Crean Red de Intemperismo de Materiales Plásticos en México

Monturas de gafas, muebles, marcos de ventanas, autopartes, envases de productos de consumo, pinturas, barnices, son productos que están constantemente expuestos al sol, la lluvia o la nieve con consecuencias a veces indeseables, las cuales pueden reducirse o evitarse si se realizan análisis del comportamiento de los plásticos ante el medio ambiente antes de fabricarlos en serie.

A nivel mundial el intemperismo es una práctica que se ha extendido en la industria manufacturera gracias a las ventajas que implica, pues los fabricantes de todo tipo de productos pueden minimizar los efectos de la radiación solar, la temperatura, el agua y la contaminación.

El intemperismo es la respuesta adversa de un material o producto ante el clima, a menudo causando fallas no deseadas y prematuras en los productos, así lo define Atlas Material Testing Solution, una reconocida empresa global dedicada a las pruebas de envejecimiento natural y artificial acelerado de materiales.

En países desarrollados existen importantes centros de investigación dedicados al intemperismo natural como los de Arizona y Florida en Estados Unidos; Alberta y Ottawa en Canadá; Sanary en Francia; Gelendzhik, Novorossiysk y Moscú en Rusia; Kirishima y Okinawa en Japón; Almería en España; Guangzhou y Turpan en China, explica Juan Guillermo Martínez Colunga, del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA).

El investigador comenta que en México, y en general en América Latina, no hay este tipo de centros, por lo que un grupo de empresarios, investigadores y académicos decidieron formar la Red de Intemperismo de Materiales Plásticos para realizar investigación en este campo y colaborar con la industria nacional.

"En América Latina no se tienen este tipo de centros, pero en México pueden llevarse a cabo estas actividades con la creación y formación de esta red de intemperismo de materiales plásticos, ya que nuestro país cuenta con investigadores del sector público y privado que realizan esta actividad en forma individual y aislada, lo cual no ha generado una fuente de conocimiento científico y tecnológico lo suficientemente grande para incrementar la competitividad de los productos plásticos nacionales", comenta.

El intemperismo puede ser de dos tipos, en el medio ambiente exterior, pero también puede ser artificial acelerado, en éste último se utilizan equipos o cámaras que tratan de simular los factores climáticos como la radiación ultravioleta del sol, la temperatura y la humedad.

Para el desarrollo de productos, es vital entender cómo diseñar adecuadamente y llevar a cabo pruebas de intemperismo de los materiales a fin de reconocer los factores clave que causan la degradación de un producto, de acuerdo con Atlas Material Testing Solutions.

Radiación, temperatura y humedad

Tres son los factores que influyen en la degradación de los plásticos y otros materiales cuando se exponen al medio ambiente. Se trata de la radiación UV, la temperatura y la humedad, pero también existen factores secundarios como los contaminantes del aire, los fenómenos biológicos, y la lluvia ácida.

Tal como detalla Juan Guillermo Martínez, quien encabeza el Comité Técnico Académico de la Red, se decidió centrarse en el análisis de plásticos porque es uno de los materiales más afectados por el medio ambiente, principalmente por la radiación ultravioleta del sol, es decir, tienen una vida media más o menos baja.

"En muchas ocasiones esta vida media se ve afectada básicamente por la región o zona climática, y en México no se tienen estudios en ese sentido muy claros, han sido investigaciones realmente aisladas y básicamente pues las personas o empresas que trabajan con plásticos carecen de esa información", afirma el investigador del CIQA.

Atlas Material Testing Solutions indica en su Weathering Testing Guidebook, que la exposición a la radiación UV apenas es la mitad de la información para determinar en qué momento un plástico comienza a degradarse, pues sólo muestra la cantidad de radiación que se ha depositado en la superficie del material, pero no indica la cantidad de radiación absorbida.

Así que otro elemento es la temperatura de los materiales expuestos a la radiación solar lo que lleva a reacciones fotoquímicas que generalmente se aceleran a temperaturas elevadas. Incluso, la capacidad de absorción solar en cada región está estrechamente relacionada con el color del material, que varía de aproximadamente 20% para superficies blancas a más de 90% para superficies de color negro; por lo tanto, en la exposición los materiales de diferentes colores llegarán a diferentes temperaturas.

La Guidebook resalta que, por ejemplo, como resultado de diferentes temperaturas de superficie, el moho y otros elementos biológicos se forman y acumulan a diferentes velocidades sobre los materiales de diferentes colores. En el caso del blanco o materiales de colores más claros, tiende a crecer más moho que en los materiales de color más oscuro.

