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La comprobación de las propiedades de adhesión de un revestimiento de acabado garantizará un buen rendimiento del producto.
Para satisfacer las expectativas cada vez mayores de los clientes más exigentes de hoy en día, los acabados altamente complejos con sistemas de acabado de estilo mueble de varios pasos se están convirtiendo en algo más común que la excepción, en todos los sectores de las industrias de acabado de la madera. Estas tendencias de acabado requieren el uso de esmaltes, sombreadores, tóneres y otros revestimientos de alto rendimiento. Con estos sistemas de acabado, los responsables de los acabados deben estar más atentos a las pruebas para garantizar que las propiedades de adhesión del sistema utilizado cumplan con las expectativas de rendimiento del producto.
La adhesión es un tema muy amplio y se presta mucha atención a las propiedades de adhesión del revestimiento en los laboratorios de los formuladores; sin embargo, desde el punto de vista de los aplicadores, la adhesión a menudo se pasa por alto o no se entiende. Desde el punto de vista de un aplicador, mi intención es proporcionar un conocimiento práctico de la adhesión de los revestimientos y de los métodos para comprobar la integridad de la adhesión de los mismos.
La adhesión es la capacidad del revestimiento de adherirse al sustrato, denominada "adhesión al sustrato", y la capacidad del revestimiento de adherirse a varias capas del sistema, que se denomina "adhesión entre capas".
Hay dos factores que afectan a la capacidad del revestimiento para adherirse a la superficie: la adhesión mecánica y la adhesión química.
La adhesión mecánica se produce porque el revestimiento se adhiere al perfil de lijado de la superficie y porque fluye alrededor de la fibra del sustrato para fijar mecánicamente la película a la superficie. Los perfiles de lijado más profundos y grandes aumentarán la adhesión del revestimiento, mientras que los perfiles menos profundos y las superficies más lisas impiden que el revestimiento se adhiera suficientemente.
La adhesión química se refiere a la capacidad del revestimiento de adherirse a la química de la formulación del revestimiento. Varios componentes de la química del revestimiento afectan a la adhesión. El revestimiento debe tener suficientes propiedades de humectación para penetrar en los poros de la superficie y mojar alrededor de las fibras del sustrato. Las mezclas de disolventes del sistema de revestimiento permiten que el revestimiento se queme en las capas de revestimiento dentro del sistema. Las propiedades de la resina del revestimiento varían y afectan a la capacidad de adhesión.
Por regla general, al ascender en la escala de las tecnologías de recubrimiento, desde las lacas hasta los barnices de conversión, pasando por los uretanos de dos componentes y los poliésteres, las propiedades adhesivas aumentan considerablemente.
Sin embargo, no debe suponerse que todos los productos de cada categoría tengan el mismo rendimiento. Cada producto mostrará su propio grado específico de características de adhesión. El instalador es el responsable último de verificar que el sistema de revestimiento seleccionado cumpla los requisitos de adherencia necesarios para cada proyecto de acabado específico. El mismo sistema de revestimiento también mostrará diferentes niveles de adhesión química sobre diversas especies de madera y sustratos. Las resinas de la madera y la brea y los aceites presentes en la misma influirán significativamente en la capacidad de adhesión química del revestimiento. Teniendo en cuenta todos los diferentes factores que afectan al rendimiento de la adhesión, el encargado del acabado debe tomar decisiones acertadas sobre el sistema de revestimiento a utilizar.
A continuación, se debe redactar y aprobar un programa de acabado detallado y un procedimiento operativo estándar con la firma del representante del proveedor de revestimientos. Para verificar que el sistema de revestimiento seleccionado es sólido y seguro, el encargado del acabado debe realizar siempre pruebas adecuadas de adhesión de la película antes de la producción.
Existen tres procedimientos diferentes para evaluar la resistencia del revestimiento a separarse del sustrato y proporcionar diferentes análisis de adherencia de la película: prueba de rayado cruzado, prueba de adherencia por raspado y prueba de arranque.
El método de prueba de raspado utiliza una viga de equilibrio ponderada con un estilete redondeado o un bucle unido a la viga. Los paneles con la película de acabado seca se empujan debajo del palpador y la viga se carga con cantidades crecientes de peso hasta que el acabado se desprende del sustrato. El evaluador utiliza el peso en kilogramos necesario para eliminar la película, para asignar un valor a las propiedades adhesivas del revestimiento. Este procedimiento sigue el método de prueba americano estándar (ASTM) - D2197, D2248, D2454, 5178, dependiendo del revestimiento y del sustrato que se vaya a probar. Los métodos de ensayo completos pueden encontrarse en la página web de la ASTM.
