Es posible, pero no se puede determinar que la contaminación procede de un material de silicona únicamente por el aspecto de la película depositada. Cuando un equipo cerrado se calienta, las sustancias volátiles presentes en aceites de silicona, adhesivos, selladores, grasas lubricantes, desmoldeantes, aditivos plásticos o residuos de limpieza pueden liberarse y condensarse sobre lentes, ventanas o sensores con una temperatura más baja.

El procedimiento correcto consiste en identificar primero la composición de la película, la fuente de contaminación y la ruta de migración. Después podrá decidirse si es necesario sustituir el material por una silicona de baja volatilidad.

¿Cuál es el mecanismo básico del empañamiento?

Cuando el equipo se calienta, los disolventes, los componentes sin reaccionar, las sustancias de bajo peso molecular o los productos de descomposición térmica presentes en los materiales pueden pasar a la fase gaseosa.

Si la temperatura de una lente o ventana transparente es inferior a la temperatura de la zona próxima a la fuente de contaminación, estas sustancias pueden condensarse sobre la superficie más fría. Como resultado, pueden formarse una película aceitosa, una neblina blanquecina o una reducción de la transmisión óptica.

La intensidad del empañamiento suele estar determinada por varios factores:

• Contenido de componentes volátiles y condensables en el material

• Temperatura de funcionamiento continuo, temperatura máxima y duración del calentamiento

• Distancia entre la fuente de contaminación y la lente

• Grado de sellado del equipo y condiciones de ventilación interna

• Diferencia de temperatura entre la lente y la fuente de contaminación

• Cantidad de material, superficie expuesta y grado de curado

Por tanto, que un material no cause problemas visibles en un equipo abierto no significa que tampoco vaya a contaminar un dispositivo óptico cerrado.

¿El empañamiento siempre está causado por el aceite de silicona?

No. La investigación debe incluir, como mínimo:

• Aceites de silicona, grasas de silicona y materiales de interfaz térmica

• Adhesivos y selladores de silicona o de otros tipos

• Compuestos de encapsulado y recubrimientos insuficientemente curados

• Plásticos, cauchos y sus plastificantes

• Desmoldeantes utilizados durante la fabricación

• Residuos de agentes de limpieza, fundentes y aceites de procesamiento

• Materiales sin silicona que se degradan a altas temperaturas

Si solo se sustituye el aceite de silicona sin revisar los adhesivos, plásticos, lubricantes y residuos de limpieza, el problema de empañamiento puede continuar.

¿Qué parámetros deben evaluarse en un aceite de silicona de baja volatilidad?

Contenido de sustancias volátiles

Los datos de volatilidad deben compararse junto con la temperatura de ensayo, la duración, la cantidad de muestra y el método utilizado. Los valores obtenidos bajo condiciones diferentes no pueden compararse directamente.

Dos materiales pueden estar descritos como de “baja volatilidad”, pero sus resultados quizá no sean comparables si se analizaron a diferentes temperaturas o durante períodos distintos.

Componentes de bajo peso molecular

Los aceites de silicona con una viscosidad convencional similar pueden presentar composiciones diferentes de componentes de bajo peso molecular.

En los materiales de silicona, D3–D10 suele hacer referencia a siloxanos cíclicos con diferentes grados de polimerización. En equipos electrónicos, ópticos y cerrados, además de la volatilidad total, deben evaluarse, según el riesgo real de contaminación, los siloxanos cíclicos D3–D10 y otros componentes que puedan volatilizarse o condensarse.

Un menor contenido de componentes de bajo peso molecular puede ayudar a reducir algunos riesgos de contaminación volátil, pero no demuestra por sí solo que el material no vaya a causar empañamiento en el equipo completo.

Sustancias volátiles condensables

En entornos ópticamente sensibles deben distinguirse dos conceptos:

• Cuánta materia se volatiliza y pasa al entorno

• Qué cantidad de las sustancias liberadas se condensa sobre superficies sensibles, como las lentes

El primer parámetro refleja la pérdida de masa del material. El segundo está más directamente relacionado con la contaminación óptica. Una baja pérdida volátil total no significa necesariamente que la cantidad depositada sobre la lente también sea baja.

Las evaluaciones de desgasificación de la NASA registran por separado la pérdida total de masa, TML (Total Mass Loss), y los materiales volátiles condensables recogidos, CVCM (Collected Volatile Condensable Materials).

Esta distinción demuestra que una “baja volatilidad total” y un “bajo riesgo de contaminación de superficies sensibles” no son conceptos idénticos. Los datos correspondientes pueden consultarse en la base de datos de desgasificación de la NASA.

Debe tenerse en cuenta que ASTM E595 se utiliza principalmente para la evaluación de la desgasificación de materiales en condiciones de vacío. No puede sustituir directamente una prueba real de empañamiento en equipos electrónicos u ópticos cerrados que funcionen a presión atmosférica.

