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8/3/2019 proyecto sobre pintura

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Tecnologa de Pinturas y Recubrimiento Pgina 375

E. FALLAS DE LA PELCULA YCONTROL DE CALIDAD

Captulo XII. Fallas en pelculas depintura


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CAPTULO XII. FALLAS EN PELCULAS DE PINTURAXII.1 INTRODUCCIN

Las pinturas, desde un punto de vista tcnico-econmico, constituyen elmtodo ms adecuado para la proteccin de los materiales empleadosen la construccin de edificios, catedrales, museos, entre otros.

Las pinturas, incluyendo los productos ms desarrolladostecnolgicamente, son sistemas multicomponentes: resinas naturales osintticas, plastificantes, agentes de curado, aditivos reolgicos,dispersantes, humectantes, pigmentos, extendedores, fungicidas ybactericidas, solventes y diluyentes estn en relaciones cuantitativasoptimizadas para alcanzar las deseadas propiedades fisicoqumicas dela pintura lquida y de la pelcula seca.

La pintura como sistema disperso, aplicada en forma de capa delgada,se transforma por secado y/o curado (evaporacin de la mezclasolvente y/o reacciones qumicas, respectivamente) en una cubiertaslida firmemente adherida al sustrato.

Las fallas de la pelcula de pintura tiene lugar por causas diferentesdebido a la gran cantidad de variables involucradas; el tiempo para quelas fallas se produzcan es la variable crtica de este fenmeno:

Incorrecta seleccin de la pintura. Frecuentemente, un productodiseado para superficies de acero se aplica por extensin, en funcindel satisfactorio comportamiento en servicio, a otros materiales talescomo concreto o madera: se observa generalmente una rpida falla, locual indica que la seleccin conveniente de una pintura para unpropsito especfico es extremadamente importante.

Inadecuada formulacin del producto. Muchas fallas ocurrengeneralmente por causas inherentes a la composicin porcentual de lapintura y a las materias primas seleccionadas para su elaboracin. El

tizado, cuarteado, agrietado, arrugado, erosin, decoloracin, etc. de lapelcula son algunas de las fallas ms frecuentes.

Reducida adhesin del sistema protector. Las fallas atribuibles a laadhesin de la pintura son numerosas y pueden conducir a seriosdeterioros del material base por la discontinuidad de la pelcula. Elampollado, el pelamiento, la escamacin, la delaminacin entre capas yla corrosin en la interfase sustrato metlico/pintura constituyenejemplos de pelculas con baja adhesin superficial.

Fallas relacionadas con el tipo de sustrato. La pintura puede resultarincompatible con el material base debido a las caractersticasintrnsecas de este ltimo: ausencia de adhesin fsica por falta de un


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perfil de rugosidad adecuado, composicin heterognea, reactividadqumica, diferente estabilidad dimensional en reas adyacentes,alcalinidad superficial, etc. El tipo de sustrato conduce a fallasparticulares y por lo tanto requiere medidas preventivas especficas.

Fallas vinculadas a la aplicacin. Diferentes aspectos involucrados enesta etapa pueden influir significativamente en el comportamiento delsistema de pinturas en servicio y conducir a rpidas fallas:heterogeneidad de la pintura en el momento de la aplicacin, diluyenteinadecuado, condicin atmosfrica desfavorable, espesor de pelcula nouniforme, sobrepintado, escurrimiento, etc.

Fallas atribuibles al diseo de la estructura. Este aspecto esfrecuentemente el responsable de severas fallas en reas bien definidasdel sustrato; la presencia de bordes agudos, reas discontinuas,soldaduras y ngulos interiores de difcil acceso incrementan la relacincosto/eficiencia del sistema protector/decorativo.

Agresividad del medio externo. Las pelculas pueden fallar por accindel medio externo; la presencia de agentes qumicos, fenmenos deerosin y abrasin, radiacin solar, etc. generalmente conducen, asistemas de pinturas no adecuadamente seleccionados, a susolubilizacin, degradacin y prdida de propiedades mecnicas.

XII.2 SELECCIN DEL SISTEMA DE PINTURAS

La primera etapa consiste en determinar el material formador depelcula (resina plastificada) que presente un buen comportamiento almedio externo o de exposicin del sustrato pintado.

Muchos tipos de pintura han sido desarrollados para especialescondiciones de servicio y mtodos de aplicacin diversos.

La seleccin de la pintura ms conveniente, entre aqullas que en

principio resultan aptas para el sustrato/medio ambiente, deberealizarse considerando los siguientes factores:

Reconocida eficiencia en similares aplicaciones

Composicin qumica y propiedades fsicas

Resultados de exposicin en ensayos acelerados

La mejor alternativa para la eleccin de un sistema de pinturas es elcomportamiento previo evidenciado en sustratos de igualescaractersticas expuestos en medios agresivos similares. Se debe

constatar que la composicin porcentual, las materias primasempleadas y la tecnologa de elaboracin no han sido modificadas.


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Si no hay informacin y resultados confiables de comportamientosprevios en aplicaciones similares, el conocimiento de la composicinqumica y particularmente de las propiedades fsicas y qumicas de lapintura resulta muy valioso.

Esta informacin, antes de tomar la decisin final, debecomplementarse con ensayos acelerados de laboratorio,implementados en forma comparativa entre los diferentes sistemasposibles. Sin embargo, en general no hay una correlacin bien definidaentre los ensayos acelerados y la performance en servicio, a pesar delas numerosas investigaciones realizadas.

La seleccin de una pintura sobre la base del precio solamente o por lainformacin brindada por el fabricante puede resultar extremadamentecostosa.

Las pinturas que conforman un sistema completo deben ser provistaspor el mismo fabricante: la compatibilidad de las diferentes capas essignificativamente importante para alcanzar una satisfactoria vida til enservicio. El empleo de pinturas de diferente origen, sin el conocimientobsico de los resultados de ensayos de laboratorio, es una garanta defalla.

XII.3 FALLAS DE FORMULACIN DE PINTURAS ORGNICAS

Tizado. Este fenmeno es producido fundamentalmente por la accinde la radiacin UV de la luz solar: el ligante orgnico se degradagradualmente sobre la superficie liberando los pigmentos yextendedores en forma de polvo, Figura XII.1. El tizado es estrictamentesuperficial y conduce a una reduccin del espesor de la pelcula.

El uso de resinas adecuadas (las acrlicas puras y modificadasconstituyen un buen ejemplo), combinadas con pigmentos resistentes altizado (los de forma laminar como el xido de hierro micceo o bien el

aluminio de alta flotabilidad controlan el acceso de la radiacin solar alinterior de la pelcula), permite formular pinturas libre de tizado luego devarios aos en servicio. La incorporacin de aditivos absorbedores derayos UV mejora el comportamiento a la intemperie.

El tizado no es una falla grave, ya que por simple remocin del polvosuelto sobre la pelcula genera una superficie apta para la aplicacin depinturas de mantenimiento.

Erosin. Ese tipo de falla corresponde al desgaste del recubrimiento

hasta quedar expuesto el sustrato y se produce como consecuencia deltizado con remocin por accin del medio ambiente (lluvia, viento, etc.)y/o abrasin (viento con polvos o arena en suspensin), Figura XII.2.


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Figura XII.1. Falla por tizado de un ltex

La erosin es frecuentemente observada en pinturas aplicadas conpincel y pobre comportamiento reolgico (falta de nivelacin): la partems elevada del perfil sinuoso est ms expuesta al fenmeno erosivo.

Las medidas preventivas consisten en seleccionar una pinturaresistente al tizado, no quebradiza, con buenas propiedades de flujo

para formar una pelcula lisa y uniforme en espesor (adecuadaviscosidad a reducidas velocidades de corte).

Cuarteado. Esta falla est vinculada al envejecimiento de la pelcula; laobservacin visual o por medio de un microscopio permite determinar lapresencia de esta falla a travs de ligeras grietas que no penetran en lasuperficie subyacente, Figura XII.3.

Existen causas diversas que conducen al cuarteado, pero generalmenteel motivo es la contraccin en la superficie de la pelcula producida por

envejecimiento y prolongada polimerizacin y oxidacin.

El rpido secado (evaporacin del solvente) luego de la aplicacinpuede conducir tambin a una ms rpida contraccin en la superficieque en el seno de la pelcula generando las grietas que caracterizanesta falla.

Los ciclos de secado/humidificacin y calentamiento/enfriamientocontribuyen al cuarteado de la pelcula.

Una inspeccin peridica permite definir el momento adecuado para lastareas de mantenimiento, con el fin de evitar la penetracin de la grietahasta el sustrato (agrietado); en esta ltima etapa resulta indispensable


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especificar la remocin total de sistema de pinturas (el sustrato estexpuesto al medio externo) con el consiguiente incremento de loscostos.

Figura XII.2. Falla por erosin

El cuarteado se puede prevenir seleccionando la pintura adecuada: laresina debe ser resistente a la intemperie y los pigmentos deben serinertes o bien con mnima reactividad qumica y alta estabilidad

dimensional para reducir las tensiones superficiales; otro componenteimportante que puede conducir al fenmeno de cuarteado es elplastificante de la resina: ste debe ser estable e insoluble en el mediopara evitar la lixiviacin desde la pelcula hacia la superficie durante laexposicin en servicio.

