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Pruebas de desgaste por humedad del revestimiento de vidrio mediante tribómetro

Pruebas de desgaste por humedad del revestimiento de vidrio mediante tribómetro

Más información

HUMEDAD DE LA CAPA DE VIDRIO

PRUEBAS DE DESGASTE MEDIANTE TRIBÓMETRO

Preparado por

DUANJIE LI, Doctorado

INTRODUCCIÓN

El revestimiento de vidrio autolimpiable crea una superficie de vidrio fácil de limpiar que evita la acumulación de suciedad y manchas. Su característica de autolimpieza reduce significativamente la frecuencia, el tiempo, la energía y los costes de limpieza, lo que lo convierte en una opción atractiva para una variedad de aplicaciones residenciales y comerciales, como la fachada de vidrio, los espejos, los cristales de la ducha, las ventanas y los parabrisas.

IMPORTANCIA DE LA RESISTENCIA AL DESGASTE DEL REVESTIMIENTO DE VIDRIO AUTOLIMPIABLE

Una de las principales aplicaciones del revestimiento autolimpiante es la superficie exterior de la fachada de vidrio de los rascacielos. La superficie del vidrio suele ser atacada por partículas de alta velocidad transportadas por fuertes vientos. Las condiciones meteorológicas también desempeñan un papel importante en la vida útil del revestimiento de vidrio. Puede ser muy difícil y costoso tratar la superficie del vidrio y aplicar el nuevo revestimiento cuando el antiguo falla. Por lo tanto, la resistencia al desgaste del revestimiento de vidrio bajo
Las diferentes condiciones climáticas son críticas.


Para simular las condiciones ambientales realistas del revestimiento autolimpiable en diferentes condiciones meteorológicas, es necesario realizar una evaluación repetible del desgaste en una humedad controlada y monitorizada. Permite a los usuarios comparar adecuadamente la resistencia al desgaste de los revestimientos autolimpiantes expuestos a diferentes humedades y seleccionar el mejor candidato para la aplicación prevista.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En este estudio, mostramos que el NANOVEA El tribómetro T100, equipado con un controlador de humedad, es una herramienta ideal para investigar la resistencia al desgaste de los revestimientos de vidrio autolimpiables en diferentes condiciones de humedad.

NANOVEA

T100

Tribómetro neumático compacto T100

PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA

Los portaobjetos de vidrio sodocálcico se recubrieron con revestimientos de vidrio autolimpiables con dos recetas de tratamiento diferentes. Estos dos recubrimientos se identifican como Recubrimiento 1 y Recubrimiento 2. También se ha analizado un portaobjetos de vidrio desnudo sin recubrimiento para comparar.


NANOVEA Tribómetro equipado con un módulo de control de humedad se utilizó para evaluar el comportamiento tribológico, por ejemplo, coeficiente de fricción, COF y resistencia al desgaste de los revestimientos de vidrio autolimpiables. Se aplicó una punta de bola de WC (6 mm de diámetro) contra las muestras analizadas. El COF se registró in situ. El controlador de humedad conectado a la cámara tribo controlaba con precisión el valor de humedad relativa (RH) en el rango de ±1 %. La morfología de la pista de desgaste se examinó bajo el microscopio óptico después de las pruebas de desgaste.

CARGA MÁXIMA 40 mN
RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Las pruebas de desgaste pin-on-disk en diferentes condiciones de humedad se llevaron a cabo en el vidrio recubierto y no recubierto
muestras. El COF se registró in situ durante las pruebas de desgaste como se muestra en FIGURA 1 y la media del COF se resume en FIGURA 2. FIGURA 4 compara las pistas de desgaste después de las pruebas de desgaste.


