NTC811 - NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 1997-05-28...

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Unformatted text preview: NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 1997-05-28 MÉTODO DE ENSAYO PARA MEDIR LA ADHESIÓN DE UN RECUBRIMIENTO MEDIANTE EL ENSAYO DE CINTA E: TEST METHODS FOR MEASURING ADHESION BY TAPE TEST CORRESPONDENCIA: esta norma es una adopción equivalente (EQV) a la ASTM D 3359-95 DESCRIPTORES: pintura, recubrimiento, barniz I.C.S.: 91.140.40 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Santafé de Bogotá, D.C. - Tel. 3150377 - Fax 2221435 Prohibida su reproducción Tercera actualización NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) MÉTODO DE ENSAYO PARA MEDIR LA ADHESIÓN DE UN RECUBRIMIENTOMEDIANTE EL ENSAYO DE CINTA1 1. OBJETO 1.1 Esta norma cubre procedimientos para evaluar la adhesión de las películas de recubrimiento a los substratos metálicos aplicando y retirando cinta adhesiva sensible a la presión sobre cortes hechos en la película. 1.2 El Método de ensayo A está destinado básicamente para uso en sitios de trabajo, mientras que el B es más adecuado para uso en el laboratorio. Este método (B), también se considera no apto para películas con un espesor mayor de 125 µm (5 mils) Nota 1. Previo acuerdo entre el comprador y el vendedor, se puede usar el Método B para películas de mayor espesor, si se deja más espacio entre los cortes. 1.3 Estos métodos de ensayo se utilizan para establecer si la adhesión del recubrimiento a un substrato tiene un nivel adecuado. No distinguen entre niveles más altos de adhesión, para los cuales se requieren métodos de medición más sofisticados. Nota 2 - Se debe reconocer que las diferencias en la adhesibilidad de la superficie del recubrimiento, puede afectar los resultados obtenidos con recubrimientos que tengan la misma adhesión inherente. 1.4 En sistemas de recubrimientos multicapa, la adhesión puede fallar entre capas, de manera que la adhesión del sistema de recubrimiento al substrato no está determinada. 1.5 Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario establecer las prácticas apropiadas de seguridad y salud ocupacional y determinar la aplicabilidad delas limitaciones reglamentarias antes de su uso. 1 Esta práctica está bajo jurisdicción del Comité D-1 de ASTM, sobre pinturas y recubrimientos relacionados, materiales y aplicaciones y es responsabilidad directa del Subcomité D01.23 sobre propiedades físicas de las películas de pintura aplicadas. 1 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 2. DOCUMENTOS DE REFERENCIA 2.1 NTC 811 (Tercera actualización) NORMAS ASTM D609 Practice for Preparation of Cold-rolled Steel Panels for Testing Paint, Varnish, Conversion Coatings and Related Coating Products. D823 Practice for Producing Films of Uniform Thickness of Paint, Varnish and Related Products on Test Panels. D1000 Test Methods for Pressure-Sensitive Adhesion Coated Tapes Used for Electrical and Electronic Applications D1730 Practices for Preparation of Aluminum and Aluminum-Alloy Surfaces for Painting D2092 Practices for Preparation of Zinc-coated (galvanized) Steel Surfaces for Painting D2197 Test Methods for Adhesion of Organic Coatings by Scrape Adhesion D2370 Test Method for Tensile Properties of Organic Coatings D3330 Test Method for Peel Adhesion of Pressure-Sensitive Tape of 180º Angle D3924 Specification for Standard Environment for Conditioning and Testing Paint, Varnish, Lacquers and Related Materials D4060 Test Method for Abrasion Resistance of Organic Coatings by the Taber Abraser 3. RESUMEN DEL MÉTODO 3.1 MÉTODO DE ENSAYO A Se hace un corte en X en la película hasta el substrato, se aplica cinta adhesiva sobre el corte y luego se retira; se evalúa la presión cualitativamente sobre la escala de 0 a 5. 3.2 MÉTODO DE ENSAYO B Se hace en la película un patrón de cortes formando un enrejado, con 6 u 11 cortes en cada dirección, hasta el substrato, se aplica cinta adhesiva sensible a la presión sobre el patrón de enrejado de los cortes y luego se retira; se evalúa la adhesión por comparación con descripciones e ilustraciones. 4. SIGNIFICACIÓN Y USO 4.1 Para que un recubrimiento cumpla su función de proteger o decorar un substrato, debe adherirse a éste durante todo su período de vida útil. Debido a que la preparación (o falta de ella) del substrato y su preparación de superficie tiene un efecto drástico sobre la adhesión del recubrimiento, es muy útil en la industria disponer de un método para evaluar la adhesión de un recubrimiento a diferentes substratos o tratamientos de superficies, o de diferentes recubrimientos al mismo substrato y tratamiento. 