Defectos de recubrimiento en piezas moldeadas de plástico: cráteres, ojos de pescado y más

Defectos de recubrimiento en piezas moldeadas de plástico: cráteres, ojos de pescado y más

Puntos clave

• Nombre primero el defecto con precisión: los cráteres, los poros, el velado y la aspersión seca pueden parecerse a distancia, pero tienen causas raíz muy distintas.
• Divida cada causa en cuatro grupos: sustrato y moldeo, preparación de la superficie, material de recubrimiento, y aplicación y curado, para que la investigación no se estanque en el sospechoso más evidente.
• Confirme con mediciones, no con opiniones: las verificaciones de ángulo de contacto o dyne, el análisis de superficie, los cortes transversales, las pruebas de esfuerzo con solvente y los ensayos controlados convierten una hipótesis en una causa raíz.
• La prevención está en la especificación: las reglas sobre desmoldantes, el secado, la verificación del pretratamiento, los límites ambientales y el control de cambios evitan que un defecto resuelto regrese.

Las piezas moldeadas por inyección pintadas y recubiertas fallan la inspección cosmética por una lista sorprendentemente corta de razones, y sin embargo un mismo defecto puede originarse en el molde, en la línea de pretratamiento, en el propio recubrimiento o en la cabina de aspersión.

Esta guía repasa los defectos que se ven con más frecuencia en piezas de plástico recubiertas. Para cada uno describe cómo se ve, dónde suelen estar las causas y cómo confirmar cuál es realmente la responsable.

Defectos por contaminación superficial: cráteres y ojos de pescado

Cómo se ve. Los cráteres son pequeñas depresiones redondas donde el recubrimiento húmedo se ha retirado de un punto, y con frecuencia dejan una película delgada o sustrato desnudo en el centro y un borde elevado. Los ojos de pescado son el mismo mecanismo a mayor escala: el recubrimiento se retrae de un área y deja un vacío circular o irregular con un borde definido. Pueden aparecer al azar, en grupos o en un patrón repetible vinculado a una ubicación de la pieza.

Mecanismo. Un recubrimiento líquido moja una superficie solo cuando la energía superficial del sustrato es suficientemente superior a la tensión superficial del recubrimiento. Un punto local de material de baja energía superficial crea un gradiente de tensión superficial, y la película húmeda fluye alejándose de él.

Causas raíz típicas.

• Sustrato y moldeo: silicón u otro desmoldante externo, migración a la superficie de plastificantes, agentes deslizantes, agentes antiestáticos u otros aditivos, y lubricantes de los botadores o de las correderas.
• Preparación de la superficie: limpieza incompleta, agua de lavado o enjuague contaminada, huellas dactilares y cremas para manos, guantes o empaques con silicón, y aceite o agua arrastrados por el aire comprimido usado para el soplado.
• Material de recubrimiento: aditivos incompatibles, diluyentes contaminados o contaminación cruzada con otros recubrimientos en equipo compartido.
• Aplicación: aspersores, lubricantes o limpiadores con silicón usados cerca de la cabina, y aceite en el aire de atomización.

Cómo confirmarlo. Mapee la mojabilidad de la superficie a lo largo de la pieza con soluciones dyne o con medición del ángulo de contacto, comparando las áreas con defecto con las áreas buenas, y las piezas recién salidas de la prensa con las que han pasado por manipulación. Cuando es necesario identificar el contaminante, el análisis sensible a la superficie, como FTIR-ATR, XPS o SIMS por tiempo de vuelo en los sitios con defecto y en muestras de frotado, puede distinguir el silicón de los aceites de hidrocarburos o de los aditivos migrados. El aire comprimido puede verificarse soplándolo sobre un paño blanco limpio o un espejo, y un ensayo con lotes divididos con piezas moldeadas sin desmoldante externo suele ser decisivo.

Defectos de flujo y de película: piel de naranja, aspersión seca, escurrimientos y descolgamientos

Piel de naranja y mala nivelación

Cómo se ve. Una apariencia con hoyuelos y textura similar a la cáscara de un cítrico, más visible con luz reflejada en acabados de alto brillo. El recubrimiento llegó a la pieza, pero no se niveló antes de perder movilidad.

Causas raíz típicas. La mayoría de las causas están en el recubrimiento y su aplicación: viscosidad demasiado alta, mezcla de solventes demasiado rápida, atomización insuficiente (presión del fluido y presión del aire desequilibradas), distancia de la pistola demasiado grande, espesor de película demasiado bajo para nivelar, tiempo de evaporación demasiado corto o temperatura de evaporación demasiado alta, y velocidad excesiva del aire en la cabina. Del lado del sustrato, la textura del molde, las líneas de flujo o las rechupes pueden transparentarse a través de una película delgada y confundirse con piel de naranja.

