Calidad en Peliculas de Pintura

8/6/2019 Calidad en Peliculas de Pintura

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CONTROL DE CALIDAD DE PELCULAS DE PINTURAS

Carlos A. Giudice* y Andrea M. Pereyra**

CIDEPINT (CIC-CONICET), Centro de Investigacin y Desarrollo en

Tecnologa de PinturasUniversidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional La PlataE-mail: [email protected]

INTRODUCCIN

Los componentes de una pintura y la influencia que ellos ejercen sobre laspropiedades fisicoqumicas del producto al estado lquido y en forma de pelcula fueronestudiados anteriormente. En el presente trabajo se desarrolla cmo se efecta el control decalidad de pelculas de pinturas de diferente naturaleza.

Los organismos especficos elaboran normas con requisitos a cumplimentar por cadatipo de producto en particular (IRAM, Argentina; ASTM, Estados Unidos de Amrica; BS,Inglaterra; DIN, Alemania, etc.). Estas normas son el resultado de numerosos estudios einvestigaciones sobre las propiedades de cada material y definen las condiciones mnimasde calidad de las pinturas y de las pelculas en particular.

Las especificaciones de productos (pinturas, diluyentes, etc.) y de operacionesinvolucradas (preparacin de superficies, aplicacin de pinturas, mantenimiento preventivoy tareas de inspeccin) definen el sistema de pinturas y el esquema de pintado para unaestructura dada inserta en un determinado medio agresivo. La redaccin debe estar a cargode instituciones reconocidas o bien de especialistas en pinturas con slida experiencia en latemtica.

PROPIEDADES Y ENSAYOS DE PELCULAS DE PINTURAS

Luego de finalizado el proceso de formacin de la pelcula, se deben realizar ensayostendientes a determinar su performance.

En el presente trabajo se incluyen el espesor; algunas propiedades fisicomecnicas

tales como adhesin, dureza y elasticidad; las caractersticas decorativas ms usuales y laresistencia en diferentes condiciones de exposicin.

Espesor de pelcula

La naturaleza del sustrato y las caractersticas del medio agresivo definen un espesorptimo para cada sistema de pinturas. Altos espesores aseguran buenas propiedades deflujo, satisfactorio poder cubriente y reducida permeabilidad al vapor de agua, gases, etc.Sin embargo, espesores elevados generalmente conducen al deterioro de las propiedadesfisicomecnicas y consecuentemente a un desempeo en servicio menos eficiente.

* Consejo Nacional de Investigaciones Cientficas y Tcnicas/Universidad Tecnolgica Nacional** Comisin de Investigaciones Cientficas de la Prov. de Buenos Aires/Universidad Tecnolgica Nacional


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segn el ngulo y determina el espesor total y el de las diferentes capas del sistema. Seemplea para sustratos metlicos, maderas, plsticos, etc.

La aguja deflectora determina slo el espesor total; tiene dos apoyos que se fijansobre el sustrato pintado y una punta central conectada a un sistema de transmisin que

permite defleccionar una aguja sobre una escala circular graduada, en proporcin alespesor de la pelcula seca (Figura 5). Se emplea sobre superficies metlicas y no metlicas

Dentro del conjunto de ensayos no destructivos, uno de ellos est basado en lamedida que involucra una fuerza de adhesin magntica de un magneto permanente y lainfluencia de un flujo magntico ejercido por inductancia sobre un sustratoelectromagntico, Figura 6. Interpreta la dependencia de la fuerza de atraccin ejercida porel magneto permanente en funcin del espesor de la capa de pintura. La fuerza mximapara despegar el dispositivo de la superficie es una medida del espesor de la pelcula.

Los espesores de pelculas tambin pueden cuantificarse por efecto inductivo-

magntico. El dispositivo est basado en la influencia inductiva de un sustrato magnticosobre un campo alternativamente electromagntico; son los ms usados por su elevadasensibilidad y precisin de los resultados

El dispositivo inductivo-magntico genera por el pasaje de la corriente un flujomagntico en el arrollamiento primario de un electromagneto y ste a su vez genera unvoltaje inducido por aqul.

En la medida del espesor, la pelcula influye sobre la magnitud del flujo magntico yen consecuencia en el valor del voltaje inducido. ste es directamente proporcional alespesor de la pelcula.

En lo referente a la densidad de la pelcula seca, la evaluacin del volumen de unslido que permita calcular la densidad del mismo a partir de la masa no resulta una tareasencilla, Figura 7. Una forma de medir el volumen de slidos no particulados es porinmersin en mercurio y evaluar el volumen desplazado de este ltimo.