2 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) 4.2 Las limitaciones de todos los métodos de ensayo de adhesión y la específica de este método para niveles más bajos de adhesión (véase numeral 1.3), deben conocerse antes de emplear cualquiera de ellos. La precisión intra e inter laboratorios de este método de ensayo, es similar a la de otros métodos de amplia aceptación para substratos recubiertos (por ejemplo el Método de Ensayo D2370 y el D4060), pero esto se debe en parte, a que es insensible a las diferencias en la adhesión, excepto las muy grandes. La escala limitada de 0 a 5 se eligió deliberadamente para evitar una falsa impresión de sensibilidad. MÉTODO DE ENSAYO A - ENSAYO CON CINTA ADHESIVA EN UN CORTE EN X 5. APARATOS 5.1 HERRAMIENTA CORTANTE Cuchilla afilada, escalpelo, cuchillo u otro dispositivo cortante. Es particularmente importante que los bordes cortantes estén en buena condición. 5.2 GUÍA DE CORTE Regla de acero u otro metal duro, para garantizar cortes rectos. 5.3 CINTA ADHESIVA Se necesita una cinta sensible a la presión, 25 mm de ancho, semitransparente, cuya fuerza de adherencia haya sido acordada entre el proveedor y el usuario. Debido a la variación en la fuerza de adherencia con el tiempo y de un lote a otro, es esencial que se use cinta de un mismo lote cuando se vayan a realizar ensayos en diferentes laboratorios. Si ésto no es posible, el método de ensayo sólo se debe utilizar para clasificar una serie de recubrimientos para ensayo. 5.4 BORRADOR DE GOMA, EN EL EXTREMO DE UN LÁPIZ. 5.5 ILUMINACIÓN Una fuente de luz es útil para determinar si los cortes en la película han sido hechos hasta el substrato. 6. ESPECÍMENES DE ENSAYO 6.1 Cuando se emplea este método en el campo, el espécimen es la estructura o artículo recubierto, en el cual se va a evaluar la adhesión. 6.2 Para uso en laboratorio se aplican los materiales que se van a ensayar, a paneles con las mismas condiciones de composición y superficie en las cuales se desea determinar la adhesión. Notas: 3) En la práctica D609, D1730 y D2092 se dan métodos de preparación de superficies y descripciones de los paneles de ensayo aplicables. 3 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) 4) Los recubrimientos deben aplicarse según indica la Práctica D823, o según acuerden el comprador y el vendedor. 5) Si se desea o está especificado, los paneles de ensayo recubiertos pueden someterse a una exposición preliminar, como inmersión en agua, atomización de sal o alta humedad, antes de realizar el ensayo de cinta adhesiva. Las condiciones y tiempo de exposición se rigen por el uso final del recubrimiento, o se deben acordar entre el comprador y el vendedor. 7. PROCEDIMIENTO 7.1 Se selecciona un área libre de defectos e imperfecciones superficiales menores. Para ensayos de campo, se debe garantizar que la superficie esté limpia y seca. La temperatura o humedad relativa extrema pueden afectar la adhesión de la cinta al recubrimiento. 7.2 Se hacen dos cortes en la película, cada uno de 40 mm de longitud, que se intersecten cerca de su punto medio, de forma que el ángulo más pequeño tenga entre 30 º y 45 º . Al hacer las incisiones, se usa la regla y se corta el recubrimiento hasta el substrato con un movimiento firme y estable. 7.3 Se inspeccionan las incisiones para ver la reflexión de la luz proveniente del substrato metálico, con el fin de establecer que la película de recubrimiento haya sido penetrada. Si el substrato no ha sido alcanzado, se hace otra X en un sitio diferente. No se debe intentar profundizar un corte previo, ya que esto puede afectar la adhesión en al área de la incisión. 7.4 Se sacan del rollo dos vueltas completas de la cinta adhesiva y se descartan. Se retira un tramo adicional a una velocidad constante (es decir sin halones bruscos) y se corta una pieza de aproximadamente 75 mm de longitud. 7.5 Se coloca el centro de la cinta en la intersección de los cortes, con la cinta en la misma dirección de los ángulos más pequeños. Se alisa la cinta con un dedo en el área de las incisiones y luego se frota firmemente con el borrador de goma de un lápiz. El color bajo la cinta transparente es un buen indicador de que se ha logrado un buen contacto. 7.6 Entre 90 s ± 30 s desde la aplicación, se retira la cinta tomándola por el extremo libre y halándola rápidamente (sin tirones bruscos) hacia atrás, a un ángulo lo más cercano posible a 180 º . 