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Cómo resisten los rayados las superficies recubiertas con polvo
Desarrollo de la dureza y de las estructuras termoestables reticuladas
La resistencia a los arañazos de las superficies recubiertas con polvo se debe a la composición química única de los recubrimientos. Estos se curan a una temperatura de 180 a 200 grados Celsius durante aproximadamente 10 a 20 minutos. Se produce una reacción química permanente con las cadenas poliméricas, formando redes tridimensionales resistentes. Esto otorga a los recubrimientos una dureza de 3H a 9H en la escala de dureza con lápiz ASTM D3363. La dureza es mayor que la de las pinturas líquidas convencionales. Las redes densas impiden el movimiento de las cadenas poliméricas. Los recubrimientos no permiten el deslizamiento de dichas cadenas al ser frotados o arañados. Incluso los impactos de objetos afilados no inician el movimiento de las cadenas. Los recubrimientos permanecen intactos y no se vuelven frágiles. Se ha demostrado que los recubrimientos en polvo soportan aproximadamente el doble de la fuerza de arañazo en comparación con los termoplásticos alternativos.
Efecto del espesor de la película, la textura y la curación sobre la resistencia a los arañazos
La resistencia a los arañazos está influenciada por tres parámetros dependientes:
Un espesor de película de 60-120 μm es ideal, ya que proporciona una capa sacrificable que inhibe la exposición del sustrato debido a arañazos.
Los acabados texturizados permiten distribuir la energía del impacto a lo largo de la textura, lo que reduce los daños visibles en un 40-60 %.
El curado controlado conduce a una reticulación completa. Se ha demostrado que los recubrimientos subcurados presentan una resistencia a las marcas un 30 % menor en la prueba de abrasión Taber (ISO 1518).
Estas variables se han ensayado para garantizar su coherencia con las directrices de fabricación para elementos decorativos y equipos automotrices/industriales, así como con normas como ASTM D3363 e ISO 1518.
Colores y acabados de los recubrimientos: estabilidad UV y resistencia a la decoloración de los acabados recubiertos en polvo
El poliéster supera la prueba UV; el fluoropolímero no la supera, debido a diferencias en la química de absorción y retención del color
Los poliésteres en polvo tienen mecanismos de protección UV contra el deterioro, pero estos provocan eventualmente un efecto de empolvamiento. Una ventaja de los fluoropolímeros en polvo es que cuentan con mecanismos de protección UV contra el deterioro causados por la formación de diminutos dominios cristalinos inteligentes frente a la radiación UV. Otra ventaja de los fluoropolímeros en polvo radica en su alta energía (ruptura), comparada con la baja energía (ruptura) de los poliésteres, lo que se traduce en una mayor estabilidad y, por ende, en una mejor pigmentación y frescura. Las pruebas realizadas en Florida demostraron que estos recubrimientos conservaron más del 95 % de su color original incluso tras permanecer expuestos durante una década completa.
Durabilidad práctica: datos de envejecimiento bajo luz UV (QUV) (ASTM G154): más de 5000 horas
El objetivo de las pruebas aceleradas bajo luz UV (QUV) (ASTM G154) es simular hasta varias décadas de exposición solar. Tras 3000 horas de exposición, los poliésteres en polvo de gama alta conservan un 90 % de su brillo. En el caso de los fluoropolímeros, tras 5000 horas, la retención de brillo alcanza el 98 %. Los resultados de las pruebas de pintura muestran los promedios anteriores respecto al valor Delta-E del cambio de color.
Aplicable a más de 15 años de servicio al aire libre en metales arquitectónicos en un clima templado. Las instalaciones costeras presentan una degradación de los materiales un 20 % más rápida debido a las condiciones combinadas de niebla salina y radiación UV.
Factores ambientales que afectan la durabilidad de los recubrimientos en polvo.
Humedad, niebla salina y exposición química, así como sus efectos combinados, provocan una degradación acelerada por decoloración o rayado. Cuando las condiciones son ideales para varios tipos de agresión ambiental, los recubrimientos fallan a un ritmo acelerado. Cuando un recubrimiento está húmedo, los enlaces poliméricos comienzan a deteriorarse mediante un proceso denominado hidrólisis. A continuación, los enlaces debilitados del recubrimiento se convierten en una vía de entrada para la niebla salina, que ataca finalmente el recubrimiento, causando su fallo debido a una corrosión electroquímica interna. La degradación acelerada ocurre en entornos capaces de ejercer ataques alcalinos o ácidos, ya que los efectos ambientales combinados no actúan de forma aislada. Esta degradación acelerada de los recubrimientos conlleva gastos adicionales de mantenimiento y una reducción de la vida útil en aplicaciones industriales.
