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Pintura

Pintura de las Superficies Metálicas


PINTURA DE LAS SUPERFICIES METÁLICAS 4 Pintura de las Superficies Metálicas


4.1 La importancia del revestimiento superficial


Las hojas de metal galvanizado, o revestido superficialmente con pinturas o sustancias orgánicas, representan hoy en día los materiales más comúnmente usados en la producción de las superficies metálicas de paneles sandwich y se pueden encontrar en cualquier fachada o tejado de cualquier edificio industrial, comercial o residencial.


El revestimiento de la parte exterior de un producto es, por lo general, de vital importancia. Tanto los revestimientos orgánicos como los metálicos se usan para ofrecer protección contra la corrosión para las capas metálicas que se encuentran debajo. Por lo tanto, las partes metálicas de un producto están sujetas a corrosión en ausencia de un adecuado revestimiento superficial, lo que resulta en una reducción del ciclo de vida del producto en cuestión.


Un buen producto puede verse mermado por culpa de un mal revestimiento superficial, del mismo modo que un producto decadente puede mejorarse, al menos desde un punto de vista estético, por un revestimiento superficial de buena calidad. Revestir un producto metálico no consiste sólo en aplicar pintura o una sustancia noble sobre un producto en particular. Se debe prestar una cierta atención a las propiedades mecánicas como plegados e impactos; así como a las características particulares como la resistencia química contra ataques de agua, disolventes, aceites, fluidos hidráulicos, etc.


Fig. 4.1: rollos de acero prepintado


Resumiendo, el revestimiento exterior de un artículo no sólo proporciona a éste una cierta relevancia estética, sino que, además, le permite efectuar el trabajo para el que ha sido concebido. Obviamente, esto tiene un precio, especialmente en la industria automovilística, en la que los costes de aplicación de los distintos revestimientos superficiales suman aproximadamente un cuarto del coste de producción total de un vehículo. Para la industria de manufacturas generales, esta cifra es inferior pero, aún así, queda justificado un análisis atento de los costes.


La elección del sistema más adecuado de protección contra la corrosión en presencia de ciertas condiciones ambientales, necesario para asegurar a un panel sandwich un ciclo de vida satisfactorio, es de enorme importancia y ha sido tema de amplia discusión entre los expertos del sector. No existe ningún sistema de protección único


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capaz de resistir a los ataques de todo tipo de agentes atmosféricos. Por lo tanto, es necesario identificar los factores ambientales importantes en un lugar determinado; por ejemplo, la lluvia, la contaminación local y los depósitos de suciedad superficiales. Las condiciones reales dentro de un edificio, la probabilidad de concentración de humos químicos y la posible formación de condensación influirán en la elección del sistema de revestimiento más apropiado.


La elección debe considerar atentamente los requisitos funcionales del producto y las condiciones locales que se espera encontrar, y se sebe alcanzar un consenso para dar al producto el mejor ciclo de vida posible. Por ejemplo, si hablamos de coberturas, el aspecto exterior tiene una importancia limitada en comparación con el problema de la protección contra la corrosión mientras que, para las paredes, el aspecto estético tiene una prioridad elevada.


La elección de la tecnología de pintura apropiada también es de gran importancia. Por un lado, la legislación ambiental acerca de toxicidad de los revestimientos superficiales, de emisión de sustancias disolventes y de tratamiento de las aguas residuales se hace cada vez más severa; por otro lado, las fuerzas del mercado imponen tanto tiempos de fabricación más bajos como una minimización de costes. Ante esta visión de conjunto, se han desarrollado nuevas tecnologías que deberían ayudar a algunos productores a encontrar una solución adecuada a sus problemas.


Fig. 4.2: operador ocupado en la compr obación de un r ollo de acer o pr epintado


4.2 Los orígenes de la técnica de la pintura de los rollos metálicos


La técnica de la pintura de los rollos metálicos (coil coating) hizo su primera aparición en los años 40, pero sus raíces parecen remontarse a movimientos arquitectónicos de finales del siglo XIX y principios del siglo XX. A principios del siglo pasado, el arte, la arquitectura y la industria iban de la mano, obligando a los arquitectos a integrar las técnicas de perfilado de los metales en las formas y los conceptos de las construcciones tradicionales. Esta nueva aproximación fue bien recibida por la industria de la construcción y muy pronto se convirtió en la norma. A medida que el acero comenzaba a desempeñar un papel cada vez más importante en la industria de la construcción, se desarrollaron en varias formas los revestimientos superficiales, tanto para proteger contra los agentes atmosféricos como con fines decorativos; o para ambas finalidades. Para este fin, se investigaron y desarrollaron sin cesar nuevas técnicas y materiales y, en medio de este “frenesí”, se fundó la escuela alemana Bauhaus, de la que emergieron algunos de los más importantes precursores de la arquitectura moderna, como Le Corbusier, J.J.P. Oud, Gropius, Mies van der Rohe, y Frank Lloyd Wright.