Por lo que toca la humedad, el agua es una de las sustancias que está en todas partes de nuestro entorno, ya sea en forma de lluvia, rocío, nieve o granizo, y todos los materiales utilizados al aire libre están expuestos a su influencia. Un material expuesto al agua que pasa por periodos en que se moja y se seca puede experimentar fracturas por estrés, lo mismo un ciclo de congelación-descongelación afecta la estructura del plástico e igualmente la lluvia puede enfriar rápidamente una superficie expuesta, y el granizo causa la degradación física debido a la fuerte energía cinética asociada con su impacto.

Los factores secundarios como los gases contaminantes en la atmósfera y la lluvia ácida son elementos que impulsan el proceso de deterioro en una amplia gama de materiales. También el moho, hongos y otros agentes microbiológicos juegan un papel importante en la degradación, especialmente en climas tropicales y subtropicales.

Incluso, la Guidebook advierte que fenómenos como El Niño, La Niña, y el vulcanismo afectan las condiciones climáticas que, a su vez, dan lugar a diferentes velocidades de degradación.

Todas estas variaciones han dado lugar a una serie de normativas que permiten realizar pruebas aceleradas en laboratorio, en lugar de esperar cinco años o más para conocer los efectos del ambiente en un material.

No obstante, se han desarrollado correlaciones entre pruebas de laboratorio y pruebas reales en el exterior a fin de prever de la forma más certera los elementos que podrían dañar los plásticos expuestos a la intemperie, de ahí que existan campos especializados en intemperismo natural alrededor del mundo.

De hecho, las empresas que hoy en día requieren de pruebas de intemperismo para sus productos tienen que recurrir al extranjero o a pruebas que se realizan en laboratorio, por lo que la recién creada Red de Intemperismo de Materiales Plásticos, planea instalar en el país algunos campos para realizar intemperismo natural aprovechando la variedad de zonas climáticas con que cuenta el país.

"La idea es que en México se tengan varios sitios por los diferentes climas que hay, por las diferentes zonas geográficas, buscar sitios que tengan alta irradiación o sitios que tengan altas condiciones de contaminación o de humedad, o que estén cerca del mar para replicar después esas condiciones en el laboratorio", asegura Mayel Cantú, director de la empresa Xperto Integral Systems, la cual desde 2004 realiza pruebas de intemperismo para la industria mexicana y provee los equipos para envejecimiento acelerado de materiales.

El plan a futuro es contar con estos campos para el intemperismo en la zona de Baja California, Yucatán, la zona del Golfo de México, la Ciudad de México, Nuevo León, y Coahuila, en las que se cuenta con la infraestructura de las empresas y centros de investigación que ya son parte de la red.

Los miembros fundadores de la Red de Intemperismo, además del CIQA y Xperto Integral Systems, son el Centro de Investigación en Alimentos y Desarrollo (CIAD), el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), el Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY), así como la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Autónoma de Nuevo León (FIME-UANL) y el Tecnológico Nacional de México Unidad Mérida (TNM-Mérida). Por la iniciativa privada participan CIDEC, Industrias Pegaduro y Allegion.

Industrias de vanguardia

Desde hace algunos años, la industria automotriz, la aeroespacial y la de la construcción son de las que más recurren al intemperismo para asegurar la calidad de sus partes y componentes, según explica Mayel Cantú.

El especialista sugiere que todas las empresas que estén preocupadas por la calidad de su producto deben realizar estas pruebas, en particular, señala que actualmente las compañías que surten a la industria automotriz y aeroespacial están más involucradas, además de empresas del sector de la construcción que están innovando.

"Hemos visto que la demanda de estos servicios va creciendo, afortunadamente. Por ejemplo, contra el año pasado puedo decir que la demanda aumentó 20% y esperamos que la tendencia siga, por eso la importancia de la creación de la red, para que esta información fluya más a través de todo el país", prevé Cantú.

Juan Guillermo Martínez Colunga añade que la mayor demanda de pruebas de intemperismo está en los recubrimientos y en perfiles plásticos, por lo que de inicio la Red cuenta con un grupo de trabajo para cada tema, además de otro dedicado a meteorología, uno a correlación y uno más a normatividad.

En el tema de normatividad la Red impulsará la creación de normas de intemperismo natural y artificial, ya que en México hoy en día solo se cuenta con una norma para intemperismo artificial que requiere actualización. Además se homologará esta actividad con las normas ISO y ASTM a nivel internacional.

"Requerimos normalizar esa actividad principalmente para tener conocimiento de lo que sucede en intemperismo aquí en México, de los materiales que se hacen aquí, materiales nacionales y que puedan competir con los extranjeros y obviamente tenemos que tener normas que compitan con las extranjeras, no las hay, entonces las tenemos que generar", expresó el investigador.

A finales de noviembre la Red de Intemperismo de Materiales Plásticos tendrá lista su página de internet (redinmaplas.org.mx), a través de la cual todos los investigadores interesados en formar parte de este esfuerzo podrán registrarse como miembros, incluso, si son de otros países, además de que las empresas podrán recurrir a la Red para sus proyectos productivos.