Tambin, si se dispone de la formulacin de la pintura, resulta posible por clculoestimar la densidad de los slidos (pelcula seca). Otra forma consiste en aplicar la normaDIN 53219

La norma citada indica que la pintura debe aplicarse sobre un panel de masa conociday de volumen V1 estimado por clculo a travs de la siguiente ecuacin: V1 = (m1 m2) /

1, luego el panel se pinta y se determina el volumen V2 del mismo con la expresin: V2

= (m3 m4) /1; donde m1= masa del panel en el aire; m2 = masa del panel en agua; m3=

masa del panel pintado en el aire; m4 = masa del panel pintado en agua; 1 = densidaddel agua.

El volumen de la pelcula seca V3 es la diferencia entre V2 y V1 mientras que lamasa de la misma est dada por m3 m1; finalmente se calcula la densidad de la pelcula

seca , que est dada por: = (m3 m1)/ (V2 - V1)


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Continuidad de la pelcula

La proteccin de sustratos metlicos depende, entre otras variables, del espesor depelcula seca y particularmente de la continuidad de la misma. Las caractersticasreolgicas de la pintura; el mtodo de aplicacin y las condiciones ambientales influyen

sobre la posible inclusin de finas o extremadamente finas burbujas de aire o bien lageneracin de reas no adecuadamente humectadas.

En lo referente a los espacios vacos, stos pueden distribuirse aisladamente cuandoestn presentes en un nmero reducido o bien en contacto entre s generando capilarescontinuos desde el sustrato hasta la superficie libre (si su presencia es abundante encantidad y son significativos en tamao). Los citados espacios libres o vacos deterioran lacalidad de la proteccin ya que ellos facilitan el acceso del agua y otros electrolitos alinterior de la pelcula y hasta el propio sustrato.

Los sistemas multicapa resultan recomendables para disminuir la significacin de

esta falla. La determinacin cuantitativa de los espacios constituye una tarea absolutamenteindispensable para evaluar la accin inhibidora de una pintura anticorrosiva.

Un mtodo relativamente sencillo para contabilizar los canales continuos en elinterior de la pelcula consiste en sumergir el panel pintado en una solucin de sulfato decobre a la cual se le incorpor un agente tensioactivo. El hierro de base es oxidado por elion cobre y ste a su vez se deposita visiblemente como cobre metlico; la cantidad deespacios por decmetro cuadrado del panel permite realizar una clasificacin segn ladensidad de los mismos: P1, sin espacios vacos; P2 < 20; P3, 20-100; P4, 101-400 y P5 >400.

Los espacios o capilares no continuos no se pueden identificar y cuantificar con lasolucin de cobre.

Un mtodo adecuado, tanto para espacios continuos como discontinuos, consiste engenerar una descarga elctrica mediante la aplicacin de una elevada tensin entre elsustrato metlico y un plumero de alambres el cual es pasado sobre el mismo. Los espaciosconductores son indicados por descargas sonoras o por lneas de campos elctricosfcilmente observables.

Propiedades visuales

La opacidad, el color y el brillo de las superficies son percepciones subjetivas por lainteraccin de la luz con la pelcula de las pinturas. Estas propiedades, en conjuncin conla forma de la superficie pintada, combinan aspectos estticos y funcionales.


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Laopacidadrefiere a la capacidad de ocultacin del sustrato, Figura 8; depende de ladiferencia de los ndices de refraccin del pigmento considerado y el material formador depelcula. Se emplean diversos mtodos para determinarla:

Criptmetro de Pfund: El criptmetro consiste en una placa de vidrio negra de

aproximadamente 140 x 50 x 6 mm; la cara superior es ptimamente plana y posee unaranura transversal de 10 mm de ancho y 2 mm de profundidad (Figura 9). Hacia un lateralde la citada ranura la placa tiene grabada una escala graduada.

El dispositivo se complementa con una placa de vidrio transparente rectangular de 70x 35 x 6 mm con la superficie inferior tambin pticamente plana; en un extremo tieneadherido, transversalmente al largo, una placa de acero de 0,45 mm de espesor.

Se carga pintura sobre la placa base y se apoya sobre ella la placa de vidriotransparente; esta ltima se desplaza hacia el extremo graduado hasta determinar qu lnea

de la escala visualmente desaparece (L). El poder cubriente HP en pie2/galn, se calcula apartir de la ecuacin dada por: HP = k / L, donde k es una constante de la cua.

Para determinar la escala de contrastes, se emplea un cartn damero con cuadradosblancos (reflexin mayor al 85 %) y negros (reflexin inferior al 5 %) de 50 x 50 mm. Ladeterminacin involucra la aplicacin de pintura hasta cubrir totalmente el contrasteblanco-negro y se expresa generalmente en m2/kg o m2/l.

La observacin se puede realizar a simple vista o bien empleando un reflectmetro;en este caso la relacin de reflexin negro/blanco considerada aceptable alcanza un valorde 0,98.

Un factor importante en el aspecto decorativo de una pelcula de pintura es elcolor yla retencin del mismo durante la vida til (envejecimiento). La determinacin se puederealizar por comparacin visual con una carta de colores. Este mtodo presenta falta deprecisin por las caractersticas particulares del operador y las condiciones de iluminaciny de observacin.

