Resistencia al desgaste mediante ensayo de lavabilidad y roce

Un ensayo de lavabilidad y roce constituye una herramienta fundamental para evaluar la resistencia de materiales, recubrimientos y tratamientos superficiales frente a procesos de desgaste mecánico y limpieza repetida. Estos ensayos permiten determinar la durabilidad de una superficie ante diferentes condiciones de abrasión, ayudando a garantizar la calidad, funcionalidad y vida útil de productos empleados en sectores como la construcción, automoción, textil o industria del recubrimiento.

Actualmente, la exigencia de materiales más duraderos y con mejores prestaciones hace que la correcta caracterización de su comportamiento frente al desgaste sea cada vez más relevante. Para ello, existen normativas y estándares internacionales que establecen metodologías precisas y reproducibles para evaluar parámetros como la resistencia al frote, la aptitud al lavado o la pérdida de propiedades superficiales.

En este blog exploraremos los fundamentos de los ensayos de lavabilidad y roce, sus principales diferencias y los factores que influyen en sus resultados. También analizaremos las metodologías más utilizadas, las normativas aplicables y su importancia en diferentes sectores industriales.

¿Qué es un ensayo de lavabilidad y roce?

Un ensayo de lavabilidad y roce es aquel ensayo mediante el cual se determina la capacidad de un coating, recubrimiento, tratamiento superficial o material para soportar los efectos abrasivos y de eliminación de material producidos durante un proceso cíclico de lavado o desgaste mediante rozamiento mecánico.

Ambos ensayos son similares, ya que consisten en poner en contacto el material de ensayo con otro material y generar un movimiento relativo entre ambos. Sin embargo, un ensayo de lavabilidad y un ensayo de roce presentan una diferencia fundamental: la presencia de líquido durante el proceso.

Por ello, cuando el ensayo se realiza en condiciones secas, generalmente se denomina ensayo de roce o abrasión en seco, mientras que cuando se realiza con presencia de líquido o soluciones limpiadoras, suele denominarse ensayo de lavabilidad.

La presencia o ausencia de líquido durante el ensayo puede modificar significativamente los resultados, ya que las partículas generadas durante el rozamiento entre la superficie de la muestra y el elemento abrasivo pueden acelerar el proceso de desgaste al permanecer en la zona de contacto. Sin embargo, cuando se aplica un líquido, este puede recoger dichas partículas y evacuarlas fuera de la zona de abrasión, reduciendo en algunos casos el desgaste mecánico.

No obstante, el líquido utilizado también puede modificar el comportamiento del material debido a posibles interacciones químicas con la muestra. Estas interacciones pueden afectar a propiedades como el color, el brillo, la adherencia o la integridad del recubrimiento.

Pasos a la hora de realizar un ensayo de lavabilidad y roce

Los pasos para realizar un ensayo de lavabilidad y roce son los siguientes:

1. Decidir si se va a realizar un ensayo de limpieza o de desgaste: los ensayos de limpieza suelen estar destinados a eliminar manchas o contaminantes depositados sobre la superficie de una muestra, mientras que los ensayos de desgaste están destinados a comprobar la resistencia del material frente a diferentes condiciones de abrasión superficial.
2. Seleccionar si el ensayo es de lavabilidad o de roce: si se desea realizar el ensayo con presencia de líquido, se tratará generalmente de un ensayo de lavabilidad, mientras que si se quiere realizar en condiciones secas, se realizará un ensayo de roce o abrasión en seco.
3. Elegir el material abrasivo: este es un punto crucial del ensayo, ya que modifica significativamente los resultados obtenidos. Se pueden seleccionar materiales poco abrasivos, como bayetas o paños, o materiales con una capacidad abrasiva elevada, como diferentes tipos de lijas o cepillos.
4. Elegir el líquido de trabajo (solo para ensayos de lavabilidad): este parámetro tiene una importancia similar a la elección del material abrasivo, ya que puede generar cambios importantes en las propiedades superficiales debido a posibles reacciones químicas.

5. Determinar las condiciones del ensayo: en este tipo de ensayos existen diferentes parámetros que deben controlarse para garantizar que el ensayo sea reproducible. Dichas condiciones son:

   – Recorrido de abrasión: es la longitud que avanzará el elemento abrasivo en cada ciclo.

   – Velocidad de abrasión: es la velocidad a la cual se moverá el elemento abrasivo durante cada ciclo. Generalmente se determina fijando el número de ciclos por minuto.

   – Carga aplicada: es la fuerza que determina la presión de contacto entre el material de ensayo y el elemento abrasivo.

