Estudio de caso: adhesivos y rellenos

8/29/2019
Descripción general y declaración del problea Un fabricante de adhesivos y rellenos estaba buscando una manera de simular mejor las fallas de amarillamiento de sus productos que han visto en el campo. Sus productos se utilizan en la unión, el relleno y la reparación de piedra, hormigón, cerámica y revestimientos para la industria automotriz, arquitectónica y otras. Los modos de falla clave son el desvanecimiento del color, la pérdida de brillo, la pérdida de resistencia mecánica, el pelado y el agrietamiento. Esto no fue tanto un problema de reclamo de garantía, ya que fue una oportunidad para aumentar su participación de mercado en entornos geográficos hostiles (especialmente el Medio Oriente). Su tecnología, utilizada al aire libre en todo tipo de climas en todo el mundo, se basa en resinas epóxicas de poliéster y poliuretano.


Figura 1. Aplicación típica de recubrimiento automotriz

Descripción de la prueba y resultados
Este fabricante acudió a Q-Lab por ayuda. Con la ayuda de Q-Lab, se centraron en realizar pruebas de comparación en QUV y en cámaras de prueba de arco de xenón Q-SUN para descubrir qué tecnología se correlacionaba mejor con sus fallas de campo. La prueba se realizó durante 500 horas de acuerdo con ISO 4892-2 (xenón) y -3 (UV fluorescente). En ambos casos, se eligió el ciclo 1 de los estándares mencionados.
  • QUV: se ejecutó un ciclo de luz y condensación con lámparas UVA-340. El paso de luz es 8 h, punto de ajuste de irradiación 0,76 W/m2/nm a 340 nm, 60°C; el paso de condensación es de 4 a 50°C.
  • Q-SUN: se realizó un ciclo alterno de luz/luz + spray utilizando filtros Daylight-Q. El ciclo consistió en 102 minutos de luz a 60 W/m2 TUV (300-400 nm), temperatura estándar negra (IBP) de 65°C, temperatura de cámara 38°C, HR 50%; seguido de 18 minutos de luz más spray de agua.

Después de 500 h, la mayoría de las muestras de prueba mostraron cambios sustanciales en las pruebas de QUV y Q-SUN, como se muestra a continuación en las Figuras 2-4.

Con más detalle, los resultados de la resina epóxica se muestran en la Fig. 2 para varios recubrimientos transparentes, así como una muestra coloreada. Las pruebas de fluorescencia UV generalmente produjeron un amarillamiento más intenso y una decoloración del color que las pruebas de xenón, así como grietas / cristalización para ciertas muestras que no se observaron en las pruebas de xenón. Los resultados de la prueba de fluorescencia UV representaron las fallas de campo más representativas.

Figura 2. Resultados de la resistencia a la intemperie de las resinas epóxicas: muestras 1, 2, 5, 6 y 10. En cada panel, la muestra no expuesta está en la parte superior, la exposición al xenón a la izquierda y la exposición fluorescente a los rayos UV a la derecha.

Los resultados de la prueba de acrilato se presentan en la Fig. 3. El polimetacrilato (3) y los epoxiacrilatos (4), (7) muestran resultados de amarillamiento por envejecimiento comparables entre los métodos de prueba de fluorescencia UV y xenón.


Figura 3. Resultados de la intemperie de los acrilatos: muestras 3, 4 y 7. En cada panel, la muestra no expuesta está en la parte superior, la exposición al xenón a la izquierda y la exposición fluorescente a los rayos UV a la derecha.

Los resultados de poliuretano (8) y poliéster (9) se presentan en la Fig. 4. Al igual que con las resinas epóxicas, las pruebas de fluorescencia UV dieron como resultado un poco más de amarillamiento que las pruebas de xenón, y simularon las fallas de campo.



Figura 4. Resultados de la intemperie de poliuretano (8) y poliéster (9). En cada panel, la muestra no expuesta está en la parte superior, la exposición al xenón a la izquierda y la exposición a los rayos UV fluorescentes a la derecha.

Beneficios de las pruebas
Basado en los resultados de estas pruebas, este fabricante compró un equipo QUV para uso interno de I + D, para ayudar a reformular sus productos (especialmente sus epóxicos). El QUV les ha proporcionado un método repetible para pruebas de rendimiento con una buena correlación con las condiciones del mundo real, algo que no habían tenido anteriormente. Esto les permite comparar sus nuevos productos con formulaciones anteriores, así como con los de la competencia. Si bien los resultados comerciales cuantificados no se han compartido con Q-Lab, se ha confirmado que la compra de QUV se ha amortizado en un plazo muy corto y ha ayudado a esta empresa a aumentar sustancialmente su participación de mercado en ciertas regiones geográficas específicas.
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