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Perché i componenti interni per auto in PP/TPO presentano graffi visibili?

Il PP e il TPO sono ampiamente utilizzati negli interni automobilistici perché offrono un'interessante combinazione di bassa densità, lavorabilità, rigidità, resistenza agli urti ed economicità.

Tuttavia, il loro aspetto superficiale può essere sensibile ai danni meccanici. Quando una superficie stampata viene graffiata, la zona danneggiata riflette e disperde la luce in modo diverso rispetto all'area circostante. Anche quando il solco fisico è relativamente poco profondo, il contrasto ottico risultante può rendere il graffio ben visibile.

Nella valutazione dei graffi in ambito automobilistico, questa variazione viene spesso espressa tramite Delta L, ovvero la differenza di luminosità tra la superficie graffiata e quella originale in condizioni di prova definite. Un valore di Delta L inferiore indica generalmente un contrasto di graffio visibile inferiore.
Tuttavia, Delta L non deve essere interpretato isolatamente. Il carico applicato, la geometria dello stilo, la texture della superficie, il pigmento, il carico di riempitivo, il condizionamento e il metodo di prova possono tutti influenzare il risultato.

Perché il PP/TPO caricato con talco è più difficile da proteggere?

Il talco viene comunemente incorporato nelle mescole PP/TPO utilizzate nel settore automobilistico per migliorarne la rigidità, la stabilità dimensionale e le prestazioni termiche. Allo stesso tempo, il talco può rendere più difficile il controllo dello sbiancamento visibile causato dai graffi.

Quando i graffi alterano la superficie ricca di polimero, le regioni più chiare contenenti materiale di riempimento possono risultare esposte o otticamente più evidenti. Sui pezzi stampati di colore scuro, ciò può apparire come un segno di graffio bianco o grigio chiaro.

Lo stesso additivo antigraffio può quindi avere prestazioni diverse nel PP puro, in una mescola di PP leggermente caricata e in una formulazione di PP/TPO altamente caricata.

Nell'ambito dello sviluppo pratico dei materiali, il contenuto di talco dovrebbe essere considerato una delle prime variabili di formulazione da valutare.

In che modo gli additivi antigraffio migliorano le prestazioni superficiali del PP/TPO?

Un approccio importante consiste nel ridurre l'attrito tra la superficie del polimero stampato e l'oggetto che vi scorre sopra. Un attrito inferiore può ridurre la gravità e la profondità dei graffi. Una zona danneggiata più superficiale e liscia può disperdere meno luce, contribuendo a ridurre il contrasto visibile dei graffi.

Le tecnologie a base di silicone sono ampiamente utilizzate a questo scopo perché possono modificare il comportamento superficiale dei compound di PP/TPO, venendo incorporate direttamente durante la compounding. I masterbatch di silicone ad alto e altissimo peso molecolare offrono inoltre una comoda forma in pellet per la manipolazione e il dosaggio.

La sola concentrazione di silicone, tuttavia, non determina il risultato finale. L'additivo deve anche essere sufficientemente compatibile con la matrice polimerica.

Per le applicazioni automobilistiche più esigenti, le prestazioni antigraffio vanno quindi considerate come un equilibrio tra modifica della superficie, compatibilità del polimero e stabilità a lungo termine.

Sei fattori da considerare nella scelta di un additivo antigraffio

1. Matrice polimerica

Partiamo dal sistema di resina vero e proprio. L'omopolimero di PP, il copolimero di PP e il TPO a base di PP/EPDM potrebbero non reagire allo stesso additivo antigraffio nello stesso modo. La compatibilità influenza la dispersione dell'additivo, la stabilità di fase e il comportamento superficiale a lungo termine. Una formulazione ricca di PP omopolimero potrebbe quindi richiedere un approccio diverso in termini di additivi rispetto a un sistema ricco di copolimero di PP o TPO.

2. Caricamento di talco e riempitivo

La concentrazione di talco può influenzare significativamente la visibilità dei graffi e la risposta all'additivo. Un grado e un dosaggio che funzionano bene in una mescola PP/TPO potrebbero non dare gli stessi risultati quando la concentrazione di riempitivo cambia. Pertanto, ove possibile, l'additivo antigraffio dovrebbe essere valutato nella formulazione effettiva con riempitivo, piuttosto che solo nella resina pura.

