I rivestimenti odierni hanno, grazie allo sviluppo delle nanotecnologie, caratteristiche «attive» che ne conferiscono anche una funzionalità oltre a quella della preservazione. Le tecniche di controllo per tali rivestimenti sono articolate e studiate per garantire alte prestazioni costanti e soprattutto misurabili, tramite l’utilizzo di strumentazioni sofisticate con tempi di risposta sempre più brevi. Verranno di seguito elencati alcuni dei test più utilizzati per eseguire tali monitoraggi.
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ANGOLO DI CONTATTO STATICO CON GOCCIA SESSILE (ASTM D7334)
- Viene misurato per determinare la bagnabilità di una superficie
- Sfrutta la tendenza di una goccia di volume trascurabile a instaurare una stabilità termodinamica con le superfici, formando angoli di tangenza ben definiti.
- É una misura diretta, che permette di utilizzare tutti I liquidi prova necessari per determinarne il comportamento a bagnabilità (solitamente acqua demineralizzata)
- Utile per caratterizzare l’idrofilicità o l’idrofobicità delle superfici verniciate, parametro determinante per molti impieghi industriali (resistenza idrodinamica, scambio termico, igiene dei condotti di areazione).
RESISTENZA MECCANICA VERNICE CON CUPPING TEST (ISO1520)
- Consiste nel deformare meccanicamente ed in modo controllato la lamiera (ritmo costante compreso tra 0,1 mm/s e 0,3 mm/s senza interruzioni) con un sistema punch-dye dove il penetratore è sferico e la lamiera è bloccata da un premi-lamiera
- La deformazione può essere condotta anche fino a rottura della lamiera in alcuni casi
- É una tecnica di valutazione della deformabilità plastica delle vernici quando sottoposte a imbutitura/piegatura con angoli di raccordo critici
- Possono anche evidenziare problemi di cura delle vernici
- Esistono delle varianti in cui la vernice è incisa prima della deformazione per creare inviti a rottura (molto critica)
TAPE TEST TRAMITE INCISIONE E PULLOFF (ATSM D3359 e ISO 2409)
- Consiste nell’incisione con un cutter di una griglia nella vernice arrivando al substrato, tale da provocare delaminazione
- La densità e il numero dei tagli è dipendente dalla durezza della superficie
- Con l’applicazione di un nastro adesivo si testa l’adesione della vernice al substrato tramite sollecitazione meccanica (pull-off)
- La tecnica non richiede l’utilizzo di strumentazioni particolari e il grado di determinazione è suddiviso in classi
NEBBIA SALINA, SALINA ACETICA E SALINA CUPRO-ACETICA (ASTM B117 E DIN EN ISO 9227)
- Molto impiegata nell’industria della verniciatura per misurare la resistenza di vernici e smalti ad ambienti corrosivi
- La tecnica richiede un’apparecchiatura dedicata e volumi di soluzione corrosiva talvolta consistenti
- I tempi di misura per vernici alto-performanti possono essere davvero lunghi (> 100h)
- Le varianti delle soluzioni utilizzate sono relative agli ambienti a cui i manufatti sono destinati (ambienti marini, zone ad alta polluzione industriale, ambienti con alta possibilità di fenomeni galvanici)
- È possibile incidere sui manufatti per provocare inviti a corrosione
SPETTROSCOPIA D’IMPEDENZA ELETTROCHIMICA (ISO 16773-1,2,3)
- Tecnica elettrochimica impiegata per determinare la resistenza alla corrosione e l’efficacia protettiva delle vernici
- Misura la capacità di un sistema metallo rivestito da un coating assimilabile ad un circuito RC, di contrapporsi al passaggio di una corrente alternata imposta a frequenza variabile
- Il metallo rivestito è a contatto con una soluzione elettrolitica per tempi molto limitati (solo in alcuni casi fino a 20 giorni) e funge da elettrodo di lavoro
- La misura da luogo a due diagrammi, chiamati di Bode, dove è possibile individuare misure di impedenza e angolo di fase scandite nel tempo
- È impiegata spesso a corredo o come alternativa alla nebbia salina per velocità di applicazione (risultati nei primi 3 giorni)
- È una prova non distruttiva
TECNICA ELETTROCHIMICA CICLICA ACCELERATA (ACET ISO 17463)
- Evoluzione della tecnica EIS, viene eseguita alternandosi a cicli di polarizzazione catodica in corrente continua a V costante
- Molto impiegata per rivestimenti che devono resistere a condizioni estreme (smalti per carrozzeria, fritte ceramiche)
- È possibile ottenere risultati in tempi brevissimi (24 ore) per la valutazione delle prestazioni di vernici e trattamenti superficiali
- È una prova distruttiva, il prototipo viene messo sotto alti carichi di corrente elettrica alternata e continua fino ad un numero di cicli sufficiente a determinarne la degradazione.
