5.3 Efecto de Parámetros de Inyección sobre propiedades mecánicas
5.3.5 Análisis de efectos principales e interacciones
Para tratar de resumir los resultados obtenidos se presentan a continuación las tablas de respuesta correspondientes a cada polímero, para cada una de las propiedades analizadas; lo cual permite visualizar de manera general los efectos principales de cada uno de los parámetros estudiados y así, tratar de establecer cuál tuvo mayor efecto sobre dicha propiedad.
Tabla 5.23 Efecto del Cambio de las Variables de Operación sobre las Propiedades Mecánicas de PBT
RESISTENCIA AL IMPACTO MÓDULO DE FLEXIÓN
NiveIes A B C A B C
T. de Fund. t. de Enf. Vel. Iny. T. de Fund. t. de Enf. - Vel. Iny.
36.83 36.45 36.70 1855.76 1841.19 1836.49 (+)
2 39.14 39.52 39.27 1874.84 1889.41 1894.11
Diferencia -2.315 -3.07 -2.57 -19.09 -48.21 -57.62
% 5.9 7.8 6.5 1.01 2.6 3.04
Se puede apreciar (Tabla 5.23) que, para la resistencia al impacto en PBT, no existe una diferencia importante en el efecto mostrado por los tres parámetros considerados en este diseño. No obstante se puede apreciar que el mayor efecto lo mostró el tiempo de enfriamiento, seguido por la velocidad de inyección. Por otra parte, para el módulo de flexión, corroborando la discusión anterior a este respecto, se observa la influencia de la velocidad de inyección.
107
Tabla 5.24 Efecto del Cambio de las Variables de Operación sobre las Propiedades Mecánicas de PET
RESISTENCIA AL IMPACTO MÓDULO DE FLEXIÓN
Niveles
1 (+)
2 (-) Diferencia
%
A B C
T. de Fund. t. de Enf. Vel. Iny.
14.63 13.97 11.79
A B C
T. de Fund. t. de Enf. Vel. Iny.
2228.80 2212.93 2212.053 11.87 12.52 14.72 2227.64 2243.51 2243.91
2.76 1.45 -2.93 1.16 -30.58 -31.38
18.86 10.37 19.90 0.05 1.36 1.35
Por otra parte, con respecto al PET, la tabla de respuestas nos muestra un efecto similar de la velocidad de inyección y de la temperatura de fundido. Lo cual pone en evidencia que ambos parámetros influyen de manera importante en la respuesta observada. Sin embargo, considerando lo anteriormente discutido es claro el comportamiento mostrado al aumentar la velocidad de inyección (ocurre una disminución de la resistencia al impacto), mientras que el efecto de la temperatura de fundido es opuesto, esto es, no corresponde a lo esperado ni a lo observado para PBT. En el caso del módulo de flexión podemos considerar que el efecto de los tres parámetros de procesamiento, como ya se ha mencionado, es mínimo y pudiera ser atribuido a que en este caso, la velocidad de enfriamiento fue mayor, lo cual repercutiría en el contenido de material amorfo; como se sabe, un mayor contenido de material amorfo repercute en una mayor resistencia al impacto.
Dentro de lo contemplado en el objetivo se plantcó si, bajo las condiciones experimentales utilizadas se podría establecer una correlación entre la cristalinidad desarrollada en las probetas y alguna propiedad mecánica. Sin embargo, no se observaron cambios apreciables en la cristalinidad al variar de condiciones de procesamiento, por lo que no fue posible establecer dicha correlación.
En algunos casos se asume que el efecto de un factor no depende del nivel del otro; sin embargo, no siempre es éste el caso. Cuando el efecto de un factor depende del nivel del otro se dice que existe una interacción entre ambos factores (Taguchi, 1987). Para saberlo, se hace una
gráfica de los cambios de una variable, A (ej. Temp.de Fundido) contra los cambios de la otra variable, B (ej. Tiempo de enfriamiento). Si las líneas de respuesta graficadas son paralelas no existe interacción entre los factores. Es decir el cambio de Bi a B2 provoca un efecto constante en A (Fig.5.24 (e)). Si por otra parte, las líneas de respuesta no son paralelas (Fig. 5.19 a) se dice que existe interacción entre los factores analizados. El grado de no paralelismo entre las líneas de respuesta graficadas indica la fuerza de la interacción. En el caso de una interacción muy fuerte las líneas de respuesta pueden intersectarse.
Se incluye a continuación un ejemplo de las tablas de respuesta de las interacciones de las tres variables para la resistencia al impacto de PBT y sus gráficas respectivas.
