Los materiales poliméricos, especialmente los fabricados con ABS y PC, pueden sufrir degradación fotoquímica tras una exposición prolongada a la iluminación fluorescente en interiores. La prueba de envejecimiento en interiores ASTM D4674 determina la calidad del plástico simulando la iluminación fluorescente mediante un equipo de ensayo de envejecimiento.
Degradación de polímeros debido a la iluminación fluorescente en interiores
Existe un mito entre muchos diseñadores de productos que afirma que los materiales poliméricos para interiores están a salvo de la degradación por rayos UV porque no están expuestos a la luz solar directa.
Sin embargo, las investigaciones más recientes demuestran que la iluminación interior también puede degradar el material polimérico. Por ejemplo, es posible que haya notado decoloración en los cuadros eléctricos interiores; esto se produce debido a la iluminación fluorescente.
Estas fuentes de luz emiten longitudes de onda UV específicas que pueden iniciar reacciones fotoquímicas en los polímeros. Este entorno afecta principalmente a los materiales ABS y policarbonato. Estos polímeros se utilizan ampliamente en la fabricación de viviendas y productos electrónicos.
La exposición prolongada a luces fluorescentes provoca el amarilleamiento y la degradación superficial de los materiales poliméricos. Para abordar este problema, se desarrolló la norma ASTM D4674 , que permite realizar ensayos de envejecimiento acelerado en interiores sobre materiales poliméricos utilizando instrumentos como el probador de envejecimiento QUV.
Iluminación fluorescente y la línea de emisión de mercurio de 365 nm
Iluminación fluorescente y la línea de emisión de mercurio de 365 nmLa degradación de polímeros en interiores también se ve influenciada por la línea de emisión de mercurio de 365 nm producida por las fuentes de luz fluorescente. Los vapores de mercurio se utilizan en las lámparas fluorescentes para generar radiación UV durante la excitación.
Las fuentes de luz de oficina emiten luz a unos 365 nm, aunque sus niveles de energía son inferiores a los de la luz solar directa. Sin embargo, la exposición prolongada a estas fuentes de luz también puede iniciar reacciones de fotooxidación en los polímeros.
La exposición diaria a los fotones UV puede romper las cadenas de polímeros e iniciar la oxidación, lo que provoca un amarilleamiento y daños en la superficie.
El método de ensayo ASTM D4674 simula una lámpara fluorescente de interior en una cámara. Mediante este sistema de ensayo acelerado, podemos predecir el rendimiento de los materiales poliméricos tras años de uso en un entorno de iluminación fluorescente interior.
¿Por qué el ABS y el policarbonato se amarillean incluso en interiores?
Tanto el ABS como el policarbonato son materiales utilizados en equipamiento de interior debido a su resistencia mecánica y facilidad de procesamiento. Sin embargo, ambos son propensos a la degradación inducida por los rayos UV debido a sus estructuras moleculares.
El polímero ABS, en particular el butadieno, es sensible a la radiación ultravioleta , que inicia el proceso de oxidación que provoca el amarilleamiento. En el policarbonato, la radiación UV causa reacciones de fotoreordenamiento de Fries que alteran la cadena principal del polímero, generando subproductos coloreados.
Un estudio sobre pruebas de resistencia a la intemperie demuestra que incluso la radiación UV de baja intensidad emitida por lámparas fluorescentes puede causar daños graduales en los materiales poliméricos. Por ello, las pruebas de resistencia a la intemperie UV en interiores se han convertido en una herramienta esencial para garantizar el rendimiento de los plásticos a lo largo del tiempo.
Especificaciones técnicas y vías de cumplimiento de la norma ASTM D4674
La norma ASTM D4674 determina el cambio de color y la degradación de los plásticos bajo la exposición a lámparas fluorescentes. Es diferente de las normas de resistencia a la intemperie, en las que el material se expone a la luz solar y a ciclos de humedad.
El objetivo de esta prueba es centrarse específicamente en la degradación del polímero causada por la iluminación fluorescente en interiores.
Métodos de ensayo ASTM D4674
La norma ASTM D4674 incluye diferentes métodos de ensayo que dependen de la fuente de luz y del tiempo de exposición. Cada método simula las condiciones de iluminación interior.
| ASTM D4674 | Configuración de la fuente de luz | Aplicación típica | Aplicación típica |
| Método A | Lámparas fluorescentes de luz blanca fría | Plásticos para equipos de oficina | Simula la iluminación interior estándar. |
| Método B | Lámparas UVA | Detección acelerada de polímeros | Mayor intensidad UV |
| Método C | Fluorescente mixto + UVA | Evaluación de durabilidad | Distribución espectral equilibrada |
| Método D | Lámparas fluorescentes UV especializadas | Estudios de laboratorio avanzados | Coincidencia espectral controlada |
Estos métodos se utilizan según el tipo de producto, simulando diferentes condiciones de iluminación interior para lograr mejores resultados.
¿Por qué se prefiere la combinación de lámpara de luz blanca fría + UVA-351?