Agrietado. En este caso las grietas se extienden, como ya semencionara, hasta el sustrato; esta falla es ms deteriorante de lapelcula que el cuarteado. Las grietas pueden ocurrir en forma irregularo bien linealmente. Espesores de pelcula excesivos pueden causar

agrietado debido al elevado gradiente de tensin en funcin de laprofundidad que se genera durante el secado y/o curado, Figura XII.4.

Las causas que conducen al agrietado son idnticas a las que generanel cuarteado; consecuentemente, las medidas preventivas en loreferente a las variables de formulacin son tambin similares. Sinembargo, y en casos de agrietamiento intenso, es frecuente el empleode pigmentos de refuerzo de forma acicular o fibrosa para disminuir elcitado gradiente de tensin en la pelcula.

Piel de cocodrilo. Esta falla puede considerarse un macro-cuarteadogeneralizado que presenta un dibujo de grietas cruzadas, Figura XII.5.


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Las causas son similares a las citadas para el cuarteado y el agrietado:tensin superficial elevada debido a una rpida polimerizacin uoxidacin de la resina en el rea expuesta al medio y/o una elevadavelocidad de evaporacin de la mezcla solvente y/o lixiviacin o

volatilizacin del plastificante. La piel de cocodrilo tambin puedegenerarse cuando se emplean pinturas de terminacin duras sobrepinturas base ms blandas.

La solucin consiste en seleccionar formulaciones adecuadas yaplicarlas en forma de capas finas, permitiendo transcurrir un tiempo desecado adecuado entre ellas. Tambin se debe considerar la elasticidadde las diferentes pelculas del sistema.

Figura XII.3. Falla por cuarteado

Figura XII.4. Falla por agrietado


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Figura XII.5. Piel de cocodrilo

Macro-agrietado. Puede considerarse un agrietado generalizado, conarrollamiento de la pelcula en el lmite de las grietas y prdidas deadhesin. Dado que la profundidad alcanza hasta el sustrato, resultams peligrosa que el macro-cuarteado, Figura XII.6, Figura XII.7 yFigura XII.8.

Esta falla es muy comn en pinturas orgnicas de base solvente; puede

producirse por un rpido secado, particularmente en productos con altonivel de cargas. El macro-agrietado es frecuente en pinturas tipoemulsin o ltex, en las que la coalescencia no es adecuada bajocondiciones de alta velocidad de evaporacin del agua. Para controlarlase deben emplear pinturas con alta tensin de adhesin y seleccionaradecuadas condiciones de secado; adems, se debe evitarescurrimientos y reas con excesivo espesor de pelcula.

Arrugado. Consiste en la formacin de arrugas en la superficie de lapelcula, ya sea en forma lineal o totalmente irregular, Figura XII.9; las

arrugas pueden ser tenues o gruesas. La causa generadora de estafalla es que en la superficie de la pelcula se produce una expansinms rpida durante el secado que en el cuerpo de la misma. Lamagnitud de la falla es proporcional al espesor de la pelcula.

En la formulacin de pinturas alqudicas se incluyen agentes secantesde superficie e internos para catalizar las reacciones de adicin deoxgeno en las dobles ligaduras que presenta la resina, de tal maneraque la velocidad de secado sea similar en la superficie que en el cuerpode la pelcula.

Sin embargo, un exceso de agente secante de superficie genera unarpida expansin volumtrica responsable del arrugado.


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Para prevenir esta falla se deben seleccionar pinturas con adecuadascaractersticas de secado (en el caso de productos alqudicos debeestar balanceado adecuadamente el nivel de los agentes secantes yadems se debe realizar una aplicacin uniforme evitando excesivos

espesores de pelcula.

Figura XII.6. Macroagrietado de pelcula sobre mampostera

Fallas por accin de microorganismos. Las bacterias y los hongos,particularmente en pinturas de base acuosa, producen ablandamiento

de la pelcula y formacin de puntos oscuros que generan una pobreapariencia, Figura XII.10 y Figura X.11. Los microorganismos atacan loscomponentes biodegradables incluidos en la formulacin, los cuales secomportan como nutrientes para sus funciones vitales.

Figura XII.7. Macroagrietado con corrosinmetlica del sustrato


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Esta falla es reducida o completamente eliminada incluyendobactericidas y fungicidas estables, en niveles porcentuales adecuados.

Decoloracin. Este tipo de falla se origina en una gran variedad de

causas y afecta fundamentalmente el aspecto decorativo, Figura XII.12y Figura XII.13.

Muchas resinas empleadas en la industria de la pintura contienengrupos insaturados, que por exposicin a la luz solar cambian de color(generalmente se observa un amarillamiento o oscurecimiento de lapelcula). En algunos casos, los pigmentos orgnicos tambin modificansu color debido al envejecimiento por accin del medio y/o por reaccinqumica.

Figura XII.8. Macroagrietado con desprendimientode pelcula

Figura XII.9. Arrugado de una pelcula


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Figura XII.10. Falla de pelcula por la accin dehongos sobre mampostera

Figura XII.11. Falla de pelcula por la accin dehongos sobre chapa de fibrocemento, formulada con y sin

fungicidas eficientes (izquierda y derecha, respectivamente)

El mtodo para prevenir la decoloracin consiste en seleccionar losdiferentes componentes de la pintura con colores estables. As, porejemplo, resinas de siliconas, acrlicas y poliuretnicas alifticasreducen cualquier cambio de color a un mnimo; en lo referente a la

pigmentacin, aqullos de naturaleza inorgnica deben serseleccionados para severas condiciones de exposicin a la intemperie.


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Figura XII.12. Fallas por decoloracin,observacin microscpica

Figura XII.13. Fallas por decoloracin en la parte inferiordel panel (parte superior enmascarada)

XII.4 FALLAS DE FORMULACIN DE PINTURAS INORGNICAS

Las pinturas ricas en cinc presentan tambin fallas inherentes a laformulacin; estn basadas en vehculos de silicatos y cinc metlico dediferente forma y tamao de partcula.

Cuarteado. El aspecto de la falla es similar a la mencionada parapinturas orgnicas; sin embargo, la causa fundamental en este caso esgeneralmente la excesiva cantidad de polvo de cinc metlico y de otros


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pigmentos en la composicin. La elevada relacin pigmento/ligante,bajo rpidas condiciones de secado, puede generar grietas superficialescaractersticas de esta falla.

Muchas formulaciones contienen pigmentos fibrosos y mezclas solventede velocidad de evaporacin adecuada para prevenir el agrietado. Lapelcula se debe aplicar en el espesor recomendado (generalmente

oscila en 80 m aproximadamente) y se debe permitir secar encondiciones favorables.

Finalmente, resulta oportuno sealar que en este tipo de pinturas laformacin de grietas no constituye una falla grave, ya que stasgradualmente expuestas a la atmsfera se obturan con los voluminososproductos de corrosin del cinc (al igual que los poros presentes por el

bajo contenido de ligante); as, se mantiene la eficiencia del sistemaprotector (elevado efecto barrera).

Macro-agrietado. El motivo de este tipo de falla es similar almencionado para el cuarteado: alto contenido de pigmento, excesivoespesor de pelcula y rpida evaporacin del solvente que genera unacontraccin superficial; en algunos casos, una elevada viscosidad deaplicacin tambin origina esta falla.

En el caso de pinturas basadas en silicato de etilo, la falta de humedadpara producir el curado conduce a la formacin de grietas en la

superficie de la pelcula.

Resistencia qumica. La presencia de agentes qumicos deteriora laspinturas ricas en cinc, atacando el metal base en forma de corrosinlocalizada o bien continua. Los cidos disuelven el cinc incluido en lapelcula mientras que los lcalis a pH superiores a 10 puedenreaccionar con los silicatos formadores de pelcula y tambin con elcinc.

La medida preventiva consiste en aplicar pinturas de terminacin (bajo

condiciones estrictamente controladas) de alta resistencia a los agentesqumicos.

Oxidacin. Al final de la vida til (agotamiento de las partculas de cinco bien ausencia de adecuado contacto elctrico entre el polvo metlicoy el sustrato) se observan puntos de oxidacin aislados al principio ycasi continuos a medida que transcurre el tiempo de exposicin.

Las medidas preventivas estn basadas en aplicar una capa de pinturade mantenimiento al primer indicio de oxidacin; esta etapa requiere la

previa eliminacin de las sales de cinc por lijado manual o arenadosuave para lograr una satisfactoria adhesin de la capa demantenimiento.


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XII.5 FALLAS DE ADHESIN

Ampollamiento. El aspecto de esta falla involucra proyecciones enforma de burbujas semiesfricas que contienen gas o lquido en su

interior; el ampollamiento puede ocurrir en reas de alta humedad, concontinua o bien intermitente condensacin sobre la superficie,Figura XII.14.

El ampollamiento es causado por gases o lquidos debajo o en elinterior de la pelcula que ejercen una presin ms elevada que latensin de adhesin al sustrato o que las fuerzas de cohesin internas.

