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Ensayar las propiedades de adherencia de un recubrimiento de acabado garantizará un desempeño satisfactorio del producto.
Para satisfacer las expectativas cada vez mayores del cliente exigente de hoy en día, los acabados de gran complejidad, con sistemas de acabado de estilo ebanístico de múltiples pasos, se están convirtiendo en algo habitual, en lugar de ser una excepción, en todos los sectores de la industria del acabado de la madera. Estas tendencias en el acabado requieren el uso de veladuras, matizadores, tintes y otros recubrimientos de alto rendimiento. Con estos sistemas de acabado, los profesionales deben estar más atentos a la hora de realizar pruebas para garantizar que las propiedades de adherencia del sistema utilizado cumplan con éxito las expectativas de rendimiento del producto.
La adherencia es un tema muy amplio y en los laboratorios de formulación se presta mucha atención a las propiedades de adherencia del recubrimiento. Sin embargo, desde el punto de vista del aplicador, suele pasarse por alto o malinterpretarse. Desde la perspectiva del profesional del acabado, mi intención es ofrecer conocimientos prácticos sobre la adherencia de los recubrimientos y los métodos para evaluar su integridad.
La adherencia es la capacidad del recubrimiento para adherirse al sustrato, denominada «adherencia al sustrato», y para adherirse a otras capas del sistema, denominada «adherencia entre capas».
Hay dos factores que afectan a la capacidad del recubrimiento para adherirse a la superficie: la adherencia mecánica y la adherencia química.
La adherencia mecánica se produce cuando el recubrimiento se adhiere al perfil de las marcas de lijado de la superficie y fluye alrededor de las fibras del sustrato para fijar mecánicamente la película a la superficie. Los perfiles de lijado más profundos y amplios aumentan la adherencia del recubrimiento, mientras que los perfiles menos profundos y las superficies más lisas dificultan que se adhiera suficientemente.
La adherencia química se refiere a la capacidad del recubrimiento para adherirse gracias a la composición química de su formulación. Los distintos componentes químicos del recubrimiento afectan a la adherencia. El recubrimiento debe tener suficientes propiedades humectantes para penetrar en los poros de la superficie y humectar alrededor de las fibras del sustrato. Las mezclas de disolventes del sistema permiten que el recubrimiento penetre en las capas de recubrimiento del sistema. Las propiedades de la resina varían y afectan a su capacidad de adherirse.
Por regla general, al avanzar en la escala de tecnologías de recubrimiento, de las lacas a los barnices de conversión, a los uretanos bicomponentes y a los poliésteres, las propiedades adhesivas aumentan significativamente.
Sin embargo, no debe suponerse que todos los productos de cada categoría tendrán el mismo desempeño. Cada producto tendrá sus propias características de adherencia. El profesional del acabado es, en última instancia, responsable de verificar que el sistema de recubrimiento seleccionado cumpla los requisitos de adherencia necesarios para cada proyecto específico. El mismo sistema también mostrará distintos niveles de adherencia química sobre diferentes especies de madera y sustratos. Las resinas, los exudados resinosos y los aceites de la madera afectan significativamente a la capacidad de adherencia química del recubrimiento. Teniendo en cuenta los diversos factores que afectan a la adherencia, el profesional del acabado debe tomar decisiones fundamentadas sobre el sistema de recubrimiento que utilizará.
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 para evaluar la resistencia del recubrimiento a separarse del sustrato, que ofrecen distintos análisis de la adherencia de la película: ensayo por corte enrejado, ensayo de adherencia por raspado y ensayo por tracción.
El método de ensayo por raspado utiliza un balancín con pesas, al que se fija un palpador redondeado o un bucle. Los paneles con la película de acabado seca se desplazan por debajo del palpador y se carga el balancín con un peso creciente hasta que el acabado se desprende del sustrato por raspado. El evaluador utiliza el peso en kilogramos necesario para retirar la película para asignar un valor a las propiedades adhesivas del recubrimiento. Este procedimiento sigue los métodos de ensayo normalizados estadounidenses ASTM D2197, D2248, D2454 y 5178, según el recubrimiento y el sustrato ensayados. Los métodos completos pueden consultarse en el sitio web de ASTM.