Par obviar las causas de error se disearon equipos que establecen las citadasvariables; se trata de dispositivos fotoelctricos que generan parmetros representativos yreproducibles que estn correlacionados directivamente con el color.

El color se corresponde con un tipo de luz y tiene un efecto sobre el ojo humano; lapercepcin y la interpretacin del color la realiza la mente humana. La curva de visibilidadpara el ojo humano indica que el valor mximo se sita a 550 nm y decrece prcticamentea 380 y 720 nm.

El color es el resultado de un efecto fisiolgico debido a la interaccin de la luz, en elinterior de la pelcula, con sus componentes. Resulta oportuno establecer la diferenciasustancial con el brillo: ste es una impresin sensorial causada por la reflexin de la luzsobre la superficie (Figura 10).

El color es un atributo de la experiencia visual; su estudio involucra propiedades fsicas

(se evalan con un sistema ptico adecuado y se interpretan en una curva espectral),


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psicolgicas (dependen del observador y por lo tanto resultan subjetivas) y sicofsicas (ubicadasentre las dos anteriores). Los atributos psicolgicos se pueden describir considerando:

Luminosidad: permite clasificar un color como equivalente a un gris queevoluciona del blanco al negro o viceversa.

Saturacin: interpreta el color de la misma luminosidad. Matiz o tinte: identifica el rojo/verde y el azul/amarillo.

Se conocen diferentes sistemas o espacios de color desarrollados para facilitar elestudio sobre este tema. As, por ejemplo, el sistema CIE (Comission Internationale deLEclairage) normaliza tres componentes de la experiencia visual para el estudio de lacolorimetra:

La fuente de iluminacinEl observadorLas condiciones de iluminacin y el recorrido de los rayos luminosos

En lo referente a la fuente de iluminacin, se definen tres iluminaciones tipodesignadas como fuentes A, B y C:

Fuente A: Representa una luz artificial.Fuente B: corresponde a la luz solar del medioda.Fuente C: interpreta la luz de un da totalmente nublado.

Cada fuente tiene una determinada distribucin de intensidad relativa de luz. Laeleccin de la fuente de iluminacin contempla la condicin de exposicin de la superficieen estudio (Figura 11).

Dado que la sensibilidad espectral del ojo depende del ngulo de visin yconsecuentemente del tamao del objeto, la CIE defini inicialmente un campo de medidade 2 y luego fue ampliado a 10 C.

Este componente de la experiencia visual es definido contemplando tres funciones dela longitud de onda X, Y y Z. Para determinar las condiciones de iluminacin y recorridode los rayos luminosos, el ngulo de incidencia se define a 45 y el recorrido de los rayosreflejados como normal a la superficie de color. Generalmente se indica como 45/0(iluminacin a 45, medicin a 0).

La CIE define matemticamente valores triestmulos para interpretar la luz reflejadaen las condiciones establecidas del ensayo. Una luz blanca estandarizada de intensidad S() incide sobre la superficie de color; sta parcialmente es absorbida o interferida en elseno de la pelcula y luego disipada por reflexin. La luz reflejada R () arriba a un sensory convertida a los valores tricromticos X, Y y Z segn la sensibilidad del ojo humano x,y, z, Figura 12.

Los valores tricromticos estndares son:

720

S().R().x()380

X =


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720

S().R().y()380

720S().R().z()

380

Los valores tricromticos estndares X, Y y Z son convertidos en una etapa posteriora los siguientes valores tricromticos:

X Y Zx = y = z =

X + Y + Z X + Y + Z X + Y + Z

donde x + y + z = 1

Los componentes tricromticos x e y indican matices. Por su parte el valortricromtico estndar Y es el tercer valor numrico del color y caracteriza la luminosidad.

Un inconveniente del sistema que emplea x e y como coordenadas de color e Y comomedida de la luminosidad es que no siempre tiene coincidencia con la sensacin subjetiva.En consecuencia la CIE recomend la transformacin matemtica de los valores estndarestricromticos X, Y y Z a los valores numricos L*, a* y b* como coordenadas de unespacio de color. Se obtiene un diagrama tridimensional.

Los valores numricos CIELAB L* a* b* presentan, desde el punto de vistaprctico, un beneficio significativo ya que sobre el plano a* b* se pueden representar msclaramente las diferencias en el matiz y en la saturacin; en ese plano surge el concepto dengulo de tono h* que vara entre 0 y 360, Figura 13.

Las direcciones positiva y negativa de los ejes perpendiculares a* b* describen elrango del rojo al verde y del amarillo al azul. Los cuadrantes individuales contienen loscolores marrn anaranjado, verde amarillento, azul verdoso y violeta, mientras que el ejeL* (calculado a partir de Y), perpendicular al plano a* b*, indica la luminosidad.