La ampolla generalmente incrementa su tamao hasta que tensin de lapelcula alcance la presin interna; si sta se incrementa, la ampollaestalla y el sustrato es rpidamente atacado por el medio externo.

Las causas estn vinculadas a la prdida de adhesin por inadecuadapreparacin de la superficie, sales dispuestas sobre el sustrato antes dela aplicacin de la pintura y componentes solubles del producto aplicadoque generan el fenmeno osmtico (ingreso de agua o vapor de agua atravs de la pelcula que se comporta como una membranasemipermeable), presencia de gases absorbidos en el interior del metal,solventes retenidos, etc.

La solucin es bsicamente seleccionar pinturas con adecuada

adhesin y permeabilidad al vapor de agua; la aplicacin se debeimplementar sobre superficies limpias y con buen perfil de rugosidad.

Figura XII.14. Ampollamiento de una pelcula de pintura

Desprendimiento. El aspecto de la falla se corresponde con lminaseliminadas espontneamente de una pelcula a consecuencia de la


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prdida de adhesin, frecuentemente producida por una condicinhmeda, Figura XII.15.

La causa fundamental es que la adhesin de la pelcula al sustrato es

menor que la resistencia a la traccin de la misma; tiene lugar tambincuando la pintura reacciona con el sustrato y pierde adhesin y ademscuando la pelcula es muy flexible (elevado grado de plastificacin).

La disminucin o eliminacin del pelamiento se alcanza adoptando lasprecauciones mencionadas para controlar el ampollamiento.

Figura XII.15. Desprendimiento de una pelcula de pintura

Escamacin. Se observa el desprendimiento de trozos de pelcula, yasea desde el sustrato o desde una capa base. Se origina en la prdidade adhesin por tensiones internas; generalmente est precedida decuarteado y agrietado de la pelcula. Las medidas preventivas son lascitadas para evitar el ampollamiento, Figura XII.16.

Delaminacin entre capas. La pintura de terminacin se desprende dela capa inferior debido a la formacin de ampollas, pelamiento y/oescamacin, Figura XII.17. Generalmente se produce porque la pinturafinal del esquema protector no es compatible con la de la base ointermedia.

Tambin puede atribuirse a una contaminacin superficial o bien alcurado completo de productos de dos componentes de la capa anterior;en el primer caso se desarrolla el fenmeno osmtico, mientras que enel segundo la reaccin completa de curado genera una superficie dura y

muy brillante con inadecuado perfil de rugosidad para un correctoanclaje de la pelcula final.


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Para evitar la delaminacin entre capas usualmente se especificaseleccionar pinturas compatibles y con buena adhesin entre capas,limpiar la pelcula de base antes del pintado y no exponer al medio enforma prolongada cubiertas no resistentes antes de aplicar la pintura de

terminacin.

Figura XII.16. Escamacin de una pelcula de pintura

Figura XII.17. Delaminacin entre capas

Corrosin debajo de la pelcula. El aspecto indica corrosin en la

interfase sustrato/pelcula, particularmente en poros, bordes,discontinuidades, etc., Figura XII.18.


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La contaminacin superficial del sustrato o una rugosidad insuficientedel mismo, sumando a pobres caractersticas de la pintura (viscosidad ytensin superficial no adecuadas), resultan las causas fundamentalesde este tipo de falla.

En funcin de lo citado anteriormente, se deben seleccionar pinturascon alta tensin de adhesin y adems preparar y limpiar las superficiesconvenientemente. El empleo de pinturas ricas en cinc sobre sustratosferrosos reduce la corrosin debajo de la pelcula.

Figura XII.18. Corrosin debajo la pelcula

XII.6 FALLAS RELACIONADAS CON EL SUSTRATO

El sustrato no se considera frecuentemente como un factor decisivo enlas fallas que presentan las pelculas de pintura; sin embargo, esabsolutamente importante.

Las superficies que merecen ser consideradas son el acero, el aluminio,el cinc, el cobre, el concreto y la madera. Una pintura puede sereficiente sobre una superficie y presentar un comportamiento pobresobre otro sustrato.

Acero. Las fallas usuales que presenta el acero pintado en servicio sonla presencia de ampollas, la oxidacin y la prdida de adhesin enreas expuestas a medios de alta agresividad.

La Figura XII.19 muestra la corrosin generalizada de un sustrato

metlico, la Figura XII.20 la corrosin intergranular y la Figura XII.21 laoxidacin por desprendimiento de la pelcula debido a impactos.


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Las causas frecuentes estn vinculadas a la retencin de pequeascantidades de productos de corrosin o contaminantes an ensuperficies arenadas o granalladas.

Para disminuir el nmero de fallas y la intensidad de las mismas sedebe inicialmente lavar la superficie con una solucin alcalina comodesengrasante, luego arenar o granallar, eliminar con aire a presin elpolvo remanente y aplicar rpidamente una imprimacin con adecuadaadhesin. La temperatura y el punto de roco son dos variables quedeben ser cuidadosamente controladas.

Figura XII.19. Corrosin generalizada deun sustrato metlico

Figura XII.20. Corrosin intergranular deun sustrato metlico


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Figura XII.21. Oxidacin por desprendimientode la pelcula debido a impactos

Sustratos ferrosos con pinturas ricas en cinc. El aspecto de la fallaes la presencia de productos blancos de corrosin del cinc formados porla actividad galvnica, debajo de la pelcula de la pintura de terminacino a travs de las discontinuidades de la misma. Las sales voluminosasde cinc cortan la pelcula y aparecen en la superficie.

La medida preventiva tendiente a prolongar la vida til del sistemaprotector consiste en limpiar mecnicamente la superficie y aplicar unprimer adherente y finalmente una pintura de terminacin.

Aluminio. Este metal tiene generalmente xidos superficiales densosque conforman una superficie lisa, la cual es apta para la aplicacin dealgunas pinturas; sin embargo, la falta de un perfil de rugosidadadecuado en el xido de aluminio conduce a prdidas de adhesin de lamayora de las pinturas.

En este ltimo caso, el aspecto de la falla es la aparicin de productosblancos de corrosin del aluminio y la formacin de ampollas.

La superficie de aluminio, antes de pintar, se debe limpiarmecnicamente y aplicar sobre la superficie seca un primer adherente.

Cobre. Este metal forma una pelcula densa de xidos de cobre; lamayora de las pinturas comerciales tiene una pobre adhesin sobreesta superficie, presentando luego de la exposicin en servicio unacoloracin gris-verdosa debido a la corrosin del sustrato y en muchos

casos un ampollamiento intenso. Para mejorar la adhesin fsica, lasuperficie se debe limpiar mecnicamente antes de pintar y luegoaplicar un producto adherente.


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En sustratos de cobre de pequeas dimensiones, al igual que en elcaso del aluminio, se pueden aplicar tratamientos qumicos diversosque presentan una elevada eficiencia para mejorar el perfil de rugosidady consecuentemente la adhesin de la pelcula.

Concreto. Este material es qumicamente activo, heterogneo y conelevada porosidad; los poros usualmente estn llenos de agua y aire,ellos convierten a este sustrato en dificultoso para protegeradecuadamente con una pelcula de pintura continua y uniforme.

La medida preventiva consiste bsicamente en limpiar la superficie yrealizar previo al pintado neutralizacin con una solucin cida, ya queen concretos nuevos el pH superficial puede alcanzar el valor 13.

Luego del secado, se debe usar una imprimacin resistente a los lcalis(por ejemplo un epoxi lquido o bien un primer basado en cauchoclorado), con propiedades tixotrpicas para llenar las imperfecciones delas superficies.

Madera. Este material muy usado en la construccin desde laantigedad, tiene propiedades intrnsecas que son generadoras defallas en las pelculas de pintura: dilatacin y contraccin debido a loscambios de temperatura y humedad (alto coeficiente de absorcin deagua con la posterior evaporacin de aquella) y diferente estabilidaddimensional de los granos porosos duros y blandos, Figura XII.22.Generalmente el tipo de falla es la rotura de la pelcula de pintura:cuarteado, agrietado y tambin ampollamiento, debido a la bajapermeabilidad al vapor de agua de la misma.

La solucin est basada en limpiar inicialmente la superficie y aplicar unproducto altamente penetrante que posea adems una elevadaelasticidad para acompaar el movimiento del sustrato. La pelcula debeser permeable al vapor de agua.

XII.7 FALLAS RELACIONADAS CON LA APLICACIN

Este tipo de fallas conforma la mayora de las dificultades encontradasen servicio con pinturas tanto protectoras como decorativas y dediferente naturaleza qumica.

La falta de conocimiento y de experiencia constituye generalmente unfactor decisivo, seguido de la ausencia de especificaciones y de unainspeccin adecuada.

Heterogeneidad de la pintura. Luego de un tiempo de estacionamientodeterminado en el envase, el pigmento y los extendedores sedimentan


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por la accin gravitatoria: la incorporacin no uniforme antes de pintarmodifica la relacin pigmento / ligante ptima de la formulacin.

Consecuentemente este producto heterogneo en su composicin

presenta una disminucin sensible de sus propiedades, generandoreas con pobre adhesin, color diferente, agrietado y/o cuarteado, etc.