¿Qué condiciones deben confirmarse antes de seleccionar el material?

Como mínimo, debe confirmarse la siguiente información:

1. Si el equipo es abierto, parcialmente cerrado o completamente sellado

2. Temperatura de funcionamiento continuo y temperatura máxima de corta duración

3. Distribución térmica en la lente, la fuente de luz, la placa electrónica y la zona de sellado

4. Momento, lugar y aspecto del empañamiento

5. Todos los adhesivos, aceites, grasas, plásticos y materiales de limpieza utilizados dentro del equipo

6. Si los adhesivos, selladores y materiales de encapsulado están completamente curados

7. Requisitos de transmisión óptica, neblina, residuos superficiales y propiedades eléctricas

8. Métodos actuales de ensayo de volatilidad, desgasificación o empañamiento

Cuando estas condiciones no están claras, no es adecuado especificar directamente un aceite de silicona, adhesivo o material de encapsulado concreto.

¿Cómo identificar la verdadera fuente de contaminación?

Paso 1: Crear una lista completa de materiales

Registre todos los materiales no metálicos utilizados dentro del equipo, incluidas pequeñas cantidades de desmoldeantes, lubricantes, cintas adhesivas, fundentes y residuos de limpieza.

Un material no debe descartarse como posible fuente de contaminación únicamente porque se utiliza en poca cantidad.

Paso 2: Preparar grupos de control con materiales individuales

Coloque cada material candidato por separado en recipientes sometidos a las mismas condiciones de temperatura, tiempo y sellado. Incluya una placa de vidrio limpia o una lente real como superficie receptora de la condensación.

Las condiciones de ensayo deben reproducir, en la medida de lo posible, el estado real de funcionamiento del equipo.

Paso 3: Preparar un grupo en blanco

El recipiente en blanco debe someterse al mismo proceso de limpieza, montaje y calentamiento que los grupos de ensayo. Esto permite excluir la contaminación procedente del recipiente, el entorno de trabajo o el propio procedimiento.

Sin un grupo en blanco, la contaminación de fondo puede atribuirse erróneamente a la volatilización del material.

Paso 4: Analizar la composición de la película

Cuando sea posible, utilice espectroscopia infrarroja, cromatografía–espectrometría de masas u otro método adecuado para analizar la composición del depósito.

El color, el olor o el tacto de la película no suelen ser suficientes para determinar de forma fiable si la contaminación procede de un aceite de silicona, un adhesivo u otro material.

Paso 5: Repetir los ensayos con combinaciones de materiales y con el equipo completo

Después de que los materiales individuales hayan superado sus pruebas, deben realizarse ensayos con combinaciones de materiales y pruebas de envejecimiento térmico del equipo completo.

Cuando varios materiales coexisten, pueden modificarse los procesos internos de volatilización, migración, adsorción y condensación. Que un material supere una prueba individual no garantiza que el equipo completo permanezca libre de empañamiento.

¿Qué opciones de materiales pueden considerarse?

Aceite de silicona de baja volatilidad

Es adecuado para aplicaciones que requieren lubricación, amortiguación, aislamiento eléctrico o un aceite base para formulaciones, y que al mismo tiempo son sensibles a la volatilidad y la contaminación óptica.

La selección debe basarse en datos de volatilidad, componentes de bajo peso molecular y sustancias condensables obtenidos bajo condiciones de ensayo especificadas. La viscosidad o la denominación del producto por sí solas no son suficientes.

Caucho de silicona o adhesivo de baja volatilidad

Si la contaminación procede de un material de sellado, adhesión o encapsulado, deben revisarse:

• Los componentes de bajo peso molecular de las materias primas

• La proporción de mezcla de los materiales bicomponentes

• La temperatura y el tiempo de curado

• Si el interior del material está completamente curado

• Si es necesario realizar un poscurado

Sustituir únicamente el aceite de silicona no resolverá la contaminación causada por el propio adhesivo o material de encapsulado.

Resina de silicona u otros materiales curables

Si el objetivo es formar una capa protectora fija, en lugar de mantener una función líquida de lubricación o amortiguación, pueden evaluarse resinas de silicona adecuadas u otros materiales curables.

También deben validarse su adherencia, grado de curado, estabilidad térmica y riesgo de contaminación volátil.

Errores frecuentes

Evaluar únicamente la viscosidad

No basta con comparar la viscosidad a temperatura ambiente e ignorar la volatilidad, los componentes de bajo peso molecular y la estabilidad a altas temperaturas.

Los aceites de silicona con la misma viscosidad pueden presentar diferentes riesgos de empañamiento.

Equiparar poco olor con poco empañamiento

Que un material tenga poco olor no significa necesariamente que contenga menos sustancias volátiles condensables. El olor y la contaminación óptica no son equivalentes.