7.7 Se inspecciona el área del corte en X para verificar, primero, si el recubrimiento se ha desprendido del substrato o de un recubrimiento previo, y segundo, el grado de adhesión de acuerdo con la siguiente escala: 5A No hay peladura o desprendimiento 4A Rastros de peladura o desprendimiento a lo largo de las incisiones o en su intersección 3A Desprendimiento irregular a lo largo de la mayoría de las incisiones hasta de 1,6 mm en alguno de los lados 2A Desprendimiento irregular a lo largo de la mayoría de las incisiones hasta de 3.2 mm en alguno de los lados 4 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) 1A Desprendimiento de la mayor parte del área de la X bajo la cinta 0A Desprendimiento más allá del área de la X. 7.8 Se repite el ensayo en otros dos puntos de cada panel de ensayo. Para estructuras grandes se deben hacer ensayos suficientes para garantizar que la evaluación de la adhesión es representativa de toda la superficie. 7.9 Después de hacer varios cortes, se examina el borde de la herramiente cortante y, si es necesario, se elimina cualquier deformación o perdida de filo, puliéndo el borde suavemente en una piedra de afilar antes de volver a usarla. Se descartan las herramientas cortantes desgastadas o con otros defectos que puedan rasgar la película. 8. INFORME 8.1 Se informa el número de ensayos, su promedio e intervalo; cuando se trata de sistemas de recubrimiento se informa dónde ha ocurrido la falla, es decir, entre la primera capa y el substrato, entre la primera y segunda capa, etc. 8.2 En ensayos de campo se informa la estructura o artículo ensayado, la ubicación y condiciones ambientales en el momento del ensayo. Para paneles de ensayo se informa el substrato empleado, el tipo de recubrimiento, el 8.3 método de curado y las condiciones ambientales en el momento del ensayo. 8.4 Si la fuerza de adherencia de la cinta se ha determinado de acuerdo con los métodos de ensayo D 1000 o D3300, se informan los resultados con la clasificación de la adhesión. Si no se ha determinado la resistencia de la cinta, se informa la cinta específica usada y su fabricante. 9. PRECISIÓN Y DESVIACIÓN 9.1 En un estudio interlaboratorios de este método de ensayo, los operadores en seis laboratorios hicieron una medición de la adhesión en tres paneles, cada uno de los cuales tenía tres recubrimientos que cubrían un amplio rango de adhesiones. Se descubrió que la desviación estándar en cada laboratorio era de 0,33 y entre laboratorios, de 0,44. Con base en las desviaciones estándar, se deben utilizar los siguientes criterios para juzgar la aceptabilidad de los resultados en el nivel de confianza de 95 %: 9.1.1 Repetibilidad Si la adhesión es uniforme en una superficie grande, los resultados obtenidos por el mismo operador se deben considerar sospechosos si difieren en más de un grado de acuerdo con la escala de clasificación, para dos mediciones. 9.1.2 Reproducibilidad Dos resultados, cada uno el promedio de ensayos por triplicado, obtenidos por diferentes operadores, se deben considerar sospechosos si difieren en más de 1,5 grado de acuerdo con la escala de clasificación. 5 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 9.2 NTC 811 (Tercera actualización) No es posible establecer la desviación para estos métodos de ensayo MÉTODO DE ENSAYO B - ENSAYO DE CINTA ADHESIVA EN CORTE CRUZADO 10. APARATOS Y MATERIALES 10.1 HERRAMIENTA DE CORTE Cuchilla de afeitar afilada, escalpelo, cuchillo u otro dispositivo cortante que tenga un ángulo de corte entre 15 º y 30 º , que haga un solo corte o varios a la vez.2 Es particularmente importante que el borde o bordes de corte estén en buenas condiciones. 10.2 GUÍA DE CORTE Si los cortes se hacen manualmente (por oposición al corte con un aparato mecánico) se debe emplear una regla de acero u otro metal duro para garantizar que los cortes sean rectos. 10.3 REGLA Regla de acero templado, graduada en 0,5 mm para medir cortes individuales. 10.4 CINTA Como la descrita en el numeral 5.3 10.5 BORRADOR DE GOMA En el extremo de un lápiz. 10.6 ILUMINACIÓN Como se describe en el numeral 5.5 10.7 LUPA Una lente de aumento iluminada que se usará mientras se hacen cortes individuales y se examina el área de ensayo. 11. ESPECÍMENES DE ENSAYO 11.1 Los especímenes de ensayo deben ser como se describe en el numeral 6. Hay que anotar que los cortadores de punta múltiple sólo dan buenos resultados en áreas de ensayo suficientemente planas para que todos los bordes cortantes hagan contacto con el substrato al mismo ángulo. Se debe verificar, con una regla de acero templado, que el borde sea plano (véase el numeral 10.3). 