Prove di abrasione e chimiche su plastiche decorate

Prove di resistenza all'abrasione, agli agenti chimici e alla protezione solare per materie plastiche decorate

Punti chiave

• La prova di adesione non prevede l'usura. Una grafica può superare ogni prova con il nastro e sparire sotto un pollice in sei mesi.
• Protezione solare e igienizzante per le mani sono le vere sostanze chimiche per i prodotti manipolati, e non compaiono quasi mai nella specifica.
• Faccia corrispondere la modalità di abrasione all'esercizio: le prove rotative, lineari e di sfregamento danneggiano la superficie in modi diversi.
• Provi la superficie decorata finita, compreso l'eventuale topcoat, poiché è il topcoat a fornire la maggior parte della durabilità.

Le superfici in plastica decorate raramente si guastano per distacco. Si guastano per usura da manipolazione, per ammorbidimento quando qualcuno le pulisce con il prodotto sbagliato, o per dissoluzione dove una mano con della protezione solare le ha toccate ripetutamente. I programmi di qualificazione costruiti sulla prova di adesione misurano una proprietà che non è quella a rischio.

Adesione e durabilità sono proprietà diverse

Una prova con nastro o a graticola chiede se il rivestimento è attaccato al substrato. È una proprietà necessaria, ma un cattivo indicatore della vita utile, perché il percorso di guasto più comune non prevede alcun distacco: il film viene asportato progressivamente dall'alto verso il basso per abrasione, o degradato chimicamente fino a poter essere rimosso con uno strofinio.

Una grafica stampata può quindi superare ogni prova di adesione eseguita su di essa, in ogni fase della qualificazione, ed essere comunque illeggibile dopo otto mesi su un prodotto che le persone tengono in mano. La specifica misurava la cosa sbagliata fin dall'inizio.

Scegliere la modalità di abrasione

L'abrasione non è un fenomeno unico e i metodi normati danneggiano le superfici in modo diverso.

L'abrasione rotativa con ruote caricate applica una combinazione di contatto di strisciamento e di rotolamento lungo un percorso circolare, producendo un risultato di usura generale riproducibile e molto diffuso. Si adatta alle aree piane e al lavoro comparativo.

L'abrasione lineare muove un abrasivo avanti e indietro lungo un percorso, il che rappresenta meglio lo strofinamento, il contatto di strisciamento e l'usura direzionale, e può essere applicata ad aree più piccole e sagomate.

La prova di sfregamento controllato, con un panno, un carico, un mezzo e un numero di passate specificati, rappresenta più fedelmente la pulizia e il contatto con le mani, in particolare quando il mezzo è il prodotto di pulizia reale anziché un abrasivo a secco.

Scegliere la modalità che somiglia al danno reale è importante, perché i risultati non sono trasferibili da una modalità all'altra. Un rivestimento che si comporta bene all'abrasione rotativa può comportarsi male allo sfregamento con solvente, e il prodotto subirà quello che i suoi utenti applicheranno.

Le sostanze chimiche che raggiungono davvero il prodotto

I piani di resistenza chimica tendono a elencare solventi e fluidi industriali, omettendo le sostanze che causano la maggior parte dei guasti sul campo nei prodotti di consumo, medicali e per interni automobilistici.

La protezione solare è la più nota. I suoi componenti attaccano in modo aggressivo molti rivestimenti e film stampati, arriva sulle mani, si trasferisce sulle superfici e vi rimane. I prodotti usati all'aperto o manipolati in estate la incontrano abitualmente.

L'igienizzante per le mani è diventato onnipresente negli ambienti medicali, alberghieri e di consumo, e le formulazioni ad alto contenuto alcolico ammorbidiscono molti sistemi di inchiostro e rivestimento, in particolare con contatti ripetuti.

Il repellente per insetti contenente DEET è insolitamente dannoso sia per le materie plastiche sia per i rivestimenti.

I prodotti di pulizia e disinfezione in ambito medicale comportano contatti ripetuti con composti di ammonio quaternario, alcoli, perossidi e soluzioni di candeggina, spesso molte volte al giorno per anni.

Creme per le mani, cosmetici e oli alimentari si trasferiscono regolarmente sui prodotti manipolati.

Aggiungerli al piano non costa quasi nulla e avvicina sensibilmente il programma di prova alla realtà. Conta anche il metodo di prova: un'esposizione a macchia per un tempo fissato verifica una cosa, mentre lo strofinamento ripetuto con un panno caricato verifica la combinazione di attacco chimico e azione meccanica che si verifica davvero.

Provare la superficie che verrà spedita

Quando una superficie decorata ha un topcoat protettivo, è il topcoat a fornire la maggior parte della resistenza all'abrasione e agli agenti chimici del prodotto. Provare lo strato stampato senza di esso misura una superficie che nessun cliente toccherà mai e dà risultati pessimistici al punto da essere inutili.

Viceversa, le prove devono includere i punti in cui il topcoat è più sottile — bordi, spigoli, rilievi, il confine dell'area decorata — perché è lì che il guasto ha origine. Le zone centrali piane di una piastra di prova sovrastimano sistematicamente le prestazioni.

Specificare le condizioni perché i risultati abbiano significato

Le norme di prova di abrasione e chimiche lasciano molto aperto, e scelte diverse producono numeri diversi. Una specifica che cita un metodo senza fissarne le opzioni produrrà controversie tra i laboratori del fornitore e del cliente del tutto legittime da entrambe le parti.

