Por Fred P. Rohe y Sam Lewis

Environmental Protection, Inc., Mancelona MI, USA.

La soldadura Química y la soldadura Térmica son los dos métodos mas comunes para producir las uniones en la fabricación de paneles de PVC.  Mientras que las uniones por  soldadura-térmica alcanzan su máxima resistencia casi tan pronto como se enfrían, las uniones por soldadura-química, requieren un tiempo de curado con el fin de alcanzar su resistencia máxima. Puesto que la soldadura por calor no siempre es un método práctico para utilizarlo en materiales de geomembranas de espesor delgado, la soldadura química ha sido utilizada en forma satisfactoria en materiales de geomembranas de espesor delgado desde el año 1950.

Actualmente, ha ido en aumento el requisito de realizar las pruebas destructivas a las geomembranas en el tiempo más breve como sea posible. El curado de las uniones de PVC por soldadura química toma un largo período de tiempo. La edad de la muestra afectará los resultados de las pruebas y debería afectar la interpretación de estos resultados por parte del ingeniero.

El 25 de Julio, 1988, Environmental Protection, Inc. empezó un estudio del curado de las uniones por soldadura química. Se fabricó una unión de 100 pies de largo de PVC de 20 mil, utilizando las técnicas normales de elaboración de la fábrica EPI. Esta unión fue posteriormente cortada en muestras de  24" de largo para realizar las pruebas. Estas muestras fueron sometidas a las pruebas en los siguientes intervalos: 20 minutos, 1 hora, 2 horas, 4 horas, 7.5 horas, 23 horas, 30.5 horas, 46.5 horas, y posteriormente a un promedio de una por día hasta llegar al final de un mes. A las muestras se le realizaron las pruebas de resistencia a la adhesión de la unión utilizando los métodos de ensaye de la ASTM D-3083 NSF modificada, y se le aplicaron las pruebas de desgarro siguiendo los métodos de la ASTM D-413 según la modificación aplicada por la NSF.

Los resultados de estas pruebas fueron posteriormente trazados en dos gráficos:  corte vs. edad, y desgarro vs. edad. El logaritmo natural fue tomado de la data y también fue trazado en dos gráficos: En corte vs. En edad, y En desgarro vs. En edad. Se encontró que estos gráficos eran altamente lineales con un coeficiente de correlación de  .95 para el En corte vs. En edad, y de  .80 para el En desgarro vs. En edad.

Se aplico un análisis lineal de regresión para las entradas de los dos gráficos, para encontrar las ecuaciones que se ajustaran mejor a las líneas. Estas líneas fueron posteriormente superpuestas en los gráficos. Las ecuaciones para las líneas que mejor se ajustaran, fueron exponenciadas para encontrar las curvas que mejor se ajustaran con los datos reales.

Aun cuando la aplicabilidad de estos resultados está limitado a los materiales y métodos usados por EPI, ellos muestran que las uniones de PVC soldadas químicamente aumentarán sus resistencias al corte y al desgarro a través del tiempo. La ASTM requiere de 40 horas de tiempo de acondicionamiento en el laboratorio antes de aplicar las pruebas a las uniones corte y desgarro al PVC. Como se puede apreciar de la data que aquí se presenta, este puede que no sea el tiempo suficiente para que la unión alcance su resistencia última. Sin embargo, basándose en la edad de la muestra y utilizando esta curva, se pudo realizar un pronóstico acerca de la resistencia última que tendría la unión.

Aun cuando a veces es necesario realizar las pruebas a las uniones cuando aún están relativamente nuevas, los resultados de estas pruebas no deberían tomarse como representativos de la resistencia última de una unión de PVC con soldadura química. Debe tomarse una especial precaución al hacer la evaluación de la data obtenida de las pruebas aplicadas a las uniones que aún no están completamente curadas.

Fig 1

La Figura 1 muestra la figura que mejor se ajusta a la resistencia al corte vs. tiempo de esta prueba. El mínimo de resistencia al corte de 36.8 lbs. por pulgada se alcanzó en aproximadamente 2 horas. La resistencia al corte aumentará a través del tiempo a una resistencia de 53.3 lbs. por ancho de pulgada.

Fig 2

La Figura 2 muestra la curva que mejor se ajusta para la resistencia al desgarro vs. tiempo. La resistencia al desgarro alcanzó el requerimiento mínimo en aproximadamente 96 horas. La resistencia siguió aumentando a lo largo del tiempo utilizado en la prueba, alcanzando una resistencia última al desgarro de 12.1 IBS. por ancho de pulgada al finalizar la prueba.  

Fig 3

Como parte del proceso de control de calidad de EPI se realizó una segunda prueba a largo plazo de curado de uniones por soldadura química del PVC de 20 mil en Diciembre de 1988. Nuevamente, se elaboró una unión de l00 pies utilizando los procesos normales de EPI. La unión fue cortada en muestras de 24 pulgadas inmediatamente después de su elaboración, y se le aplicaron las pruebas de ensaye en los mismos intervalos que se emplearon en las pruebas de ensaye a largo plazo de Julio. Los cálculos de la data para trazar la mejor curva de ajuste se realizaron en forma idéntica a la prueba original. La Figura 3 muestra la resistencia al corte de la unión vs. su edad. El mínimo requerido de resistencia de la unión a la adherencia de 36.8 lbs. por pulgada se logró en aproximadamente 2 horas. La unión siguió el curado y aumentó en la resistencia hasta alcanzar un valor final de 57 lbs. al finalizar la prueba de ensaye de 30 días.

La Figura 4 muestra  la curva de mejor ajuste de la resistencia al desgarro vs. la edad de la unión. La resistencia última a desgarro de esta unión es mayor en aproximadamente 2.5 lbs. por ancho de pulgada que la prueba de ensaye original. Además, la unión alcanzó sus requerimientos mínimos de resistencia al desgarro más rápido que en la prueba original. A pesar que el valor último de la segunda prueba de ensaye fue levemente más alto, cuando estaban superpuestas, las curvas de mejor ajuste para el aumento de la resistencia al desgarro son virtualmente idénticas.  Esta observación también es válida para la resistencia al corte de la unión de manera tal que cuando se superponen las curvas de mejor ajuste también son casi idénticas en estas dos pruebas.

Por favor dirija sus consultas a Fred Rohe o Mark Wolschon en EPI.  Estaremos encantados de responder cualquier consulta en relación al curado de las uniones por soldaduras por fusión química, prueba acelerada, y el control de calidad de la fabricación en planta.