La mayoría de los laboratorios de polímeros utilizan una combinación de lámparas fluorescentes de luz blanca fría de 40 W y lámparas UVA-351. Esto proporciona una simulación más realista de la iluminación interior y un envejecimiento acelerado.
Una lámpara de luz blanca fría proporciona una iluminación similar a la de una oficina, mientras que la UVA-351 emite rayos UV más intensos para acelerar las reacciones fotoquímicas. De esta forma, esta combinación ofrece un equilibrio entre una iluminación interior realista y un envejecimiento acelerado.
Probador de intemperismo QUV YG(B)611QUV
Los resultados de la prueba ASTM D4674 dependen no solo del tipo de lámpara, sino también de la uniformidad con la que se distribuye la energía UV en la cámara de prueba. Una distribución desigual de la luz puede dar lugar a resultados erróneos.
El probador de intemperie QUV de Darong resuelve este problema optimizando la geometría de la lámpara y la profundidad de la cámara. Esto garantiza una irradiancia uniforme y una exposición constante a las muestras.
Configuración de lámpara de 1200 mm e irradiancia uniforme
Configuración de lámpara de 1200 mm e irradiancia uniformeEl comprobador YG(B)611QUV está equipado con lámparas fluorescentes de 1200 mm. Esta es la diferencia entre este comprobador y otros que utilizan lámparas de menor longitud, las cuales provocan zonas de iluminación desiguales.
Las lámparas más largas reducen la intensidad en los bordes y proporcionan una exposición UV uniforme a múltiples muestras. Si bien las lámparas más cortas carecen de esta característica, se utilizan en cámaras compactas.
Cómo la cobertura de luz 3D reduce la variabilidad de la medición ΔE
Este probador tiene una profundidad de estudio de 450 mm, lo que permite que la luz incida sobre las muestras desde diferentes ángulos en lugar de una sola dirección (directamente desde la lámpara). Cubre la irradiancia 3D, lo que ayuda a evaluar el producto en su conjunto, incluyendo curvas, bordes o nervaduras estructurales.
Como resultado, las mediciones de la diferencia de color ΔE se vuelven más estables en toda la muestra. La variación ΔE se controla rigurosamente para los equipos de oficina.
Buenas prácticas de laboratorio: desde la instalación hasta la interpretación de datos.
La precisión de los resultados de las pruebas de resistencia a la intemperie en interiores depende no solo del instrumento, sino también de seguir el procedimiento de prueba adecuado y la configuración del laboratorio, incluida la instalación del instrumento.
Recomendaciones para la instalación y la configuración ambiental
Para la simulación de la intemperie, es fundamental contar con condiciones ambientales controladas y una instalación segura. La disipación del calor alrededor de la cámara es muy importante, ya que puede afectar su temperatura interna.
Para ello, debe haber al menos 300 mm de espacio entre las paredes para mejorar el flujo de aire y reducir la temperatura exterior de la cámara. La eficiencia de irradiancia de las lámparas fluorescentes también disminuye con el tiempo. Por lo tanto, un radiómetro calibrado y el reemplazo oportuno de las lámparas son importantes para mantener resultados de prueba consistentes.
Interpretación de los resultados de las pruebas mediante la métrica ΔE00 (CIEDE2000)
Tras las pruebas de envejecimiento del polímero, los resultados se interpretan utilizando la fórmula ΔE00 (CIEDE2000) más reciente, que ofrece una mejor correlación con la percepción visual humana. Se considera que un valor ΔE00 entre 1.0 y 2.0 es el límite aceptable antes de que se produzca la decoloración.
Conclusión
La luz solar directa no solo afecta la calidad de los plásticos, sino también la exposición prolongada a la iluminación fluorescente en interiores. En particular, la línea de emisión de mercurio de 365 nm provoca el amarilleamiento y la degradación superficial de los plásticos fabricados con ABS y PC.
Para ello, la norma ASTM D4674 proporciona un procedimiento de ensayo para determinar la calidad de los plásticos mediante un probador de intemperie. Este simula la iluminación fluorescente interior utilizando una combinación de lámparas fluorescentes de luz blanca fría de 40 W y lámparas UVA-351.
Los resultados de las pruebas se interpretan utilizando la fórmula ΔE00 (CIEDE2000), que proporciona una mejor correlación con la percepción visual humana.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la principal causa de la degradación del plástico debido a la iluminación interior?
La línea de emisión de mercurio de 365 nm producida por las fuentes de luz fluorescentes provoca la degradación fotoquímica de los materiales plásticos.
¿Por qué el ABS y el policarbonato se ponen amarillos incluso en interiores?
El componente de butadieno es sensible a la radiación UV, mientras que el policarbonato sufre reacciones de transposición de foto-Fries bajo la luz UV.
¿Por qué se prefiere la combinación de lámpara de luz blanca fría y UVA-351?
La combinación de lámparas fluorescentes de luz blanca fría de 40 W y lámparas UVA-351 proporciona una simulación más realista de la iluminación interior y un envejecimiento acelerado.