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Fig. 4.3: ejemplos de edificios con estilo Bauhaus Como resultado, la primera línea de pintura en cadena para rollos metálicos comenzó a funcionar a principios de los años 40 en los Estados Unidos. El proceso se usaba para revestir hojas de ventanas de acero con una anchura de 50 mm y un espesor de 0,3 mm. La velocidad de producción era de 12 metros por minuto, y necesitaba aproximadamente 12 horas para producir una tonelada de metal revestido (hoy en día, en el mismo tiempo se pueden producir unas 500 toneladas). Esta tecnología se desarrolló de forma significativa en los Estados Unidos en los años 50 y 60, cuando la arquitectura y la industria de los electrodomésticos comenzaron a considerar estas nuevas combinaciones de acero o aluminio pintado. Durante los años 60, las cadenas alcanzaron una velocidad de 75 metros por minuto, con una anchura de hoja de 1,50 m, y la producción creció de las 460.000 toneladas al año en 1962 hasta las 500.000 toneladas al año en 1966. La técnica de pintura de rollos de metal vivió su verdadera revolución en Europa, entre 1960 y 1965, cuando las primeras cadenas se instalaron en Suecia, Alemania, Gran Bretaña, Bélgica, Italia, Suiza y Francia. Los productores de aluminio prepintado se referían a los siguientes mercados en su literatura comercial: • construcción (elementos de revestimiento exterior, coberturas, paredes no portantes); • accesorios para la construcción (fijaciones de metal, puertas correderas, persianas, cobertizos); • aplicaciones interiores (falsos techos, particiones); • industria del transporte (caravanas, autobuses); • productos varios (envoltorios para productos de amplio consumo, juegos, electrodomésticos). En 1967, se fundó en la ciudad de Bruselas, en Bélgica, la European Coil Coating Association (ECCA). Esta asociación con finalidad científica tenía como objetivo “investigar y promover la producción y el uso del metal prepintado con material orgánico”. Sus 80 miembros fundadores incluían industrias para el revestimiento superficial del acero y del aluminio, distribuidores (pinturas, películas) y constructores de equipamientos. El primer objetivo de la ECCA, definir las normas de calidad de rendimiento, se cumple continuamente gracias a la cooperación que la Asociación ha instaurado y continúa instaurando con los Comités CEN y ECISS para la elaboración de Normas Europeas, en especial: • EN 1396:1997, Aluminio y aleaciones de aluminio - Metal pintado en hojas y rollos para aplicaciones generales - Especificaciones • EN 10169-1:2004, Productos de acero plano pintados en cadena con material orgánico - Parte 1: información general (definiciones, materiales, tolerancias, métodos de prueba) • prEN 10169-2:1995, Productos de acero plano pintados en cadena con material orgánico - Parte 2: productos para aplicaciones exteriores de edificios • prEN 10169-3:2003, Productos de acero plano pintados en cadena con material orgánico - Parte 2: productos para aplicaciones interiores de edificios • EN 13523, Metales pintados - Métodos de prueba


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4.3 Sistemas de revestimiento superficial de protección de hojas de acero


Generalmente, las hojas de metal usadas para la manufactura de paneles sandwich poseen un revestimiento tanto metálico como orgánico para incrementar su resistencia frente a agentes corrosivos.


4.3.1 Revestimientos metálicos Las hojas de acero usadas habitualmente en la producción de paneles compuestos se revisten generalmente con una capa metálica de protección contra la corrosión. Este revestimiento constituye una barrera entre el ambiente exterior y la superficie metálica, especialmente si se aplica en combinación con sellantes y revestimientos orgánicos convencionales. En un ambiente acuoso y de alta concentración salina, estos revestimientos, debido a la reacción electroquímica entre el acero y el zinc o el aluminio, tienden a “sacrificarse” para proteger el acero que se encuentra debajo en correspondencia con posibles orificios o daños que se hubieran producido en el revestimiento. El contacto entre dos metales distintos da como resultado una célula galvánica, en la que el zinc representa el ánodo y se “sacrifica” para proteger el cátodo inferior de acero.