El segundo método de ensayo, y el más utilizado en la industria de la madera, es el ensayo con cortador de corte enrejado. Es rápido y sencillo de realizar con un kit económico, como el PosiTest CH. Se corta un patrón enrejado en la película de acabado hasta el sustrato con un cortador de corte enrejado. Luego se cepilla la zona de ensayo en diagonal cinco veces en cada dirección para retirar las partículas sueltas de la película de acabado.
A continuación se aplica firmemente una cinta especial para ensayar la adherencia sobre la zona del ensayo por corte enrejado y se retira rápidamente, tirando de ella hacia atrás para mostrar cuánto recubrimiento ha desprendido la cinta de ensayo. Después se compara visualmente la zona del ensayo con las normas ASTM D3002 y D3359.
En las normas hay cinco tablas con diagramas visuales que muestran distintos grados de desprendimiento de la película. La clase 5B de la norma ASTM muestra que no se desprende película alguna, lo que representa el nivel más alto de «adherencia». La clase 1B de la norma ASTM muestra que se desprende entre el 35 % y el 65 % de la película, lo que representa el nivel más bajo de «adherencia». Las clases 2B a 4B representan distintos grados de «adherencia», situándose entre las clases 1B y 5B. Por la propia naturaleza de esta comparación visual, los resultados son, en ocasiones, algo subjetivos y no definitivos, sin un valor numérico asociado a este ensayo.
El tercer método utiliza un medidor hidráulico de adherencia por tracción para medir la tensión de tracción, en libras por pulgada cuadrada (psi), necesaria para desprender el recubrimiento en dirección perpendicular al sustrato. Para este ensayo utilizamos un medidor de adherencia DeFelsko PosiTest conforme a ASTM D4541. Se fija un dolly de carga metálico perpendicularmente a la superficie de la película seca de recubrimiento mediante un adhesivo CA (cianoacrilato o «superpegamento») o el adhesivo suministrado por el fabricante.
Cuando el adhesivo se ha endurecido, el dolly se fija al equipo hidráulico de tracción, al que se aplica presión hidráulica que se va aumentando gradualmente hasta que el dolly separa el recubrimiento del sustrato. Un medidor situado en el equipo de ensayo indica la presión (psi) necesaria para separar el recubrimiento del sustrato.
El resultado es un número definido que puede asignarse a la propiedad adhesiva del recubrimiento. Pueden obtenerse lecturas diferentes en distintas zonas del panel de ensayo debido a variaciones en la densidad del sustrato de madera. Debería establecerse el intervalo de presiones de arranque, con sus límites inferior y superior, aceptable para que el valor de adherencia del recubrimiento cumpla las expectativas.
Según nuestra investigación, no se ha encontrado una norma que establezca la presión de arranque esperada para cada categoría de recubrimiento aplicada a distintos sustratos. El profesional del acabado debe determinarla para el sistema de recubrimiento concreto que evalúa.
¿Cuánto tiempo de curado debe transcurrir antes de realizar las pruebas de adherencia? Se recomienda comprobar el recubrimiento tras el curado inicial y tras un curado prolongado. Se deben seguir las recomendaciones del fabricante de recubrimiento en cuanto al momento de realizar las pruebas de adherencia. A la hora de determinar cuándo deben realizarse las pruebas, hay que tener en cuenta factores como el número de mils aplicados, el método de secado (al aire ambiente o con secado forzado) y el tipo de recubrimiento.
Normalmente, debería realizarse un segundo ensayo al cabo de 30 días. A medida que los recubrimientos siguen curando, sus propiedades adhesivas cambian. Algunos mejoran su adherencia mientras continúa la reticulación, mientras que otros sistemas de recubrimiento pierden adherencia debido a las diferentes tasas de contracción del sustrato o de las capas de recubrimiento del sistema.
Los especialistas en acabados nunca deben bajar la guardia frente a una adherencia deficiente. Un solo fallo importante del producto puede provocar la quiebra y costarle su puesto de trabajo al especialista en acabados.
Nota de la redacción: Phil Stevenson es el fundador del American Wood Finishing Institute en Vineland, N.J. La tabla de ATSM se extrajo, con permiso, de D 3359-02 Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape test, © ASTM International. 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428