Cómo confirmarlo. Mida la viscosidad en la pistola con una copa de flujo a la temperatura real del material, mida el espesor de película húmeda y seca, y compare cada parámetro de aplicación con la hoja de datos técnicos del proveedor del recubrimiento. Recubra un panel de referencia liso junto con las piezas de producción; si el panel es liso y la pieza no, la superficie del sustrato está contribuyendo.

Aspersión seca

Cómo se ve. Una superficie áspera, arenosa y de bajo brillo donde las gotas atomizadas llegaron parcialmente secas y no pudieron fluir juntas. Con frecuencia se concentra en los bordes, en los lados alejados de la pieza o en áreas que reciben exceso de aspersión.

Causas raíz típicas. Pistola demasiado lejos de la pieza, presión de atomización demasiado alta, solvente demasiado rápido para la temperatura de la cabina, flujo de aire alto y dispositivos de sujeción que exponen las piezas al exceso de aspersión de pasadas adyacentes. Confirme mapeando dónde ocurre el defecto en relación con la trayectoria de aspersión y mediante cambios controlados en la distancia de la pistola y en la mezcla de solventes.

Escurrimientos y descolgamientos

Cómo se ve. Cortinas, gotas o bordes inferiores engrosados en superficies verticales donde la película húmeda fluyó por gravedad antes de fijarse.

Causas raíz típicas. Espesor de película excesivo, viscosidad demasiado baja, solvente demasiado lento, pistola demasiado cerca o traslape excesivo entre pasadas, y piezas o material fríos que prolongan el tiempo en que la película permanece fluida. La geometría de la pieza importa: los rebajes, las nervaduras y las esquinas internas agudas acumulan material. Confirme midiendo el espesor de película en el descolgamiento y en un área buena adyacente, y ajustando luego un parámetro a la vez.

Defectos originados en el sustrato: reventones por solvente, poros y desgasificación

Cómo se ve. Pequeñas ampollas, cráteres con un orificio puntual en la base o poros abiertos, que normalmente aparecen después de la evaporación o durante el horneado.

• Recubrimiento y curado: solvente atrapado bajo una superficie que formó piel demasiado rápido, por una película gruesa, una evaporación corta o un aumento demasiado rápido a la temperatura de horneado. Este es el clásico reventón por solvente.
• Sustrato y moldeo: gas que escapa de la propia pieza. Las resinas higroscópicas como el nylon, el policarbonato y el ABS absorben humedad que se libera cuando la pieza recubierta se calienta. Los huecos, la porosidad, el splay y el gas atrapado en líneas de unión o zonas mal ventiladas también pueden liberar gas a través de la película húmeda.

Cómo confirmarlo. Corte transversalmente un defecto y examínelo con aumento: un hueco que se origina en la interfaz del sustrato apunta a desgasificación, mientras que una burbuja confinada dentro de la película apunta a atrapamiento de solvente. Hornee una pieza sin recubrir con el mismo ciclo e inspeccione si hay alteración de la superficie. Realice un ensayo en el que las piezas se sequen o precalienten antes del recubrimiento, y otro con una evaporación prolongada; la respuesta a cada uno separa la humedad del sustrato del atrapamiento de solvente. Correlacionar las ubicaciones de los defectos con líneas de unión, entradas o zonas de final de llenado implica al proceso de moldeo.

Defectos ambientales: velado e inclusiones de suciedad

Velado

Cómo se ve. Un tono lechoso, brumoso o blanquecino en un recubrimiento transparente o de color, normalmente uniforme en toda la superficie y no localizado.

Mecanismo y causas. La evaporación rápida del solvente enfría la película húmeda. Cuando la película cae por debajo del punto de rocío del aire circundante, la humedad se condensa en ella y puede hacer que componentes del recubrimiento precipiten o atrapen agua. La humedad alta, las mezclas de solventes rápidas, las piezas frías y el flujo de aire fuerte contribuyen.

Cómo confirmarlo. Correlacione las ocurrencias con la temperatura, la humedad relativa y el punto de rocío registrados en la cabina. Un ensayo con una mezcla de solventes más lenta o un retardante bajo las mismas condiciones suele ser concluyente. Distinga el velado verdadero del blanqueamiento del propio sustrato, que es un problema de ataque por solvente tratado más adelante.

Inclusiones de suciedad

Cómo se ve. Motas, fibras o partículas elevadas incrustadas en la película o debajo de ella.