La Fig. 4.4 muestra cinco vistas en sección de acero zincado. Cada una representa un método de zincado distinto: la protección contra la corrosión proporcionada por estos métodos depende de la cantidad de zinc presente en el revestimiento.


Fig. 4.4: vistas en sección de distintos métodos de zincado


Los principales procesos de revestimiento del acero son el galvanizado electrolítico y el galvanizado por inmersión en caliente; aunque también es posible usar pinturas ricas en zinc y procesos de metalización. El método seguido en el proceso de galvanizado electrolítico se llama electrodeposición. El objeto que se ha de revestir se coloca dentro de un contenedor llenado con una solución de una o más sales de metal (Fig. 4.5). El objeto se encuentra conectado a un circuito eléctrico y representa el cátodo (polo negativo) del circuito; por otra parte, un electrodo, que normalmente es del mismo metal que se usa para galvanizar, constituye el ánodo (polo positivo). Cuando una corriente eléctrica se hace pasar a través del circuito, los iones metálicos de la solución se atraen hasta el objeto que se ha de revestir. El resultado final se da al formarse un estrato de metal protector sobre el objeto.


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Metalizado Galvanizado por inmersión en caliente


Pintado con pintura rica en zinc


Galvanizado Galvanizado electrolítico


1 mil


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Fig. 4.5: esquema explicativo del pr oceso de r evestimiento por electr odeposición


Los productos principales usados en el proceso de galvanizado electrolítico son: • Zinc puro • Zinc-Níquel, con un 10-14 por ciento de níquel. Tiene una mejor resistencia a la corrosión y una mayor facilidad de soldadura que el zinc puro, pero su dureza tiene un efecto negativo sobre las propiedades mecánicas.


El galvanizadoes el proceso mediante el que un metal, generalmente hierro o acero, se reviste con una capa protectora de zinc. El galvanizado por inmersión en calientees un método de galvanizado muy extendido. Consiste en revestir productos de acero o hierro con una fina capa de zinc, sumergiendo el metal en un baño de zinc fundido a una temperatura de 460 °C aproximadamente. El zinc se “oxida” y forma óxido de zinc, un material muy fuerte que detiene posteriores formaciones de óxido, protegiendo de los agentes corrosivos el metal que queda debajo. El acero galvanizado es muy utilizado en aplicaciones en las que se hace necesaria una cierta resistencia al óxido, y puede identificarse por la formación de un patrón de cristalización sobre la superficie, como se muestra en la Fig. 4.6.


Fig. 4.6: Super ficie galvanizada para inmersión en caliente con cristalización super ficial


Los principales productos usados en el proceso de galvanizado por inmersión en caliente son: • Zinc puro • Recocido galvanizado, consiste en hacer pasar el material sumergido en caliente, en cuanto sale del baño de zinc fundido, a través de un tratamiento térmico que


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Cuchara


Batería


AgNO3(aq)


e–


Ag


Ag+ Ag+


permite la formación de una aleación de zinc y hierro. En comparación con el zinc puro, aquél permite una mayor facilidad de soldadura y una superior resistencia a la corrosión, pero es más sensible a la pulverización (deterioramiento del revestimiento metálico). • Galfan, es un revestimiento de zinc-aluminio con un 95% de zinc y un 5% de aluminio. Proporciona una mejor protección contra la corrosión que el zinc puro, pero su facilidad de soldadura es baja debido a la presencia de aluminio. • Aluzinc o Galvalume, es un revestimiento de zinc-aluminio con un 55% de aluminio, un 43,4% de zinc y un 1,6% de silicio. En comparación con el zinc puro, aquél ofrece una mejor resistencia a la corrosión y una más elevada reflexión del calor a altas temperaturas.


Las pinturas ricas en zinc, o imprimación rica de zinc, proporcionan una protección galvánica a un substrato de acero. Como dice el mismo adjetivo, “rico”, éstas contienen una elevada cantidad de polvo de zinc como pigmento. Una vez que se ha aplicado el revestimiento al substrato de acero, previamente limpiado, un ligante mantiene unidas las partículas de zinc metálico y en contacto con la capa de acero.


El proceso de metalización es un método muy usado que consiste en revestir los metales usando un metal rociado térmicamente sobre la superficie que se ha de revestir. Esta tecnología incluye varias técnicas y materiales y tiene una elevada gama de aplicaciones. En caso de revestimiento superficial de estructuras de acero, la metalización se refiere al rociado en caliente de aleaciones de zinc o de aluminio directamente sobre las superficies de acero. Los revestimientos se obtienen usando una fuente de calor (llama o arco voltaico) para derretir el metal, que se entrega como hilo o en forma de polvo. Un chorro de aire rocía el metal fundido sobre la superficie de acero en forma de fina película. Cuando el metal golpea la superficie a revestir, vuelve a solidificarse rápidamente para formar una capa de revestimiento sólido.


