Analizador de películas plásticas | para pinturas y recubrimientos
Para que los recubrimientos funcionen correctamente, deben adherirse al sustrato sobre el que se aplican. Existen diversos métodos reconocidos que permiten determinar el grado de adherencia de un recubrimiento al sustrato. Entre las técnicas de medición más habituales se encuentran los ensayos de adherencia mecánica, los ensayos de plásticos o el uso de una cuchilla.
Comprender la adhesión en los recubrimientos
La adhesión es la capacidad que tiene un recubrimiento —como las pinturas y los barnices— de adherirse a un sustrato (lo que se conoce como adhesión al sustrato) o para que se adhieran varias capas en un sistema (lo que se denomina adhesión entre capas). Para que los recubrimientos ofrezcan un rendimiento satisfactorio, deben adherirse eficazmente a diversos sustratos, como el metal, el hormigón, la madera y otros.
Métodos de ensayo de adhesión
Ensayo de adhesión por tracción
Un ensayo de adhesión por tracción mide cuantitativamente la fuerza necesaria para separar un dispositivo de carga (carro o soporte) del recubrimiento. Un ensayo de tracción portátil medidor de adherencia aplica una carga creciente hasta que el carro se desprende. La fuerza medida —expresada en megapascales (MPa) o libras por pulgada cuadrada (psi)— indica la resistencia a la tracción de la adherencia del recubrimiento. Normas como la ASTM D4541/D7234 y la ISO 4624 regulan este método.
Ensayo de adhesión por empuje
Al igual que en el ensayo de tracción, el ensayo de adhesión por empuje mide la fuerza necesaria para empujar un disco (mando) y separarlo de la superficie. Un orificio central en cada disco permite insertar un pasador, y se aplica presión manual o hidráulica hasta que el disco se desprende.
Prueba de adherencia con cuchillo
Este ensayo subjetivo consiste en trazar una “X” (con un ángulo de entre 30° y 45° entre los brazos) en el recubrimiento utilizando un cúter y una regla metálica. A continuación, se utiliza el cúter para intentar despegar el recubrimiento del sustrato o de una capa subyacente. La norma ASTM D6677 detalla este método de ensayo.
Ensayos de adhesión de cintas adhesivas
La norma ASTM D3359 describe dos métodos para evaluar la adhesión mediante la aplicación de cinta sensible a la presión sobre los cortes realizados en la película:
Método A (corte en X): En el caso de los sistemas de recubrimiento de más de 5 mils (125 µm), se realiza un corte en forma de «X» a través del recubrimiento, se coloca cinta adhesiva en la intersección y, a continuación, se retira rápidamente para comprobar si se ha desprendido el recubrimiento.
Método B (corte transversal): En el caso de recubrimientos de menos de 5 mils (125 µm), se traza un patrón en forma de rejilla o de rayas cruzadas y se aplica y retira cinta adhesiva. A continuación, se evalúa la zona según la norma ASTM D3359.
Ensayo de adhesión por raspado
El ensayo de adhesión por raspado utiliza una barra de equilibrio con un punzón redondeado. El panel recubierto se introduce bajo el punzón y se va aplicando un peso cada vez mayor hasta que la película se desprende al ser raspada. La adherencia se expresa como el peso (en kilogramos) necesario para retirar la película. Dependiendo del recubrimiento y del sustrato, pueden aplicarse normas ASTM como las D2197, D2248, D2454 y D5178.
Métodos adicionales de ensayo de adhesión
Prueba del cuchillo
En el ensayo con cuchilla, se utiliza una cuchilla multiusos para realizar un corte en forma de X a través del recubrimiento hasta llegar al sustrato. A continuación, el inspector intenta levantar el recubrimiento del sustrato por el vértice del corte. Este método es muy subjetivo y su valor depende de la experiencia del inspector. La norma ASTM D6677 establece los requisitos para este ensayo.
Prueba de la cinta
Una versión más formal de la prueba de la navaja en sustratos metálicos es la prueba de la cinta adhesiva. Consiste en:
Prueba de la cinta X-cut: Se realiza un corte en forma de «X», se coloca cinta adhesiva sobre los cortes y, a continuación, se retira rápidamente. Se inspecciona y se evalúa la eliminación del recubrimiento.
Ensayo de la cinta de rayado cruzado: Se realiza un corte en forma de rejilla (utilizando un cortador especial para rejillas), se aplica cinta adhesiva y, a continuación, se retira. La zona de ensayo se compara con las normas ASTM D3359.