Los colores acromticos (no saturados) blanco, gris y negro se disponen sobre el ejeL* (a* = 0; b* = 0). El alejamiento del eje acromtico (a* 0 y/o b* 0) conduce a unaumento de la cromaticidad (saturacin)

Para determinar la diferencia de color entre dos muestras se utiliza el vector E:

E = a + b + L

El mdulo de ese vector E esta dado por: E = (a2 + b2 + L2)1/2, donde a y brepresentan el incremento o la disminucin de los ndices de cromaticidad y L la

diferencia de luminosidad.

Y =

Z =


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En lo referente al sSignificado de los signos, : muestra patrn; + L: ms claro;- L: ms oscuro; +a: ms rojo (menos verde); - a: ms verde (menos rojo); + b: msamarillo (menos azul); - b: ms azul (menos amarillo)

Para establecer la diferencia de color y el criterio de tolerancia, generalmente se

establece en forma inicial un patrn, luego se clasifican visualmente las muestras yfinalmente, para aquellas muestras aprobadas, se definen los lmites superior e inferior paracada coordenada, es decir L*, a* y b*.

Un criterio de tolerancia aceptable consiste en que esos lmites superior e inferiorpueden determinarse calculando tres veces el desvo estndar.

Los aparatos disponibles determinan por lectura directa las coordenadas a*, b* y L*;stos deben ser previamente calibrados con patrones adecuados.El cabezal del instrumentoposee lentes y espejos que dividen la luz de la fuente en 4 rayos (para mayor sensibilidad),incidiendo a 45 sobre la muestra y reflejando perpendicularmente, es decir a 0C. Laevaluacin de la luz reflejada se realiza a travs de filtros y fotoclulas y se manifiesta atravs de las citadas coordenadas. Slo pueden compararse mediciones obtenidas bajo lasmismas condiciones operativas.

El brillo es una impresin sensorial causada por la reflexin de la luz sobre unasuperficie; es una propiedad particularmente importante en pinturas de terminacin paraexteriores (generalmente se requieren pelculas brillantes para facilitar la limpieza eincrementar la intensidad de la luz reflejada) como tambin para interiores (usualmente seespecifican productos de poco brillo o bien mates para evitar las molestias causadas por lareflexin de los rayos de luz concatenados en los ojos).

El mtodo ms frecuente para comparar el brillo de superficies pintadas es el visual,generalmente contrastado con paneles estandarizados de brillo decreciente. En todos loscasos se debe tener la precaucin de que el ngulo de incidencia de la luz sea similar y questa sea de las mismas caractersticas.

Observaciones realizadas por una misma persona pueden conducir a conclusionescomparables pero aqullas, a cargo de otras o bien de la misma pero en situacionesdiferentes, pueden resultar muy dismiles. En consecuencia, se concluye que la apreciacindel brillo de un sustrato pintado se encuentra afectada por numerosas variables.

La Norma IRAM 1109 permite determinar cualitativamente el brillo de unasuperficie pintada por comparacin visual: Muy brillante: observacin a 90, la imagen reflejada tiene contornos ntidos. Brillante: observacin a 90, contornos difusos. Semibrillante: observacin a 45, contornos difusos. Mate: observacin a 45, sin imagen reflejada.

A pesar de definir las condiciones de la observacin, persisten en general lasdispersiones de opiniones de las diferentes personas.

Los medidores de brillo son llamados usualmente glossmeters, y cuantifican

fotoelctricamente la intensidad de un rayo de luz reflejado por la superficie en examen, encondiciones tales que el ngulo de medida es siempre igual al de incidencia.


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Los aparatos constan de un dispositivo de medicin (galvanmetro), con la fuente de

energa y controles de ajuste y adems, de la unidad de medida que comprende la fuenteluminosa, el sistema ptico y la clula fotoelctrica (Figura 14 y 15). La seleccin delngulo de incidencia depende del brillo de la superficie a medir; as por ejemplo, para

pinturas la mejor correlacin con la observacin visual corresponde a un ngulo deincidencia y de reflexin de 60 grados.

El brillo de una superficie dada, determinado con ngulos diferentes, proporcionavalores distintos.

Para las pelculas de pinturas, los valores proporcionados con un ngulo de incidenciay de reflexin de 60, se clasifican segn la siguiente escala:

0-15, mate. 16-25, semimate. 26-50, poco brillante. 51-70, brillante. 71-100, muy brillante.

Las medidas de brillo se realizan con respecto a patrones; generalmente se calibra elinstrumento con un vidrio negro estndar en el extremo superior (la lectura se ajusta a 96de la escala) y con un bloque de carbonato de magnesio en el inferior (la lectura se ajusta a2,5), Figura 16.

Los defectos de la pelcula, provenientes del sustrato o de la aplicacin, afectan elvalor del brillo.