Se debe especificar explcitamente la forma de agitar previamente lapintura (preferentemente en forma mecnica) hasta alcanzarhomogeneidad de color, distribucin uniforme del pigmento y de losextendedores, etc.

Figura XII.22. Falla de pelcula en sustrato de madera

Diluyente inadecuado. El diluyente no es un verdadero solvente delmaterial formador de pelcula; puede resultar incompatible con elsistema disperso y adems presentar una menor velocidad deevaporacin que el solvente, conduciendo a pelculas con pobreadhesin, con aspecto jaspeado debido a la diferente flotabilidad de los

pigmentos, con la separacin del pigmento y el vehculoinmediatamente despus de la aplicacin, con formacin de crteres,con comportamiento reolgico inadecuado, etc., Figura XII.23.

Por otro lado, si el diluyente se elimina rpidamente de la pelculaconduce a un enfriamiento de la superficie por absorcin del calorlatente de vaporizacin y consecuentemente genera una condensacinde humedad sobre la pelcula lquida con la consiguiente turbidez en elaspecto final de la misma.

Condicin atmosfrica desfavorable. Con una humedad relativaelevada se puede producir condensacin sobre la superficie del sustrato


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previo al pintado, generando pelculas pobremente adheridas y conpresencia de ampollas.

Por su parte, si la temperatura ambiente es elevada el rpido secado

conduce a pelculas con polvo superficial, mientras que a temperaturasbajas durante la aplicacin la pelcula permanece blanda por curadoincompleto.

Las medidas que se deben especificar incluyen que la humedad relativasea inferior al 80% o mejor an que la temperatura supere al menos en3C el punto de roco.

Para la mayora de los casos, se debe realizar la aplicacin contemperaturas superiores a los 5C excepto para las pinturas reactivasque requieren 20 25C como mnimo.

Espesor de pelcula no uniforme. En reas con espesores inferiores alos especificados pueden resultar insuficiente y conducir a procesos decorrosin localizados, mientras que un excesivo nmero de capas(generalmente en superficies con acceso dificultoso) genera cuarteado,agrietado, escamado, etc.

La aplicacin se debe realizar cuidadosamente y con capas sucesivascruzadas; en el caso de las pulverizaciones, se debe solapar cada capa

un 50 sobre la anterior.

Figura XII.23. Observacin microscpica; falla por seleccin

de diluyente inadecuado


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Sobrepintado. Esta falla conduce a la adhesin de partculassemisecas sobre la superficie debido a una incorrecta tcnica deaplicacin o un ajuste inadecuado del equipo de pulverizacin (muybaja presin del spray y elevada presin de aire), Figura XII.24.

El resultado es que las partculas semisecas o secas por falta de unflujo suficiente no pueden fusionarse para conformar una pelculauniforme y continua.

La aplicacin con equipos sin aire comprimido puede conducir a unsobrepintado cuando se ha seleccionado un orificio de salida de lapistola demasiado pequeo o bien cuando la pulverizacin es muyancha. Para evitar el sobrepintado, la aplicacin debe realizarsecuidadosamente en forma regular; se debe lijar antes de aplicar lapintura de terminacin.

Salpicado y discontinuidad de pelcula. El aspecto corresponde areas con reducido espesor de pelcula o directamente sin proteccin.La falla se debe a una inadecuada pulverizacin, generalmente sinsolapar convenientemente; se produce en lugares con accesodificultoso para la aplicacin de la pintura. La solucin consiste enaplicar cuidadosamente la pintura, solapando el 50% y emplear latcnica de capas cruzadas.

Figura XII.24. Falla de una pelcula por sobrepintado

Sangrado. La caracterstica de esta falla es la presencia de manchascoloreadas en la superficie de la pintura de terminacin, debido a que

algunos componentes de la imprimacin o pintura base (resinas,pigmentos solubles o aditivos) difunden hacia la superficie libre pintada,Figura XII.25 y Figura XII.26; esa falla se intensifica generalmente con


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la exposicin del sustrato pintado a la accin de la luz y en medios contemperatura elevada. El control de esta falla se alcanza sellando laimprimacin o pelcula base con una pintura intermedia compatibleformulada con pigmentos laminares para controlar los procesos

difusionales.

Figura XII.25. Sangrado o manchado de la pelcula

Levantamiento de la pelcula. La aplicacin de una pintura de

terminacin inadecuada sobre una pelcula base puede producir elarrugado, hinchamiento y/o ampollado por la accin solvente de lamisma. Luego de producida la falla y antes de realizar las tareas deaplicacin de nuevas capas de pintura, se debe remover el esquemaprotector en las reas afectadas.

Figura XII.26. Sangrado o manchado de la pelcula


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Chorreado. Un comportamiento reolgico no satisfactorio, producidogeneralmente por un excesivo adelgazamiento previo al pintado(reducida viscosidad a las bajas velocidades de corte o cizallamiento aque est sometida la pelcula hmeda), conduce a un descuelgue o

traslado de pintura por efecto gravitatorio luego de la aplicacin ensuperficies verticales. El elevado espesor de pelcula hmeda (superioral crtico) es otro factor generador del chorreado, Figura XII.27.

Para controlar este fenmeno que incide significativamente en elaspecto decorativo, se deben aplicar pelculas de menor espesor,controlar la temperatura de la superficie y seleccionar pinturas conmayor coeficiente de viscosidad a bajas velocidades de corte.

Se debe controlar el tipo y cantidad de mezcla solvente empleada parael ajuste de viscosidad.

Piel de naranja. La imposibilidad de una pelcula hmeda a fluir paraalcanzar un aspecto uniforme debido a las caractersticas rpidas delsecado genera superficies lisas caracterizadas por una irregularondulacin de la pelcula, similar a la textura de la piel de la naranja.

Se debe aplicar un espesor adecuado de pelcula hmeda y adicionarun solvente de menor velocidad de evaporacin.

Figura XII.27. Descuelgue o chorreado de una pelculade pintura aplicada en un sustrato vertical

Formacin de crteres y agujeros. La inadecuada tcnica depulverizacin: pistola ubicada demasiado cerca de la superficie queintroduce burbujas de aire en la pelcula, presin del spray demasiadoalta y presin de aire que atomiza la pintura muy baja son los factores

fundamentales para generar pequeos pero visibles agujeros y crteresen la pelcula.


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Generalmente aqullos aparecen en concentraciones con unadistribucin al azar y pueden alcanzar en ciertos casos algunos mm dedimetro, normalmente con un residuo slido en el centro rodeado porun espacio hueco.

Para evitar esta falla se debe pulverizar a la distancia ptima ypresiones de pulverizacin y atomizacin adecuadas; si los crteres yagujeros persisten, se debe arenar o lijar el rea con fallas y aplicar unacapa con pincel.

Fallas de nivelacin. El comportamiento reolgico de la pinturahmeda, particularmente la viscosidad a bajas velocidades de corte,definen la capacidad de nivelacin.

Una elevada velocidad secado, un producto con caractersticaspseudoplsticas o bien un trixotrpico pero con elevada cintica derecuperacin de viscosidad conducen a pelcula con marcassuperficiales. Se debe ajustar el tipo y contenido de mezcla solvente enel momento de la aplicacin, en funcin de las condiciones ambientales.Esta falla no interfiere en la performance protectora pero en cambio safecta el aspecto decorativo.

Enturbiamiento. Se observa turbidez en una pelculahomogneamente clara, es decir en forma de capa blancuzca en lasuperficie. Cuando el solvente se evapora, el filme traslcido presenta

escasa resistencia a la traccin, muy quebradizo y generalmente mate.

Esta falla se debe a la condensacin de humedad sobre la pelculadebido a la rpida evaporacin del solvente (enfriamiento). La solucinest basada en aplicar en mejores condiciones de humedad relativa yen reducir la presin de aire de la pistola de aplicacin.


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Tecnologa de Pinturas y Recubrimientos Pgina 401

E. FALLAS DE LA PELCULA YCONTROL DE CALIDAD

Captulo XIII. Control de calidad


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CAPTULO XIII. CONTROL DE CALIDAD

XIII.1 INTRODUCCIN

Los componentes de una pintura y la influencia que ellos ejercen sobrelas propiedades fisicoqumicas del producto al estado lquido y enforma de pelcula fueron estudiados anteriormente. En el presentetrabajo se desarrolla cmo se efecta el control de calidad de pelculasde pinturas de diferente naturaleza.

Los organismos especficos elaboran normas con requisitos acumplimentar por cada tipo de producto en particular (IRAM, Argentina;ASTM, Estados Unidos de Amrica; BS, Inglaterra; DIN, Alemania,etc.). Estas normas son el resultado de numerosos estudios e

investigaciones sobre las propiedades de cada material y definen lascondiciones mnimas de calidad de las pinturas y de las pelculas enparticular.

Las especificaciones de productos (pinturas, diluyentes, etc.) y deoperaciones involucradas (preparacin de superficies, aplicacin depinturas, mantenimiento preventivo y tareas de inspeccin) definen elsistema de pinturas y el esquema de pintado para una estructura dadainserta en un determinado medio agresivo. La redaccin debe estar acargo de instituciones reconocidas o bien de especialistas en pinturascon slida experiencia en la temtica.