4.3.2 Revestimientos orgánicos Es difícil obtener una eficaz adhesión entre el núcleo del panel y la superficie interior metálica del panel sandwich, por lo que se usan revestimientos orgánicos adicionales. Éstos también tienen la función de proteger la capa metálica de las conexiones mecánicas y químicas; así como de proporcionar a la superficie un aspecto estético satisfactorio. En cualquier caso, dado que éstas son permeables al agua y se degradan con la influencia de los rayos UV, el revestimiento orgánico no se aplica directamente sobre el acero no revestido, sino sobre un substrato de acero galvanizado o aluminio.


Las Fig. 4.7 y 4.8 muestran dos posibles variaciones del revestimiento superficial usado como sistema de protección. Los dos lados de las hojas de acero galvanizado se recubren normalmente con una capa de imprimación (con espesor de 5-10 µm) capaz de adherirse con eficacia a la capa metálica (Fig. 4.7). Los revestimientos orgánicos posteriores se adhieren fácilmente a esta capa de imprimación y se aplican inmediatamente después de ésta. En general, el espesor del revestimiento orgánico aplicado al lado inferior de la hoja (backcoat) es de 7-15 µm, mientras que resulta ser más espeso en el lado superior.


La figura 4.8 muestra el caso alternativo en el que resulta suficiente sólo la capa metálica de protección contra la corrosión aplicada sobre el lado superior. Un estrato de aluminio-zinc es adecuado para este fin, y convierte el acero en idóneo para su uso en aplicaciones de interiores. Las capas de imprimación y de backing coat siguen siendo necesarias en el lado inferior para que se asegure una adhesión eficaz entre el núcleo del panel y la superficie metálica.


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Fig. 4.7: acer o con r evestimiento or gánico


Fig. 4.8: acer o con r evestimiento metálico En cualquier caso, el sistema más común de protección contra la corrosión es el que consigue el acero galvanizado recubierto por un revestimiento orgánico, como se muestra en la Fig. 4.7. El revestimiento orgánico es el principal responsable de la resistencia contra la corrosión, mientras que la capa de zinc permanece en estado pasivo hasta que la protección que ofrece el revestimiento orgánico pierde su eficacia.


La industria de los revestimientos superficiales adopta hoy en día una gran variedad de revestimientos orgánicos. Los tipos más comunes de revestimientos orgánicos incluyen poliéster, acrílicos, polifluorocarburos, alquides, vinilos y plastisol. Aproximadamente el 85% de los revestimientos orgánicos usados tiene una base de disolvente orgánico, mientras que la mayor parte del 15% restante tiene una base acuosa.


Los revestimientos orgánicos usados más a menudo son: • poliéster (estándar o modificado al silicio y poliamida) • poliur etano • plastisol • fluor opolimer os


El poliéster(PE) es un sistema de pintura universal, económico y adecuado tanto para aplicaciones en interiores como en exteriores. Para aplicaciones interiores, el espesor del revestimiento es generalmente de 15 µm mientras que, para aplicaciones exteriores, es de 25 o 35 µm (incluida la capa de imprimación). Además del poliéster estándar, también hay variantes en forma de poliésteres modificados al silicio y a la poliamida. En comparación con el producto estándar, estas variantes ofrecen una elevada resistencia a las condiciones ambientales exteriores y una buena resistencia tanto a arañazos como a abrasiones. El poliéster y sus variantes se encuentran disponibles en una amplia gama de colores y brillos. Éstos se usan para aplicaciones muy diversas en interiores y exteriores, como elementos de cobertura y paredes para frigoríficos y lavadoras; para el revestimiento de muebles, etc. Su mayor ventaja reside en su precio, mientras su principal inconveniente es su flexibilidad limitada. Este material no es adecuado para radios de curvado demasiado pequeños.