Revisar únicamente el aceite de silicona

Si solo se analiza el aceite de silicona y se ignoran los adhesivos, grasas, plásticos, cintas, fundentes y residuos de limpieza, puede pasarse por alto la verdadera fuente de contaminación.

Realizar únicamente ensayos de materiales individuales

Que un material supere un ensayo individual no garantiza que siga siendo adecuado cuando se combine con otros materiales. Los equipos ópticamente sensibles también requieren ensayos de combinaciones de materiales y validación del equipo completo.

Utilizar incorrectamente los datos de desgasificación al vacío

Los datos obtenidos mediante ASTM E595 u otros métodos de desgasificación al vacío pueden utilizarse para una selección preliminar. Sin embargo, no demuestran que no se produzca empañamiento en un equipo cerrado que funcione a presión atmosférica.

Realizar el ensayo antes del curado completo

Que un adhesivo esté seco al tacto no significa que su interior esté completamente curado. Los materiales insuficientemente curados pueden seguir liberando disolventes, subproductos de reacción o componentes residuales de bajo peso molecular.

Procedimiento recomendado de selección y validación

Paso 1: Defina la estructura del equipo, la distribución térmica interna y la lista completa de materiales no metálicos.

Paso 2: Prepare grupos en blanco, grupos de materiales individuales y grupos con combinaciones de materiales para identificar progresivamente la fuente de contaminación.

Paso 3: Según la función real del material dentro del equipo, seleccione aceites de silicona de baja volatilidad, cauchos de silicona, adhesivos, materiales de encapsulado o resinas de silicona.

Paso 4: Someta los materiales candidatos a ensayos de volatilidad, condensación y envejecimiento térmico bajo condiciones especificadas o que reproduzcan el uso real.

Paso 5: Complete las pruebas con combinaciones de materiales y la validación del equipo completo antes de determinar el grado final y el proceso de aplicación.

Como proveedor de soluciones para toda la cadena de la industria de las siliconas, IOTA SILICONE OIL (Anhui) CO., LTD. puede ayudar a seleccionar aceites de silicona, cauchos de silicona, resinas de silicona y otros aditivos relacionados.

El grado específico debe determinarse después de identificar la fuente de contaminación, definir las condiciones de ensayo y verificar los datos técnicos correspondientes.

Preguntas frecuentes

¿El empañamiento de una lente siempre está causado por la volatilización del aceite de silicona?

No. Los adhesivos, selladores, grasas lubricantes, aditivos plásticos, desmoldeantes, fundentes y residuos de limpieza también pueden liberar sustancias condensables.

¿Un aceite de silicona con mayor viscosidad presenta menos riesgo de empañamiento?

No puede determinarse únicamente por la viscosidad. También deben compararse los componentes de bajo peso molecular, la volatilidad, las condiciones de ensayo, la temperatura de uso y la estabilidad térmica.

¿Baja volatilidad significa que no se producirá empañamiento?

No. El empañamiento también depende de la capacidad de condensación de las sustancias volátiles, la temperatura de la lente, el grado de sellado, la cantidad de material y las diferencias térmicas internas.

¿Un contenido bajo de D3–D10 garantiza que el equipo óptico no se empañará?

No. Los siloxanos cíclicos de bajo peso molecular D3–D10 son solo algunas de las posibles fuentes de contaminación. También deben evaluarse otros componentes volátiles y completarse pruebas con combinaciones de materiales y con el equipo completo.

¿Cuál es la diferencia entre TML y CVCM?

TML representa la pérdida total de masa de un material bajo condiciones especificadas. CVCM representa la parte de las sustancias volátiles liberadas que se condensa sobre una superficie colectora.

En contaminación óptica, CVCM suele estar más directamente relacionado con el riesgo de deposición sobre superficies sensibles, pero no sustituye los ensayos en el equipo real.

¿Pueden aplicarse directamente los datos de ASTM E595 a equipos electrónicos a presión atmosférica?

No. Este método se utiliza principalmente para evaluar la desgasificación de materiales en condiciones de vacío. Los equipos cerrados que funcionan a presión atmosférica deben validarse considerando su temperatura, estructura y cantidad real de materiales.

¿Puede iniciarse el envejecimiento térmico en un sistema cerrado cuando el adhesivo ya está seco al tacto?

El secado superficial no significa que el interior esté completamente curado. Un material insuficientemente curado puede seguir liberando subproductos de reacción, disolventes o componentes residuales de bajo peso molecular.

Antes del ensayo debe completarse el curado o poscurado especificado.

¿Cómo puede confirmarse qué material ha causado la película de empañamiento?

Deben prepararse grupos en blanco, grupos de materiales individuales y grupos con combinaciones de materiales. Cuando sea posible, también debe analizarse la composición del depósito y confirmar el resultado mediante una nueva prueba del equipo completo.