Fragilidad-del clima frío en las láminas de PVC: por qué una lámina de julio se agrieta en enero

Dos chapas salen de la misma fábrica en el mismo palet con el mismo certificado de ensayo. Uno se instala en julio y sobrevive una década. El otro se instala en enero y las fijaciones se agrietan antes de que termine la temporada.

Nada en las sábanas difería. La temperatura del material en el momento de trabajarlo sí lo hizo.

Este es el fallo más estacional de toda la gama de productos y el que genera quejas más confusas, porque el proveedor realmente prueba y el cliente realmente tiene grietas. El mecanismo detrás de esto comienza con un aditivo descrito en nuestra guía para¿Qué hay realmente en una lámina de PVC?.

Ejecute el calendario hacia adelante siguiendo un orden típico y la razón se vuelve obvia.

El lote se produce en primavera. El control de calidad lo prueba en fábrica a temperatura ambiente y pasa cómodamente. El contenedor se carga en verano, cruzando un océano cálido. El cliente lo recibe en otoño y lo almacena en un almacén aún templado. La instalación se realiza en diciembre.

Cada prueba a lo largo de esa cadena se llevó a cabo con material caliente. Cada uno de ellos era válido. Ninguno de ellos le dijo a nadie qué haría la sábana a dos grados por encima del punto de congelación, porque nadie preguntó.

El PVC rígido por sí solo no es un material resistente. Es fuerte, rígido y barato, y se agrieta en lugar de doblarse.

Lo que hace que una lámina sea utilizable es una fase gomosa dispersa, agregada durante la composición y conocida como modificador de impacto. Funciona mecánicamente en lugar de químicamente. Cuando se golpea el material, las partículas de caucho cavitan y la matriz circundante cede a su alrededor, distribuyendo la energía del golpe a través de un gran volumen de material en lugar de dejar que se concentre en la punta de una grieta creciente.

Ese mecanismo tiene una temperatura mínima. A medida que el material se enfría, el polímero se vuelve menos capaz de ceder lo suficientemente rápido como para mantener la velocidad a la que una grieta quiere viajar. La fase gomosa se endurece a medida que se acerca a su propia transición. En algún momento la balanza se inclina y el material deja de absorber energía al deformarse y comienza a liberarla al fracturarse.

La temperatura a la que se produce el cambio no es fija. Depende de qué química modificadora se utilizó y de la cantidad que se agregó. Diferentes sistemas colocan el suelo en diferentes lugares y una carga más pesada lo empuja hacia abajo. Se trata de una decisión de formulación que conlleva un coste y es la pregunta más útil que puede formular un comprador en un mercado frío.

Conviene ser preciso en una cosa, porque la versión errónea de esta explicación circula ampliamente. El PVC rígido no se vuelve quebradizo en climas fríos porque pasa por su propia transición vítrea a baja temperatura. Esa transición está muy por encima de cualquier clima. El suelo relevante pertenece al sistema de endurecimiento y a la capacidad de la matriz para ceder bajo carga, no al polímero base.

Nuestro grado de espuma estándar informa una cifra de impacto de caída a baja-temperatura de 4,9 kilogramos-centímetros. Es la única línea en la hoja de datos expresada como energía en lugar de fuerza, y es la que se omite con mayor frecuencia.

Una cifra de impacto es un umbral, no un margen. Describe la energía a la que una proporción definida de probetas comienza a fallar bajo un conjunto particular de condiciones. Por debajo de esa energía no pasa nada. Por encima de él, el ejemplar no cede gradualmente. Se rompe.

Los números de impacto no son transferibles entre métodos de prueba. Cambia el radio del delantero y la figura se mueve. Cambie el tramo de soporte, o si la muestra tiene muescas y se mueve nuevamente. Dos proveedores que citan la misma energía pueden haber medido en condiciones que hacen que las cifras sean incomparables, y ninguna de las hojas de datos lo dice.

La respuesta práctica es una única pregunta antes de realizar el pedido. ¿A qué temperatura se midió esta cifra y qué sucede debajo de ella? Un proveedor que pueda responder esto está describiendo un producto probado. Quien no puede, está citando un número que nunca tuvo la intención de soportar el peso que se le asigna.