Luego de finalizado el proceso de formacin de la pelcula, se debenrealizar ensayos tendientes a determinar su performance.

En el presente captulo se incluyen el espesor, algunas propiedadesfisicomecnicas tales como adhesin, dureza y elasticidad, as comotambin las caractersticas decorativas ms usuales y la resistencia endiferentes condiciones de exposicin.

XIII.2 ESPESOR DE PELCULA

La naturaleza del sustrato y las caractersticas del medio agresivodefinen un espesor ptimo para cada sistema de pinturas. Altosespesores aseguran buenas propiedades de flujo, satisfactorio podercubriente y reducida permeabilidad al vapor de agua, gases, etc. Sinembargo, espesores elevados generalmente conducen al deterioro delas propiedades fisicomecnicas y consecuentemente a un desempeoen servicio menos eficiente.

La distribucin del espesor de pelcula y el valor medio ptimo sonvariables a controlar con el fin de asegurar la calidad del sistema.


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Generalmente la rugosidad del sustrato constituye una importantedificultad para su determinacin; el espesor de pelcula resulta un valormedio y depende, adems de la rugosidad, del mtodo de medida,

Figura XIII.1 y Figura XIII.2. Este debe ser previamente seleccionado yexactamente definido.

Figura XIII.1. Rugosidad del sustrato

Figura XIII.2. Medidor de rugosidad

Para evaluar la capacidad protectora de una pelcula de pintura sedeben adicionar otros criterios; esencialmente la definicin de larugosidad del sustrato como as tambin los espacios vacos eirregularidades de la capa producidos durante la aplicacin.

Para ensayos de laboratorio resulta usual el empleo de extendedores

para obtener espesores de pelcula aceptablemente homogneos,Figura XIII.3.


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Figura XIII.3. Extendedor para obtenerpelculas de pintura de espesor uniforme

La mayora de los mtodos determina el espesor de la pelcula aplicaday curada. Sin embargo, en muchos casos resulta de inters evaluar elespesor hmedo con el fin de realizar la correccin durante laaplicacin para alcanzar un definido valor de pelcula seca; para ello, elcontenido de slidos en volumen del producto es fundamental.

En consecuencia, los mtodos de medida se clasifican para cuantificar

el espesor de la pelcula al estado hmedo y seco. Algunos de ellos sepueden emplear para ambos casos.

Si la pelcula se encuentra al estado hmedo, los mtodos mssencillos son el peine y la rueda; se obtienen valores de mayorprecisin con fluorescencia de rayos X y ultrasonido.

Para la pelcula seca, los mtodos se clasifican en destructivos y nodestructivos; en el primer grupo se encuentran la cuchilla de corte y laaguja deflectora y en el segundo, los dispositivos basados en la fuerza

adhesiva magntica y la induccin magntica; otros mtodos sefundamentan en ultrasonido, efectos fototrmicos, etc.

En lo referente al peine, este posee dientes o agujas de diferentelongitud; se lo presiona sobre la pelcula fresca en ngulo recto hastaalcanzar el contacto con la superficie de base. La aguja de mayorlongitud que no entr en contacto con la pintura indica el espesor depelcula hmeda.

El mtodo de la ruedaest basado en el mismo principio que el peine,

Figura XIII.4. Posee tres superficies paralelas: dos de ellas (lasexternas) estn centradas y permiten su desplazamiento de rotacin


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mientras que la restante est ubicada entre las dos primeras, tienemenos dimetro y est dispuesta en forma excntrica.

La rueda es presionada sobre la pintura hmeda; la superficie central

presenta distancias variables hasta el sustrato, dependiendo de laposicin. Por rotacin se determina el lugar en el cual la superficieexcntrica central est exactamente humectada por la pintura; estaltima se corresponde con el espesor de pelcula hmeda.

Figura XIII.4. Determinacin del espesor de pelcula

hmeda a travs de la rueda

La cuchilla de corte involucra el corte de una pelcula o de sistemasmulticapa hasta el sustrato generando una discontinuidad en V con unngulo de inclinacin definido (generalmente 45), Figura XIII.5.

Se determina microscpicamente la distancia en un plano paralelo alsustrato sobre una cara inclinada de la pelcula cortada; la lectura en eldispositivo corrige esa distancia segn el ngulo y determina el espesortotal y el de las diferentes capas del sistema. Se emplea para sustratos

metlicos, maderas, plsticos, etc.

La aguja deflectoradetermina solo el espesor total; tiene dos apoyosque se fijan sobre el sustrato pintado y una punta central conectada aun sistema de transmisin que permite defleccionar una aguja sobreuna escala circular graduada, en proporcin al espesor de la pelculaseca, Figura XIII.6. Se emplea sobre superficies metlicas y nometlicas.

Dentro del conjunto de ensayos no destructivos, uno de ellos est

basado en la medida que involucra una fuerza de adhesin magnticade un magneto permanente y la influencia de un flujo magnticoejercido por inductancia sobre un sustrato electromagntico.


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Interpreta la dependencia de la fuerza de atraccin ejercida por elmagneto permanente en funcin del espesor de la capa de pintura. Lafuerza mxima para despegar el dispositivo de la superficie es unamedida del espesor de la pelcula.

Figura XIII.5. Determinacin del espesor de pelcula seca.Ensayo destructivo: cuchilla de corte

Figura XIII.6. Medidor de espesor de pelcula seca.Ensayo destructivo: aguja deflectora


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Los espesores de pelculas tambin pueden cuantificarse por efectoinductivo-magntico.

El dispositivo est basado en la influencia inductiva de un sustrato

magntico sobre un campo alternativamente electromagntico; son losms usados por su elevada sensibilidad y precisin de los resultados,Figura XIII.7.

El dispositivo inductivo-magntico genera por el pasaje de la corrienteun flujo magntico en el arrollamiento primario de un electromagneto yeste a su vez genera un voltaje inducido por aquel.

En la medida del espesor, la pelcula influye sobre la magnitud del flujomagntico y en consecuencia en el valor del voltaje inducido. Este esdirectamente proporcional al espesor de la pelcula.

Figura XIII.7. Medidor de espesor de pelcula seca.Ensayo no destructivo: efecto magntico-inductivo

XIII.3 DENSIDAD DE LA PELCULA SECA

La evaluacin del volumen de un slido que permita calcular ladensidad del mismo a partir de la masa no resulta una tarea sencilla,Figura XIII.8.

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 posiblepor clculo estimar la densidad de los slidos (pelcula seca). Otra

forma consiste en aplicar la norma DIN 53219.


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Figura XIII.8. Densidad de la pelcula seca

La norma citada indica que la pintura debe aplicarse sobre un panel demasa conocida y de volumen V

1estimado por clculo a travs de la

siguiente ecuacin V1

= (m1

m2) / 1. Luego, el panel se pinta y se

determina el volumen V2

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= densidad del agua.

El volumen de la pelcula seca V3

es la diferencia entre V2y V

1mientras

que la masa de la misma est dada por m3

m1.

Finalmente se calcula la densidad de la pelcula seca , que est dadapor la ecuacin:

= (m3

m1)/ (V2 - V1)

XIII.4 CONTINUIDAD DE LA PELCULA

La proteccin de sustratos metlicos depende, entre otras variables, del

espesor de pelcula seca y particularmente de la continuidad de lamisma.


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Las caractersticas reolgicas de la pintura, el mtodo de aplicacin ylas condiciones ambientales influyen sobre la posible inclusin de finaso extremadamente finas burbujas de aire o bien la generacin de reasno adecuadamente humectadas.

En lo referente a los espacios vacos, estos pueden distribuirseaisladamente cuando estn presentes en un nmero reducido o bien encontacto entre s generando capilares continuos desde el sustratohasta la superficie libre (si su presencia es abundante en cantidad yson significativos en tamao).

Los citados espacios libres o vacos deterioran la calidad de laproteccin ya que ellos facilitan el acceso del agua y otros electrolitos alinterior de la pelcula y hasta el propio sustrato en caso de serabsorbente.

Los sistemas multicapa resultan recomendables para disminuir lasignificacin de esta falla. La determinacin cuantitativa de los espaciosconstituye una tarea absolutamente indispensable, por ejemplo paraevaluar la accin inhibidora de una pintura anticorrosiva.

Un mtodo relativamente sencillo para contabilizar los canalescontinuos en el interior de la pelcula consiste en sumergir el panelpintado en una solucin de sulfato de cobre a la cual se le incorpor unagente tensioactivo.

El hierro de base es oxidado por el ion cobre y este a su vez sedeposita visiblemente como cobre metlico; la cantidad de espacios pordecmetro cuadrado del panel permite realizar una clasificacin segnla densidad de los mismos: P1, sin espacios vacos; P2 < 20;P3, 20-100; P4, 101-400 y P5 > 400. Los espacios o capilares nocontinuos no se pueden identificar y cuantificar con la solucin decobre.

Un mtodo adecuado, tanto para espacios continuos como

discontinuos, consiste en generar una descarga elctrica mediante laaplicacin de una elevada tensin entre el sustrato metlico y unplumero de alambres el cual es pasado sobre el mismo.