Lado superior


Película protectora (opcional)


Backing coat Imprimación


Capa de acero


Revestimiento orgánico superior Imprimación Revestimiento metálico (Zn, Al-Zn, Zn-Al)


Revestimiento metálico (Zn, Al-Zn, Zn-Al)


Lado superior


Película protectora (opcional)


Backing coat Imprimación


Capa de acero


Revestimiento metálico (Zn, Al-Zn, Zn-Al)


Revestimiento metálico (Zn, Al-Zn, Zn-Al)


El poliuretano(PU o PUR) tiene una resistencia más elevada al envejecimiento y a las manchas que el poliéster. El espesor del revestimiento es normalmente de 50 µm (incluida la capa de imprimación). Algunos ejemplos de aplicación son elementos de cobertura y de pared, puertas de garaje, frigoríficos, lavadoras, máquinas de distribución de bebidas, etc. Las ventajas más relevantes son una buena resistencia a la corrosión con una buena retención del color y del brillo, así como una excepcional flexibilidad. Los sistemas de pintura al poliuretano son más caros que los de poliéster.


El plastisol (PVC o cloruro de polivinilo) se aplica como revestimiento en espesores relativamente elevados: 100 o 200 µm. Esto proporciona al plastisol una excelente resistencia a la abrasión y a la corrosión. Se trata también de un producto muy flexible que puede soportar radios de curvado muy pequeños. Las ventajas más importantes son una buena resistencia a la corrosión, una elevada flexibilidad y una tendencia a su gofrado para mejorar la resistencia a los arañazos. En cualquier caso, la estabilidad de los colores no es satisfactoria, ya que la resistencia a la luz ultravioleta (UV) es muy limitada. Esta baja resistencia a los rayos UV es más pronunciada con los colores oscuros. Además, su deformabilidad es muy baja a temperaturas poco elevadas. El plastisol es relativamente caro, y sus aplicaciones incluyen elementos de cobertura y paredes y puertas de garaje y de muebles.


Los fluoropolimeros (PVDF o polifluoruro de vinilideno) ofrecen una retención inigualable del color y del brillo gracias a su excepcional resistencia a los rayos UV, lo que convierte el PVDF en especialmente adecuado para edificaciones prestigiosas pintadas con colores vivaces. El espesor del revestimiento es normalmente de 25 o 35 µm (incluida la capa de imprimación). El PVDF combina muchas ventajas: es un producto que puede usarse sin problemas incluso en zonas continentales con radiaciones ultravioletas muy elevadas, combinadas con elevados valores de temperatura y de humedad relativa. En cualquier caso, este producto es muy duro, y es necesario manejarlo con cuidado para evitar arañarlo. Dado su elevado coste, el PVDF se usa sólo para aplicaciones exteriores en ambientes difíciles o cuando el aspecto estético es de importancia básica (con las versiones multi- estrato es posible obtener colores especiales y efectos superficiales).


La resistencia a la corrosión de los revestimientos orgánicos se puede expresar con una escala que va desde 1 (baja) hasta 5 (excelente), como se indica en el Cuadro 4.1. Es este contexto, la resistencia está principalmente relacionada con el tiempo necesario hasta el momento de efectuar la primera operación de mantenimiento, y no con el deterioro total de la hoja. En el cuadro se muestra también la estabilidad del color.


Material Resistencia a la corrosión Estabilidad del color PE 3 - 4 4 PE ( modificado al silicio) 3 4 PUR 4 4 PVC 5 3 PVDF 3 - 4 5


Cuadr o 4.1: r esistencia a la cor r osión y estabilidad del color de algunos materiales de r evestimiento


Los valores normales para los espesores y para la deformabilidad de los revestimientos orgánicos mencionados se muestran en el Cuadro 4.2. La resistencia a la fractura por plegado a 180° se indica como la relación T entre el valor mínimo del diámetro de plegado y el espesor del metal, cuando la hoja revestida se encuentra plegada en 180° con el lado pintado hacia el exterior y sin que se hayan dado fracturas visibles en el mismo revestimiento (los valores se dan a temperatura ambiente).


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Espesores Resistencia a la Valor mínimo Material normales fisura con del intervalo de (µm) plegado de 180°, T temperatura de servicio PE 25-30 4-5 - 40 PE (modificado al silicio) 25-30 6-10 - 40 PUR 20-50 3-4 - PVC 100-200 0 - 20 PVDF 25-30 3-4 - 40


Cuadr o 4.2: valor es nor males de los espesor es y características de defor mabilidad de algunos r evestimientos or gánicos.