- Possibilità di eseguire più prove contemporaneamente
TEST DI INVECCHIAMENTO ACCELERATO Q-UV (ASTM G154, ASTM D4329, ASTM D4587, ISO 4892, SAE J2020)
- Tecnica per la valutazione dell’invecchiamento dovuto all’irraggiamento delle vernici a sorgenti di radiazioni UV-A, UV-B
- Utile per determinare lo scolorimento alla luce (lightfasteness) dei rivestimenti per applicazioni che li espongono alla luce solare diretta
- La tecnica prevede l’utilizzo di un flusso di vapore d’acqua areata
- I tempi di esposizione possono durare anche 20 giorni
SPETTROFOTOMETRIA IN TRASFORMATA DI FOURIER (FT/IR) IN TRASMISSIONE E IN RIFLESSIONE TOTALE ATTENUATA (ASTM E168, E1252)
- Utile per controlli qualità linea (controllo batch)
- Possibilità di stabilire un indice di correlazione con un campione master
- Tecnica applicabile per film trasparenti e componenti rivestiti
- Limitato uso per materiali opachi all’infrarosso (quarzo, materiali di colore molto scuro tendente al nero)
- Test non distruttivo
- Possibilità di eseguire operazioni sugli spettri Ir per rilevare contaminanti, polimorfismi e qualificarli
CALORIMETRIA A SCANSIONE DIFFERENZIALE (DSC) (ISO 16805)
- Utilizzata per la qualificazione di polimeri e processi di reticolazione, asciugatura, abbattimento
- Necessari pochissime quantità di campione per l’esecuzione (4-10 mg)
- Il campione deve essere asportato dal substrato e reso il più fine possibile senza alterarlo termodinamicamente
- Possibilità di inserire un campione di riferimento per qualificare eventuali derive
- Test distruttivo entro certe condizioni
- Utile per individuare Transizioni vetrose, cristallizzazioni, t di fusione, temperature e tempi di ossidazione
- Possibilità di eseguire test in ambiente inerte (necessario crogioli speciali in alcuni casi costosi)
GASCROMATOGRAFIA IN SPAZIO DI TESTA (GC-FID HS) (ISO 16805)
- Tecnica per determinare sostanze allo stato vapore provenienti da liquidi o solidi in determinate condizioni di temperatura
- Impiegata necessariamente nell’ambito del packaging pharma per quantificare il residuo solvente volatile nelle vernici
- Le specie chimiche sono qualificate in base ai loro tempi di ritensione, specifico della colonna cromatografica e del carrier utilizzato (solitamente He); successivamente sono portati a combustione da una fiamma ossidrica di cui viene misurato il potenziale elettrico con un FID
- Se opportunamente calibrato con standard, è possibile eseguire una quantitativa
- La valutazione di residui acquosi in vernici waterborne è complessa e richiede particolari attenzioni ma non impossibile
TEST DI POROSITÀ CON PINHOLE TESTER (ISO 29601)
- Tecnica veloce per misurare la presenza di vacanze o pinholes su superfici verniciate
- Utilizza una corrente continua a bassa tensione per misurare la conducibilità di superficie tramite un amperometro, un coating ideale e omogeneo non presenta punti di conducibilità elettrica (su substrati conduttivi)
- Esistono diverse varianti di strumentazione, in alcuni casi è possibile utilizzare una spugna imbevuta di soluzione elettrolitica che funge da ponte salino tra la sonda ed il manufatto
- È una prova non distruttiva
TEST DI POROSITÀ CON SOLFATO DI RAME ACIDIFICATO (ISO 2085)
- È una prova di laboratorio molto pratica per valutare in modo visivo la presenza di discontinuità sui rivestimenti di materiali metallici
- Il solfato di rame acidificato reagisce col substrato metallico dove è scoperto dalla vernice, dove si instaura una reazione redox in cui Il rame in soluzione reagisce col metallo scoperto trasformandosi in rame metallico
- Le porosità vengono evidenziate, dopo esposizione a 30 min, con dei puntini rossi, dovuti ad accumulo di rame metallico.
- La valutazione viene eseguita misurando la densità di punti su unità di superficie (generalmente 10×10 cm)
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