6. Realizar el ensayo: una vez realizados los pasos anteriores, se puede llevar a cabo el ensayo de lavabilidad y roce. En los ensayos de lavabilidad puede ser necesario aplicar una cantidad determinada de líquido cada cierto número de ciclos para mantener las condiciones húmedas durante todo el ensayo.
7. Evaluar los resultados: tras finalizar el ensayo, se deben evaluar los resultados mediante inspección visual o mediante equipos de laboratorio, con el objetivo de determinar si el material cumple los requisitos establecidos.

Ensayo de lavabilidad y roce en diferentes industrias

Debido a que los ensayos de lavabilidad y roce pueden aplicarse a prácticamente todos los sectores industriales, existe una gran variedad de metodologías disponibles. Sin embargo, los ensayos más habituales dependiendo del tipo de aplicación son los siguientes:

• Ensayo de ciclos fijos (OK/NOK): es un tipo de ensayo destinado principalmente al control de calidad de piezas o productos cuyas propiedades estándar ya son conocidas. Se fijan previamente las condiciones del ensayo y el número de ciclos, evaluando posteriormente si la pieza cumple o no con los requisitos establecidos. Es especialmente útil para industrias que fabrican productos con características constantes.
• Ensayo hasta el fallo en condiciones fijas: es un tipo de ensayo destinado a comparar productos cuyas características de resistencia no son conocidas previamente. Dependiendo del número de ciclos de lavado o roce que soporten las piezas, se puede establecer una clasificación de su durabilidad. Este tipo de ensayo resulta muy útil para empresas que buscan desarrollar productos con mejores prestaciones que los existentes en el mercado.
• Ensayo hasta el fallo en condiciones agresivas crecientes: es un tipo de ensayo destinado al desarrollo de nuevos productos, donde se desconocen las propiedades del material y se busca determinar sus límites de resistencia. Para ello, se pueden comenzar los ensayos con condiciones de baja abrasión e incrementarlas progresivamente, aumentando el número de ciclos, la carga aplicada o sustituyendo el material abrasivo por uno más agresivo. Estos ensayos son especialmente adecuados para el desarrollo de nuevos materiales o productos innovadores.

Normas clave

Algunas de las normas más utilizadas para realizar ensayos de lavabilidad y roce son las siguientes:

• ASTM D4828: Método de prueba estándar para la lavabilidad práctica de recubrimientos orgánicos.
• EN 12956: Revestimientos decorativos en rollos – Determinación de las dimensiones, rectitud, compresibilidad y aptitud al lavado.
• EN 13523-11: Metales pintados en banda continua – Métodos de ensayo – Parte 11: Resistencia a disolventes (ensayo de frote).
• ISO 105-X12: Textiles – Ensayos de solidez del color – Parte X12: Solidez del color al frote.
• ISO 11998: Pinturas y barnices – Determinación de la resistencia al frote en húmedo y de la aptitud al lavado de los recubrimientos.

Beneficios del ensayo de lavabilidad y roce

Los ensayos de lavabilidad y roce presentan múltiples beneficios, entre los que destacan los siguientes:

• Reproducibilidad: al poder realizarse bajo condiciones controladas, los resultados obtenidos son altamente reproducibles.
• Comparabilidad: permiten comparar fácilmente los resultados entre diferentes muestras, agentes limpiadores o materiales abrasivos.
• Rapidez: al incrementar las condiciones de fricción, es posible realizar ensayos acelerados en tiempos reducidos que permiten estudiar el desgaste asociado al ciclo de vida del producto.
• Flexibilidad: la posibilidad de utilizar diferentes agentes limpiadores y elementos abrasivos permite adaptar los ensayos a multitud de aplicaciones.
• Automatización: permite eliminar la variabilidad asociada al factor humano durante los movimientos de lavado o roce, aplicando siempre la misma fuerza, velocidad y recorrido sobre las muestras.

Ensayo de lavabilidad y roce en ATRIA

En ATRIA somos expertos en la realización de ensayos de lavabilidad y roce, pudiendo llevar a cabo tanto ensayos según normas internacionales (ASTM, ISO, UNE, etc.) como ensayos personalizados adaptados a las necesidades concretas de cada aplicación.

Algunas de las propiedades que evaluamos mediante ensayos de lavabilidad y roce en ATRIA son:

• Resistencia al roce de coatings
• Desgaste de materiales expuestos a la intemperie en entornos abrasivos
• Efectividad de coatings Easy-to-Clean (E2C)
• Modificación de la mojabilidad tras el roce
• Resistencia al desgaste de microestructuras

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