Los valores esperados de vida útil tanto en ambiente exterior como interior para los distintos revestimientos orgánicos mencionados más arriba se muestran en los Cuadros 4.3 y 4.4. Estos valores son indicativos y definen, más que la duración de las características de protección del revestimiento, los requisitos de mantenimiento. Los valores esperados se expresan por medio de los siguientes símbolos: • +++ = vida útil larga • ++ = vida útil media • + = vida útil corta • - = no recomendado


Material Costero Industrial Urbano Rural PE + + + ++ PE (modificado al silicio) + + ++ ++ PVC ++ ++ ++ ++ PVDF +++ +++ +++ +++


Cuadr o 4.3: duración del acer o galvanizado con r evestimiento or gánico en ambiente exterior


Temperatura ambiente Célula frigorífica + 5°C ≤ T ≤ +50°C Material Sin Condensac. Condensac. - 20°C < T T < -20°C condensac. ocasional permanente < + 5°C PE +++ +++ - + ++ PE (modificado al silicio) +++ +++ - ++ ++ PVC +++ +++ + ++ - PVDF +++ +++ - +++ ++


Cuadr o 4.4: duración del acer o galvanizado con r evestimiento or gánico en ambiente interior


La vida útil de un revestimiento orgánico puede extenderse ilimitadamente si se previenen los posibles daños al revestimiento, realizando limpiezas frecuentes y repintados adecuados. En la práctica, esto es posible para la mayor parte de los revestimientos orgánicos usados.


El factor crítico de la duración se expresa frecuentemente en las fijaciones. Generalmente es posible sustituirlas, pero sólo con costes elevados.


La duración de un revestimiento se resalta también por su retención del color con el paso del tiempo, que es un factor tan importante como el color inicial. De hecho, los colores pueden cambiar por efecto de la influencia de la luz solar. La desviación máxima


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permitida se indica como delta Eo ∆E. Cuanto más elevado sea el ∆E, más baja será la retención del color. Algunos colores son más propensos a envejecer que otros; en este caso, el tipo de pintura representa un factor significativo. Las variaciones de color se deben a variaciones de pigmento o, con menos frecuencia, a la oxidación de las resinas (amarillamiento).


El aspecto de un revestimiento no sólo se determina por el color, sino también por el grado de brillo, que se cuantifica gracias a una medida de capacidad de reflexión de la superficie pintada. Cuanto más luz refleje la superficie, mayor será el grado de brillo. Al igual que sucede con el color, no sólo es importante el brillo inicial, sino también su retención, que se expresa como porcentaje del brillo inicial. Cuanto más elevado sea este porcentaje, mayor será la retención del brillo.


4.4 Proceso de pintado


El pintado de rollos de metal (coil coating) es el proceso en cadena por el que se aplican capas de revestimiento orgánico con funciones protectoras o decorativas al metal galvanizado suministrado en rollos. Aunque la disposición de los equipamientos usados puede variar de una instalación a otra, las operaciones suelen seguir un modelo bien definido.


Una franja de metal se desenrolla en la entrada de la cadena y se hace pasar a través de una sección húmeda, en la que el metal se limpia y se trata químicamente para inhibir la formación de óxido y promover una adhesión eficaz del revestimiento superficial a la superficie metálica. En algunas instalaciones, la sección húmeda incluye una operación de galvanizado electrolítico.


La franja de metal se seca y se hace pasar a través de una unidad de imprimación en la que una capa de imprimación se aplica en un lado o en ambos. En esta fase del proceso, una capa de backcoat se puede aplicar en el lado inferior de la franja de metal. La franja con la capa de imprimación aplicada pasa a través de un horno para el tratamiento necesario. Cuando sale del horno, la franja de metal se enfría con agua rociada y se vuelve a secar.


A continuación, la franja de metal pasa a través de una estación de aplicación de revestimiento superficial orgánico, en la que unos rodillos adecuados revisten un lado o ambos de la franja. El sentido de rotación de los rodillos de aplicación tiene un papel importante para determinar el tipo de revestimiento superficial. Si se hace girar el rodillo de aplicación en dirección opuesta a la de la franja, se obtiene un revestimiento espeso mientras que, haciendo girar el rodillo de aplicación en la misma dirección que la franja, se obtiene un revestimiento más fino. Después, la franja pasa a través de un horno en el que los revestimientos superficiales se secan y tratan. El revestimiento se “cuece” a una alta temperatura durante 20-30 segundos. En cuanto la franja sale del horno, se enfría con agua rociada y se seca.


La mayor parte de las cadenas de pintado tienen acumuladores en la entrada y en la salida que permiten un continuo movimiento de la franja a través del proceso, cuando un rollo se ubica en la entrada y un rollo que se acaba de pintar se quita de la salida. La figura 4.9 es un diagrama de flujo de una línea de pintura


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Fig. 4.9: diagrama de flujo de una cadena de pintura


Las operaciones de pintura se pueden clasificar en dos categorías distintas de funcionamiento: toll coatersy captive coaters.


