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PRUEBAS PARA CONTROLAR LA CALIDAD DE APLICACIÓN DE LOS BARNICES


 

La protección tanto externa como interna de un envase metálico por medio de barnices es una técnica muy normal que ya cuenta con una historia de más de 150 años. En otros artículos técnicos de esta Web se analizan los barnices desde diferentes puntos de vista: Sus diferentes tipos, propiedades y características, usos más adecuados, etc. En este trabajo nos centraremos exclusivamente en las diferentes pruebas que permiten verificar la calidad de aplicación de un barniz sobre un soporte metálico.

Previamente a su aplicación, un barniz puede someterse a unas comprobaciones que aseguren el cumplimiento de las especificaciones de suministro, como pueden ser: Densidad, viscosidad, extracto seco, etc. Estas pruebas no serán tratadas en este artículo, nos circunscribiremos a las que definen el estado de un barniz ya aplicado.

La función protectora de un barniz está ligada a tres necesidades esenciales:

- la adhesión al soporte metálico

- la inercia química

- la ausencia de porosidad

La película de barniz tiene que soportar fuertes tensiones durante la formación del envase. El barniz debe de resistir el esfuerzo sin perder adhesión ni desprenderse. La adhesión es el resultado de la saturación de las energías superficiales del soporte metálico y el barniz. Algunas veces, surgen incompatibilidades permanentes o casuales entre ambos. La película de pasivación del metal juega un papel crucial.

La inercia química, por lo general, está asegurada si el barniz ha sido horneado correctamente. La reticulación completa garantiza la eliminación de grupos de moléculas que puedan reaccionar con los iones del producto envasado.

La porosidad, cuya importancia puede afectar a la calidad protectora de la película, requiere a veces sumo cuidado. Conforme aumenta el grosor de la película, es evidente que decrece la porosidad.

Aunque un operario bien experimentado puede ser capaz de evaluar con rapidez y seguridad la aplicación y curado correcto de un barniz, sin embargo, son necesarias determinadas pruebas para la valoración precisa del estado del mismo.

Estas pruebas pueden dividirse en dos grupos:

Pruebas de características físicas:

-Secado

-Grosor

-Adhesión

-Flexibilidad

-Dureza

-Porosidad

Pruebas de  características químicas:

-Resistencia a la acidez

-Resistencia al proceso

-Impermeabilidad al ión sulfuro

-Sabor

a) CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

Secado

Tiene por objetivo determinar si el proceso de horneado del barniz ha sido adecuado y parte de la base siguiente: Un barniz epoxi-fenólico perfectamente curado se vuelve insoluble en los disolventes. Por lo tanto resistirá la prueba de “mec” (metil-etil-cetona). Consiste en impregnar un algodón bien con acetona o con metil-etil-cetona y proceder a frotar el barniz con el mismo. Cuanto más fricciones con el algodón resista la película, mayor será la polimerización. Un criterio comúnmente aceptado es que debe resistir veinte frotes dobles sin que pierda adhesión. Para barnices vinílicos se emplea una sustancia coloreada, comprobándose la absorción del color por el barniz.

Un barniz insuficientemente curado presentará un velo blanquecino después de procesado, debido a la absorción de agua.

Grosor de la película de barniz

El método más preciso consiste en pesar una muestra de un área determinada de superficie antes y después de quitarle la película de barniz. Normalmente se parte de un disco circular de cuatro pulgadas cuadradas de superficie. Para su obtención se emplea un pequeño troquel cuyo corte coincide con este área. El peso ha de obtenerse en miligramos y con mucha precisión. La diferencia entre ambas pesadas dividido entre 4 nos dará el grosor o carga  en miligramos por pulgada cuadrada. Si la muestra tiene barniz por ambas caras, habrá que repetir el proceso en cada cara.