2 Existen diferentes fuentes especializadas en ensayo de equipos para la industria de pinturas, en las cuales se pueden obtener cortadores con cuchillas múltiples. 6 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 12. NTC 811 (Tercera actualización) PROCEDIMIENTO 12.1 Cuando se requiera o haya sido acordado, se someten los especímenes a un ensayo preliminar antes de realizar el ensayo de cinta adhesiva (véase la Nota 3). Después de secar o ensayar el recubrimiento, se lleva a cabo dicho ensayo a temperatura ambiente, como se define en la Especificación D3924, a menos que se requiera o se haya acordado la temperatura estándar. 12.2 Se selecciona un área libre de defectos e imperfecciones superficiales menores, se coloca sobre una base firme y, bajo el lente de aumento iluminado, se hacen cortes paralelos de la siguiente forma: 12.2.1 Para recubrimientos cuyo espesor de película seca sea de hasta 50 µm inclusive, debe haber un espacio de 1 mm entre los cortes. Se hacen 11 cortes, a menos que se haya acordado algo diferente. 12.2.2 Para recubrimientos cuyo espesor de película seca esté entre 50 µm y 125 µm, el espacio entre los cortes debe ser de 2 mm y se hacen seis cortes. Para películas con un espesor mayor de 5 mils, se debe emplear el método de ensayo A. 12.2.3 Se hacen todos los cortes con una profundidad promedio de 20 mm. Se corta la película hasta el substrato con un movimiento constante y firme, aplicando a la herramienta sólo la presión suficiente para hacer que el borde de corte alcance el substrato. Cuando se hacen cortes individuales sucesivos con ayuda de una guía, se coloca ésta sobre el área no cortada. 12.3 Después de hacer los cortes requeridos, se cepilla suavemente la película con un cepillo o papel facial, para retirar escamas o jirones sueltos del recubrimiento. 12.4 Se examina el borde de la herramiente cortante y, si es necesario, se elimina cualquier deformación o perdida de filo, puliéndo el borde suavemente en una piedra de afilar. Se hacen cortes adicionales a 90 º y centrados sobre los cortes originales. 12.5 Se cepilla el área como se hizo anteriormente y se inspecciona la reflexión de la luz del substrato en las incisiones. Si no se ha alcanzado el metal, se hacen otros cortes en un sitio diferente. 12.6 Se retiran dos vueltas completas de cinta y se desechan. Se corta un tramo adicional a una velocidad constante (sin tirones bruscos) y se corta una pieza de aproximadamente 75 mm de longitud. 12.7 Se coloca el centro de la cinta sobre los cortes y se aplana con el dedo sobre el área de los cortes. Para garantizar que haya buen contacto con la película, se frota la cinta firmemente con el borrador al extremo del lápiz. El color que queda bajo la cinta es un buen indicador de cuándo se ha logrado un buen contacto. 12.8 Dentro de un período de 90 s ± 30 s después de la aplicación, se retira la cinta tomándola por el extremo libre y halándola hacia atrás rápidamente, con un movimiento firme (sin tirones bruscos), a un ángulo lo más cercano posible a los 180 º . 12.9 Se inspecciona con la lupa iluminada el área de corte, para verificar si el recubrimiento se ha desprendido del substrato o de un recubrimiento previo. La adhesión se clasifica de acuerdo con la siguiente escala, ilustrada en la Figura 1: 7 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) 5B Los bordes de los cortes son completamente parejos; ninguno de los cuadrados del enrejado formado por los cortes está suelto. 4B Pequeñas escamas de recubrimiento están sueltas en las intersecciones; menos del 5 % del área está afectada. 3B Pequeñas escamas del recubrimiento están sueltas a lo largo de los bordes y en las intersecciones de los cortes. El área afectada es entre 5 % y 15 % del enrejado formado por los cortes. 2B El revestimiento se ha astillado a lo largo de los bordes de los cortes y en partes de las esquinas. El área afectada es entre 15 % y 35 % del enrejado. 1B El revestimiento se ha rasgado a lo largo de los bordes en jirones grandes y se han desprendido cuadrados enteros. El área afectada es entre 35 % y 65 % del enrejado. 0B El astillamiento y desprendimiento es peor que el de Grado 1. 12.10 Se repite el ensayo en dos puntos diferentes en cada panel de ensayo. 8 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) Figura 1. Clasificación de los resultados del examen de adhesión 9 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 13. NTC 811 (Tercera actualización) INFORME 13.1 Se informa el número de ensayos, su promedio e intervalo y, para sistemas de recubrimiento, dónde ha ocurrido la falla, es decir, entre el primer recubrimiento y el substrato, entre el primer y segundo recubrimiento, etc. 13.2 Se informa el substrato empleado, el tipo de recubrimiento y el método de curado. 