Internacional. Investigadores de cuatro organizaciones -NIST y socios industriales Eastman Chemical Co., Hyundai America Technical Center y Anton Paar USA- describen tres versiones de un método de laboratorio rápido y confiable para simular procesos de rayones en las lacas transparentes para automóviles (la capa superior, o superficie, de un revestimiento exterior compuesto de polímero).
Las pruebas están diseñadas para dar a los fabricantes una mejor comprensión de los mecanismos detrás de esos procesos para que los futuros materiales de recubrimiento puedan ser más resistentes a los arañazos y flexibles.
Los revestimientos más fuertes y robustos son importantes para satisfacer las demandas tanto del consumidor como industriales. Por ejemplo, las estadísticas muestran que:
- La gente mantiene sus autos por más tiempo y quiere que sigan siendo atractivos (los propietarios de automóviles durante más de dos años aumentaron un 41 por ciento entre 2006 y 2015)
- Casi 600,000 conductores trabajan para servicios de viaje compartido en los Estados Unidos que les requieren mantener la apariencia del vehículo
- La durabilidad mejorada de la pintura se encuentra consistentemente entre los tres principales requisitos de rendimiento para los fabricantes de equipos originales
- El 60 por ciento de todas las quejas de los consumidores sobre automóviles se atribuyen a arañazos de pintura e imperfecciones de las astillas
Actualmente, los fabricantes de revestimientos para automóviles usan dos métodos de prueba simples para evaluar la resistencia al rayado de la capa transparente y predecir el rendimiento en el campo: el crockmeter y el lavado de autos Amtech-Kistler. El primero es un dispositivo que usa un "dedo" robótico que se mueve hacia adelante y hacia atrás con distintos grados de fuerza para imitar el daño causado por el contacto humano y las superficies abrasivas. Esta última es una rueda giratoria de cepillos que simula el impacto de los lavados de autos en las capas transparentes.
"Desafortunadamente, ambos métodos solo evalúan el rendimiento de la capa transparente en función de la apariencia, una medida cualitativa en la que los resultados varían de una prueba a otra y no proporcionan los datos cuantitativos que nos ayudan a comprender qué ocurre con los acabados automáticos en la vida real", dijo el físico del NIST, Li Piin Sung, uno de los autores del nuevo documento.
"Demostramos un método de prueba que caracteriza los mecanismos de rayones a nivel molecular porque allí es donde ocurre la química y la física ... y donde los revestimientos se pueden diseñar para que sean más resistentes".
El método de prueba
Para su método de prueba, los investigadores primero tocaron un lápiz con punta de diamante sobre la superficie de una muestra compuesta de polímero para mapear su morfología, luego usaron el lápiz óptico para crear un arañazo y finalmente, volvieron a tapar y reasignar la superficie
Se realizaron tres escalas diferentes de pruebas de scratch (nano, micro y macro) utilizando diferentes puntas de tamaño y diferentes rangos de fuerza
Las diferencias cuantitativas entre los perfiles previos al rayado y posterior al rayado, junto con los análisis microscópicos de los arañazos, proporcionaron datos valiosos sobre la vulnerabilidad a la deformación (¿Cuán profundo se va el arañazo?), Resistencia a la fractura (¿Cuánta fuerza se necesita para romper el compuesto?) y la resiliencia (¿Cuánto recupera el material del insulto físico?)
Prueba de nano-scratch
NIST ejecutó la prueba de nano-scratch con un radio de punta de 1 micrómetro (un micrómetro es una millonésima de metro, o aproximadamente un quinto del diámetro de un hilo de seda de araña) y un rango de fuerza entre 0 y 30 micronewtons (un micronewton es una millonésima parte de un newton, o aproximadamente 20 millonésimas de libra de fuerza).
Prueba de Micro-scratch
Anton Parr hizo la prueba de micro-arañazos con una punta de 50 micrómetros y un rango de fuerza entre 25 micronewtons y 5 newtons (equivalente a 5 millonésimas de libra a 1.25 libras de fuerza), mientras que Eastman Chemical realizó la prueba macro-scratch con un Punta de 200 micrómetros y un rango de fuerza entre 0.5 y 30 newtons (equivalente a una décima de libra a 7.5 libras de fuerza).
Fuente: NIST.
