Recubrimientos funcionales en automoción: el reto de la calidad

Uno de los sectores más exigentes en cuanto a calidad, confort y personalización de los recubrimientos a las piezas plásticas, es el sector automoción. Desde Aimplas realizamos análisis y ensayos tanto para piezas de interior como de exterior, para los principales ‘fabricantes de equipos originales’ más conocidos como OEM (Original Equipment Manufacturer) de la industria automotriz, estando homologados en una gran batería de ensayos para el grupo PSA, Daimler o Renault entre otros.

Algunas de las pruebas más realizadas para evaluar la calidad de los recubrimientos, son las siguientes:

Adherencia

El ensayo de adherencia es utilizado para evaluar la resistencia que ofrecen los recubrimientos de pintura y barnices a la separación de sus sustratos cuando se realizan una serie de incisiones en forma de cruz o en forma de enrejado cuadrado sobre el recubrimiento, de modo que alcancen el sustrato. La propiedad medida mediante este procedimiento empírico de ensayo depende, entre otros factores, de la adherencia del recubrimiento, bien a la capa anterior a este, o bien al sustrato.

El ensayo de adherencia es muy utilizado para la evaluación del recubrimiento, tanto en condiciones de recepción como después de que la pieza haya sido expuesta a envejecimientos climáticos acelerados.

Una norma de referencia en cuanto a la determinación de adherencia es la UNE-EN ISO 2409 (2021).

Car wash

Este ensayo consiste en determinar la resistencia al rayado de recubrimientos de pinturas orgánicas, en especial de los recubrimientos de pintura que se utilizan en la industria del automóvil (es decir, para evaluar su resistencia al lavado en los túneles de lavado). Este método de ensayo simula el lavado automático en un laboratorio empleando un cepillo giratorio y suciedad sintética. Se diseñan los parámetros de ensayo con el fin de que se ajusten lo máximo posible a las condiciones reales del túnel de lavado. Durante el proceso, el cepillo se rocía con una suspensión de lavado que simula la suciedad de la carretera. El movimiento de avance de las chapas de ensayo, el sentido de giro del cepillo de lavado y la tobera de pulverización activa están coordinados entre sí.

En Aimplas tenemos la capacidad de realizar el ensayo bajo las normas UNE EN ISO 20566:2013, PV 3.3.3 y MBN 10494-5, estando acreditados por ENAC para las dos primeras.

Ensayo de chorro de vapor (steam jet)

Este método de ensayo es utilizado para la evaluación de la resistencia de los recubrimientos a la presión ejercida por un chorro de agua. El método de ensayo simula los efectos de la presión del chorro de agua que provocan sobre el recubrimiento.

La resistencia de una probeta de ensayo pintada a la pérdida de la fuerza de adherencia se ensaya mediante una presión definida ejercida por un chorro de agua. La cantidad de daño de la probeta de ensayo depende principalmente, aparte de la fuerza de adherencia, del espacio entre boquilla y la probeta, de la velocidad de flujo volumétrico, del tiempo de ensayo, de la geometría de la boquilla y del área de impacto, del ángulo de impacto y de la temperatura del chorro, así como del corte y del instrumento de incisión.

La evaluación se lleva a cabo por medio de la comparación visual con dibujos, en los cuáles la valoración característica se relaciona con las áreas despellejadas.

Espesor

El espesor del recubrimiento aparte de tener un papel importante en la protección del sustrato es muy importante también a la hora de evaluar el aspecto visual. Por un lado, aquellas zonas donde el espesor es inferior son zonas más vulnerables a los ataques externos y pueden causar problemas de adherencia y deterioro del sustrato. Por otro lado, sobre todo en recubrimientos coloreados, es muy importante que el espesor sea homogéneo a la hora de evaluar el aspecto visual ya que una superficie con espesores de capas variable puede provocar un cambio de tonalidades.

Las posibles metodologías de aplicación son gravimétricas, magnéticas, radiológicas, fotométricas, acústicas; aunque la más extendida debido a su gran precisión es la microscopía óptica de transmisión, técnica que permite obtener precisiones de 0,01µ e imágenes muy claras de las diferentes capas que consta un recubrimiento.

Gravelómetro

Un ensayo muy habitual para evaluar el sustrato en el sector de automoción es el impacto piedra o más comúnmente denominada como ‘Stone chip’. El ensayo de Stone chip consiste en una proyección continua de pequeños proyectiles que simulan las piedras sobre la superficie de la muestra. Este ensayo requiere establecer varios parámetros de ensayos dependiendo del sustrato a analizar: número de proyectiles, diámetro medio del proyectil, presión del aire con el que se lanzan y el área de impacto. La evaluación consiste en la cantidad y naturaleza de las marcas que han dejado los impactos sobre el recubrimiento dando un rating.