13.3 Si la fuerza de adherencia ha sido determinada de acuerdo con los Métodos de ensayo D1000 o D3330, se informan los resultados con el valor nominal de la adhesión. Si la fuerza de adherencia de la cinta no ha sido determinada, se informa la cinta específica utilizada y su fabricante. 14. PRECISIÓN Y DESVIACIÓN 14.1 Se realizaron dos ensayos interlaboratorio con este método. En uno de ellos, los operadores de 6 laboratorios hicieron una medición de la adhesión en tres paneles, cada uno de los cuales cubría un amplio rango de adhesiones. En otro ensayo, operadores de 6 laboratorios tomaron 3 mediciones en dos paneles, cada uno de 4 diferentes recubrimientos, aplicados sobre otros 2 recubrimientos. Las desviaciones estándar para los ensayos en cada laboratorio fueron de 0,37, e interlaboratorios, de 0.7. Con base en estas desviaciones, los siguientes criterios se deben utilizar para juzgar la aceptabilidad de los resultados con un nivel de confianza de 95 % 14.1.1 Repetibilidad Si la adhesión es uniforme en una superficie grande, los resultados obtenidos por el mismo operador se deben considerar sospechosos si difieren en más de dos grados de acuerdo con la escala de clasificación. 14.1.2 Reproducibilidad Dos resultados, cada uno el promedio de los ensayos por duplicado o triplicado, obtenidos por diferentes operadores, se deben considerar sospechosos si difieren por más de dos grados de acuerdo con la escala de clasificación. 14.2 La desviación no se puede establecer para estos métodos de ensayo. 15. PALABRAS CLAVE Adhesión, cinta adhesiva, método de ensayo de adhesión en corte cruzado; método de ensayo de adhesión de la cinta; método de ensayo de adhesión en corte en X. 10 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) Anexo X (Informativo) X.1 COMENTARIO X.1.1 Introducción X.1.1.1 Dadas las complejidades del proceso de adhesión, es posible medir ésta? Como ha señalado Mittal (1)3, la respuesta es si y no. Es razonable decir que actualmente no existen ensayos que puedan evaluar con precisión la resistencia física real de una unión con adhesivo; pero también se puede decir que es posible obtener una indicación de la adhesión relativa. X.1.1.2 Los métodos de ensayo de adhesión práctica, generalmente son de dos tipos: “implícita” y “directa”. Los ensayos de adhesión implícita incluyen técnicas de indentación o grabado, ensayos de fricción y de desgaste. Las críticas a estos ensayos surgen cuando se utilizan para cuantificar la resistencia de la unión por adhesión. Pero este, de hecho, no es su propósito. Un ensayo de adhesión “implícita” se debe utilizar para evaluar el desempeño del recubrimiento bajo condiciones reales de servicio. Las mediciones “directas”, por su parte, están destinadas expresamente para medir la adhesión. Los ensayos de este tipo son los que tienen mayor demanda, principalmente porque los resultados se expresan por una sola cantidad discreta: la fuerza requerida para romper la unión revestimiento/substrato bajo condiciones prescritas. Los ensayos directos incluyen el Hesiómetro y el Adherómetro (2). Los métodos comunes para realizar los ensayos directos son ensayos de adherencia, recorte de cinta y tensión. X.1.2 Métodos de ensayo X.1.2.1 En la práctica se han empleado numerosos métodos de ensayo para intentar evaluar la adhesión induciendo la ruptura por diferentes modos. Los criterios que se consideran esenciales para que un ensayo garantice la aceptación a gran escala son: uso de un procedimiento directo y sin ambigüedades; relevancia para la aplicación a la que está destinado; repetibilidad y reproducibilidad; cuantificabilidad, incluyendo una escala nominal significativa para evaluar el desempeño. X.1.2.2 Los métodos de ensayo empleados para recubrimientos en metales son: ensayo de adherencia (peel adhesion) o “ensayo de cinta”; ensayo de Gardner de flexibilidad ante el impacto; ensayo de unión por adhesión, incluyendo corte (junta de solapa) y tensión directa (junta a tope). Estos ensayos no cumplen estrictamente todos los criterios enumerados, pero un aspecto que los hace atractivos, es que en la mayoría de los casos, el equipo o instrumentos están disponibles o se pueden obtener a un costo razonable. X.1.2.3 Con el tiempo se ha desarrollado una gran diversidad de métodos de ensayo que miden los aspectos de la adhesión (1-5). Sin embargo, suele ser difícil relacionar estos ensayos con fenómenos básicos de adhesión. 