Todos hemos oído alguna vez eso de que los plásticos no aguantan el sol, que blanquean con el tiempo, que se hacen más rígidos y frágiles con el paso del tiempo, etc. Pero, ¿qué garantía ofrecen los materiales plásticos al paso del tiempo?
Predecir la durabilidad de un producto en función de las agresiones que éste sufrirá durante su “vida útil” es un continuo reto para los fabricantes de materia prima plástica, los fabricantes de equipos que “imitan” esas agresiones de forma acelerada y los laboratorios de ensayo a los que se nos demanda muchas veces predecir el tiempo mínimo en el que un producto funcionará correctamente.
Además de las tensiones por fatiga, vibración o ataques químicos que aparecen con el uso continuado, un producto puede encontrarse sometido a unas determinadas condiciones ambientales de temperatura, humedad y radiación solar que hagan peligrar los requerimientos estéticos, funcionales o de seguridad que se esperan de él. Parece lógico pensar que exponer a los productos a las condiciones esperadas de servicio, o mejor aún, a las peores condiciones a las que deban enfrentarse, es una forma de estudiar su comportamiento.
Aunque predecir el envejecimiento o degradación que un producto o material va a padecer por culpa de factores aislados o combinados de frío, calor o lluvia a lo largo del tiempo no es más que una estimación, existen determinadas herramientas que podemos utilizar para predecir cómo van a soportar el paso del tiempo nuestros productos: los ensayos climáticos. Cámaras climáticas Estos ensayos están normalizados bajo documentación que describe minuciosamente ciclos de frío, calor, ciclos de calor húmedo o ciclos compuestos de temperatura o humedad.
La duración de estos “envejecimientos acelerados” también suele estar concretada en las normas aunque es práctica habitual adaptar la duración del ensayo y la agresividad en las temperaturas extremas en función de los requisitos de durabilidad y de las exigencias requeridas al producto final. Por ejemplo, en el sector de automoción cada uno de los fabricantes de automóviles tiene su propia normativa para simular el comportamiento de los componentes que, incorporados en el interior del vehículo, van a sufrir cambios de temperatura y radiación extremos.
Pues bien, en este tipo de ensayos, la ubicación final del componente dentro del habitáculo del coche va a determinar las temperaturas extremas del ciclo, de tal manera que para componentes situados por encima de la línea de la cintura y por tanto con mayor exposición solar, van a tener que superar un ensayo más exigente que aquel componente que esté por debajo de la línea de la cintura o a ras de suelo como pueda ser la moqueta en la que descansan nuestros pies mientras conducimos.
No olvidemos que los materiales plásticos son materiales sintéticos obtenidos mediante procesos de polimerización o multiplicación de los átomos de carbono en largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales. La movilidad de esas largas cadenas depende básicamente de la temperatura del entorno y, por supuesto, afecta directamente a las propiedades de los plásticos.
Debido a su naturaleza, durante los ensayos climáticos y de envejecimiento, el movimiento de esas cadenas moleculares o la rotura de las mismas afecta a las propiedades del plástico, casi siempre para empeorarlas.
Veamos cómo afectan algunos agentes climáticos:
Frío: Las bajas temperaturas, por debajo de la temperatura de transición vítrea del material, inmovilizan las cadenas, volviendo el material frágil y quebradizo. Esto es así porque las cadenas no pueden deformarse para absorber esfuerzos.
Calor seco: Las altas temperaturas provocan la movilidad de las moléculas, provocando cambios en la estructura cristalina y por lo tanto en las propiedades del material. Además el calor favorece mucho los fenómenos de migración, por lo que efectos como la pérdida de plastificantes se acelera pues migran a la superficie.
Calor + humedad alta: Los polímeros polares (PA, PET, PUR,…) son capaces de absorber gran cantidad de agua, provocando diversos cambios tanto a nivel estructural como en propiedades finales. Esta absorción de agua afecta algunas propiedades: - Altera estabilidad dimensional. - Reduce resistencia y dureza, aumenta tenacidad. - Disminuye la resistencia eléctrica. El agua puede actuar como un plastificante (necesario en casos como las poliamidas) o ser perjudicial, ya que puede provocar la hidrólisis de algunos polímeros en combinación con elevadas temperaturas (por ejemplo en el PET).
Ciclos frío – calor: Los cambios de temperatura y humedad generan tensiones en el material que favorecen la aparición de grietas, roturas, cambios dimensionales, etc.
Todos estos factores y los daños que producen los factores climáticos bien de forma natural o artificialmente acelerando el proceso, deben ser evaluados y a ser posible cuantificados.
En AIMPLAS contamos con numerosos equipos que simulan estos envejecimientos así como los medios para “cuantificar” las alteraciones que la estructura el material o la parte superficial de la pieza pueda haber cambiado. Una forma habitual de cuantificar la degradación de un material es medir ciertas propiedades antes y después de someter a la pieza o producto al ensayo de envejecimiento y comprobar la merma de dichas propiedades al finalizar el ensayo. Las propiedades más habituales y a la vez más críticas donde se suelen producir mermas importantes en función de la agresividad del ensayo, son el brillo, color, dureza, resistencia a la flexión o al impacto, estado de la adhesión de barnices y pinturas o a nivel superficial, posibilidad de aparición de defectos como ampollas, deslaminaciones, grietas o fracturas.
Fuente: Rosalía Guerra Tornero
Responsable del Laboratorio de Automoción en AIMPLAS