Ensayo de adhesión por tracción (revisión)
Esta prueba, tal y como se ha descrito anteriormente, consiste en fijar un disco de prueba al recubrimiento con adhesivo. La fuerza de tracción se aumenta gradualmente hasta que el disco se desprende. El ensayo depende de las especificaciones del dispositivo y de la rigidez del sustrato, y pueden utilizarse discos de distintos tamaños (por ejemplo, 20 mm, 50 mm) para adaptarse a diferentes resistencias de adhesión.
Prueba de raspado (revisada)
En un entorno de laboratorio controlado, el ensayo de raspado utiliza un medidor de adhesión por raspado de viga equilibrada para determinar la fuerza necesaria para retirar el recubrimiento de una superficie lisa y plana, siguiendo las directrices de la norma ASTM D2197.
Pruebas de adherencia de la pintura
Las pruebas de adherencia de la pintura evalúan en qué medida una pintura o un recubrimiento se adhiere a una superficie. Entre las pruebas más habituales se incluyen:
Ensayo de corte transversal: Se traza un patrón en forma de cuadrícula en el recubrimiento, se aplica cinta adhesiva sensible a la presión y, a continuación, se retira. La adhesión se evalúa, normalmente en una escala de 0 a 5, según la norma ASTM D3359.
Ensayo de tracción: Se fija un carro a la superficie y se aplica una fuerza de tracción hasta que el recubrimiento se desprende. Este método es adecuado para realizar ensayos in situ.
Ensayo de adhesión por raspado: Mide la fuerza necesaria para raspar el recubrimiento de la superficie.
Prueba de pulido: Otro método utilizado para evaluar la adherencia de la pintura.
Otros métodos y normas para ensayos de adhesión
Otros métodos consisten en el uso de máquinas de ensayo de tracción en las que se aplica pintura sobre un sustrato en el que se ha incrustado una tira de tejido, o bien entre dos láminas de sustrato. La norma ASTM D2370 regula los ensayos de alargamiento, resistencia a la tracción y rigidez de las películas orgánicas. La norma ASTM D5179 aborda la adhesión de recubrimientos sobre sustratos plásticos utilizando pernos de aluminio.
Dispositivo de ensayo según la norma ASTM D5179
El dispositivo ASTM D5179 se utiliza para realizar ensayos de indentación instrumentada (nano o microindentación) con el fin de medir la dureza de plásticos y elastómeros. Entre sus características principales se incluyen:
Mecanismo de indentación con una sonda rígida
Base estable para una sujeción segura de las muestras
Sistema de aplicación precisa de la carga
Sistema de medición de profundidad para evaluar la profundidad de la indentación
Este dispositivo se utiliza ampliamente en el control de calidad y en I+D en sectores como el de la automoción, el aeroespacial y el de los bienes de consumo.
Normas adicionales
Otras normas ASTM relevantes son las siguientes:
ASTM D4145: Ensayo de flexión para determinar la flexibilidad y la adherencia de los recubrimientos sobre sustratos metálicos prepintados.
ASTM 4146: Ensayos de conformabilidad y adhesión de recubrimientos de imprimación rica en zinc y complejo de cromato aplicados en fábrica sobre acero.
Ensayos de dureza (dureza con lápiz, gravómetro, ensayos de impacto, flexión con mandril) en los que también se evalúa el desprendimiento del recubrimiento o la pérdida de adherencia.
Métodos y normas ASTM para ensayos de adherencia de pinturas
Existen tres ensayos principales de adherencia de la pintura que se utilizan para evaluar la resistencia de las pinturas:
Prueba de corte transversal: Se realizan cortes en el recubrimiento, se aplica y se retira la cinta, y se evalúa la adherencia según la norma ASTM D3359.
Prueba de raspado: Esta prueba, que se realiza en el laboratorio, mide la fuerza necesaria para raspar el recubrimiento del sustrato (ASTM D2197).
Ensayo de tracción: Mide la tensión de tracción necesaria para retirar el recubrimiento utilizando un rodillo, de conformidad con las normas ASTM D4541 e ISO 4624.
Estas pruebas cuantifican la resistencia de la unión entre el recubrimiento y el sustrato o entre varias capas, lo que garantiza que los recubrimientos cumplan las normas de calidad y ofrezcan un rendimiento fiable.
Conclusión
Desde las estructuras artificiales más grandes hasta los electrodomésticos más pequeños, los recubrimientos protectores y cosméticos son esenciales. Los ensayos de adhesión proporcionan una evaluación cuantitativa de la resistencia de la unión entre los recubrimientos y los sustratos, lo que ayuda a detectar posibles fallos y a garantizar la durabilidad a largo plazo. El uso sistemático de métodos de ensayo normalizados es fundamental para mantener la calidad y reducir los costes de reelaboración.
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