Para eliminar el barniz de dicho disco se pueden emplear varios métodos. Así para los vinilos pueden quitarse con facilidad frotando con un algodón impregnado de un disolvente (cloroformo, acetona, cloruro de metileno, etc.)

Los epoxi-fenólicos pueden desprenderse sumergiendo la muestra en soluciones básicas de glicol-etileno mezcladas con un agente humectante. Se puede recurrir al procedimiento electrolítico tratando la muestra católicamente en una solución acuosa de cloruro sodico  al 1% calentada a unos 45 ºC aplicando una corriente de 6 V durante veinte segundos.

También puede medirse directamente el grosor en micras mediante instrumentos basados en las variaciones de flujo magnético o en la corriente de Foucault. Por lo general la precisión es insuficiente cuando hay que medir recubrimientos de un grosor menor de 10 micras.

Para grosores menores se han diseñado instrumentos mucho más precisos basados en la medición de la capacidad. Simplemente se aplica una sonda sobre la muestra barniza de modo que forme un condensador con el electrodo, cuya capacidad es una función del grosor de la película y de su permeabilidad (Equipo “Strand  Gauge” entre otros).

Dichos instrumentos permiten mediciones rápidas y no destructivas y se adaptan fácilmente a los controles sistemáticos durante el barnizado, siempre y cuando se controle con regularidad el calibrado de las galgas mediante muestras de referencia.

Adhesión

Mide la adhesión del barniz al metal. La película de barniz se raya con una punta de compás o algo parecido, hendiendo la película hasta llegar al metal. Existen en el mercado instrumentos especiales para este fin (Braivae, Erichsen). Así se obtiene una serie de marcas paralelas, como una retícula, equidistantes a unos 2 mm aproximadamente. Se pega a la rejilla una cinta adhesiva de celofán (cello) y después, agarrando el cello por un extremo, se arranca de un tirón brusco.

Con un recubrimiento bien adherido no debería de arrancarse ningún cuadrado de la retícula, ni aparecer ninguna ruptura o cuarteo en los lados ni en las esquinas.

Pueden hacerse pruebas previas de doblado y embutido para hacer el test más a fondo; el recubrimiento no debería desprenderse ni despegarse, incluso en las zonas más castigadas.

Flexibilidad

La flexibilidad no puede evaluarse con independencia de la adhesión y viceversa.

Puede medirse de dos formas:

-Doblándolo alrededor de un mandril; así se nota por que radio empieza a cuartearse el recubrimiento.

-Prueba de embutición tipo Erichsen; se mide la profundidad de embutición tan pronto como aparecen roturas en el barniz. Si no se dispone de este equipo puede ser sustituida por una prueba de embutición con un pequeño troquel doble que en dos operaciones embuta una muestra del material. Una primera operación troquela una probeta con un diámetro aproximado de 50 mm y altura 25mm. Una segunda operación partiendo de la anterior de unos 25 mm de diámetro. Esta prueba se puede hacer más compleja haciéndola sobre un troquel de embutición de probetas de base con forma mas o menos cuadrada en donde cada esquina tiene un radio distinto, de mayor a menor. En cualquier caso se trata de hacer pruebas comparativas con cualquier medio de deformación profunda en relación siempre con una muestra patrón cuya flexibilidad se da por buena.

A continuación de las embuticiones anteriormente reseñadas es aconsejable realizar el ensayo de autoclave que se describe mas adelante.

Dureza

La base de la prueba es tratar de rayar el recubrimiento utilizando las minas de lapiceros de dureza conocida. La dureza de la mina se indica con un número y una letra (Desde 7B: muy blanda a 9H: muy dura). El valor de la dureza se expresa por el número del lápiz más blando que empieza a rayar la película de laca.

Porosidad o de continuidad de la película

Los poros o las fisuras en la película de barniz dejarán consiguientemente al descubierto el metal de debajo, poniéndolo en contacto directo con el medio agresivo.

No se debe confundir la porosidad con la permeabilidad.