Causas raíz típicas. La mayoría de los plásticos son aislantes eléctricos y acumulan fácilmente carga estática que atrae el polvo del aire. Las fuentes incluyen empaques, cartón, fibras de la ropa, filtros de cabina degradados, equipo de aspersión y partículas de gel o material sin filtrar en el propio recubrimiento. La rebaba del molde o la resina degradada también pueden aparecer como inclusiones.

Cómo confirmarlo. Examine las inclusiones con un microscopio y, si es necesario, córtelas transversalmente. Si la partícula está debajo de la película o dentro de ella, y si es una fibra, un gel de pintura o un fragmento de polímero, se identifica la fuente. La medición de estática en las piezas que entran a la cabina muestra si el soplado con aire ionizado está funcionando.

Defectos de adhesión: mala adhesión y levantamiento en los bordes

Cómo se ve. Recubrimiento que falla la prueba de cuadrícula con cinta, se descascara con la manipulación o se levanta primero en los bordes de la pieza, las esquinas y alrededor de los orificios.

Causas raíz típicas. Baja energía superficial del sustrato, pretratamiento que no llega a los bordes, rebajes o la parte posterior de piezas tridimensionales, contaminación, química del recubrimiento no adecuada a la resina, curado insuficiente y esfuerzo de contracción del recubrimiento que se concentra en los bordes donde la película es delgada o donde los radios agudos dejan poco recubrimiento.

Cómo confirmarlo. Localice la interfaz de falla, verifique la energía superficial en el borde frente a la cara y verifique el curado. La investigación de la pérdida de adhesión se cubre paso a paso en nuestra guía sobre por qué la pintura y la tinta se delaminan de las piezas de plástico, y la selección del pretratamiento se trata en pretratamientos de superficies para plásticos.

Ataque por solvente: blanqueamiento, microfisuras y agrietamiento por esfuerzo

Cómo se ve. Un blanqueamiento escarchado, redes de microfisuras finas o grietas visibles en el sustrato debajo del recubrimiento o cerca de él. El agrietamiento puede aparecer durante la evaporación, después del horneado, o días o semanas después en servicio, y con frecuencia se concentra cerca de entradas, líneas de unión, esquinas agudas, bosses e insertos moldeados.

Mecanismo. Las resinas amorfas como el policarbonato, el ABS, las mezclas PC/ABS, el acrílico y el poliestireno son susceptibles a los solventes del recubrimiento. El solvente plastifica la superficie y, donde la pieza soporta esfuerzo de tensión (por moldeo, ensamble o carga), las microfisuras y grietas se inician con niveles de esfuerzo muy inferiores a los que toleraría el material seco. Es una forma de agrietamiento por esfuerzo ambiental.

Causas raíz típicas. Del lado del moldeo: alto esfuerzo residual por baja temperatura de fusión o de molde, alta presión de empaque, enfriamiento desequilibrado, esquinas agudas y ubicación de la entrada. Del lado del recubrimiento: solventes agresivos, tiempo de permanencia en húmedo prolongado y películas gruesas que mantienen el solvente contra la superficie.

Cómo confirmarlo. Las pruebas de inmersión con esfuerzo y solvente, en las que las piezas se exponen a un reactivo que se sabe que agrieta la resina con un nivel de esfuerzo definido, revelan dónde se concentra el esfuerzo residual; la inmersión en ácido acético glacial es una práctica establecida desde hace mucho para el ABS, y los proveedores de resina publican métodos comparables para otros materiales. Las piezas transparentes pueden examinarse entre polarizadores cruzados. Un ensayo de recocido es útil: recueza un conjunto de piezas por debajo de la temperatura de deflexión térmica de la resina, recúbralas junto con testigos sin recocer y compare. Si las piezas recocidas resisten el agrietamiento, el esfuerzo residual está implicado y la solución duradera está en el molde o en el proceso, posiblemente combinada con un sistema de recubrimiento menos agresivo.

Cómo construir una secuencia estructurada de resolución de problemas

Las investigaciones de defectos de recubrimiento salen mal con mayor frecuencia al cambiar varias cosas a la vez o al actuar sobre la primera explicación plausible. Una secuencia disciplinada evita ambas cosas.

• Documente el defecto. Fotografíelo con aumento, registre su ubicación en la pieza, su frecuencia y cuándo comenzó. Conserve piezas defectuosas y buenas del mismo periodo.
• Clasifíquelo por capa. Determine con cortes transversales si el defecto está dentro de la película, en la interfaz o en el sustrato. Solo esto elimina categorías enteras de causas.
• Pregunte qué cambió. El lote de resina, el colorante, la proporción de material molido reciclado, el desmoldante, el mantenimiento del molde, los ajustes del pretratamiento, el lote de recubrimiento, el diluyente, los filtros de la cabina, el clima y el personal son todos candidatos.
• Mida la superficie. Verifique la energía superficial en piezas tal como salen del molde, después de la manipulación y después del pretratamiento.
• Audite la aplicación contra la hoja de datos. Viscosidad, temperatura, espesor de película, tiempo de evaporación, programa de curado y entorno.
• Realice ensayos controlados. Cambie una variable a la vez, incluya testigos y use suficientes piezas para ver que la tasa de defectos se mueve más allá de la variación normal.
• Demuestre la causa. La confirmación más sólida es poder apagar y volver a encender el defecto cambiando la variable sospechosa.

