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Ataque por ácido acelerado para recubrimientos transparentes para la industria automotriz
Un trabajo de investigación conjunto proporciona correlación entre el laboratorio y el campo
por: John Boisseau, Químico Senior de Desarrollo, BASF Corporation
Donald Campbell, Jefe del Grupo, BASF Corporation
William Wurst, Ingeniero Senior de Proyectos, Q-Lab Corporation
Patrick J. Brennan, Vicepresidentet, Q-Lab Corporation
Resumen
Son muchos los intentos que se han realizado para desarrollar una prueba que pueda predecir
la resistencia al ataque por ácido de los recubrimientos transparentes automotrices. Métodos
tales como la barra de gradientes y manchas de ácido son tan solo dos ejemplos de los
numerosos métodos de laboratorio utilizados actualmente en la industria. Ningún método de
laboratorio actualmente en uso se correlaciona bien con los resultados observados en terreno.
Previos intentos de utilizar el envejecimiento artificial acelerado para reproducir los resultados
del ataque por ácido tampoco estuvieron en correlación.
Este documento examina un nuevo procedimiento de ensayo de ataque por ácido para la industria automotriz, desarrollado en colaboración conjunta por BASF Corporation y Q-Lab Corporation.
Se procedió a recopilar una extensa cantidad de datos ambientales sobre la composición y acidez de la lluvia caída, la frecuencia y duración de la pluviosidad, la temperatura ambiente y
la temperatura de las muestras. Los parámetros críticos del ensayo identificados incluyen: la
solución ácida, temperatura, humedad, espectro de UV, calefacción radiante de la muestra
y orientación de las muestras. Basado en los datos obtenidos en terreno, se desarrolló una
solución de lluvia ácida simulada, además de un ciclo de ensayo de exposición. Se modificó
una cámara de envejecimiento artificial acelerado para convertirla en un nuevo modelo que
aceptara los requerimientos para exposición. El procedimiento recientemente desarrollado, denominado ensayo de ataque por ácido acelerado BASF, muestra una excelente correlación con los resultados del ataque por ácido natural en terreno. Además de describir el reciente trabajo de desarrollo, este documento también crea las esperanzas de poder ofrecer en el futuro el protocolo a la industria en general.
Notas documentales
En los años 1980, el daño causado a los recubrimientos automotrices por la lluvia ácida llegó a convertirse en un problema. Tanto los concesionarios como los compradores se quejaban de los círculos o “manchas de agua” dejadas por la hidrólisis catalizada por ácido que ocurría en zonas donde caía lluvia ácida y las temperaturas eran muy altas.
Las figuras de corrosión se forman cuando se pierde el material de la superficie del ecubrimiento. Este material se pierde como resultado de la hidrólisis catalizada por ácido de los enlaces químicos dentro del recubrimiento.
Cuando una cantidad suficiente de enlaces se rompe, las moléculas o fragmentos de polímeros se desprenden del resto del recubrimiento y son arrastradas por la lluvia. El material perdido es mayor en el borde de las gotas de agua donde el ácido se concentra durante la evaporación. Esto lleva a la conocida formación de círculos o “manchas de agua”.
Los trabajos que más éxito han tenido en el mejoramiento de la resistencia al ataque por ácido en los recubrimientos automotrices se han concentrado en la reformulación para reducir o eliminar los puntos sensibles a los ácidos dentro de la red de polímeros. La mayoría de los recubrimientos automotrices se componen de una capa de color muy pigmentada (o capa base) la cual está cubierta por una capa transparente.
Exposiciones a la intemperie en Blount Island. El verano en Blount Island en Jacksonville, Florida era, y sigue siendo, uno de los lugares más severos de Norteamérica en cuanto a condiciones causantes de ataque por ácido. Como resultado, este lugar es el sitio indicado para realizar ensayos reales anuales para evaluar el comportamiento de los recubrimientos automotrices ante el ataque por ácido. Cada año, los fabricantes de equipos originales automotrices (OEM) y sus proveedores colocan una cantidad variable de capós, paneles y
fáscias de automóviles en Jacksonville. El tamaño y la forma de los mismos varían, pero en su mayoría son de color negro para crear el peor de los escenarios para la prueba de ataque por ácido. Los componentes se exponen colocados de diversas formas, pero típicamente se prueban en un ángulo de exposición horizontal entre 0 y 5 grados. El período de ensayo típico dura aproximadamente 14 semanas, de junio a septiembre de cada año. En distintos intervalos durante el período de 14 semanas, se procede a evaluar las muestras según el daño por ataque ácido, empleando un método visual de evaluación con paneles normales utilizados como guía. Mientras las exposición a la intemperie en Blount Island tienen el beneficio de un ensayo en ambiente natural, el procedimiento actual encuentra numerosas limitaciones con respecto al desarrollo del producto.
Además de la inconveniencia de tener un solo lugar y un período muy corto para realizar los ensayos, los resultados de este ensayo anual son tan variables como el clima.
Ataque por ácido acelerado. Se han realizado muchos intentos de desarrollar técnicas de laboratorio para pronosticar la resistencia al ataque por ácido de los recubrimientos transparentes automotrices. Actualmente hay varios métodos en uso en la industria, como la prueba de barra de radientes, la prueba de manchas de ácido, etc. Ninguna de ellas ha incluido todos los componentes naturales que contribuyen al daño por ácido de los recubrimientos transparentes automotrices (humedad, luz ultravioleta, orientación de la muestra, solución
ácida).
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