Permeabilidad

El ion tiene que abrirse camino a través de las redes de reticulación y el entramado de macromoléculas.

Porosidad

La porosidad del barniz no actúa siempre en detrimento de los productos envasados en metal. Todo depende de la naturaleza y la fuerza de las reacciones que puedan tener lugar entre el continente y el contenido. Aquí, las experiencias anteriores son de la máxima importancia. Las frutas y verduras con pigmentación antociánicos, y las bebidas tales como la cerveza y bebidas carbónicas, requieren la máxima protección (a menudo dos capas, aplicando la superior sobre el envase terminado).

Se necesita una ausencia total de porosidad siempre que existan fuertes problemas de desestañado (por ejemplo debido a nitratos), pero sobre todo cuando existe riesgo de puntos de corrosión que tarde o temprano acarrearán perforaciones.

Depositando sobre la superficie a comprobar una solución  de sulfato de cobre en ácido clorhídrico empieza una reacción de transferencia electro-química en las zonas metálicas no protegidas, haciendo resaltar así las discontinuidades de la película de barniz. Esta prueba se puede realizar sumergiendo o frotando con un algodón empapado de una solución acuosa de sulfato de cobre y ácido  clorhídrico al 37% durante un tiempo determinado.

Hay que tener en cuenta que el caso del acero recubierto de cromo, la concentración de ácido clorhídrico en la solución de sulfato de cobre debe ser reforzada, ya que el cobre no se deposita en el cromo tan fácilmente como en el estaño.

Otra forma de medir la porosidad es midiendo la corriente que atraviesa la película de barniz en contacto con una solución de NaCl al 3%, haciendo pasar  una corriente a un potencial de 6 V (Test WACO); los envases de cerveza y bebidas carbónicas se prueban por lo general de este modo. Así por ejemplo, una película de 5 micras de grosor permitirá que pase una corriente de 1 a 100 microA/cm2, mientras que una película de 10 micras dará valores de 0,1 a 1 microA/cm2.

Un punto que hay que tener muy en cuenta es que el exceso de aceite (variable según el tipo de aceite) puede ser el origen de presencia de “ojos” (poros en el barniz por falta de cubrición en los puntos con aceite en exceso)

b) CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

La mayoría de los alimentos deben de sufrir un proceso térmico en un autoclave, y por tanto las diversas pruebas a las que son sometidos los barnices incluyen un proceso de autoclavado. Hay determinadas soluciones y preparaciones modelo que permiten hacer una prueba de la resistencia química de las películas de barnizado.

Resistencia a la esterilización

Se somete la muestra barnizada a un proceso de autoclave, en agua destilada o corriente, durante 90 minutos a 121º C. Se puede hacer la prueba más dura mediante el doblado o embutido del metal. Hay que observar la ausencia de cambio de color, ampollas o desprendimiento en el barniz.

Resistencia al ácido

Se realiza un proceso de esterilización añadiendo los ácidos orgánicos presentes en las frutas y verduras (cítrico, tártrico, acético, málico, etc.) Por ejemplo:

Ácido cítrico           : 1,2 y 5%

Ácido tártrico          : 1,2 y 5%

Ácido acético           : 3 y 5%

Ácido láctico           : 1%

Resistencia a la sulfuración

Se puede usar cualquier sustancia o producto que pueda liberar iones sulfurosos. Sin embargo, en la práctica, se han adoptado determinadas recetas estándar: guisantes deshidratados, carne de caballo, tiocetamida o sulfuro monosódico.

Ausencia de sabor

Para usos específicos es importante asegurarse de que el barniz no está dando sabor alguno al producto. La prueba consiste en saborear agua destilada, o mejor aún, agua mineral neutra, que haya sido destilada en presencia del barniz que se está probando. Estas pruebas son comparativas y es necesario incluir un barniz de referencia cuyas funciones prácticas sean bien conocidas.

 

 

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