Los espacios conductores son indicados por descargas sonoras o porlneas de campos elctricos fcilmente observables a simple vista,Figura XIII.9.

XIII.5 PROPIEDADES VISUALES

La opacidad, el color y el brillo de las superficies son percepcionessubjetivas por la interaccin de la luz con la pelcula de las pinturas.


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Estas propiedades, en conjuncin con la forma de la superficie pintada,combinan aspectos estticos y funcionales.

La opacidad se refiere a la capacidad de ocultacin del sustrato;

depende de la diferencia de los ndices de refraccin del pigmentoconsiderado y el material formador de pelcula. Se emplean diversosmtodos para determinarla:

- Escala de contrastes: se emplea un cartn damero con cuadradosblancos (reflexin mayor al 85%) y negros (reflexin inferior al 5%) de50 x 50 mm, Figura XIII.10.

Figura XIII.9. Detector de poros en pelculas sobre sustratosmetlicos por descarga elctrica

La determinacin involucra la aplicacin de pintura hasta cubrirtotalmente el contraste blanco-negro y se expresa generalmente en

m2. kg-1 o bien en m2. l-1.

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

- Criptmetro de Pfund: El criptmetro consiste en una placa de vidrionegra de aproximadamente 140 x 50 x 6 mm; la cara superior esptimamente plana y posee una ranura transversal de 10 mm de anchoy 2 mm de profundidad. Hacia un lateral de la citada ranura la placa

tiene grabada una escala graduada.


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El dispositivo se complementa con una placa de vidrio transparenterectangular de 70 x 35 x 6 mm con la superficie inferior tambinpticamente plana; en un extremo tiene adherido, transversalmente allargo, una placa de acero de 0,45 mm de espesor.

Se carga pintura sobre la placa base y se apoya sobre ella la placa devidrio transparente; esta ltima se desplaza hacia el extremo graduadohasta determinar qu lnea de la escala visualmente desaparece (L). El

poder cubriente HP en pie2/galn, se calcula a partir de la ecuacin

dada por HP = k / L, donde k es una constante de la cua. Estedispositivo est actualmente en revisin.

Figura XIII.10. Opacidad

Un factor importante en el aspecto decorativo de una pelcula depintura es el color y la retencin del mismo durante la vida til(envejecimiento). La determinacin se puede realizar por comparacinvisual con una carta de colores.

Este mtodo presenta falta de precisin por las caractersticasparticulares del operador y las condiciones de iluminacin y deobservacin.

Para obviar las causas de error se disearon equipos que establecenlas citadas variables; se trata de dispositivos fotoelctricos que generanparmetros representativos y reproducibles que estn correlacionadosdirectivamente con el color.

El color se corresponde con un tipo de luz y tiene un efecto sobre el ojo

humano; la percepcin y la interpretacin del color la realiza la mentehumana. La curva de visibilidad para el ojo humano indica que el valor


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mximo se sita a 550 nanometros y decrece prcticamente a 380 y720 nanometros.

El color es el resultado de un efecto fisiolgico debido a la interaccin

de la luz, en el interior de la pelcula, con sus componentes.

Resulta oportuno establecer la diferencia sustancial con el brillo; estees una impresin sensorial causada por la reflexin de la luz sobre lasuperficie, Figura XIII.11.

El color es un atributo de la experiencia visual; su estudio involucrapropiedades fsicas (se evalan con un sistema ptico adecuado y seinterpretan en una curva espectral), psicolgicas (dependen delobservador y por lo tanto resultan subjetivas) y psicofsicas (ubicadasentre las dos anteriores). Los atributos psicolgicos se pueden describirconsiderando:

- La luminosidad: permite clasificar un color como equivalente a un grisque evoluciona del blanco al negro o viceversa.

- La saturacin: interpreta el color de la misma luminosidad.

- El matiz o tinte: identifica el rojo/verde y el azul/amarillo.

Figura XIII.11. Diferencia entre color y brillo

Se conocen diferentes sistemas o espacios de color desarrollados parafacilitar el estudio sobre este tema. As, por ejemplo, el sistema CIE(Comission Internationale de LEclairage) normaliza tres componentes

de la experiencia visual para el estudio de la colorimetra: la fuente deiluminacin, el observador y finalmente las condiciones de iluminacin y


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el recorrido de los rayos luminosos. La Figura XIII.12 muestra unmedidor de color porttil.

En lo referente a la fuente de iluminacin, se definen tres iluminaciones

tipo designadas como fuentes A, B y C, donde la fuente A representauna luz artificial, la fuente B corresponde a la luz solar del medioda yla fuente C interpreta la luz de un da totalmente nublado.

Cada fuente tiene una determinada distribucin de intensidad relativade luz. La eleccin de la fuente de iluminacin contempla la condicinde exposicin de la superficie en estudio.

Dado que la sensibilidad espectral del ojo depende del ngulo de visiny consecuentemente del tamao del objeto, la CIE defini inicialmenteun campo de medida de 2 y luego fue ampliado a 10.

Para determinar las condiciones de iluminacin y recorrido de los rayosluminosos, el ngulo de incidencia se define a 45 y el recorrido de losrayos reflejados como normal a la superficie de color. Generalmente, laforma de medicin se indica como 45/0 (iluminacin a 45; medicin a0).

La CIE recomienda los valores numricos L*, a* y b* comocoordenadas de un espacio de color. Se obtiene as un diagramatridimensional.

Figura XIII.12. Medidor de color porttil

Los valores numricos CIELAB L* a* b* presentan, desde el punto devista prctico, un beneficio significativo ya que sobre el plano a* b* sepueden representar ms claramente las diferencias en el matiz y en la

saturacin; en ese plano surge el concepto de ngulo de tono h* quevara entre 0 y 360.


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Las direcciones positiva y negativa de los ejes perpendiculares a* b*describen el rango del rojo al verde y del amarillo al azul. Loscuadrantes individuales contienen los colores marrn anaranjado, verdeamarillento, azul verdoso y violeta, mientras que el eje L*, perpendicular

al plano a* b*, indica la luminosidad.

Los colores acromticos (no saturados) blanco, gris y negro sedisponen sobre el eje de luminosidad L* (a* = 0; b* = 0). El alejamientodel eje acromtico (a* 0 y / o b* 0) conduce a un aumento de lacromaticidad (saturacin).

Para determinar la diferencia de color entre dos pelculas de pintura

se utiliza el siguiente vectorE = a + b + L.

El mdulo de ese vector esta dado porE = (a

2

+ b

2

+ L

2

)1/2

, dondea y b representan el incremento o la disminucin de los ndices de

cromaticidad y L la diferencia de luminosidad.

En lo referente al significado de los signos, estos indican que para =

muestra patrn el +L implica ms claro; el -L ms oscuro; el +a

ms rojo (menos verde); el -a ms verde (menos rojo); el +b ms

amarillo (menos azul) y el -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 seclasifican visualmente las muestras y finalmente, para aqullasmuestras aprobadas, se definen los lmites superior e inferior para cada

coordenada, es decirL*, a* y b*.

Un criterio de tolerancia aceptable consiste en que esos lmites superiore inferior pueden determinarse calculando tres veces el desvoestndar.

Los aparatos disponibles determinan por lectura directa las

coordenadas a*, b* y L*; estos deben ser previamente calibrados conpatrones adecuados. El cabezal del instrumento posee lentes y espejosque dividen la luz de la fuente en 4 rayos (para mayor sensibilidad),incidiendo a 45 sobre la muestra y reflejando perpendicularmente, esdecir a 0.

La evaluacin de la luz reflejada se realiza a travs de filtros yfotoclulas y se manifiesta a travs de las citadas coordenadas. Solopueden compararse mediciones obtenidas bajo las mismas condicionesoperativas.

En lo referente al brillo, estees una impresin sensorial causada por lareflexin de la luz sobre una superficie; es una propiedad


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siguiente escala: 0-15, mate; 16-25, semimate; 26-50, poco brillante;51-70, brillante y 71-100, muy brillante.

Las medidas de brillo se realizan con respecto a patrones;

generalmente se calibra el instrumento con un vidrio negro estndar enel extremo superior (la lectura se ajusta a 96 de la escala) y con unbloque de carbonato de magnesio en el inferior (la lectura se ajusta a2,5). Los defectos de la pelcula, provenientes del sustrato o de laaplicacin, afectan el valor del brillo.

La bruma o la niebla de brillo es una forma especial del brilloespecular; se desarroll para contemplar pequeas perturbaciones enla superficie pintada, como la generada por aglomerados o flculos depigmentos, de las dimensiones de la longitud de onda de la luz.Contempla un incremento del ngulo de reflexin de 0,3; 2,0 y 5,0 conrespecto al incidente.

La bruma de brillo se expresa en por ciento de la relacin entre el brillodeterminado con el ngulo especular y aquel con el ngulo ligeramenteincrementado; se debe indicar este ltimo.

XIII.6 ENSAYOS DE DURABILIDAD

Los mtodos empleados se pueden clasificar en ensayos reales en

servicio y acelerados de laboratorio.

Solo los primeros brindan la informacin adecuada pero presentan elinconveniente de su larga duracin; sin embargo, usualmente debedictaminarse sobre el comportamiento de un producto por razonestcnico-econmicas en un lapso relativamente breve.

