Para asegurar el correcto funcionamiento de un producto, este debe de pasar por un estricto control de calidad antes de ser puesto en el mercado. Para ello, se realizan numerosos test de calidad, tanto a las materias primas como al producto terminado.
En algunas ocasiones, a pesar de que todas las materias primas han pasado correctamente su control de calidad, durante los ensayos de calidad del producto acabado se detectan fallos inesperados. Estos fallos, generados comúnmente por contaminación durante el proceso productivo, hacen que el producto, ya fabricado, no se pueda comercializar. Por este motivo, es muy importante detectarlos a tiempo y conocer su origen.
La contaminación, a veces indetectable, puede generar graves problemas estéticos y de calidad en los productos acabados. Para solucionar estos problemas es muy importante detectar el tipo de contaminación que se ha producido. Una vez detectado el tipo de contaminación, es posible localizar el foco e identificar su origen. A continuación, os indicamos los tipos de contaminación más frecuentes:
La contaminación por partículas es una de las situaciones más comunes a las que nos enfrentamos en este tipo de proyectos. Estas partículas, que pueden ser de polvo o de otros elementos, se adhieren a la superficie del material en algún momento del proceso producto. La presencia de este tipo de contaminación puede afectar a las etapas posteriores del proceso, deteriorando la calidad del producto. Un ejemplo claro es la deposición de partículas de polvo antes de aplicar un recubrimiento sobre una pieza plástica, estas partículas generan defectos estéticos y zonas en donde el recubrimiento no se ha depositado correctamente.
En otros casos, la contaminación cruzada con algún compuesto químico, como por ejemplo productos de limpieza o aguas de lavado, puede dar lugar a una reacción química en determinadas zonas del producto. A continuación, os mostramos un mapeo de composición, realizado mediante SEM + EDX, de un plástico en donde se ha producido una reacción que ha cambiado su composición superficial.
La contaminación por siliconas se podría incluir dentro de la contaminación química, sin embargo, este tipo de contaminación tiene un comportamiento muy particular, por lo que la tratamos de forma separada. En procesos donde se utilizan siliconas, es muy frecuente encontrar restos de este compuesto en productos en los que no debería estar. Por lo general, da lugar a fallos de adherencia graves. En la siguiente imagen podéis ver una muestra metálica con problemas de adherencia de pintura consecuencia de una contaminación por silicona.
Por último, la contaminación biológica, es menos frecuente que las anteriores, pero también puede darse lugar. Un ejemplo claro de este tipo de contaminación es la presencia de moho en productos de madera, deteriorando sus propiedades mecánicas y su aspecto. Además, en algunas ocasiones, este tipo de contaminación, además de dañar el producto, puede ser peligrosa para el ser humano. A continuación, os mostramos una imagen de un moho sacado de un conglomerado.
En la mayoría de ocasiones, la contaminación se detecta porque previamente se ha observado un problema de calidad de calidad en un producto que debe de ser estudiado para solucionarse. Gracias a nuestra experiencia en este tipo de proyectos, muchos fallos los podemos correlacionar directamente con un problema de contaminación durante el proceso productivo. A continuación, os presentamos algunos de los problemas que puede generar la contaminación:
Como adelantábamos en el apartado anterior, la contaminación suele detectarse durante el estudio de un fallo que se ha producido en el producto. Al producirse a escala muy pequeña, para detectar ciertos tipos de contaminación es necesario utilizar equipos específicos. En nuestro caso utilizamos las siguientes técnicas de caracterización para estudiar el tipo de contaminación que se ha producido:
La microscopía electrónica de barrido (SEM) nos permite observar la superficie donde se ha producido el problema, estudiar su morfología, detectar posibles intrusos o cualquier tipo de imperfección que nos ayude a comprender mejor el fallo que se ha producido. Gracias a su capacidad para tomar imágenes con grandes ampliaciones, nos permite detectar hasta las partículas más pequeñas, como por ejemplo polvo u otros elementos.
Adicionalmente, este equipo cuenta con la posibilidad de caracterizar la superficie mediante espectroscopía de rayos X (EDX). De esta manera, además de obtener imágenes del defecto, es posible analizar su composición y detectar elementos que no deberían estar. Este complemento resulta muy interesante para conocer el origen de la contaminación.
En el caso de que el problema se produzca en capas internas del producto, antes de realizar la observación con microscopía electrónica de barrido, es necesario realizar un corte transversal del producto para observar el estado interno. Para ello, se utiliza un equipo FIBSEM, que es capaz de hacer el corte transversal mediante un haz de iones. Una vez asilada la sección transversal, es posible estudiar su morfología y su composición siguiendo la misma metodología que el SEM + EDX.
En el caso de que la contaminación se encuentre en concentraciones muy bajas o en los primeros nanómetros de la superficie, el equipo más adecuado para detectar la composición del contaminante es la espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS). Este equipo nos permite detectar diferencias de composición entre muestras buenas y malas.
La Espectroscopía de Infrarrojos por Transformada de Fourier es una técnica muy útil para estudiar aquellas contaminaciones que se producen en cantidades más grandes. Mediante esta técnica es posible detectar diferencias de composición entre muestras contaminadas y muestras sin contaminar.
En ATRIA tenemos experiencia en estudiar este tipo de fallos ocasionados por contaminación. A continuación, os indicamos algunos casos en donde hemos encontrado el origen del fallo y propuesto una solución para nuestros clientes:
En este proyecto nuestro cliente nos reportó un problema de reticulación en la pintura. Analizándolo con microscopía electrónica de barrido observamos la presencia de pequeñas fibras que producían el fallo. A continuación, se caracterizó la contaminación con Espectroscopía Infrarroja. Este resultado se comparo con todos los elementos que participaban en la cadena de producción hasta encontrar el causante. De esta forma se pudo resolver el problema.
En este caso, nuestro cliente observó problemas en la adherencia del recubrimiento que depositaba sobre un plástico. Para ello, realizamos un estudio del fallo en donde se observó la presencia de polvo entre el recubrimiento y el plástico. Este polvo, que se caracterizó para conocer su composición, estaba generando defectos puntuales que daban lugar a fallos más grandes, apreciables a simple vista.
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