3 Los números en negrilla entre paréntesis refieren a la lista de referencias al final de este método de ensayo. 11 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) X.1.3 Ensayo de cinta X.1.3.1 El método más empleado para evaluar la adhesión del recubrimiento es el de descascaramiento (peeling), en uso desde 1930. En su versión más simple, se presiona un trozo de cinta adhesiva contra la película de pintura. El ensayo consiste en observar si la película se pela al retirar la cinta. El método se puede refinar para medir la fuerza requerida para retirar la película. Sin embargo, si el recubrimiento se retira simplemente halando la cinta, la resistencia de la junta adhesiva es de un nivel tan bajo que es prácticamente inútil. En consecuencia, en la mayoría de los casos, para evaluar recubrimientos de adhesión apreciable, se hace un corte cruzado o un patrón de rayado sobre el recubrimiento, se aplica y se retira una cinta. El recubrimiento retirado se evalúa contra una escala de clasificación establecida. Si el recubrimiento se despega solo con hacer el corte en X y sin aplicar la cinta, la adhesión es muy pobre. X.1.3.2 La versión corriente, ampliamente usada, fue publicada por primera vez en 1974; esta norma cubre dos métodos de ensayo. Ambos se usan para establecer si la adhesión de un recubrimiento a un substrato tiene un nivel adecuado; sin embargo, no distinguen entre niveles más altos de adhesión, para los cuales se requieren métodos de medición más sofisticados. Las principales limitaciones del ensayo de cinta adhesiva son: su baja sensibilidad, aplicabilidad sólo a recubrimientos de resistencia relativamente baja en las juntas y no determinación de la adhesión al substrato cuando la falla ocurre dentro de una sola capa (como en los casos en que se ensayan imprimantes solos), o entre varias capas en sistemas de recubrimientos múltiples. En estos sistemas, en que la falla en la adhesión puede ocurrir entre capas, la adhesión del sistema al substrato no se determina. X.1.3.3 La repetibilidad dentro de un mismo grado de clasificación se observa generalmente por ambos métodos para recubrimientos en metales, con reproducibilidad de uno a dos grados. El ensayo de cinta disfruta de amplia popularidad, se considera “sencillo” y además de bajo costo. Aplicado a los metales, es económico de llevar a cabo, se presta para aplicación en el sitio de trabajo y, lo más importante, después de décadas de uso, las personas se sienten cómodas con él. X.1.3.4 Cuando se aplica una cinta adhesiva flexible a un substrato recubierto, rígido y luego se retira, el proceso de retiro ha sido descrito en términos de “fenómenos de descascaramiento”, como se ilustra en la Figura X1.1 X.1.3.5 El descascaramiento comienza en el borde “dentado” (a la derecha) y continúa a lo largo de la interface recubrimiento/adhesivo o recubrimiento/substrato, dependiendo de la resistencia relativa de las uniones. Se asume que el desprendimiento del recubrimiento ocurre cuando la fuerza de tensión generada a lo largo de la última interface (que es una función de las propiedades reológicas de los materiales adhesivo y del respaldo), es mayor que la resistencia de la unión en la interface recubrimiento/substrato (o resistencia de la cohesión del recubrimiento). Sin embargo, esta fuerza se distribuye en una distancia discreta (O-A) en la Figura X1.1, que se relaciona directamente con las propiedades descritas, y no se concentra en un punto (O) en la Figura, como en el caso teórico - aunque la resistencia a la tensión es mayor en el origen para ambos. Una fuerza de compresión significativa surge de la respuesta del material de apoyo de la cinta ante el estiramiento. Entonces, tanto la resistencia a la tensión como la fuerza de compresión están involucradas en el ensayo de adhesión de la cinta. 