El tablero de espuma tiene un margen más delgado en condiciones de frío que el material sólido del que está hecho, por razones estructurales más que químicas.

Las celdas en una sección de espuma son huecos, y un hueco en un material cargado concentra la tensión en sus bordes. Cada límite celular es un sitio de iniciación potencial. Por lo tanto, el material espumado ofrece muchos más lugares para que comience una grieta, extendiéndose por toda la sección en lugar de confinada a su superficie.

Las paredes entre esas células son delgadas. El polímero disponible para resistir una grieta en cualquier punto dado es una fracción de lo que ofrecería una lámina sólida del mismo espesor total, y la energía que una grieta debe gastar para propagarse a través de una pared delgada es correspondientemente menor.

Este no es un argumento en contra del cartón espuma. Es un argumento para tener más cuidado con él en invierno de lo que sugeriría el manejo de una lámina sólida, y para establecer un límite de temperatura ambiente más bajo durante los trabajos de instalación. La relación entre densidad y rigidez que subyace a todo esto se trata en nuestro artículo sobre por quéLa densidad no es fuerza.. La razón estructural por la que las superficies exteriores se comportan de manera diferente al núcleo se establece por separado en nuestra guía paraPiel y núcleo en tablero de espuma de PVC..

Casi nunca en medio de un panel. Las grietas frías comienzan en una característica, y las características casi siempre son hechas-por el hombre.

Lo importante de esa tabla es el orden de causalidad. El frío no crea estas debilidades. Cada uno de ellos estuvo presente en julio, y en julio el material tenía suficiente ductilidad para ceder y continuar.

Hay una segunda vía hacia el fracaso que merece una mención porque sorprende a la gente. Una lámina que soporta una gran tensión interna desde la línea de extrusión puede agrietarse a baja temperatura sin que se produzca ningún impacto. La tensión almacenada más una pérdida de ductilidad es suficiente por sí sola y la falla aparece en cualquier concentración de tensión que esté presente. Los orígenes de ese estrés almacenado se tratan en nuestro artículo sobre¿Por qué la lámina de PVC se deforma?.

La mayor parte de los daños mencionados en este artículo se pueden prevenir en el sitio, sin ningún cambio en el material.

Ninguno de esos seis artículos requiere un producto diferente. Requieren saber que el material en la parte trasera de una camioneta fría no es el mismo material que pasó la inspección en una fábrica cálida y ajustar el cronograma en consecuencia.

El costo de ese ajuste es uno o dos días de tiempo del programa. El costo de omitirlo es una visita repetida, un pedido de reemplazo y un cliente que ahora cree que el material no es confiable. Los dos no son comparables.

Si el material va a algún lugar realmente frío, la especificación debe indicarlo, porque un grado estándar no está formulado teniendo en cuenta ese mercado.

Ese último punto es el que decide la mayoría de proyectos. No hay camino libre hacia un material que permanezca dúctil a baja temperatura. La fase de endurecimiento debe estar presente en cantidad suficiente y el modificador es uno de los componentes más caros de la mezcla. Un proveedor que cotiza una calidad de mercado-fría al mismo precio que una estándar ha entendido mal el requisito o está planeando sustituirla.

Cuando ya se ha producido una falla y se está preparando un reclamo, es útil saber que una grieta en frío tiene una apariencia reconocible. Una falla frágil muestra una superficie de fractura limpia, sin estiramiento, sin blanqueamiento y sin distorsión alrededor del borde. Una falla dúctil se ve completamente diferente, con un blanqueamiento visible por tensión y una sección distorsionada. Esa distinción suele ser suficiente para determinar si el material cumplió con sus especificaciones y vale la pena fotografiarlo adecuadamente antes de mover algo.

Para el otro extremo del rango de temperatura, nuestro artículo sobreCómo se comporta el PVC en climas secos y con mucho calor-cubre el modo de falla opuesto. El patrón más amplio de cómo la temperatura, la luz ultravioleta y la humedad envejecen la superficie con el tiempo se establece en nuestra guía paraEnvejecimiento del tablero de PVC.