MBN 51000-5 Materiales a base de polímeros, sistemas de materiales y productos semiacabados - Parte 5: Pruebas de resistencia a la intemperie

La norma “MBN 51000-5 Materiales a base de polímeros, sistemas de materiales y productos semiacabados - Parte 5: Ensayos de resistencia a la intemperie” desarrollada por el Grupo Mercedes Benz aborda la exposición de materiales a base de polímeros, sistemas de materiales y productos semiacabados utilizados en vehículos a diversas condiciones climáticas. El enfoque principal de esta norma es la prueba de envejecimiento por luz caliente (HLA). Este método de prueba simula la exposición a largo plazo al calor y a la luz (luz ultravioleta) para evaluar cómo se deterioran los materiales con el tiempo en estas condiciones.

Este método de prueba es especialmente importante para materiales como paneles de instrumentos, tapizados, juntas y otros componentes a base de polímeros utilizados en interiores y exteriores de vehículos, donde están expuestos a la luz solar y temperaturas extremas. El objetivo es evaluar si los materiales mantendrán su rendimiento, apariencia y durabilidad en estas duras condiciones.

El propósito del método de prueba de envejecimiento por luz caliente (HLA) es evaluar cómo envejecen los materiales cuando se exponen a altas temperaturas y luz (UV) durante períodos prolongados de tiempo. Durante las pruebas, los materiales se exponen a calor intenso (generalmente superior a 70 grados o según lo especificado) y a luz ultravioleta. Las pruebas generalmente se realizan en una sala especial diseñada para imitar la exposición a la luz solar en el mundo real. El tiempo de prueba puede variar y normalmente dura entre 300 y 1000 horas según el material y la especificación. Las principales propiedades probadas son: cambios de color (decoloración), propiedades mecánicas (flexibilidad, dureza), resistencia química y propiedades físicas (como hinchazón o agrietamiento).

El propósito del método de prueba de impacto de apariencia y funcionalidad definido en esta norma es verificar si los materiales aún funcionarán bien y mantendrán sus propiedades estéticas después de una exposición prolongada a la luz solar y al calor. Esto es especialmente importante para piezas como molduras interiores y componentes exteriores que a menudo están expuestos a una alta radiación UV en condiciones de conducción reales.

A continuación se muestra un desglose de los resultados típicos observados en las pruebas de envejecimiento por luz caliente (HLA):

• Decoloración (decoloración o amarilleamiento): son cambios en el color del material debido a la exposición prolongada a la luz ultravioleta y al calor. Materiales como plástico y tejidos sintéticos pueden amarillear o perder sus colores originales. Los materiales del interior, como tableros de instrumentos, tapizados y molduras, son particularmente susceptibles a la decoloración cuando se exponen a la radiación UV. El cuero y los textiles pueden oscurecerse o aclararse con el tiempo. La decoloración es indeseable porque afecta la estética del vehículo. Los fabricantes de automóviles buscan garantizar que los materiales conserven su atractivo visual incluso después de un uso prolongado.
• Agrietamiento, fracturas frágiles o fallas superficiales: es la pérdida de flexibilidad e integridad debido a la degradación de la estructura del polímero o material. Pueden aparecer grietas o rajaduras en los plásticos, especialmente en materiales como tableros de instrumentos o molduras de puertas que están expuestos a altas temperaturas y a la luz ultravioleta. Los sellos o juntas de caucho pueden volverse quebradizos y no sellar correctamente debido a la pérdida de elasticidad. Los materiales textiles o de tapicería, especialmente si son sintéticos y sensibles a los rayos UV, pueden perder su resistencia y desarrollar pequeñas grietas. Los materiales deben mantener la flexibilidad y la integridad estructural para garantizar que las piezas no se deterioren o pierdan funcionalidad. El agrietamiento o la fragilidad pueden generar problemas de seguridad y una estética antiestética.
• Pérdida de brillo o acabado superficial: La superficie del material pierde su aspecto brillante, dando como resultado un acabado opaco o mate. Los plásticos y molduras utilizados en interiores de automóviles (por ejemplo, consolas centrales, paneles de instrumentos) pueden perder su brillo debido a la degradación por rayos UV y la exposición al calor. Las superficies de cuero pueden verse opacas o desgastadas, perdiendo su apariencia pulida o lisa. El nivel de brillo de los materiales interiores es importante para garantizar una apariencia de alta calidad. La pérdida de brillo puede hacer que los materiales parezcan viejos o desgastados, lo que afecta la percepción general de la calidad del vehículo.
• Hinchazón o ablandamiento: El material absorbe humedad o calor, provocando que se expanda o se ablande. El caucho y los elastómeros (como sellos y juntas) pueden hincharse debido a la combinación de calor y exposición a los rayos UV, lo que hace que las piezas pierdan su forma o firmeza original. Los materiales poliméricos pueden ablandarse y volverse menos flexibles, lo que puede afectar su rendimiento mecánico. Los materiales que se hinchan o se ablandan pueden perder su conformidad con los componentes, como las juntas, lo que genera un rendimiento de sellado deficiente o desalineación.
• Degradación de propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, dureza, elongación): es la pérdida de resistencia y flexibilidad en los materiales debido a la degradación de su estructura molecular. La resistencia a la tracción (cuánta fuerza puede soportar el material antes de romperse) puede disminuir, haciendo que el material se vuelva más frágil. El alargamiento de rotura (la distancia que puede estirarse el material antes de romperse) se puede reducir significativamente, lo que aumenta la probabilidad de que los materiales se agrieten o se rompan bajo tensión. En algunos materiales, la dureza puede aumentar, haciéndolos menos flexibles y quebradizos. Los materiales utilizados en componentes como sellos o molduras deben mantener sus propiedades mecánicas para garantizar su funcionalidad. El deterioro de las propiedades mecánicas puede provocar fallas en aplicaciones del mundo real.
• Degradación química (reacción superficial con la luz UV): La estructura química del material se deteriora como resultado de la exposición a los rayos UV. Polímeros como el PVC y el ABS pueden sufrir cambios químicos en sus capas superficiales, provocando que se deterioren o pierdan resistencia con el tiempo. La textura de la superficie puede variar, dando lugar a rugosidad o residuos polvorientos. La degradación química puede dañar permanentemente las propiedades mecánicas y estéticas del material, haciéndolo inadecuado para su uso a largo plazo en aplicaciones automotrices.
• Desarrollo de olores: Algunos materiales, especialmente plásticos o telas sintéticas, pueden emitir olores desagradables después de una exposición prolongada al calor y a la luz ultravioleta. Materiales como el plástico y el caucho pueden emitir olores químicos debido a los compuestos orgánicos volátiles (COV) emitidos después de la degradación. Las emisiones de olores son de especial preocupación para los interiores de los vehículos porque pueden afectar la comodidad y la calidad del aire dentro del vehículo. Los fabricantes de automóviles quieren evitar los olores desagradables resultantes de la degradación del material.

Los resultados de las pruebas de envejecimiento por luz caliente (HLA) definidas en la norma MBN 51000-5 generalmente se centran en la apariencia, la integridad mecánica y la estabilidad química de los materiales. Los materiales que se decoloran, se agrietan, pierden su brillo o se vuelven quebradizos después de una exposición prolongada a los rayos UV y al calor no cumplen con el estándar, mientras que aquellos que conservan su rendimiento y cualidades estéticas sí lo aprueban.

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