos de limpieza.
Conceptos clave: tensión, contacto químico y tiempo hasta la falla
Tensión: el fondo de una botella de refresco carbonatado soporta la presión del CO2, y su centro es la parte menos estirada de la botella durante el soplado. Esta combinación lo convierte en la zona con más probabilidad de agrietarse.
Agrietamiento por tensión ambiental: un plástico bajo tensión se agrieta mucho más rápido en contacto con ciertos productos químicos que en el aire. Para el PET, los líquidos alcalinos son típicos, por eso la prueba utiliza hidróxido de sodio.
Tiempo hasta la falla: el resultado de la prueba es el tiempo que resiste cada botella antes de presentar una fuga, y el número de botellas que fallan antes del final de la prueba. Los resultados varían de una botella a otra, por lo que se prueban varias botellas a la vez: los probadores de agrietamiento por tensión de AT2E tienen varias posiciones, hasta 26 en el SCT-D.
Exactitud de la presión: el SCT-D controla la presión de prueba de 0 a 6 bar con una exactitud de ±0,5 % F.S. y una resolución de 0,01 bar, mientras que el SCT-ECO, mecánico, tiene una exactitud de ±2,5 % F.S.
Presión y química: por qué se agrietan las botellas
Cuelgue un peso de una hoja de papel y aguantará. Ponga una gota de agua donde el papel está tirante y se romperá en ese punto. Ni el peso ni el agua causaban daño por separado; juntos, encontraron el punto más débil.
El agrietamiento por tensión funciona igual. Ni la presión en la botella ni el líquido alcalino bastan por sí solos para romper un fondo bien fabricado, pero juntos abren pequeñas grietas en los puntos más tensionados, y las grietas crecen hasta que la botella presenta una fuga. La temperatura también acelera el proceso, por lo que la prueba se realiza en condiciones controladas, lo que hace que los resultados sean comparables de una prueba a otra.
Calibración del probador de agrietamiento por tensión
Un probador de agrietamiento por tensión tiene tres factores que controlar: la presión, la solución y la temperatura.
Comparar la lectura de presión de cada posición con un indicador de referencia certificado a varias presiones.
Preparar la solución a la concentración especificada, verificarla, y comprobar el volumen de solución en cada recipiente.
Verificar la temperatura de prueba, registrar todas las desviaciones, y ajustar o volver a calibrar si superan el límite aceptable.
Una solución fresca y recipientes limpios forman parte del método: una solución cuya concentración ha cambiado da resultados que no pueden compararse con pruebas anteriores.
Probadores de agrietamiento por tensión de AT2E
Los probadores de agrietamiento por tensión de AT2E van desde un modelo mecánico hasta un sistema totalmente automático:
SCT-PLC: probador de agrietamiento por tensión controlado por PLC, con llenado automático de agua y solución, modos PS y SP, de 0 a 6 bar, tiempo de prueba de 0 a 200 minutos, de una o varias posiciones.
SCT-D: probador de agrietamiento por tensión de varias posiciones, de 1 a 26 posiciones, de 0 a 6 bar, exactitud ±0,5 % F.S., hasta 100 horas por etapa.
SCT-ECO: probador de agrietamiento por tensión totalmente mecánico que no necesita electricidad (suministro de aire comprimido de 7 a 8 bar), de 1 a 12 posiciones, de 0 a 6 bar, exactitud ±2,5 % F.S.
Conclusión
El agrietamiento por tensión es una falla lenta que empieza en un lugar difícil de ver: el centro del fondo. Una prueba de agrietamiento por tensión la reproduce en el laboratorio en condiciones controladas. Con una presión controlada, una solución a la concentración correcta y suficientes botellas por prueba, da una estimación de cómo se comportarán un diseño de fondo y un proceso de soplado durante la vida del producto.
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