Labruma o la niebla de brillo (haze o gloss fog) es una forma especial del brilloespecular; se desarroll para contemplar pequeas perturbaciones en la superficie pintada,como la generada por aglomerados o flculos de pigmentos, de las dimensiones de lalongitud de onda de la luz. Contempla un incremento del ngulo de reflexin de 0,3; 2,0 y5,0 con respecto al incidente.

La bruma de brillo se expresa en porciento de la relacin entre el brillo determinadocon el ngulo especular y aqul con el ngulo ligeramente incrementado; se debe indicareste ltimo.

Los mtodos empleados se pueden clasificar en ensayos reales en servicio yacelerados de laboratorio. Slo los primeros brindan la informacin adecuada peropresentan el inconveniente de su larga duracin; sin embargo, usualmente debedictaminarse sobre el comportamiento de un producto por razones tcnico-econmicas enun lapso relativamente breve.

Los mtodos de laboratorio tratan en general de reproducir en forma acelerada lascondiciones operativas en servicio.


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Ensayos de durabilidad

La degradacin de una pelcula por los agentes atmosfricos resulta de lacombinacin de diversos factores, muchos de los cuales presentan variaciones cclicasaltamente destructivas. Algunos ejemplos surgen al considerar la luz solar, la temperatura,

la humedad relativa, la lluvia, etc. Las diferentes atmsferas (rural, urbana industrial ymarina) generan condiciones de distinta agresividad.

Para determinar el efecto de la exposicin a la intemperie, generalmente loslaboratorios de control de calidad e institutos de investigacin disponen de estaciones enlas que las pinturas y los recubrimientos se exponen a la intemperie.

El tipo de sustrato y el esquema de pintado deben estar perfectamente definidos; en elhemisferio sur los paneles se orientan hacia el norte ya que reciben mayor radiacin solar einclinados a 45 para compensar la retencin de suciedad con el lavado producido por elagua de lluvia.

Los paneles se inspeccionan regularmente, a lapsos preestablecidos con el fin dedeterminar las propiedades de la pelcula y las posibles fallas. Se emplean normas yespecificaciones para la interpretacin cuali y/o cuantitativa de las propiedad o fallaconsiderada.

Paralelamente, se deben registrar las condiciones ambientales (particularmente latemperatura, la humedad, el agua de lluvia y los das de sol) durante el ciclo deenvejecimiento.

En lo referente a los equipos de envejecimiento acelerado, se pueden citar lossiguientes:

Intemperimetros: Los equipos usualmente empleados son relativamente complejos;ellos generan las condiciones necesarias para producir un deterioro o cambio de propiedaden lapsos ms reducidos que los involucrados en la intemperie.

Los Weather Ometers o intemperimetros reproducen las condiciones ambientales(luz, humedad y temperatura); en muchos casos se generan atmsferas similares a las deltipo industrial con el empleo de dixido de azufre o de nitrgeno.

Las caractersticas operativas de los equipos intentan correlacionar los resultados delaboratorio con los correspondientes a la exposicin en servicio.

En los equipos usualmente empleados, la fuente de energa radiante es una lmparade xenn, ya que su espectro de luz se acerca al de la luz solar. La energa absorbida porlos componentes orgnicos de la pintura, particularmente el material formador de pelcula,es la responsable de la degradacin, es decir la prdida de propiedades fisicomecnicas.Pueden funcionar en forma continua durante el lapso prefijado (generalmente 500, 1000 2000 horas).

El equipo se completa con un dispositivo que pulveriza alternativamente agua

destilada sobre los paneles pintados con los productos en estudio, generando un choque


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trmico. La duracin del ciclo secado/humidificacin son generalmente programables. Latemperatura se puede fijar usualmente en un rango comprendido entre 50 y 100 C.

Este ensayo, basado en la accin del agua y la luz, influye sobre las propiedadespticas de la pelcula.

Cmara de UV: Los ensayos de resistencia a la luz se llevan a cabo sobre paneles decaractersticas preestablecidas en lo relativo a su naturaleza y composicin (metal,madera, hormign, plsticos, etc.).

Los paneles pintados se ensayan a la accin de la luz ultravioleta en cmarasespeciales durante un lapso determinado con el fin de comprobar en laboratorio losrequisitos contemplados en normas o especificaciones.

Generalmente se realizan determinaciones de color y brillo con respecto a muestrasno expuestas; otras propiedades fisicomecnicas igualmente pueden ser evaluadas.

Por otra parte, para establecer la resistencia a la corrosin de los materialesdesnudos o protegidos se emplean los siguientes equipos:

Cmara de niebla salina: Paneles metlicos desnudos o bien protegidos con un sistemade pinturas se somete a la accin de una solucin atomizada de cloruro de sodio encondiciones de concentracin y temperatura definidas. Esta cmara se emplea para elensayo de revestimientos anticorrosivos y reproduce las condiciones de un medio marino,Figura 17.