Envejecimientos acelerados (xenon, climáticas, humedad, choque)

Los ensayos de envejecimiento acelerado son utilizados para estudiar la evolución de los materiales ante situaciones atmosféricas extremas. Para ello se recrean una serie de condiciones climáticas determinadas que nos aportan información muy valiosa sobre las propiedades de las piezas. En estos estudios el recubrimiento tiene un papel muy importante ya que es el encargado de proteger la superficie de las piezas en las que se encuentran. El principal objetivo de este tipo de ensayos es calcular el tiempo de vida útil de los materiales, para garantizar que los objetos que salen al mercado o se integran en la cadena productiva cumplen con los requisitos de calidad establecidos en los estándares de calidad vigentes.

Dentro de la gran diversidad de ensayos de envejecimiento acelerado, podemos destacar los siguientes:

• Envejecimiento acelerado por xenon o UV.
• Envejecimiento acelerado por frío o calor.
• Envejecimiento acelerado por humedad.
• Envejecimiento acelerado por corrosión.
• Envejecimiento acelerado por choque térmico.

Normalmente después de este tipo de envejecimientos, se suelen medir tanto las propiedades físicas de los materiales como las propiedades de los recubrimientos.

Brillo

El brillo es una percepción visual al observar las superficies. La reflexión especular d ellos objetos se diferencia incluso más cuando la luz se refleja de una manera más direccional en la superficie. La luz incidente se refleja en las superficies de alto brillo únicamente en la dirección especular principal. Sobre superficies mates la luz no se refleja únicamente en la dirección especular principal sino también se dispersa de manera difusa en todos los ángulos sólidos. Cuanto más uniforme sea la dispersión de la luz en el espacio, menor es la intensidad del componente dirigido y la superficie aparece más mate.

El fundamento de la medición del brillo se basa en la medición de la luz reflejada de manera direccional. En este contexto se mide la intensidad en un campo angular definido alrededor del ángulo de reflexión. La intensidad de la luz reflejada depende del material superficial y el ángulo incidente. Por consiguiente, se refleja más luz al incrementar el ángulo incidente sobre las superficies pintadas. La luz remanente se refracta en la interfaz aire/recubrimiento, y la difusión y/o absorción de la luz en el recubrimiento.

Los índices de brillo especular no están relacionados con la intensidad de la luz incidente sino con las propiedades de reflexión de un patrón de vidrio pulido y negro con un índice de refracción específico.

Para diferentes ángulos visuales la percepción del brillo puede variar de manera considerable. En la práctica, dependiendo del grado de brillo de la superficie de la probeta. Se han comprobado los siguientes ángulos de medición:

• Geometría de 20º para superficies de alto brillo
• Geometría de 60º para superficies de semi-brillo.
• Geometría de 85º para superficies mate.
• Otras características para tener en cuenta a la hora de medir el brillo aparte de los ángulos de medición son las aberturas del receptor, la adaptación espectral y el índice de refracción de referencia.

Rayados

Mediante los ensayos de abrasión y rayado, se mide la dureza del recubrimiento o del sustrato, determinando la resistencia de los materiales frente a los posibles desgastes o daños. De este modo se puede determinar la vida útil de la pieza, ver posibles cambios en propiedades ópticas o ver la capacidad protectora del recubrimiento.

En el sector de la automoción existen diversos equipos con los que evaluar la resistencia al rayado y a la abrasión. Algunos de ellos, se explican brevemente a continuación:

• Abrasímetro lineal o crockmeter: empleado por lo general para determinar la resistencia al frote entre distintas superficies y poder determinar si el material ha sufrido desgaste y/o se ha producido una transferencia de color. Algunos de los parámetros a tener en cuenta en este tipo de ensayos son el número de ciclos y el medio empleado (seco o con sustancias químicas que puedan afectar negativamente al recubrimiento).
• Equipo de 5 dedos: evalúa la resistencia del material tras la aplicación de distintas cargas y/o puntas normalizadas a una velocidad constante. Con esto determinamos a que carga se deja huella en el recubrimiento.
• Varillas durométricas: consisten en una punta que termina en forma de semiesfera sobre la cual se ejercen presiones regulables, aplicando una carga al mismo tiempo que se desplaza por la superficie. Dependiendo de la dureza del recubrimiento, la huella que se produce sobre el mismo quedará más o menos marcada.