El segundo método de prueba, y el más utilizado en la industria de la madera, es la prueba del cortador de rayado cruzado. Esta prueba es rápida y sencilla de realizar con un kit de prueba de cortador de trama cruzada económico, como el PosiTest CH. Se corta un patrón reticular en la película de acabado hasta el sustrato, utilizando un cortador de trama cruzada. A continuación, se cepilla la zona de prueba en diagonal cinco veces en cada dirección para eliminar cualquier partícula suelta de la película de acabado.
A continuación, se aplica firmemente una cinta especial para comprobar la adherencia sobre la zona de prueba de rayado cruzado y se retira rápidamente tirando de la cinta hacia atrás de la zona de prueba para revelar la cantidad de revestimiento levantado por la cinta de prueba. A continuación, se compara visualmente la zona de prueba con rayas cruzadas con las normas (ASTM) D3002 y D3359.
En las normas hay cinco tablas con diagramas visuales de diferentes grados de despegue de la película. La clase 5B de la norma ASTM ilustra la ausencia de desprendimiento de la película, lo que representa el nivel más alto de adhesión. La clase 1B de la norma ASTM ilustra entre el 35% y el 65% de la película eliminada, lo que representa la adhesión más pobre. Las clases 2B-4B representan diversos grados de adhesión que se sitúan entre las clases 1B y 5B. Por la naturaleza de esta comparación visual, los resultados son a veces algo subjetivos y no definitivos con un valor numérico asociado a esta prueba.
El tercer método utiliza un probador hidráulico de arranque para medir el esfuerzo de tracción en libras por pulgada cuadrada (psi) necesario para desprender el revestimiento en una dirección perpendicular al sustrato. Para realizar esta prueba utilizamos un probador de adherencia DeFelsko Positest , siguiendo la norma ASTM D4541 para realizar esta prueba. Una plataforma móvil de carga metálica se fija perpendicularmente a la superficie de la película de revestimiento seca mediante un adhesivo CA (cianoacrilato o "super glue") o el adhesivo suministrado por el fabricante.
Cuando el adhesivo está curado, la plataforma móvil se conecta al equipo de extracción hidráulica y se aplica una presión hidráulica que aumenta gradualmente hasta que la plataforma móvil arranca el revestimiento del sustrato. Un manómetro en el probador muestra la cantidad de presión (psi) necesaria para separar el revestimiento del sustrato.
El resultado es un número definitivo que puede asignarse a la propiedad adhesiva del revestimiento. Pueden obtenerse lecturas diferentes en distintas zonas del panel de prueba debido a las distintas densidades del sustrato de madera. El rango alto y bajo de la presión de despegue que es aceptable para satisfacer las expectativas debe asignarse al valor adhesivo del revestimiento.
De acuerdo con nuestra investigación, no se ha encontrado una dirección estándar para la presión de arranque esperada para cada categoría de revestimiento aplicada a varios sustratos y debe ser determinada por la empresa de acabado para el sistema de revestimiento específico que se está evaluando.
¿Cuánto tiempo de curado debe transcurrir antes de comprobar la adherencia? Se recomienda comprobar el revestimiento después del curado inicial y después del curado a largo plazo. Deben seguirse las recomendaciones del fabricante del revestimiento en cuanto a cuándo realizar las pruebas de adherencia. Hay que tener en cuenta factores como el número de milésimas de pulgada aplicadas, el método de secado al aire libre o de secado forzado y el tipo de revestimiento para determinar cuándo se debe realizar la prueba.
Normalmente, después de 30 días debe realizarse una segunda prueba. A medida que los revestimientos continúan curándose, las propiedades adhesivas cambiarán. Algunos revestimientos mejorarán su adhesión a medida que el revestimiento siga reticulando, mientras que otros sistemas de revestimiento disminuirán su adhesión debido a las diferentes tasas de contracción entre el sustrato o las capas de revestimiento dentro del sistema.
Los acabadores nunca deben bajar la guardia ante una adhesión deficiente. Un fallo importante del producto puede llevarle a la quiebra y costarle a usted, el encargado del acabado, su trabajo.
Nota de la redacción: Phil Stevenson es el fundador del Instituto Americano de Acabado de la Madera en Vineland, N.J. La tabla de ATSM fue extraída, con permiso, de D 3359-02 estándar Test Methods for Measuring Adhesion by Tape test, © ASTM internacional. 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428