La presencia de un sustrato oxidado puede provocar un cambio prematuro de color debido a gránulos sin pigmento que alteran la difusión de la luz.
La absorción de humedad hace que el recubrimiento sea un 40 % menos flexible y más propenso a rayarse y deteriorarse.
Los daños profundos subsuperficiales se aceleran cinco veces en condiciones húmedas debido a la permeación de iones cloruro, según la norma ASTM B117.
Se documenta el fallo prematuro de la carcasa para proteger contra la humedad, la corrosión y los daños por radiación ultravioleta. Por ejemplo, cuando se combinan, unos pocos años de exposición a la luz ultravioleta, al aire salino y a una alta humedad pueden provocar una deterioración superficial excesiva y caótica sin precedentes. Esta corrosión representa un coste inesperado y considerable. NACE International documentó que la corrosión de superficies expuestas cuesta aproximadamente 740 000 dólares anuales por instalación, en múltiples sectores. Este tipo de daño solo puede mitigarse mediante el uso de recubrimientos especialmente formulados. Los híbridos epoxi suelen formularse comúnmente para su uso en procesamiento químico, mientras que las zonas con alta concentración de humedad se benefician más de los poliuretanos. Las zonas de borde son áreas principales de entrada de humedad y deben sellarse para evitar fallos prematuros.
Para maximizar la resistencia a rayaduras y decoloración de las aplicaciones con recubrimiento en polvo, se recomiendan las siguientes directrices.
Para una preparación óptima de la superficie, se recomienda realizar una limpieza exhaustiva y un granallado abrasivo para maximizar la adherencia entre el sustrato y el recubrimiento, lo cual es fundamental para minimizar fallos debidos a la pérdida de adherencia.
Para favorecer la retención del color, se recomienda utilizar absorbentes de UV combinados con HALS de alta energía y tecnología avanzada.
Controlar el espesor del recubrimiento: este debe tener un espesor de 60–120 μm, ya que los films demasiado finos exponen el sustrato, mientras que los demasiado gruesos reducen la flexibilidad y aumentan la propensión a la microfisuración.
Asegurar un tiempo de curado preciso: idealmente, el tiempo de curado debe ser de 10–15 minutos a una temperatura de 180–200 °C para lograr un curado completo y aumentar la dureza superficial en un 15–20 % (de acuerdo con la norma ASTM D3363).
Limpieza suave: utilizar soluciones limpiadoras de pH neutro y un paño de microfibra. Los limpiadores demasiado abrasivos pueden causar microarañazos que acelerarán la degradación fotoquímica.
Las reparaciones deben realizarse de inmediato: las reparaciones de arañazos y astillas deben efectuarse tan pronto como sea posible para evitar la entrada de humedad y la corrosión.
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son las razones por las que el recubrimiento en polvo es más resistente a los arañazos que la pintura líquida? Las propiedades de resistencia a los arañazos presentes en los recubrimientos en polvo se deben a su estructura de polímero termoestable. La red tridimensional resultante ofrece un nivel superior de resistencia a los arañazos en comparación con la pintura líquida.
¿Qué ocurre cuando los recubrimientos en polvo se exponen a los rayos ultravioleta? Existen distintos métodos que los fabricantes de recubrimientos en polvo emplean para proteger la integridad del color del recubrimiento, así como para ofrecer cierto nivel de protección contra los rayos ultravioleta. Los recubrimientos en polvo de poliéster poseen estructuras de anillos aromáticos, mientras que los recubrimientos en polvo de fluoropolímero contienen dominios cristalinos; ambos ofrecen cierta protección y retención del color, siendo los recubrimientos de fluoropolímero los que presentan la mejor retención.
¿Qué condiciones hacen que un recubrimiento en polvo muestre signos de desgaste más rápidamente? Todos los elementos mencionados —humedad, sal, aire y productos químicos que degradan los recubrimientos en polvo— provocan el desgaste del recubrimiento.
¿Cuáles son los métodos recomendados para el mantenimiento de superficies con recubrimiento en polvo?
Técnicas adecuadas de preparación de la superficie, formulaciones eficaces, control del espesor de la película, curado preciso, mantenimiento suave y retoques oportunos son todos factores importantes para garantizar la adherencia y mejorar la durabilidad y la estética de las superficies con recubrimiento en polvo.