Las condiciones de funcionamiento de la cmara estn precisadas en la norma ASTMD 117: Temperatura, 35 1 C; pH, 6,5 a 7,2; concentracin salina, 5 1 % en peso.

La cantidad de condensado por unidad de superficie est tambin establecida; lospaneles se disponen en posicin vertical o inclinados con un ngulo entre 10 y 30 gradosen relacin a la vertical.

El pulverizado incide sobre un deflector de acrlico; el condensado es recirculadopero el que permaneci en contacto con la superficie en estudio se elimina por la parteinferior de la cmara. El ensayo consiste en evaluar el grado de corrosin tanto en latotalidad del panel como el progreso de la oxidacin a partir de un corte en X realizado

con un instrumento cortante hasta la base (ASTM D 610).Cmara de humedad y temperatura controladas: Consta de un gabinete aisladotrmicamente y est provista de un tanque con agua destilada la cual es calefaccionadaelctricamente. La circulacin de vapor se implementa con un ventilador. Las probetas sedisponen en posicin vertical.

Fundamentalmente se determina la resistencia a la formacin de ampollas de laspelculas de pintura ya que el fenmeno osmtico (ASTM D 714) es significativo.

La temperatura de la cmara vara entre 42 y 48 C en un lapso de 30 minutos; luego

desciende gradualmente hasta alcanzar el valor inferior, tambin en 30 minutos. En estaltima etapa la humedad condensa sobre la superficie pintada.


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Ensayos ms exigentes pueden disearse variando programadamente las temperaturas

del ciclo y la extensin del mismo.

Otros ensayos de importancia que pueden citarse son los siguientes:

Resistencia a la temperatura: La resistencia trmica de materiales, que en servicio sonexpuestos permanentemente en forma cclica o bien puntualmente a elevadas temperaturas,se establece llevando los paneles pintados en hornos en condiciones operativas definidas.Particularmente se consideran la cintica de calentamiento y la temperatura final. Luego definalizada la experiencia, generalmente a temperatura ambiente, se consideran la adhesiny la retencin de brillo y color.

Un ensayo ms exigente incluye similares aspectos que los enunciados anteriormentepero la etapa de enfriamiento se puede realizar bruscamente por inmersin del panelcaliente en un medio (agua, aceite, etc.) a temperatura ambiente.

Resistencia al agua y otros agentes qumicos: Para establecer el comportamiento depinturas o sistemas de pinturas se preparan paneles en condiciones establecidas depreparacin de superficie, nmero de capas, espesores parciales y totales, tiempo desecado/curado, etc.

Las probetas se sumergen en agua; soluciones salinas, cidas o alcalinas; aceites, etc.,a la temperatura y durante el lapso convenidos. El juzgamiento del ensayo se lleva a caboconsiderando las modificaciones de color y brillo, la formacin de ampollas y cualquierotro tipo de falla de la pelcula.

Propiedades fisicomecnicas de la pelcula: Se contemplan entre otras la resistencia a laabrasin, la dureza, la flexibilidad, la adhesin y el comportamiento frente a un impacto.En general se emplean equipos y/o instrumentos normalizados con el fin de obtenerresultados que permitan establecer comportamientos relativos.

Los mtodos para establecer la resistencia a la abrasin son diversos; en lneasgenerales resulta posible clasificarlos en aqullos que se sustentan en el desgaste producidopor la cada de arena u otro material abrasivo sobre la pelcula de pintura o bien por elefecto de rotacin de ruedas o papeles abrasivos.

El chorro de arena es un mtodo que responde a este tipo de desgaste estnormalizado en ASTM D 968 (Gardner Sand Abrasion Test). La arena de granulometradefinida se dispone en un embudo cnico ubicada en la parte superior del equipo. Laprobeta con la muestra en estudio se coloca con una inclinacin de 45; la arena por accingravitatoria impacta sobre la superficie pintada. Se determina la cantidad de arenaconducente a lograr el desgaste de la pelcula de espesor definido.

Para realizar desgaste por rotacin, un dispositivo que responde a este principio defuncionamiento es el Taber Abraser; est constituido por un juego de discos abrasivos quese disponen sobre la probeta. Estos discos soportan pesas que pueden ser seleccionadas enfuncin de la resistencia de la pelcula con el fin de alcanzar un nmero de ciclos razonable

que conduzca al desgaste de la pelcula de espesor conocido. El tipo de disco tambinpuede ser seleccionado en funcin de las caractersticas del material a ensayar.


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El movimiento rotativo es realizado por la base a la cual se sujeta el panel con lamuestra en estudio, Figuras 18 a 20.

El resultado se indica en funcin de la prdida de masa o disminucin de espesor dela pelcula para el tipo de disco, carga y ciclos establecidos.