Los mtodos de laboratorio tratan en general de reproducir en formaacelerada las condiciones operativas en servicio.

La degradacin de una pelcula por los agentes atmosfricos resulta dela combinacin de diversos factores, muchos de los cuales presentanvariaciones cclicas altamente destructivas.

Algunos ejemplos surgen al considerar la luz solar, la temperatura, lahumedad relativa, la lluvia, etc. Las diferentes atmsferas (rural, urbanaindustrial y marina) generan condiciones de distinta agresividad.

Para determinar el efecto de la exposicin a la intemperie, loslaboratorios de control de calidad e institutos de investigacin disponen

generalmente de estaciones en las que las pinturas y losrecubrimientos se exponen a la intemperie.


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El tipo de sustrato y el esquema de pintado deben estar perfectamentedefinidos; en el hemisferio sur los paneles se orientan hacia el norte yaque reciben mayor radiacin solar y se disponen inclinados a 45 paracompensar la retencin de suciedad con el lavado producido por el

agua de lluvia.

Los paneles se inspeccionan regularmente, a lapsos preestablecidoscon el fin de determinar las propiedades de la pelcula y las posiblesfallas. Se emplean normas y especificaciones para la interpretacincuali y/o cuantitativa de las propiedad o falla considerada.

Paralelamente, se deben registrar las condiciones ambientales(particularmente la temperatura, la humedad, el agua de lluvia y losdas de sol) durante el ciclo de envejecimiento.

En lo referente a los equipos de envejecimiento acelerado, sepueden citar los siguientes:

- Intemperimetros: Los equipos usualmente empleados sonrelativamente complejos; ellos generan las condiciones necesarias paraproducir un deterioro o cambio de propiedad en lapsos ms reducidosque los involucrados en la intemperie.

Los Weather-Ometers o intemperimetros reproducen las condicionesambientales (luz, humedad y temperatura); en muchos casos se

generan atmsferas similares a las del tipo industrial con el empleo dedixido de azufre o de nitrgeno.

Las caractersticas operativas de los equipos intentan correlacionar losresultados de laboratorio con los correspondientes a la exposicin enservicio.

En los equipos usualmente empleados, la fuente de energa radiante esuna lmpara de xenon, ya que su espectro de luz se acerca al de la luzsolar, Figura XIII.13.

La energa absorbida por los componentes orgnicos de la pintura,particularmente el material formador de pelcula, es la responsable dela 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 pulverizaalternativamente agua destilada sobre los paneles pintados con los

productos en estudio, generando un choque trmico.


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La duracin del ciclo secado/humidificacin son generalmenteprogramables. La temperatura se puede fijar usualmente en un rangocomprendido entre 50 y 100C.

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

Figura XIII.13. Intemperimetro (Weather-Ometer)con luz de xenon

- Cmara de UV: Los ensayos de resistencia a la luz se llevan a cabosobre paneles de caractersticas preestablecidas en lo relativo a sunaturaleza y composicin (metal, madera, hormign, plsticos, etc.).

Los paneles pintados se ensayan a la accin de la luz ultravioleta encmaras especiales durante un lapso determinado con el fin decomprobar en laboratorio los requisitos contemplados en normas oespecificaciones, Figura XIII.14.

Generalmente se realizan determinaciones de color y brillo conrespecto a muestras no expuestas; otras propiedades fisicomecnicasigualmente pueden ser evaluadas.

Por otra parte, para establecer la resistencia a la corrosin y a la

formacin de ampollas se emplean los siguientes equipos:


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- Cmara de niebla salina: Paneles metlicos desnudos o bienprotegidos con un sistema de pinturas se somete a la accin de unasolucin atomizada de cloruro de sodio en condiciones deconcentracin y temperatura definidas.

Esta cmara se emplea para el ensayo de revestimientos anticorrosivosy reproduce las condiciones de un medio marino, Figura XIII.15.

Las condiciones de funcionamiento de la cmara estn precisadas enla norma ASTM D 117 (temperatura, 35 1C; pH, 6,5 a 7,2 yconcentracin salina, 5 1% en peso).

La cantidad de condensado por unidad de superficie est tambinestablecida; los paneles se disponen en posicin vertical o inclinadoscon un ngulo entre 10 y 30 en relacin a la vertical.

El pulverizado incide sobre un deflector de acrlico; el condensado esrecirculado pero el que permaneci en contacto con la superficie enestudio se elimina por la parte inferior 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 corteen X realizado con un instrumento cortante hasta la base (ASTM D610).

- Cmara de corrosin: Otras cabinas permiten generar unaatmsfera agresiva con dixido de azufre, con el fin de simular elenvejecimiento con un polulante cuya presencia es muy frecuente, enniveles variables, en el medio ambiente particularmente de las grandesciudades, Figura XIII.16.

Figura XIII.14. Cmara de envejecimiento por UV


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Figura XIII.15. Cmara de Niebla Salina

- Cmara de Humedad y Temperatura Controladas: Consta de ungabinete aislado trmicamente y est provista de un tanque con aguadestilada la cual es calefaccionada elctricamente. La circulacin devapor se implementa con un ventilador. Las probetas se disponen enposicin vertical, Figura XIII.17.

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

La temperatura de la cmara vara entre 42 y 48C en un lapso de 30minutos; luego desciende gradualmente hasta alcanzar el valor inferior,tambin en 30 minutos. En esta ltima etapa la humedad condensasobre la superficie pintada. Ensayos ms exigentes pueden disearsevariando programadamente las temperaturas del ciclo y la extensin delmismo.

Otros ensayos de importancia que pueden citarse son los siguientes:

- Resistencia a la temperatura: La resistencia trmica de materiales,que en servicio son expuestos permanentemente en forma cclica obien puntualmente a elevadas temperaturas, se establece llevando los


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paneles pintados en hornos en condiciones operativas definidas.Particularmente se consideran la cintica de calentamiento y latemperatura final. Luego de finalizada la experiencia, generalmente atemperatura ambiente, se consideran la adhesin y la retencin de

brillo y color.

Un ensayo ms exigente incluye similares aspectos que los enunciadosanteriormente pero la etapa de enfriamiento se puede realizarbruscamente por inmersin del panel caliente en un medio (agua,aceite, etc.) a temperatura ambiente.

- Resistencia al agua y otros agentes qumicos: Para establecer elcomportamiento de pinturas o sistemas de pinturas se preparanpaneles en condiciones establecidas de preparacin de superficie,nmero de capas, espesores parciales y totales, tiempo desecado/curado, etc.

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

Figura XIII.16. Cmara de ensayo de corrosin conatmsfera de dixido de azufre


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Figura XIII.17. Cmara de Humedad y Temperatura Controladas

- Propiedades fisicomecnicas de la pelcula: Se contemplan entreotras la resistencia a la abrasin, la dureza, la flexibilidad, la adhesin yel comportamiento frente a un impacto. En general se emplean equiposy / o instrumentos normalizados con el fin de obtener resultados quepermitan establecer comportamientos relativos.

Los mtodos para establecer la resistencia a la abrasin sondiversos; en lneas generales resulta posible clasificarlos en aquellosque se sustentan en el desgaste producido por la cada de arena u otromaterial abrasivo sobre la pelcula de pintura o bien por el efecto derotacin de ruedas o papeles abrasivos.

El chorro de arenaes un mtodo que responde a este tipo de desgaste;est normalizado en ASTM D 968 (Gardner Sand Abrasion Test).

La arena de granulometra definida se dispone en un embudo cnicoubicada en la parte superior del equipo, Figura XIII.18.

La probeta con la muestra en estudio se coloca con una inclinacin de45; la arena por accin gravitatoria impacta sobre la superficie pintada.

Se determina la cantidad de arena conducente a lograr el desgaste dela pelcula de espesor definido.

Para realizardesgaste por rotacin, un dispositivo que responde a esteprincipio de funcionamiento es el Taber Abraser; est constituido por un

juego de discos abrasivos que se disponen sobre la probeta.

Estos discos soportan pesas que pueden ser seleccionadas en funcinde la resistencia de la pelcula con el fin de alcanzar un nmero deciclos razonable que conduzca al desgaste de la pelcula de espesor

conocido.


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El tipo de disco tambin puede ser seleccionado en funcin de lascaractersticas del material a ensayar.

El movimiento rotativo es realizado por la base a la cual se sujeta el

panel con la muestra en estudio, Figura XIII.19 y Figura XIII.20.

El resultado se indica en funcin de la prdida de masa o disminucinde espesor de la pelcula para el tipo de disco, carga y ciclosestablecidos.

Para realizar un ensayo de desgaste por friccin) se utiliza un cepilloque permite evaluar la lavabilidad y resistencia a la abrasin de lapelcula, Figura XIII.21; dispone de un contador de ciclos y sedetermina el nmero hasta lograr el desgaste de la pelcula. El ensayopuede realizarse empleando agua destilada, detergentes o sustanciasabrasivas.

Tambin se disponen de equipos que permiten evaluar en formacomparativa la resistencia al rayado (Scracht test) de pelculas depintura, Figura XIII.22.