El toll coater es un servicio dirigido a variados clientes que respeta las necesidades y las especificaciones de cada uno. El metal revestido se entrega al cliente, que produce el producto final. Los toll coaters utilizan formulaciones de revestimiento orgánico muy distintas y, como norma, usan productos con base de disolvente orgánico. Los principales mercados a los que se dirigen estas operaciones son la industria de los transportes y la industria de la construcción; así como las de los electrodomésticos, muebles y contenedores.


El captive coater es generalmente una sola operación en un proceso completo de manufactura. Muchas empresas productoras de manufacturas tienen sus propias instalaciones de pintado. El captive coater usa, sobre todo, productos de base acuosa, ya que el metal revestido suele usarse para un número limitado de productos.


4.4.1 Ventajas Las líneas modernas de pintado tienen mecanismos integrados para el tratamiento de aguas residuales y de humos y, en general, cumplen de sobra con los requisitos legales relacionados con los niveles de emisión. El metal revestido y limpiado se presta bien a posteriores elaboraciones.


Además, el revestimiento superficial: • asegura la continuidad del color • asegura la uniformidad del espesor de la pintura • ofrece notables propiedades de adhesión • es duradero y minimiza los posibles daños relacionados con los desplazamientos • es simple de deformar y elaborar • su acabado puede ser en una amplia gama de colores • proporciona una resistencia más elevada a la corrosión • necesita de menos energía que los procesos tradicionales


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5


1


3


4


2


1 Limpieza y pretratamiento


2 Aplicación de la capa de imprimación


3 Aplicación del revestimiento superior


4 Laminación y gofrado


5 Envolvimiento de la cinta para el envío


A


B


C


D


E


F


G


H


K


L


JIH


F


G


E


D


C


B


A


Desenrollamiento del metal


Junta del rollo


Acumulador de entrada


Desengrasado, limpieza y pretratamiento químico


Horno de secado


Unidad de aplicación de imprimación - un lado o ambos


Horno de tratamiento


Unidad de aplicación del revestimiento superficial - aplicación efectuada en un lado o ambos


I


J


K


L


Horno de tratamiento


Laminación de un lado o ambos, o gofrado


Acumulador de salida


Envolvimiento del metal acabado


• permite un simple reciclaje de los materiales procesados • es un sistema práctico y eficiente.


Estas características han convencido a muchos productores de metal a pasar de las operaciones de postpintado al uso de metales prepintados.


Fig. 4.10: serie de chapas per filadas pr epintadas


4.5 Proceso de pintado en polvo


El pintado en polvo es, con mucho, la más reciente de las técnicas de acabado de superficies que se usa actualmente. Se trata de aplicar pintura seca a un producto. En el pintado normal en húmedo, los pigmentos se encuentran en suspensión en un medio líquido, que tiene que evaporarse para permitir la obtención de la pintura sólida. Con el pintado en polvo, la pintura se aplica usando dos técnicas distintas: • el artículo se sumerge en un lecho de polvo, que puede estar más o menos cargado electrostáticamente; o bien • la pintura en polvo se carga electrostáticamente y se rocía sobre el producto.


Después, el artículo se mete en un horno en el que las partículas de polvo se funden y extienden para formar una película continua. Hoy en día, hay dos tipos de polvo principales disponibles en el mercado: • polvos termoplásticos que se funden de nuevo si se calientan y • polvos termorresistentes que no se funden si se ponen de nuevo en contacto con una fuente de calor. Durante el tratamiento en el horno, se desarrolla una reacción química que facilita la formación de fuertes uniones entre las moléculas. Esta reacción química es la que da al revestimiento muchas de sus propiedades.


El pintado en polvo queda relativamente duro y resistente a las abrasiones, y puede aplicarse sobre una amplia gama de espesores. Además, las variaciones de color se aceptan de un lote de producción al siguiente. Debe ponerse especial cuidado al definir el espesor mínimo, ya que algunos polvos no suministran la “cobertura” solicitada, es decir, la capacidad por parte del polvo de cubrir el color del metal.