Para realizar un ensayo dedesgaste por friccin(Figura 21), se utiliza un cepillo quepermite evaluar la lavabilidad y resistencia a la abrasin de la pelcula; dispone de uncontador de ciclos y se determina el nmero hasta lograr el desgaste de la pelcula. Elensayo puede realizarse empleando agua destilada, detergentes o sustancias abrasivas.

La determinacin de la dureza de la pelcula por rascado (scratch hardness)generalmente involucra la accin de una aguja que se dispone sobre la probeta en estudio;esta ltima se sujeta a una plataforma que se desplaza en una direccin dada, en ambossentidos de desplazamiento, Figura 22. El resultado se expresa en funcin del nmero deciclos de avance y retroceso, para una carga dada dispuesta sobre la aguja, que conduzca al

contacto con el sustrato o soporte de la pelcula ensayada.

El mtodo de evaluacin de la dureza por indentacin cuantifica la carga requeridapara producir la penetracin de una esfera o semiesfera o bien determina la deformacinproducida por una carga preestablecida. Esta tcnica es una adecuacin del medidor deBrinell empleado para otros materiales.

El ensayo de flexibilidad o determinacin de las caractersticas elsticas de unapelcula de pintura generalmente involucra el doblado de un panel pintado. El dobladopuede realizarse sobre una barra cilndrica o bien sobre un mandril cnico. Se especifica lanaturaleza del sustrato y la preparacin de la superficie; igualmente se define el espesor dela pelcula seca ensayada, Figura 23.

En el caso de la barra cilndrica, el dimetro vara en funcin de las caractersticasdeseables del material ensayado: valores ms pequeos resultan ms exigentes (menorradio de curvatura) para el doblado a 180 realizado en forma instantnea.

Definidas las condiciones del ensayo, las propiedades elsticas son aceptables cuandono se detecta cuarteado de la pelcula ni tampoco desprendimientos de esta ltima desde elpanel de base.

Por su parte, el mandril cnico tiene la ventaja de presentar un dimetro de dobladocreciente. El sustrato pintado en condiciones preestablecidas se dispone en el aparato entredos hojas de papel entalcadas para proteger la pelcula; el doblado se realiza tambin a 180 en un lapso de 15 segundos

Se determina el punto final del cuarteado medido desde el extremo del cono; lecturay el empleo de las tablas correspondientes permiten estimar la elongacin porcentualmxima.

Un mtodo muy empleado para optimizar formulaciones experimentales consiste entraccionar pelculas libres de pintura (geometra y espesor especificados), desde los

extremos de la probeta mediante mordazas adecuadas y con cargas crecientes


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Se grafica la tensin (carga por unidad de rea de corte) versus la deformacinespecfica en la zona de comportamiento elstico. Se calcula el mdulo de elasticidad o deYoung.

Laadhesin de la pelcula de pintura es un fenmeno de naturaleza fsica y qumica;

las fuerzas de adhesin propiamente dichas se manifiestan generalmente en la interfasesustrato/pelcula mientras que las de adhesin interna (cohesin) tienen lugar en el seno dela propia pelcula.

El grado de limpieza del sustrato, la rugosidad superficial y el mtodo de aplicacinpor un lado y las variables de formulacin/elaboracin de la pintura por el otro incidensobre la tensin de adhesin.

La adhesin en hmedo resulta en general inferior o sensiblemente inferior a latensin en seco.

La evaluacin de la tensin de adhesin involucra tcnicas generalmente distintivas.Los ensayos son slo indicativos del comportamiento en servicio; resultan particularmentevaliosos en los estudios comparativos.

La norma IRAM 1109 (Mtodo B-VI) establece la tcnica medicin por corte, Figura24; sta consiste en aplicar la muestra sobre un sustrato, en un espesor preestablecido, ydejarla secar/curar adecuadamente. Se emplea un elemento cortante normalizado; serealizan cortes perpendiculares hasta el sustrato de manera de obtener cuadrados de 1, 2 3mm de lado segn el espesor de la pelcula.

Se desplaza un cepillo sobre el rea descripta y se determina el porcentaje decuadrados que permanecen adheridos. Ese porcentaje tiene correspondencia con una escalaque vara de 2 a 10 con intervalo de 2 unidades. El valor mnimo indica al menos undeterioro del 65 % de la superficie mientras que el 10 implica 0% de desprendimiento.

El ensayo de adhesin por traccin consiste en adherir adecuadamente un dispositivode rea circular sobre la superficie pintada. Se determina la fuerza ejercida en un tiempo

dado, por unidad de rea (un cm2), para producir el valor de rotura, Figura 25.

Se debe observar el tipo de fractura (adhesin propiamente dicha, cohesiva o mixta)para precisar las variables determinantes que influyen sobre el resultado obtenido.

El Elcometer TesterModelo 106 constituye un claro ejemplo para determinar laadhesin por traccin.

En lo referente a la resistencia al impacto, los mtodos usualmente empleadosintentan reproducir las exigencias a que estn sometidas las pelculas de pintura enservicio, particularmente a la accin de golpes por elementos contundentes.