12 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) Figura X1.1 Perfil de descascaramiento (6) X.1.3.6 Un examen minucioso del ensayo de cinta con respecto a la naturaleza de la cinta empleada y ciertos aspectos del procedimiento mismo, revela varios factores que, solos o combinados entre sí, pueden afectar dramáticamente los resultados del ensayo (6). X.1.4 Ensayo de adherencia sobre substratos plásticos X.1.4.1 Se ha criticado el uso de los ensayos de adherencia para substratos distintos de metal, como los plásticos. Los principales puntos de discusión son que al ensayo sobre plásticos le falta reproducibilidad y no tiene relación con la aplicación prevista. Ambas inquietudes tienen fundamento: la poca precisión es un resultado directo de varios factores intrínsecos a los materiales empleados y al procedimiento mismo. Lo que es más importante, en este caso el ensayo se aplica más allá del objeto previsto para él. Estos métodos de ensayo fueron diseñados para recubrimientos relativamente dúctiles, aplicados a substratos metálicos, no para recubrimientos (generalmente frágiles) aplicados a partes plásticas (7). Los requisitos funcionales de los recubrimientos sobre substratos plásticos son únicos, lo que impide que los ensayos con cinta adhesiva sean satisfactorios para medir el funcionamiento de la adhesión en la práctica. X.1.5 La controversia de la cinta X.1.5.1 Con el retiro del comercio de la cinta especificada originalmente, 3M No. 710, los métodos de ensayo actuales ya no identifican una cinta específica. Las diferencias en las cintas usadas pueden conducir a resultados diferentes, ya que pequeños cambios en la firmeza del material del respaldo de la cinta y la reología del adhesivo, producen grandes cambios en el área de tensión. Algunas cintas comerciales cumplen requisitos mínimos de fabricación. Un lote dado puede sobrepasar estos requisitos y ser apto para la distribución en el mercado general; sin embargo, ese mismo lote puede ser una fuente de serios errores inesperados en la evaluación de la adhesión. Un paquete para ensayo de cinta, disponible comercialmente, ha 13 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) incluido una cinta con variaciones en la fuerza de adherencia de hasta 50 %, según dice el fabricante. También, debido a que la cinta cambia con el almacenamiento, la fuerza de las uniones hechas con ella puede cambiar con el tiempo (7,8). X.1.5.2 Aunque hay cintas disponibles que parecen tener un desempeño consistente, una cinta dada no se adhiere igualmente bien a todos los recubrimientos. Por ejemplo, al examinar la fuerza de desprendimiento de la cinta (al desprenderse del recubrimiento) empleada anteriormente por el Grupo de Trabajo D01.23 para establecer la precisión del método con la cinta 3M No. 710, con 7 recubrimientos diferentes de interferencia electromagnética/interferencia de radiofrecuencia (EMI / RFI), se encontró que, si bien el descascaramiento era consistente para un recubrimiento dado, el valor cambiaba en 25 % entre los valores nominales más altos y más bajos entre distintos recubrimientos. Varios factores, como la composición del recubrimiento y la topología, pueden contribuir a estas diferencias; en consecuencia, no existe una cinta que sea apta para ensayar todos los recubrimientos. Además, el ensayo de cinta no da un valor absoluto para la fuerza requerida para romper la unión, sino que sirve solo como indicador de que algunos valores mínimos para la fuerza de las uniones se alcanzaron o se superaron (7,8). X.1.6 Problemas de procedimiento X.1.6.1 El ensayo de cinta es de operación intensiva. Por diseño, se hizo lo más sencillo posible de realizar, y requiere un mínimo de equipo y materiales especializados que deben cumplir ciertas especificaciones. La exactitud y precisión dependen en gran medida de la habilidad del operario para realizar el ensayo de manera consistente. Los pasos clave que reflejan directamente la importancia de la habilidad del operador, incluyen el ángulo y velocidad de retiro de la cinta y la evaluación visual de la muestra ensayada. Es normal que diferentes operadores obtengan diferentes resultados (7,8). X.1.6.2 Ángulo y velocidad de desprendimiento. La norma determina que el extremo libre de la cinta se retire rápidamente, a un ángulo lo más cercano posible a 180 º . Si el ángulo y la velocidad varían, la fuerza requerida para retirar la cinta, puede variar dramáticamente. Al cambiar el ángulo de desprendimiento de 135 º a 180 º, se observaron aumentos casi lineales en la fuerza de desprendimiento próxima al 100 % Se pueden esperar diferencias igualmente grandes al variar la velocidad. Estos efectos están relacionados, porque reflejan propiedades reológicas del material del respaldo y del adhesivo de la cinta, que tienen origen molecular. La variación en la velocidad a la que se hala para desprender la cinta y en el ángulo de desprendimiento, pueden producir grandes diferencias en los valores obtenidos en los ensayos y se deben minimizar para garantizar la reproducibilidad (9). X.1.6.3 Evaluación visual. El paso final en el ensayo es la evaluación visual del recubrimiento retirado del espécimen, la cual es de naturaleza subjetiva, así que los recubrimientos pueden variar al ser examinado un espécimen por diferentes individuos (9). X.1.6.3.1 El desempeño en el ensayo de cinta se basa en comparar la cantidad de recubrimiento retirado, con una escala descriptiva. La exposición del substrato se puede deber a factores distintos de la adhesión del recubrimiento, incluyendo el factor derivado del requisito de que el recubrimiento sea cortado (de ahí el sinónimo de “ensayo de adhesión de rayado en cruz”). Existe justificación para el corte, ya que éste proporciona un borde libre desde el cual se puede iniciar el desprendimiento sin tener que vencer la fuerza de cohesión del recubrimiento. 