Ensayos de dureza de pinturas (lápiz, indentación)

Los ensayos de dureza de pinturas comprenden diversas técnicas específicas para la evaluación de la resistencia de películas de pinturas, esmaltes y revestimientos decorativos a solicitaciones mecánicas superficiales: dureza al lápiz (pencil hardness), dureza por indentación Buchholz, dureza por péndulo Persoz y König, y ensayos de resistencia al rayado. Son métodos cualitativos y semicuantitativos que caracterizan propiedades funcionales importantes del revestimiento: resistencia a la abrasión, a la compresión y a los daños mecánicos típicos del uso del producto revestido. Se utilizan especialmente en el sector de los revestimientos para automoción, mobiliario, electrodomésticos, envasado y ferretería.

Ensayo de dureza al lápiz

El pencil hardness test (ISO 15184, ASTM D3363, JIS K 5600-5-4) utiliza lápices de escritura de dureza graduada normalizada (de 9B, muy blanda, a 9H, muy dura, pasando por B, HB, F, H, 2H, etc.). El instrumento de ensayo es un soporte mecánico (pencil hardness tester) que mantiene el lápiz a 45° respecto a la superficie y aplica una carga constante de 750 g (según la ISO) durante el movimiento de deslizamiento. Se parte de lápices blandos y se aumenta progresivamente la dureza hasta que el lápiz deja una raya permanente en la película; la dureza del revestimiento se clasifica como la dureza del lápiz más blando que deja una incisión (gouge), o como la del más duro que no deja raya alguna.

Buchholz indentation test

El ensayo Buchholz (ISO 2815) utiliza un dispositivo dedicado que aplica durante 30 segundos un cilindro afilado (con borde cortante de anchura calibrada) sobre la superficie pintada bajo un peso de 500 g. La huella dejada es una fina línea cuya longitud se mide con un microscopio de lente de 20×; el valor de dureza Buchholz viene dado por la relación 100/L (donde L es la longitud de la huella en mm). Cuanto mayor es la dureza, menor es la huella y mayor es el valor Buchholz. El ensayo se utiliza especialmente para revestimientos de automoción, esmaltes para electrodomésticos y barnices para madera.

Dureza por péndulo König y Persoz

El ensayo del péndulo Persoz (ISO 1522, método Persoz) y el ensayo König utilizan un péndulo oscilante que se apoya sobre dos pequeñas esferas (zafiro o acero) situadas en la superficie pintada. El péndulo se pone en oscilación desde un ángulo definido; por rozamiento interno entre las esferas y la película de pintura, la amplitud de la oscilación decrece con el tiempo. El valor de dureza es el tiempo (en segundos) necesario para que la amplitud descienda de un ángulo inicial a uno final preestablecido. Los revestimientos duros amortiguan poco la oscilación (tiempos largos, dureza elevada); los revestimientos blandos la amortiguan rápidamente (tiempos cortos, dureza baja). Los métodos Persoz y König difieren en los parámetros geométricos y en los límites de amplitud.

Aplicaciones

Los ensayos de dureza de pinturas se utilizan: en el control de calidad de nuevas formulaciones de pinturas y esmaltes (R&D), en la caracterización de revestimientos de automoción (clearcoat, basecoat), en los revestimientos para electrodomésticos y mobiliario, en las pinturas para suelos, en los revestimientos para envases metálicos (latas alimentarias) y en los acabados para madera. La dureza es un parámetro clave de las especificaciones comerciales del revestimiento e influye en la resistencia al desgaste del producto acabado.

Normas y calibración

Las normas principales son: ISO 15184 (lápiz), ASTM D3363 (EE. UU., lápiz), ISO 2815 (Buchholz), ISO 1522 (péndulo Persoz y König) y ASTM D4366. Los lápices para el pencil hardness deben ser de una marca certificada (por ejemplo lápices Mitsubishi o Mars Lumograph), con dureza definida según las normas de lápices técnicos. El péndulo requiere muestras de calibración de vidrio y de revestimientos de referencia para la verificación periódica del correcto funcionamiento del instrumento. La temperatura y la humedad del entorno de ensayo (típicamente 23 °C, 50 % HR) están prescritas por las normas.