Como se muestra en FIGURA 1El vidrio sin recubrimiento presenta un alto COF de ~0,45 una vez que comienza el movimiento de deslizamiento en el 30% RH, y aumenta progresivamente hasta ~0,6 al final de la prueba de desgaste de 300 revoluciones. En comparación, el
Las muestras de vidrio recubierto Recubrimiento 1 y Recubrimiento 2 muestran un bajo COF por debajo de 0,2 al principio de la prueba. El COF
del Recubrimiento 2 se estabiliza en ~0,25 durante el resto de la prueba, mientras que el Recubrimiento 1 presenta un fuerte aumento del COF a
~250 revoluciones y el COF alcanza un valor de ~0,5. Cuando las pruebas de desgaste se realizan en el 60% RH, el
El vidrio sin recubrimiento sigue mostrando un COF más alto, de ~0,45, durante toda la prueba de desgaste. Los revestimientos 1 y 2 presentan unos valores de COF de 0,27 y 0,22, respectivamente. En el 90% RH, el vidrio sin recubrimiento posee un alto COF de ~0,5 al final de la prueba de desgaste. Los recubrimientos 1 y 2 presentan un COF comparable de ~0,1 al comenzar la prueba de desgaste. El recubrimiento 1 mantiene un COF relativamente estable de ~0,15. El recubrimiento 2, sin embargo, falla a ~100 revoluciones, seguido de un aumento significativo del COF a ~0,5 hacia el final de la prueba de desgaste.


La baja fricción del revestimiento de vidrio autolimpiable se debe a su baja energía superficial. Crea una estática muy alta
ángulo de contacto con el agua y un bajo ángulo de caída. Esto lleva a la formación de pequeñas gotas de agua en la superficie del revestimiento en el 90% RH como se muestra en el microscopio en FIGURA 3. También se produce una disminución del COF medio de ~0,23 a ~0,15 para el revestimiento 2 a medida que el valor de la HR aumenta de 30% a 90%.

FIGURA 1: Coeficiente de fricción durante los ensayos pin-on-disk en diferentes humedades relativas.

FIGURA 2: Promedio del COF durante las pruebas pin-on-disk en diferentes humedades relativas.

FIGURA 3: Formación de pequeñas gotas de agua en la superficie del vidrio recubierto.

FIGURA 4 compara las huellas de desgaste en la superficie del vidrio tras las pruebas de desgaste en diferentes humedades. El revestimiento 1 muestra signos de desgaste leve tras las pruebas de desgaste en la HR de 30% y 60%. Posee una gran huella de desgaste después de la prueba en la HR de 90%, de acuerdo con el aumento significativo del COF durante la prueba de desgaste. El recubrimiento 2 no muestra casi ningún signo de desgaste después de las pruebas de desgaste tanto en ambiente seco como húmedo, y también presenta un COF bajo y constante durante las pruebas de desgaste en diferentes humedades. La combinación de buenas propiedades tribológicas y baja energía superficial hace que el revestimiento 2 sea un buen candidato para aplicaciones de revestimiento de vidrio autolimpiable en entornos difíciles. En comparación, el vidrio sin recubrimiento muestra huellas de desgaste más grandes y un COF más alto en diferentes humedades, lo que demuestra la necesidad de la técnica de recubrimiento autolimpiante.

FIGURA 4: Huellas de desgaste después de las pruebas pin-on-disk en diferentes humedades relativas (aumento de 200x).

CONCLUSIÓN

NANOVEA El Tribómetro T100 es una herramienta superior para la evaluación y el control de calidad de los revestimientos de vidrio autolimpiables en diferentes condiciones de humedad. La capacidad de medir el COF in situ permite a los usuarios correlacionar las diferentes etapas del proceso de desgaste con la evolución del COF, lo que es fundamental para mejorar la comprensión fundamental del mecanismo de desgaste y las características tribológicas de los recubrimientos de vidrio. Basándonos en el análisis tribológico exhaustivo de los recubrimientos de vidrio autolimpiables ensayados en diferentes condiciones de humedad, demostramos que el recubrimiento 2 posee un COF bajo y constante y una resistencia al desgaste superior tanto en ambientes secos como húmedos, lo que lo convierte en el mejor candidato para aplicaciones de recubrimientos de vidrio autolimpiables expuestos a diferentes climas.


NANOVEA Los tribómetros ofrecen pruebas de desgaste y fricción precisas y repetibles mediante modos rotativos y lineales conformes a las normas ISO y ASTM, con módulos opcionales de desgaste a alta temperatura, lubricación y tribo-corrosión disponibles en un sistema preintegrado. Se dispone de un perfilador 3D sin contacto opcional para
imágenes en 3D de resolución de la pista de desgaste, además de otras mediciones de la superficie, como la rugosidad. 

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