14 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) X.1.6.3.2 El corte puede ser adecuado para recubrimientos aplicados a substratos metálicos, pero para los que se aplican a plásticos o madera, el proceso puede llevar a una indicación engañosa de mala adhesión debido a la zona interfacial única. Para recubrimientos sobre substratos suaves, es preciso considerar cuestiones como hasta qué profundidad debe penetrar el corte y si es posible cortar solo la interface. X.1.6.3.3 En general, si los paneles para ensayo de adhesión se examinan al microscopio, es evidente que el recubrimiento se desprende por falla del substrato en o bajo la interface y no por falla del adhesivo entre el recubrimiento y el substrato. También se observa con frecuencia que falla la cohesión dentro de la película del recubrimiento. Sin embargo, con el ensayo de cinta, es raro que se presenten fallas dentro del substrato o el recubrimiento, porque la cinta por lo general no es lo bastante fuerte como para exceder la fuerza de cohesión de los substratos normales y los recubrimientos orgánicos. Aunque algunos recubrimientos bastante frágiles pueden mostrar fallas en la cohesión, el método de ensayo de adhesión no da disposiciones para ubicar las fallas (7,8). X.1.6.4 El uso del método de ensayo en el campo, puede causar variaciones en los resultados de los ensayos debidas a los cambios en la temperatura y humedad y a su efecto sobre la cinta, el recubrimiento y el substrato. X.1.7 Conclusión X.1.7.1 Dejando a un lado los problemas, si se usan estos métodos dentro de lo indicado en la sección “Objeto” y se aplican con cuidado, se puede lograr una visión del nivel aproximado, relativo de adhesión. 15 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 811 (Tercera actualización) REFERENCIAS (1) Mittal, K.L., “Adhesion Measurement Recent Progress, Unsolved Problems and Prospects”, “Adhesion Measurement of Thin Films, Thick films and Bulk Coatings”. ASTM STP 640, ASTM, 1987, pp. 7-8. (2) Corcoron, E.M., “Adhesion” Chapter 5.3, Paint Testing Manual, 13th de., ASTM STP 500, ASTM 1992, pp. 314-322. (3) Gardner, H.A., and Sward, G.G Paint Testing Manual, 12th de., Chapter 7, Gardner Laboratory, Bethesda, MD, 1962, pp. 159-170. (4) Mittal, K.L., Journal of Adhesion Science and Technology, vol. 1, No. 3, 1987, pp. 247259. (5) Stoffer, J.O., and Gadodia, S.K., American Paint and Coatings Journal, Vol. 700. Nos. 50 and 51, 1991, pp. 36-40 and 36-51, respectively. (6) Souheng, Wu, Polymer Interface and Adhesion, Marcel Dekker, Inc., New York, NY, 1992, p. 531. (7) Nelson, G.L., Gray, K.N. and Buckley, S.E., Modern paint and Coatings, Vol. 75, No. 10, 1985, pp. 160-172. (8) Nelson, G.L., and Gray, K.N., “Coating Adhesion to Plastics”, Proceedings, Waterborne and Higher Solids Coatings Symposium, Vol. 13, New Orleans, LA, February 5-7, 1986, pp. 114-131. (9) K.L., Mittal, de., “Symposium on Adhesion Aspects of Polymeric Coatings”. Proceedings, The Electrochemical Society, 1981, pp. 569-582. DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape Test. Filadelfia: ASTM, 1995. 6p. (ASTM D3359-95). 16 PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. El ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC811 (Tercera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo el 97-05-28. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en consulta pública en el Comité Técnico 352101 Pinturas y productos afines. ANDERCOL CAMACOL CARBOQUÍMICA CENTRAL DE DISOLVENTES COMPAÑÍA PINTUCO CORPORACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN DE LA CORROSIÓN FÁBRICA NACIONAL DE PINTURAS FEDERACIÓN COLOMBIANA DE FABRICANTES DE ESTRUCTURAS METÁLICAS ICASA INSTITUTO COLOMBIANO PETRÓLEO ISAGEN PROTECCIÓN CATÓDICA PYASA COLOMBIANA SIKA ANDINA TERINSA UNIVERSIDAD DEL VALLE DEL El ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN ...
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