Prube de intemperismo
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Prube de intemperismo
Estándares de intemperismo para el envejecimiento de plásticos y polímeros.
Los termoplásticos que se utilizan en aplicaciones en exteriores están expuestos a duras condiciones meteorológicas , como intemperie , agua y sol. Muchas aplicaciones requieren un material termoplástico resistente a la intemperie capaz de soportar los efectos que la radiación UV puede tener en el aspecto y las propiedades mecánicas de los plásticos. La luz solar y la humedad causan millones de dólares anuales en daños a materiales. La radiación UV de la luz solar es particularmente eficaz en aplicaciones al aire libre sin protección. Efectos principales en los polímeros expuestos a UV. Todos los tipos de UV pueden tener un efecto fotoquímico dentro de la estructura de los polímeros, el cual puede ser beneficioso o puede ocasionar algún tipo de degradación en el material. Plásticos que son inherentemente resistentes se encuentran en el grupo de polímeros fluorados, tales como PTFE y PVDF. El PTFE tiene una resistencia particularmente buena a la radiación UV causada por los enlaces fuertes entre el carbono y el flúor (C-F). Además, la mayoría de los fluoropolímeros no tienen las impurezas cromóforas que absorben la luz en su estructura y que pueden actuar como iniciadores de la foto-oxidación. En este apartado se pretende caracterizar el comportamiento mecánico de los
materiales en estudio, bajo la influencia de las variables ambientales a las que se
encuentran sometidos en servicio. Para ello, se realizaron ensayos de tracción
simple y de flexión en tres puntos sobre probetas de material que, previamente,
fueron expuestas a la acción de los agentes agresivos que pueden afectar a sus
propiedades y degradar su comportamiento. Los ambientes nocivos analizados, son
los que a continuación se relacionan:
- rayos ultravioleta
- hidrocarburos
- fatiga térmica
- Los tipos de plásticos no modificados con aditivos UV, cuya resistencia a la radiación UV se considera inaceptable son POM (acetal), PC, ABS y PA6/6.
- Otros plásticos como PET, PP, HDPE, PA12, PA11, PA6, PES, PBT, ASA y PPO se consideran aceptables.
- Obsérvese que hay una aleación de PC/ABS que también se considera aceptable.
Sin medidas de protección adecuadas, diferentes materiales plásticos comienzan a amarillo y se vuelven frágiles, dependiendo del nivel de irradiación. Protección UV se consigue utilizando aditivos (estabilizadores UV) o revestimientos protectores superficiales (pinturas, metalización). La adición de negro de carbón es rentable, que se utiliza con frecuencia y es un método muy eficaz.
Por eso, normalmente es aconsejable que los termoplásticos tengan algún tipo de resistencia a la radiación UV , de hecho para mejorar su resistencia se agregan estabilizantes UV. Los rayos ultravioleta pueden afectar muchisimo a los materiales que se utilizan en exteriores y están expuestos a la intemperie.
Los plásticos intrínsecamente resistentes a la radiación UV normalmente no mostrarán cambios de aspecto, como:
- Amarilleamiento de la superificie
- Decoloración de la superficie con cambio de tono
- Crazing
- Lixiviación de los plásticos teñidos
- Aumento de la fragilidad debito a perdita de propriedades
- Disminución de su resistencia, elasticidad y dureza
- Aparición de grietas de esfuerzo
Normalmente, la resistencia de los plásticos a la radiación UV se consigue mediante el uso de colorante negro (normalmente se utiliza negro de carbón) la adición de negro de carbón es la forma mas económica y generalmente muy eficaz de conseguir plásticos resistentes a la radiación UV. Tambien se agragan aditivos, como estabilizadores UV ( UV absorber o HALS) o tal vez con revestimientos protectores en la superficie como pintura, metalizado etc. Además, los polímeros fluorados, como PTFE y PVDF, muestran en su estado natural una estabilidad muy buena a la radiación UV.
Notas
Ultravioleta (UV), según ASTM G 113–94, Terminología relacionada con las pruebas de intemperismo natural y artificial de materiales no metálicos, es radiación para la cual las longitudes de onda de los componentes son más cortas que las de radiación visible. El rango espectral para el UV y sus subcomponentes no están bien definidos. Sin embargo, el comité CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) E 2.1.2 hace la siguiente distinción:
UV - A 315 a 400 nm
UV - B 280 a 315 nm
UV - C <280 nm
La luz visible (la radiación que el ojo humano puede detectar) está entre 400 y 800 nm, lo que representa poco más de la mitad del espectro solar. Alrededor del 40% de la radiación del sol está contenida en la porción infrarroja del espectro solar más allá de 800 nm. Las condiciones meteorológicas, y en particular la radiación UV en las aplicaciones al aire libre, pueden afectar negativamente a las propiedades ópticas y mecánicas de los plásticos. El color negro del plástico es una buena forma de protegerlos contra esas influencias meteorológicas. Por otro lado, los materiales del grupo de polímeros, como PTFE, ASA y PVDF, muestran en su estado natural una estabilidad particularmente buena a la radiación UV.
Cámara de intemperismo (Xenon arc / WOM)
La cámara de intemperismo acelerado reproduce el daño causado por la luz solar, la lluvia y el rocío. En unos pocos días o semanas, la cámara puede reproducir el daño que ocurre durante meses o años de exposición a la intemperie y proporciona una excelente compatibilidad espectral con la luz solar, se correlaciona bien con las condiciones subtropicales, como el sur de la Florida, así como con un ambiente desértico árido, como Arizona. La cámara de prueba de envejecimiento acelerado por rayos UV utiliza la luz ultravioleta fluorescente como fuente de luz para simular los daños causados por la luz solar, la lluvia y el rocío. El material a probar se coloca en un programa de bucle de luz y humedad alterna a una cierta temperatura para acelerar la prueba de intemperie del material y obtener la resistencia climática del material. La cámara de prueba de envejecimiento acelerado ultravioleta puede simular condiciones medioambientales como ultravioleta, lluvia, alta temperatura, alta humedad, condensación, oscuridad y similares en un clima natural, y recreando estas condiciones, combínelos en un bucle y deja que realice el bucle automáticamente, por lo tanto puede reproducir los peligros de las diferentes temporada ; primavera, verano, otoño, invierno y contiene un dispositivo de ducha. Los tipos de peligros incluyen: desvanecimiento, decoloración, pérdida de luz, empolvamiento, agrietamiento, turbidez, burbujas de aire, fragilización, fuerza, caries y oxidación.
Término Definición Unidades
- Irradiancia - El incidente del flujo radiante en una superficie por unidad de área W/m2
- Irradiancia espectral - Irradiancia medida en función de la longitud de onda W/m2/nm
- Tiempo de exposición radiante integral de irradiancia J / m2
- Exposición radiante espectral - Exposición radiante medida en función de la longitud de onda J/m2/nm
Radiación solar promedio por país en kLy (kcal/cm2/año)
(Ly=Langley ) 1Ly = 1 cal/cm2 = 4.184 E4Joule/m2
Norma : ASTM G151,ASTM G 153, ASTM G 154, ASTM D 4329, ASTM D 4459, ASTM D 4799, ASTM D 4587, SAEJ2020, SAE J1967, ISO 4892