Figura XIII.18. Resistencia al desgastepor chorro de slice


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Figura XIII.19. Resistencia a la abrasin;desgaste por rotacin

Figura XIII.20. Resistencia a la abrasin;desgaste por rotacin

La determinacin de la dureza de la pelcula por rascado generalmenteinvolucra la accin de una aguja que se dispone sobre la probeta enestudio; esta ltima se sujeta a una plataforma que se desplaza en unadireccin dada, en ambos sentidos de desplazamiento, Figura XIII.23.

El resultado se expresa en funcin del nmero de ciclos de avance y

retroceso, para una carga dada dispuesta sobre la aguja, que conduzcaal contacto con el sustrato o soporte de la pelcula ensayada.


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Figura XIII.21. Resistencia a la abrasin;desgaste por friccin

Figura XIII.22. Medidor de resistencia al rayado (Scracht test)

El mtodo de evaluacin de la dureza por indentacin cuantifica lacarga requerida para producir la penetracin de una esfera osemiesfera o bien determina la deformacin producida por una cargapreestablecida. Esta tcnica es una adecuacin del medidor de Brinellempleado para otros materiales.

El ensayo de flexibilidad o determinacin de las caractersticaselsticas de una pelcula de pintura generalmente involucra el doblado


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de un panel pintado. El doblado puede realizarse sobre una barracilndrica o bien sobre un mandril cnico. Se especifica la naturalezadel sustrato y la preparacin de la superficie; igualmente se define elespesor de la pelcula seca ensayada, Figura XIII.24.

En el caso de la barra cilndrica, el dimetro vara en funcin de lascaractersticas deseables del material ensayado: valores mspequeos resultan ms exigentes (menor radio de curvatura) para eldoblado a 180 realizado en forma instantnea.

Definidas las condiciones del ensayo, las propiedades elsticas sonaceptables cuando no se detecta cuarteado de la pelcula ni tampocodesprendimientos de esta ltima desde el panel de base.

Figura XIII.23. Durmetro de pndulo

Por su parte, el mandril cnico tiene la ventaja de presentar undimetro de doblado creciente. El sustrato pintado en condicionespreestablecidas se dispone en el aparato entre dos hojas de papelentalcadas para proteger la pelcula; el doblado se realiza tambin a

180 en un lapso de 15 segundos. Se determina el punto final delcuarteado medido desde el extremo del cono; lectura y el empleo de las


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tablas correspondientes permiten estimar la elongacin porcentualmxima.

Un mtodo muy empleado para optimizar formulaciones experimentales

consiste en traccionar pelculas libres de pintura (geometra y espesorespecificados), desde los extremos de la probeta mediante mordazasadecuadas y con cargas crecientes

Se grafica la tensin (carga por unidad de rea de corte) versus ladeformacin especfica en la zona de comportamiento elstico. Secalcula el mdulo de elasticidad o de Young.

La adhesinde la pelcula de pintura es un fenmeno de naturalezafsica y qumica; las fuerzas de adhesin propiamente dichas semanifiestan generalmente en la interfase sustrato/pelcula mientras quelas de adhesin interna (cohesin) tienen lugar en el seno de la propiapelcula.

El grado de limpieza del sustrato, la rugosidad superficial y el mtodode aplicacin por un lado y las variables de formulacin/elaboracin dela pintura por el otro inciden sobre la tensin de adhesin. La adhesinen 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 solo indicativos delcomportamiento en servicio; resultan particularmente valiosos en losestudios comparativos.

Figura XIII. 24. Dispositivo para determinarla flexibilidad de pelculas


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La norma IRAM 1109 (Mtodo B-VI) establece la tcnica medicin porcorte, Figura XIII.25; esta consiste en aplicar la muestra sobre unsustrato, en un espesor preestablecido, y dejarla secar/curar

adecuadamente.

Se emplea un elemento cortante normalizado; se realizan cortesperpendiculares hasta el sustrato de manera de obtener cuadrados de1, 2 3 mm de lado segn el espesor de la pelcula.

Se desplaza un cepillo sobre el rea descripta y se determina elporcentaje de cuadrados que permanecen adheridos.

Ese porcentaje tiene correspondencia con una escala que vara de 2 a10 con intervalo de 2 unidades. El valor mnimo indica al menos undeterioro del 65% de la superficie mientras que el 10 implica 0% dedesprendimiento.

Figura XIII.25. Dispositivo para determinarAdhesin de pelcula por corte

El ensayo de adhesin por traccin consiste en adherir adecuadamente

un dispositivo de rea circular sobre la superficie pintada,Figura XIII.26.

Se determina la fuerza ejercida en un tiempo dado, por unidad de reapara producir el valor de rotura, Figura XIII.27. El Elcometer TesterModelo 106 constituye otro claro ejemplo para determinar la adhesinpor traccin, Figura XIII.28.

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

influyen sobre el resultado obtenido.


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FiguraXIII.26. Panel pintado con dispositivospara ensayo de adhesin por traccin

En lo referente a la resistencia al impacto, los mtodos usualmenteempleados intentan reproducir las exigencias a que estn sometidaslas pelculas de pintura en servicio, particularmente a la accin degolpes por elementos contundentes.

La adhesin de la pelcula al sustrato y su capacidad de absorcin deun impacto por deformacin elstica resultan las variablesfundamentales que determinan la resistencia al impacto.

Los ensayos ms frecuentes para cuantificar esta propiedadcontemplan la accin producida por la cada de una pieza metlica deforma y masa establecidas sobre un sustrato pintado.

En todos los casos se considera un resultado satisfactorio cuando lapelcula se deforma acompaando el sustrato sin la presencia degrietas y desprendimientos.

Entre los dispositivos ms usados se encuentra el impactor Hart; este

consiste en un martillo de 500 g dispuesto en el extremo de un brazode 300 mm de longitud.

El panel pintado se ubica en posicin horizontal y el martillo sedesplaza desde un plano vertical impactando sobre la superficie enestudio.

El ensayo se puede realizar sobre ambas caras del panel experimental.

Otro dispositivo ampliamente empleado se conoce como embutido

Erichsen; se ejerce una presin con una esfera normalizada en elreverso del panel pintado. Se observa mediante una lupa la presenciade grietas y / o desprendimiento de la pelcula.


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Figura XIII.27. Medidor de adhesin de pelcula por traccin

Figura XIII.28. Medidor de adhesinElcometer Tester Modelo 106

- Resistencia a la accin del fuego: tambin resultan de gransignificacin. Las pelculas de pinturas pueden favorecer lapropagacin superficial del frente de llama, no alterar la velocidad queexhibe el material de base desnudo o bien controlar dicha cintica

hasta transformar el sustrato pintado en un material autoextinguible.


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Se desarrollaron muchos ensayos normalizados que determinandiversas propiedades de la pelcula para intentar correlacionar elcomportamiento en servicio cuando el sustrato pintado est expuesto ala accin del fuego o del calor.

Estos ensayos defieren generalmente en el tamao y forma de laprobeta, en la cantidad de energa incidente, etc. Los resultados de losdiferentes ensayos no se correlacionan entre s.

Entre los ensayos usualmente especificados figura el ndice LOI(Limiting Oxygen Index) por su simpleza y elevada reproducibilidad deresultados (ASTM D 2863). La probeta se dispone en un tubo con unflujo de oxgeno y nitrgeno en diferentes niveles porcentuales,Figura XIII.29.

Se determina el valor ms bajo porcentual de oxgeno en la mezcla queconduce a una dbil llama luego de retirada la fuente de energaexterna. Valores de ndice LOI superiores a 28% usualmente permitenclasificar como autoextinguibles a las probetas estudiadas.

Otro dispositivo muy difundido es el Tnel Inclinado (ASTM D 3806),Figura XIII.30; una llama normalizada de un mechero incide sobre lacara inferior de la probeta dispuesta en un plano ubicado en un ngulode 30 con respecto a la horizontal.

Se evala el recorrido del frente de llama a lo largo de la probeta cada15 seg durante 4 minutos, tiempo despus del cual el equipo se apagaautomticamente. Se promedian los tres avances de llama mselevados y se lo refiere con respecto al panel desnudo o algn otrodefinido como referencia.

Paralelamente se determinan la prdida de masa, el tiempo de llama yel de incandescencia luego de finalizado el ensayo; tambin permitedeterminar la temperatura de la contracara del panel durante el ensayomediante una termocupla con el fin de evaluar la conductividad trmica

del panel pintado y relacionarlo con el comportamiento del sustrato sintratamiento.

El equipo posee un medidor de la evolucin de la densidad de humosgenerados durante el ensayo, la cual se registra en funcin del tiempo.

Otros determinaciones sobre sustratos combustibles, tratados o no conmateriales ignfugos, son los anlisis trmicos (TGA, ThermoGravimetric Analysis y DTA, Differential Thermal Analysis).

Estos ensayos son de real significacin para seleccionar los diferentescomponentes de una formulacin en forma individual y luego ya sobre


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el producto final para optimizar los niveles porcentuales ptimos decada uno de ellos ya que resultan frecuentes los fenmenos sinrgicos.

Figura XIII.29. Equipo para determinar elndice de Oxgeno Lmite

proyecto sobre pintura

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