Specifiche dei rivestimenti per interni ed esterni

Specifiche dei rivestimenti per componenti in plastica: interni ed esterni

Punti chiave

• Il guasto in esterno è causato da ultravioletti e acqua; quello in interno da agenti chimici e abrasione da manipolazione.
• Interno non significa mite: le temperature superficiali degli interni automobilistici superano la maggior parte delle condizioni ambiente esterne.
• L'esposizione al weathering deve usare uno spettro realistico, altrimenti la prova degrada il rivestimento con una chimica che la luce solare non applica mai.
• Specifichi prima l'ambiente, poi la prova, anziché adottare una norma sperando che rappresenti l'esercizio reale.

Le specifiche dei rivestimenti per componenti in plastica riutilizzano spesso un documento scritto per un'altra applicazione, lasciando implicito l'ambiente. Il risultato è una specifica che verifica a fondo sollecitazioni che il prodotto non incontrerà e non dice nulla su quelle che ne causeranno il guasto.

Due insiemi di sollecitazioni davvero diversi

L'esercizio in esterno è dominato da radiazione e acqua. Gli ultravioletti spezzano le catene polimeriche nel rivestimento e, dove la luce penetra, nel substrato sottostante, producendo sfarinamento, riduzione della brillantezza, variazione di colore e infragilimento. L'acqua, sotto forma di pioggia, condensa e umidità, penetra nel film e si accumula all'interfaccia, causando perdita di adesione e corrosione nei sistemi metallizzati. La temperatura oscilla tra giorno e notte e tra sole e ombra, sollecitando a fatica ogni interfaccia a fronte di un forte disaccordo di dilatazione. A ciò si aggiungono l'abrasione da particelle trasportate dal vento, detriti stradali e lavaggi, oltre all'esposizione chimica a carburanti, sali antigelo e prodotti di pulizia.

L'esercizio in interno è dominato dal contatto. Mani, panni di pulizia, indumenti e oggetti abradono continuamente le superfici in punti specifici. Oli cutanei, creme per le mani, protezioni solari, igienizzanti e prodotti chimici di pulizia raggiungono ripetutamente la superficie. I plastificanti migrano dai componenti morbidi adiacenti. Gli ultravioletti sono ridotti ma non assenti, poiché i vetri ne trasmettono una parte.

Interno non significa mite

Credere che i componenti interni affrontino un ambiente più facile è uno degli errori più costosi in questo campo, e gli interni automobilistici ne mostrano il motivo. Una superficie scura dietro un vetro, esposta al sole diretto, raggiunge temperature ben superiori alle condizioni ambiente esterne, mantenute per ore, giorno dopo giorno. I rivestimenti si ammorbidiscono, i plastificanti migrano più in fretta, l'adesione è sollecitata ad alta temperatura e i componenti volatili si depositano sui vetri (fogging).

I componenti interni sono inoltre manipolati molto più di quelli esterni. Una maniglia di porta, una cornice dei comandi o una cornice del cambio vengono toccate migliaia di volte, con qualsiasi cosa si trovi sulle mani dell'utente, e pulite con il prodotto preferito dal proprietario. Le esposizioni ad abrasione e agli agenti chimici in quei punti specifici superano quelle subite dalla maggior parte delle superfici esterne.

L'impostazione corretta è che le specifiche per interni ed esterni debbano differire per natura, non per severità.

Impostare correttamente le prove di weathering

Il weathering accelerato è l'ambito in cui le specifiche adottano più spesso una norma senza verificare se rappresenti l'esercizio reale.

La variabile critica è la distribuzione spettrale. Le sorgenti con emissione significativa a lunghezze d'onda più corte della luce solare naturale producono una fotochimica che in esercizio non si verifica mai, degradando i rivestimenti per vie che non corrispondono ai guasti reali. Ciò può far fallire un rivestimento adeguato e, cosa più dannosa, può classificare i candidati in un ordine che non regge sul campo.

I cicli di umidità contano quanto la radiazione, poiché l'esposizione reale alterna bagnato e asciutto e la combinazione causa più danni di ciascuno dei due da solo. La temperatura durante l'esposizione deve essere controllata e realistica, poiché le velocità fotochimiche dipendono dalla temperatura. E la durata dell'esposizione deve avere un rapporto difendibile con la vita utile, idealmente stabilito per correlazione con l'esposizione reale all'aperto dello stesso sistema di rivestimento.

Dove il budget lo consente, l'esposizione naturale all'aperto in un sito appropriato resta il riferimento rispetto al quale validare i metodi accelerati. È lenta, ed è l'unica esposizione indiscutibilmente rappresentativa.

Piani chimici che riflettono la realtà

Per i componenti esterni: carburanti e lubrificanti dove lo sversamento è plausibile, soluzione di sale antigelo, escrementi di uccelli e linfa degli alberi per le superfici orizzontali, prodotti per il lavaggio dei veicoli e residui di insetti — molti dei quali sono acidi o enzimaticamente attivi e attaccano specificamente i rivestimenti.

Per i componenti interni: prodotti di pulizia domestici e per auto, disinfettanti e detergenti per vetri, sudore artificiale e oli cutanei, crema per le mani, protezione solare, repellente per insetti, igienizzante alcolico e residui di cibi e bevande. La migrazione di plastificante dai componenti flessibili adiacenti merita una prova specifica, poiché produce ammorbidimento e macchie nei punti di contatto che nessuna esposizione chimica indipendente rivelerà.

