ASTM D5930 Ensayos de conductividad térmica en plásticos fundidos

La conductividad térmica de los plásticos es una propiedad importante para el procesado de los mismos ya que afecta a la distribución de la temperatura y el proceso de enfriado de la masa fundida. Esta información es necesaria para obtener un proceso de simulación seguro de la extrusión e inyección del molde, su predicción y conocimiento conducen a un incremento de productividad y a una major calidad. Con un accesorio especialmente diseñado el reómetro capilar CEAST SR50 y siguiendo la técnica de línea de transición de la norma ASTM D5930 medimos la conductividad térmica de las muestras seleccionadas de LDPE (polietielenos de baja densidad), PS (poliestirenos) y PC (policarbonatos)  bajo diferentes condiciones de temperatura y presión. Estas mediciones son llevadas a cabo bajo condiciones típicas de temperatura y presión del procesado de plásticos hasta 300 ºC y 200 MPa (572 ºF y 29000 psi).

El método definido por la norma ASTM D5930 requiere la utilización de una sonda de alta sensibilidad en contacto con la muestra en estado fluido. De acuerdo con la norma ASTM la sonda deberá tener forma de aguja con una proporción longitud vs diámetro elevada alojando un termopar y una resistencia. El diámetro de la muestra que lo envuelve debe ser suficientemente larga para permitir una transmisión de calor significante sin tocar los extremos. El sistema CEAST cumple con la norma ASTM D5930 e incluso con la más restrictiva aún norma ISO 22007-1 y es gobernado por el mismo software Smart Rheo utilizados en el control del reómetro para ejecutar otro tipo de ensayos. La cadena de medida es calibrada con una muestra de conocida y certificada conductividad.

Los LDPE (polietilenos de baja densidad) y los PS (poliestírenos) son ensayados en rangos de temperatura entre 180 y 200 ºC y presiones entre 5 a 200 MPa. En los LDPE se observa un incremento de conductividad térmica de aproximadamente 45% cuando pasan de 5 a 200 Mpa, sin embargo en los PS el incremento es del 35%. Comparando mediciones tomadas a la misma presión, el efecto de la temperatura no es muy significativo. Los PC (policarbonatos) fueron ensayados a 300 ºC a presiones entre 60 y 200 Mpa. En los PC se observa un incremento de la conductividad térmica de aproximadamente 15% cuando pasan de 60 a 200 Mpa. En el mismo rango de presión, el incremento de conductividad térmica fue del 30% para los LDPE y 20% para los PS.

Los valores de las mediciones de conductividad térmica varían desde 0.22 a 0.32 W/(m*k) para los LDPE, desde 0.16 a 0.22 W/(m*k) para los PS y desde 0.24 W/(m*k) a 0.28 W/(m*k) para los PC.

En todas las muestras ensayadas, un incremento de la presión provoca un incremento de la conductividad térmica, mientras que un incremento de la temperatura de ensayo, por si sola, no tiene efectos significativos. Esta información puede ser utilizada para optimizar la elección de materiales y para la elección de los parámetros del proceso