4.6 Sistema RAL de clasificación de los colores


Hoy en día existen varios sistemas de clasificación de los colores que permiten a los diseñadores profesionales identificar el color adecuado para una aplicación específica o un producto determinado. Estos sistemas generalmente contienen miles de


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PINTURA DE LAS SUPERFICIES METÁLICAS 4 Pintura de las Superficies Metálicas colores, que se disponen usando varios instrumentos de soporte como, por ejemplo, catálogos o atlas de bolsillo (Fig. 4.11). En este punto trataremos dos sistemas de especial importancia: el RAL DESIGNy el NCS. Fig. 4.11 busca-color es de bolsillo 4.6.1 RAL DESIGN Tras algunos años de desarrollo y contando con el consejo de varios expertos del sector, el sistema RAL DESIGN se presentó públicamente en 1993. Una ventaja importante del sistema RAL DESIGN es su gran claridad e intuitividad, a pesar del alto número de colores que contiene (1.688 colores). De hecho, es muy fácil identificar los colores gracias a un juego de tres números que definen exactamente las coordinadas del color deseado en una paleta esférica de colores (Fig. 4.12). Fig. 4.12: paleta esférica de color es RAL La primera cifra del nombre de un color indica el ángulo en la circunferencia de colores (tonalidad), la segunda, la elevación de la posición ocupada por el color (luminosidad) y, la tercera, la distancia desde el eje central (cromía); como se muestra en la Fig. 4.13. - 13-


Fig. 4.13: En el sistema RAL DESIGN, cada color se r epr esenta en coor dinadas cilíndricas (HLC).


Por lo tanto, un color (por ejemplo, el RAL 010 40 25) puede describirse con precisión usando sólo sus coordenadas HLC, que definen los valores medidos tecnológicamente de la tonalidad, la luminosidad y la cromía.


La tonalidad


es la propiedad del color que queda determinada por la longitud de onda de la luz que llega desde el objeto. Es la propiedad a la que nos referimos normalmente cuando indicamos un color particular (rojo, verde...); la luminosidad es la propiedad que indica hasta qué punto un color determinado es claro u oscuro; la cromía es la propiedad que define la intensidad o la pureza de un color.


4.6.2 NCS (Natural Color System) El sistema NCS describe los colores exactamente como los vemos, lo que explica por qué es simple de comprender, así como lógico y sencillo de usar. Cada uno de los millones de colores existentes puede definirse dentro del sistema NCS y se indica mediante una notación precisa.


El sistema NCS inicia desde seis colores elementales, percibidos por el cerebro humano como “puros”. Estos colores se dividen en cuatro elementales cromáticos, amarillo, r ojo, azul, y ver de ; y dos colores elementales no cromáticos, blanco y negr o .


Fig. 4.14: los seis color es pur os fundamentales del sistema NCS


Todos los demás colores se pueden describir dependiendo de su grado de parecido visual con estos colores elementales. Por lo tanto, las notaciones de clasificación NCS se basan en estos atributos elementales de parecido.


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Luminosidad


Tonalidad


Cromía


PINTURA DE LAS SUPERFICIES METÁLICAS 4 Pintura de las Superficies Metálicas Los seis colores elementales se consideran los puntos cardinales del espacio tridimensional NCS (Fig. 4.15), que se puede considerar constituido por dos conos con una base circular en común. En este espacio, todos los colores imaginables pueden encontrar su ubicación e indicarse mediante una notación NCS exacta. Fig. 4.15: el espacio de los color es NCS La base circular se llama circunferencia de colores NCS (Fig. 4.16) y se divide en cuatro cuadrantes. En esta circunferencia, el color se identifica por su tonalidad, que identifica su grado de parecido a dos o más de los cuatro colores cromáticos elementales, amarillo, r ojo, azul y ver de . En la ilustración se destaca la tonalidad Y90R, un color amarillo con un 90% de tendencia hacia el rojo y un 10% de tendencia hacia el amarillo. Fig. 4.16: la cir cunfer encia de color es NCS La sección vertical del espacio de colores NCS, para un valor determinado de la tonalidad, se llama triángulo de colores NCS (Fig. 4.17). La base del triángulo es la escala de grises desde el blanco (W) hasta el negr o (S); mientras que el vértice del triángulo representa la cromaticidad máxima (C) para el valor actual de la tonalidad (en el ejemplo dado, Y90R). En el triángulo se identifica el matiz del color, es decir, su cantidad visual de blanco o negro, así como su cromaticidad. - 15-


Fig. 4.17: el triángulo de color es NCS


En el ejemplo dado, la notación NCS para el color considerado es S 1050-Y90R, con 1050 como representación de su matiz e Y90R como representación de su tonalidad (Fig. 4.18). La letra S escrita delante de la notación NCS completa indica que el modelo NCS es un modelo de colores NCS estandarizado, emitido por el Instituto de Colores Escandinavo, centro de calidad de NCS.


Fig. 4.18: la notación del color NCS


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