Tabla 5.25 Interacciones entre Variables en la Resistencia al Impacto Izod en PBT entre (a):
Temperatura de fundido-tiempo de enfriamiento (AxB), (b): tiempo de enfriamiento-Velocidad de inyección (BxC) y (e): Temperatura de fundido-Velocidad de inyección (AxC)
BI B2
Al 35.01 38.64
A2 37.88 40.39 (a)
Cl C2
Al 35.69 38.01
A2 37.75 40.53
(e)
Cl C2
BI 34.66 38.23
B2 38.73 40.31 (b)
A= Temperatura de Fundido
BTiempo de Enfriamiento CVelocidad de Inyección
1 Nivel alto 2 Nivel bajo
]
109
E
—5 a
50
48
E 46
—3
o 44 o- 42
E 40
(o 38 e
36 8) - 34
32
30
Al A2
Temperatura de Fundido
E 46
—3 44
tt 42
o- E 40
e 36 e
36 i; 34 (1)
32 30
Bi B2
Tiempo de Enfriamiento
46
46 44
42
36
34
32 1.
30
Al A2
Temperatura de Fundido
Figura 5.24 Gráficas de las interacciones entre temperatura de fundido (A), tiempo de enfriamiento (B) y velocidad de inyección (C) para la resistencia al impacto de PBT.
De acuerdo a estas gráficas podemos apreciar que para la resistencia al impacto de PBT se presenta una interacción entre la velocidad de inyección y el tiempo de enfriamiento (c); es decir, el cambio en tiempo de enfriamiento (B) tiene efecto sobre el cambio en la velocidad de inyección y viceversa.
Las interacciones correspondientes al módulo de elasticidad de PBT se incluyen enseguida:
—-B1
0 —•—B
1950
'0 1
(0 J
-c i .52 - 1900-1
.9 1 uJ 1 .9 1850]
- 1
'0 1
1
1800
Al A2
Temperatura de Fundido
Bi B2
Tiempo de Enfriamiento
2000
o- (0 1950 a) 02
o
0) 1900 (0
w a)
0
2 1850 'o '0
1800
—.—c
Al A2
Temperatura de Fundido
Figura 5.25 Gráfica de las interacciones entre temperatura de fundido (A), tiempo de enfriamiento (B) y velocidad de inyección (C) para el módulo de elasticidad de PBT.
De acuerdo a estas gráficas podemos apreciar que para el módulo de flexión de PBT, se aprecia una interacción entre la temperatura de fundido y el tiempo de enfriamiento (a); es decir, el cambio en tiempo de enfriamiento (B) tiene efecto sobre el cambio en la temperatura de fundido (A) y viceversa.
111
E
Resistencia al Impacto PET:
20 4
Al A2
Temperatura de Fundido
18 —r—Cl
—.—c
..
12
10
61
Bi B2
Tiempo de Enfriamiento
20
Al A2
Temperatura de Fundido
Figura 5.26 Gráfica de las interacciones entre temperatura de fundido (A), tiempo de enfriamiento (B) y velocidad de inyección (C) para la resistencia al impacto de PET.
De acuerdo a estas gráficas podemos apreciar que para la resistencia al impacto de PET, se aprecia una fuerte interacción entre la temperatura de fundido y el tiempo de enfriamiento (a);
es decir, el cambio en tiempo de enfriamiento (B) tiene efecto sobre el cambio en la temperatura de fundido (A) y viceversa.
Módulo de Elasticidad, PET:
a
2400 2350
o-
2300 D
2250 (3 (13 2200
uJ II) 2(50
.9 2100 2050 2000
Al A2
Temperatura de Fundido
2400
2350
o-
2300 2250 o
(1) 2200
w 2150 -D
.9 2100 2050 2000
Bi B2
Tiempo de Enfriamiento
2400
2350 2300 co D 2250 (2
2200
w 2150 2100
.0 0 2050
2000
Al A2
Temperatura de Fundido
Figura 5.27 Gráfica de las interacciones entre temperatura de fundido (A), tiempo de enfriamiento (B) y velocidad de inyección (C) para el módulo de elasticidad de PET.
De acuerdo a estas gráficas podemos apreciar que para el módulo de flexión de PET, se aprecia una fuerte interacción entre la velocidad de inyección y el tiempo de enfriamiento (b); es decir, el cambio en tiempo de enfriamiento (B) tiene efecto sobre el cambio en la velocidad de inyección (C) y viceversa.
113
CONCLUSIONES
6 CONCLUSIONES
Con respecto a la cristalinidad podemos decir que las condiciones de procesamiento analizadas no afectaron la cristalinidad de manera significativa, en particular para el caso de PBT.
Los cambios en las condiciones de operación no afectaron el grado de cristalinidad de manera significativa para ambos polímeros. Sin embargo, se observan diferencias en la - cristalinidad desarrollada en las diferentes regiones (Externa, Media y Centro).
La cristalinidad encontrada en la región Externa de todas las muestras de PBT fue relativamente menor a las regiones Media y Centro, mientras que la correspondiente a estas dos regiones fue similar entre sí.