Le condizioni da indicare sono: tipo di abrasivo o di panno e relativo programma di sostituzione o ricondizionamento; carico applicato; numero di cicli o durata; lunghezza e velocità della corsa per i metodi lineari; condizionamento del provino prima della prova; la sostanza chimica, la sua concentrazione e il metodo di contatto; e il criterio di valutazione — se il guasto è definito da una variazione visibile, da una proprietà ottica misurata o dalla leggibilità.

Lo stato dell'abrasivo merita un'attenzione particolare. Ruote e panni si degradano con l'uso, e un laboratorio che usa abrasivo molto consumato produrrà sistematicamente risultati migliori di uno che usa materiale nuovo. Specificare gli intervalli di sostituzione è ciò che rende i risultati confrontabili nel tempo e tra siti diversi.

Costruire un programma che discrimini

Lo scopo delle prove di durabilità durante lo sviluppo è scegliere tra alternative, e ciò richiede prove che le distinguano. Un programma in cui ogni candidato passa non ha informato la decisione.

Procedere fino al guasto anziché fino a un termine fisso è la modifica più efficace: riportare il numero di cicli a cui ciascun candidato diventa inaccettabile li classifica e quantifica il margine, mentre un esito positivo a 500 cicli per tutti e tre non dice nulla. Dove per la produzione serve un criterio di accettazione fisso, lo si può stabilire in seguito, conoscendo dove si trova realmente il limite.

Combinare le sollecitazioni è la seconda: invecchiare un campione, poi abradirlo, poi esporlo a una sostanza chimica riproduce la sequenza che un prodotto reale subisce molto meglio di tre prove indipendenti su provini nuovi. I rivestimenti che superano ciascuna prova singolarmente e falliscono la sequenza sono comuni, e scoprirlo durante lo sviluppo costa molto meno che scoprirlo dopo.

Valutare il risultato in modo coerente

L'anello più debole della maggior parte dei programmi di durabilità non è l'esposizione, ma il giudizio espresso dopo. «Inaccettabile» è un'opinione finché il criterio non è definito, e valutatori diversi tracciano il limite in punti diversi su grafiche progressivamente usurate.

La valutazione strumentale elimina l'ambiguità dove è disponibile. La densità ottica o il contrasto misurati prima e dopo l'esposizione quantificano direttamente la perdita. La misura della brillantezza coglie la degradazione superficiale che precede l'usura visibile. La misura del colore quantifica la variazione sotto esposizione a ultravioletti e agenti chimici. Per i codici leggibili da macchina, il grado di verifica prima e dopo è la misura naturale ed è già normato.

Dove la valutazione visiva è inevitabile, richiede la stessa disciplina di qualsiasi altra misura di un attributo: campioni di riferimento che definiscano il limite di accettazione, condizioni e distanza di osservazione controllate, più di un valutatore e una verifica periodica che i valutatori concordino tra loro e con se stessi. Senza di ciò, un programma di durabilità può generare moltissimi dati e comunque non distinguere in modo affidabile tra un rivestimento che durerà e uno che non durerà.

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Domande frequenti

Perché la prova di adesione non basta per le superfici decorate?

Perché misura se il rivestimento è attaccato, non se sopravviverà per anni a tocchi, pulizia e sfregamenti. L'abrasione asporta progressivamente materiale da un film ben aderente, e l'attacco chimico lo ammorbidisce o lo dissolve. Entrambi causano la perdita completa della grafica su superfici che supererebbero sempre una prova con il nastro.

Quale prova di abrasione va utilizzata?

Quella che somiglia al danno in esercizio. L'abrasione rotativa con ruota caricata si adatta all'usura generale su aree piane; l'abrasione lineare rappresenta meglio lo strofinamento in una direzione; una prova di sfregamento controllato con panno, carico e mezzo specificati rappresenta al meglio pulizia e manipolazione. Eseguire la modalità sbagliata dà un numero che non è correlato con le prestazioni sul campo.

Quali sostanze chimiche vanno incluse?

Quelle che il prodotto incontra davvero, che abitualmente vanno oltre la specifica. Per i prodotti di consumo e medicali manipolati significa protezione solare, repellente per insetti, igienizzante per le mani, crema per le mani, spray detergenti e salviettine disinfettanti. Per gli interni automobilistici, si aggiungano prodotti di pulizia e plastificanti che migrano dai materiali adiacenti.

La prova va eseguita sul topcoat o sulla grafica?

Sulla superficie finita così come verrà spedita, compreso l'eventuale topcoat protettivo, perché il topcoat fornisce la maggior parte della resistenza all'abrasione e agli agenti chimici. Provare uno strato stampato non protetto misura qualcosa che il cliente non toccherà mai e sottostima in modo sostanziale la durabilità.

Come si rendono confrontabili i risultati tra laboratori?

Specificando ogni condizione che la norma lascia aperta: tipo di abrasivo e programma di sostituzione, carico applicato, numero di cicli, lunghezza e velocità della corsa, condizionamento e criterio di valutazione. Anche solo lotti di abrasivo diversi possono modificare i risultati in modo misurabile, ed è per questo che il confronto tra laboratori senza una corrispondenza completa delle condizioni non è affidabile.

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