In entrambi i casi la modalità di contatto deve corrispondere all'esercizio: macchia statica per gli sversamenti, sfregamento ripetuto per pulizia e manipolazione.

Specificare il caso peggiore regionale

I prodotti distribuiti a livello globale incontrano condizioni che differiscono più di quanto la maggior parte delle specifiche riconosca. I mercati tropicali umidi accelerano idrolisi, corrosione e perdita di adesione. I mercati ad alta quota e ad alta latitudine ricevono ultravioletti più intensi. I climi freddi aumentano l'ampiezza dei cicli termici e aggiungono sostanze chimiche antigelo. Le condizioni desertiche combinano temperature superficiali estreme con abrasione da particolato.

Una specifica costruita sulle condizioni medie, o sul mercato più grande, farà passare prodotti che si guastano altrove — e i dati di campo dei mercati miti daranno rassicurazioni fino all'arrivo dei resi dal mercato più esigente. Definire esplicitamente la combinazione del caso peggiore e qualificare rispetto a essa è l'unico approccio che supporta un unico prodotto globale.

Struttura di una specifica utilizzabile

Una specifica utile a entrambe le parti indica: l'ambiente di esercizio in termini concreti, inclusi intervallo di temperatura, umidità, esposizione alla radiazione e contatto chimico; le proprietà iniziali richieste — adesione, spessore, brillantezza, colore — con i relativi metodi di misura e tutte le condizioni; i protocolli di esposizione con ogni parametro fissato; le proprietà misurate dopo ogni esposizione e i relativi limiti di accettazione; le posizioni di prova sul pezzo, identificate su un disegno, compresi bordi e geometrie complesse; e il piano di campionamento.

Scritto in questo modo, un rivestimento o soddisfa la specifica o non la soddisfa, e sia il fornitore sia il cliente possono stabilirlo. Scritta come un elenco di norme senza condizioni, ambienti o posizioni, la specifica produce la situazione ormai nota in cui entrambe le parti collaudano con scrupolo e giungono a conclusioni opposte.

Stabilità di colore e brillantezza: servono limiti propri

I requisiti di adesione dominano le specifiche dei rivestimenti, e i reclami che arrivano davvero dal campo sono spesso reclami estetici: il pezzo è sbiadito, ingiallito, sfarinato o non corrisponde più al componente accanto.

Colore e brillantezza richiedono quindi limiti di accettazione propri dopo l'esposizione, espressi come variazione misurata e non come valutazione visiva. Ciò significa specificare la geometria di misura e l'illuminante, la massima differenza di colore ammessa dopo ogni esposizione e la massima variazione di brillantezza — tenendo presente che si tratta di soglie percettive e che il valore accettabile dipende dal fatto che il pezzo sia isolato o adiacente a un altro componente rivestito.

L'adiacenza è il caso che mette in difficoltà i programmi. Due componenti che singolarmente rispettano un limite di variazione del colore possono derivare in direzioni diverse e diventare visibilmente discordanti, il che è un reclamo legittimo benché nessuno dei due pezzi sia fuori specifica. Quando i componenti sono assemblati insieme ed entrambi rivestiti, la specifica deve considerare la differenza relativa dopo l'esposizione, non solo la variazione assoluta di ciascuno.

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Domande frequenti

Che cosa domina il guasto dei rivestimenti in esterno sulle materie plastiche?

La degradazione da ultravioletti del rivestimento e del substrato sottostante, e l'acqua all'interfaccia. Gli ultravioletti spezzano le catene polimeriche causando sfarinamento, perdita di brillantezza e variazione di colore; l'acqua che penetra attraverso il film o dai bordi causa perdita di adesione e, nei sistemi metallizzati, corrosione. I cicli termici aggiungono fatica interfacciale a entrambi.

L'esercizio in interno è davvero meno gravoso?

Non necessariamente. Le superfici degli interni automobilistici raggiungono, al sole attraverso i vetri, temperature ben superiori all'ambiente esterno, e i componenti interni ricevono molto più contatto con le mani, prodotti di pulizia e abrasione di quelli esterni. Le sollecitazioni sono diverse, non ridotte.

Perché la sorgente di ultravioletti è importante nelle prove di weathering?

Perché le sorgenti con emissione eccessiva a lunghezze d'onda corte producono una fotochimica che la luce solare naturale non produce, degradando i rivestimenti per vie che non si verificheranno mai in esercizio. Una prova con uno spettro non realistico può far fallire un rivestimento che avrebbe prestazioni buone, o classificare i candidati nell'ordine sbagliato.

Quali esposizioni chimiche rientrano in una specifica per interni?

Prodotti di pulizia, disinfettanti e detergenti per vetri; sostanze a contatto con la pelle, tra cui sudore, crema per le mani, protezione solare e igienizzante; e plastificanti che migrano dai componenti morbidi adiacenti. L'ultimo è spesso trascurato e causa ammorbidimento e macchie dove un pezzo rigido rivestito è a contatto con uno flessibile.

Come deve una specifica gestire le differenze regionali?

Definendo le condizioni del mercato peggiore anziché quelle medie. I climi tropicali umidi accelerano idrolisi e corrosione; le regioni ad alti ultravioletti accelerano la fotodegradazione; i climi freddi aumentano l'ampiezza dei cicli termici. Una specifica globale unica va costruita sul più esigente di questi casi, non sul mercato più grande.

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