La adhesin de la pelcula al sustrato y su capacidad de absorcin de un impacto pordeformacin elstica resultan las variables fundamentales que determinan la resistencia alimpacto.


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Los ensayos ms frecuentes para cuantificar esta propiedad contemplan la accinproducida por la cada de una pieza metlica de forma y masa establecidas sobre unsustrato pintado. En todos los casos se considera un resultado satisfactorio cuando lapelcula se deforma acompaando el sustrato sin la presencia de grietas ydesprendimientos.

Entre los dispositivos ms usados se encuentra el impactor Hart; ste consiste en unmartillo de 500 g dispuesto en el extremo de un brazo de 300 mm de longitud. El panelpintado se ubica en posicin horizontal y el martillo se desplaza desde un plano verticalimpactando sobre la superficie en estudio .El ensayo se puede realizar sobre ambas carasdel panel experimental.

Otro dispositivo ampliamente empleado se conoce como embutido Erichsen; seejerce una presin con una esfera normalizada en el reverso del panel pintado. Se observamediante una lupa la presencia de grietas y/o desprendimiento de la pelcula.

Los ensayos de resistencia a la accin del fuego tambin resultan de gransignificacin. Las pelculas de pinturas pueden favorecer la propagacin superficial delfrente de llama, no alterar la velocidad que exhibe el material de base desnudo o biencontrolar dicha cintica hasta transformar el sustrato pintado en un materialautoextinguible.

Se desarrollaron muchos ensayos normalizados que determinan diversas propiedadesde la pelcula para intentar correlacionar el comportamiento en servicio cuando el sustratopintado est expuesto a la accin del fuego o del calor. Estos ensayos defierengeneralmente en el tamao y forma de la probeta, en la cantidad de energa incidente, etc.Los resultados de los diferentes ensayos no se correlacionan entre s.

Entre los ensayos usualmente especificados figura el ndice LOI (Limiting OxygenIndex) por su simpleza y elevada reproducibilidad de resultados (ASTM D 2863). Laprobeta se dispone en un tubo con un flujo de oxgeno y nitrgeno en diferentes nivelesporcentuales, Figura 26. Se determina el valor ms bajo porcentual de oxgeno en lamezcla que conduce a una dbil llama luego de retirada la fuente de energa externa.Valores de ndice LOI superiores a 28 % usualmente permiten clasificar comoautoextinguibles a las probetas estudiadas.

Otro dispositivo muy difundido es el Tnel Inclinado (ASTM D 3806), Figura 27;

una llama normalizada de un mechero incide sobre la cara inferior de la probeta dispuestaen un plano ubicado en un ngulo de 30 grados con respecto a la horizontal. Se evala elrecorrido del frente de llama a lo largo del ensayo y se lo refiere con respecto al paneldesnudo o alguno definido como referencia. Paralelamente se determinan la prdida demasa, el tiempo de llama y el de incandescencia luego de finalizado el ensayo.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones

Cientficas y Tcnicas), a la CIC (Comisin de Investigaciones Cientficas de la Provincia


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de Buenos Aires) y a la UTN FRLP (Universidad Tecnolgica Nacional FacultadRegional La Plata).

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- Paint Testing Manual. G.M. Grosman. Ed. G. G. Sward, ASTM STP 500, 1972.


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Figura 1. Rugosidad del sustrato


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Figura 2. Determinacin del espesor de pelcula hmeda a travs de la rueda


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Figura 3. Determinacin del espesor de pelcula hmeda. Rueda


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Figura 4. Determinacin del espesor de pelcula seca. Ensayo destructivo: cuchillade corte


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Figura 6. Medidor de espesor de pelcula seca: Efecto magntico-inductivo


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Figura 7. Densidad de la pelcula seca


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Figura 8. Opacidad


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Figura 9. Criptmetro de Pfund


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Figura 10. Diferencia entre color y brillo


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Figura 11. Fuentes luminosas


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Figura 13. Sistemas CIE L* a* b*


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Figura 14. Brillo: Medida de reflexin especular


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Figura 15. Brillo: ngulos de iluminacin


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Figura 16. Influencia del acabado superficial sobre el brillo


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Figura 17. Cmara de Niebla Salina


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Figura 18. Resistencia a la abrasin: Desgaste por rotacin


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Figura 19. Resistencia a la abrasin: Desgaste por rotacin


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Figura 20. Resistencia a la abrasin: Desgaste por rotacin (continuacin)


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Figura 21. Resistencia a la abrasin: Desgaste por friccin


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Figura 22. Equipos para determinar dureza


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Figura 23. Equipo para determinar la flexibilidad


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Figura 24. Adhesin por corte


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Figura 25. Adhesin por traccin


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Figura 26. Equipo para determinar el ndice de Oxgeno Lmite


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Figura 27. Tnel de Dos Pies

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