Para más información sobre limpieza, pretratamiento y selección de recubrimientos para piezas moldeadas, consulte preparación de plásticos para pintura.

Prevención de la recurrencia mediante especificación y control de proceso

Un defecto que se corrige pero no se especifica regresará cuando cambie un proveedor, un operador o un material. La prevención duradera normalmente incluye:

• Requisitos del sustrato: prohibir o controlar el desmoldante externo, definir paquetes de aditivos aceptables, limitar el material molido reciclado, especificar el secado de las resinas higroscópicas y establecer una prueba de aceptación de esfuerzo residual donde se usen recubrimientos con solvente sobre resinas susceptibles.
• Controles de preparación de la superficie: un proceso de limpieza definido, parámetros de pretratamiento con una meta medida de energía superficial o ángulo de contacto y una frecuencia de verificación.
• Higiene de planta: una política libre de silicón en el área de recubrimiento, guantes y empaques limpios, y filtración y secado del aire comprimido con verificaciones periódicas.
• Ventana de aplicación: límites documentados de viscosidad, espesor de película, evaporación y curado, con registro de la temperatura, la humedad y el punto de rocío de la cabina.
• Control de cambios: exigir notificación de los cambios en resina, colorante, aditivos, desmoldantes y formulación del recubrimiento, con recalificación antes de la producción.

La selección del recubrimiento también importa: un sistema adecuado a la resina, la geometría y el entorno de servicio deja una ventana de proceso más amplia, como se describe en nuestra página de recubrimientos industriales.

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Preguntas frecuentes

¿Cómo distinguir un cráter por contaminación de un reventón por solvente?

Los cráteres por contaminación normalmente se forman mientras el recubrimiento aún está húmedo y muestran la película retraída desde un punto, con frecuencia con un borde elevado. Los reventones por solvente y los defectos de desgasificación normalmente aparecen durante la evaporación o el horneado y con frecuencia tienen un poro o una ampolla en el centro. Un corte transversal que muestre si el defecto se origina en el sustrato o dentro de la película, combinado con un mapa de mojabilidad de la pieza, normalmente separa ambos casos.

¿El desmoldante puede causar defectos de recubrimiento aunque las piezas se vean limpias?

Sí. El silicón y otros desmoldantes pueden ser efectivos en concentraciones superficiales muy bajas, invisibles a simple vista. Las verificaciones de ángulo de contacto o dyne y el análisis de superficie los detectarán donde la inspección visual no puede. Los residuos también pueden transferirse del molde a disparos posteriores después de que se dejó de aplicar el desmoldante.

¿Por qué el agrietamiento aparece días después del recubrimiento y no de inmediato?

El solvente retenido en la película o absorbido en el sustrato puede seguir actuando sobre las regiones con esfuerzo después de que la pieza sale de la línea, y las cargas de ensamble o de servicio añaden esfuerzo. El agrietamiento por esfuerzo ambiental depende del tiempo, por lo que las piezas que aprueban la inspección final aún pueden microfisurarse o agrietarse después. Las pruebas de esfuerzo con solvente y los ensayos de recocido ayudan a establecer si el esfuerzo residual es la causa.

¿El velado es un problema del recubrimiento o de la cabina?

Normalmente de ambos. El velado resulta de la humedad que se condensa en la película cuando el solvente que se evapora la enfría por debajo del punto de rocío, por lo que el control de la humedad y la temperatura es central. Una mezcla de solventes más lenta o un retardante pueden ampliar la ventana, pero registrar el punto de rocío en la cabina es la forma más confiable de evitar la recurrencia.

¿Qué debe incluir una especificación de recubrimiento para piezas moldeadas a fin de prevenir defectos?

Debe cubrir los requisitos del sustrato, como restricciones de desmoldante, secado y límites de material molido reciclado; la preparación de la superficie con una meta medible de energía superficial; la ventana de aplicación del recubrimiento, incluidos el espesor de película y el curado; los límites ambientales en la cabina; y los requisitos de control de cambios para resina, aditivos y formulación del recubrimiento. Deben definirse los estándares de apariencia y los métodos de prueba de adhesión para que la aceptación sea objetiva.

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