3. Test di graffio del bersaglio e Delta L

Un buon processo di selezione inizia dai requisiti di prova, piuttosto che dal prodotto. I programmi per il settore automobilistico possono utilizzare procedure come PV3952, GMW14688 o metodi di prova antigraffio specifici del cliente. Il risultato finale può dipendere dal carico applicato, dalla geometria dello stilo, dalla grana della superficie, dal condizionamento, dal colore del pezzo e dal metodo di misurazione. Per questo motivo, un valore Delta L riportato è più significativo quando sono note anche le corrispondenti condizioni di prova. Invece di chiedersi quale additivo offra il più forte effetto antigraffio, è più utile definire il metodo di prova richiesto e il Delta L target.

4. Invecchiamento e stabilità superficiale a lungo termine

Un buon risultato iniziale in termini di resistenza ai graffi non significa automaticamente che una formulazione sia adatta all'uso automobilistico a lungo termine. L'invecchiamento termico, l'esposizione ai raggi UV e le variazioni di temperatura possono rivelare cambiamenti non visibili immediatamente dopo lo stampaggio. Per i materiali degli interni automobilistici, la resistenza ai graffi dovrebbe quindi essere valutata sia prima che dopo le relative condizioni di invecchiamento.

5. COV, odori e nebulizzazione

I materiali per gli interni delle automobili vengono valutati come formulazioni complete. Un additivo antigraffio deve quindi essere considerato anche in relazione ai requisiti relativi a VOC, odore e appannamento. La conformità finale deve essere confermata utilizzando la mescola completa, inclusi resina, riempitivo, pigmento, stabilizzante e altri additivi, secondo le specifiche OEM o di progetto applicabili. L'additivo deve supportare l'obiettivo di formulazione, piuttosto che essere considerato una garanzia indipendente di conformità finale.

6. Lucentezza, venatura e qualità tattile

La resistenza ai graffi non deve essere migliorata a scapito del design superficiale desiderato. Un cruscotto opaco, un rivestimento delle portiere a grana fine o una console centrale a bassa lucentezza hanno un obiettivo visivo e tattile ben preciso. L'additivo selezionato deve quindi essere valutato anche in base al suo effetto su lucentezza, definizione della grana, uniformità della superficie, consistenza del colore e sensazione al tatto. Per gli interni automobilistici di alta gamma, il risultato migliore non è semplicemente un Delta L inferiore. È una superficie che mantiene uniformità visiva e tattile, diventando al contempo più resistente a graffi e abrasioni.

Confronto tra tecnologie antigraffio

Non esiste una tecnologia universalmente superiore per ogni formulazione. Per i componenti automobilistici in PP/TPO stampati a colori, le tecnologie basate su masterbatch possono essere particolarmente interessanti perché consentono di modificare le prestazioni superficiali direttamente durante la miscelazione e lo stampaggio.

Perché il Delta L iniziale non è sufficiente?

Due formulazioni possono mostrare prestazioni iniziali di resistenza ai graffi simili immediatamente dopo lo stampaggio. Tuttavia, dopo l'invecchiamento termico o UV, una può mantenere una superficie asciutta, uniforme e stabile, mentre l'altra può presentare cambiamenti in termini di lucentezza, sensazione al tatto o resistenza ai graffi.

Dal punto di vista dell'ingegneria automobilistica, queste formulazioni non sono equivalenti.

Una valutazione più significativa dovrebbe quindi andare oltre il risultato iniziale del graffio e considerare la resistenza iniziale al graffio > l'invecchiamento > la stabilità della superficie a lungo termine > le prestazioni in termini di VOC/odori > la resistenza al graffio dovuta all'invecchiamento.

La soluzione antigraffio più adatta non è necessariamente quella che produce il più basso valore iniziale di Delta L, bensì quella che mantiene le prestazioni superficiali richieste nelle condizioni di applicazione e di invecchiamento pertinenti.

Validazione delle prestazioni oltre la resistenza iniziale ai graffi

Per la modifica antigraffio di PP/TPO per il settore automobilistico, la valutazione delle prestazioni dovrebbe andare oltre un singolo test di graffio iniziale. SILIKE ha condotto valutazioni pertinenti su formulazioni antigraffio e sistemi di applicazione selezionati, che comprendono la resistenza immediata ai graffi, la stabilità della resistenza ai graffi a lungo termine, test relativi ad aldeidi/chetoni e VOC, valutazione degli odori, invecchiamento termico e stabilità superficiale a lungo termine.