Para el caso específico del PET, las condiciones de procesamiento provocaron mayor variación en la cristalinidad de las diferentes regiones, principalmente en Centro y Media, ya que la región Externa para todas las muestras fue altamente amorfa. Este material presentó cristalización fría durante el calentamiento, la cuál mostró variaciones en función de las condiciones de procesamiento y en función de las diferentes regiones estudiadas.
Al comparar ambos materiales respecto a su comportamiento en cristalinidad se puede concluir que, bajo las condiciones de procesamiento utilizadas, las zonas externas presentaron una diferencia significativa con respecto a las zonas internas, sin embargo, para el caso del PET la cristalinidad en la zona externa es mínima. La diferencia en la cristalinidad entre la capa central y externa es mayor para el caso del PET, 60% y 20% para el PBT. Ambos materiales presentaron recristalización durante la fusión.
En general, para ambos materiales estudiados, la resistencia al impacto fue la propiedad que mostró mayor sensibilidad a los cambios en las condiciones de procesamiento.
114
En el caso particular del PBT, las variables que mayor efecto mostraron sobre su comportamiento mecánico fueron el tiempo de enfriamiento y la velocidad de inyección. La resistencia al impacto de PBT se ve favorecida a baja temperatura de fundido, tiempo de enfriamiento corto y baja velocidad de inyección.
Por otra parte, en el caso del PET se considera que la velocidad de inyección mostró su mayor efecto respecto a la disminución de la resistencia al impacto.
Finalmente se puede concluir que los cambios en las condiciones de procesamiento como:
velocidad de inyección, tiempo de enfriamiento y temperatura de fundido afectan en mayor grado la cristalinidad de las diferentes zonas y la resistencia al impacto del PET con relación al PBT. Bajo las condiciones de procesamiento utilizadas no fue posible encontrar una relación directa entre la cristalinidad mostrada en las diferentes zonas con alguna de las propiedades mecánicas estudiadas, debido a que no fue posible determinar una cristalinidad promedio de toda la probeta.
ll1':IIJIuIHJt,J
7 TRABAJO FUTURO
Efectuar el estudio ampliando el intervalo de condiciones en procesamiento (temperatura de fundido, tiempo de enfriamiento y velocidad de inyección).
Establecer la cristalinidad promedio de la muestra, realizando un mayor número de determinaciones en las tres regiones; así como a diferentes distancias del punto de inyección.
Tratar de establecer una metodología para la determinación de espesores de coraza a diferentes distancias del punto de inyección.
Se considera importante la determinación de propiedades mecánicas tomando en cuenta la distancia del punto de inyección.
Estudiar el efecto de las condiciones de proceso sobre la degradación del polímero (pesos moleculares, grupos terminales, contenido de oligómeros, contenido de gel).
Determinación de módulos mediante Análisis Mecánico Dinámico (DMA).
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* (1989)
120
PBT: (a) 240°C y (b) 260°C.. ... ... . ... 102 Tabla 5.17 5.17 Resumen de Condiciones de Procesamiento y Resultados de
Caracterización de las Diferentes Propiedades del PET. ... . ... 102 Tabla 5.18 Efecto del cambio en la Velocidad de Inyección y en el Tiempo
de Enfriamiento sobre la Resistencia al Impacto en PET: (a) 260°C y (b) 290°C ... .. ... . ... .... 104 Tabla 5.19 Efecto del cambio de la Velocidad de Inyección y de la
Temperatura de Fundido sobre la Resistencia al Impacto Izod en PET: (a) 30s y (b) 40s... 105 Tabla 5.20 Comparativo entre la Resistencia al Impacto de PBT y de PET en
el nivel alto de Tiempo de Enfriamiento y de Velocidad de Inyección... . ... . ... . ... 106 Tabla 5.21 Efecto del cambio en la Velocidad de Inyección y en el Tiempo
de Enfriamiento sobre el Módulo de Elasticidad en Flexión en PET: (a) 260°C y (b) 290°C ... . ... . ... 106 Tabla 5.22 5.22 Efecto del cambio en la Velocidad de Inyección y en la
Temperatura de Fundido sobre el módulo de Elasticidad en Flexión en PET: (a) 30s y (b) 40s... 106 Tabla 5.23 Efecto del Cambio de las Variables de Operación sobre las
Propiedades Mecánicas de PBT ... . ... . ... ... 107 Tabla 5.24 Efecto del Cambio de las Variables de Operación sobre las
Propiedades Mecánicas de PET ... . ... . 108 Tabla 5.25 Interacciones entre Variables en la Resistencia al Impacto Izod
en PBT entre (a): Temperatura de fundido-tiempo de enfriamiento (AxB), (b): tiempo de enfriamiento-Velocidad de inyección (BxC) y (e): Temperatura de fundido-Velocidad de inyección(AxC) ... ... ... 109
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