Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 5 (4): e235. Octubre-Diciembre, 2022. https://doi.org/10.37636/recit.v5n4e235.
1 ISSN: 2594-1925
Artículo de investigación
Evaluación de procesos de aplicación de segunda capa
para mejorar la resistencia al tallado de un recubrimiento
polimérico base agua aplicado a sustratos vítricos
Evaluation of second layer application processes to improve the
scratch resistance of a water-based polymeric coating applied to
vitric substrates
Elena Hernández Velázquez1, Daniel Gustavo Martínez Toto2, María Guadalupe Navarro
Rojero3
1Centro de Tecnología Avanzada CIATEQ, Circuito de la Industria Poniente No. 11 Lote 11 Mz 3, Parque Industrial
Ex Hacienda, 52004 Lerma, Estado de México, México.
2Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán, Estado de México. Carretera Toluca-Atlacomulco Km
44.8, Ejido de San Juan y San Agustín, 50700 Jocotitlán; Estado de México, México.
3Centro de Tecnología Avanzada CIATEQ, Av. Retablo 150. Col. Constituyentes Fovissste. 76150, Querétaro,
Querétaro, México.
Autor de correspondencia: Elena Hernández Velázquez, Centro de Tecnología Avanzada CIATEQ,
Circuito de la Industria Poniente No. 11 Lote 11 Mz 3, Parque Industrial Ex Hacienda, 52004 Lerma,
Estado de México. E-mail: ehr.velazquez@gmail.com. ORCID: 0000-0001-6749-0452.
Recibido: 4 de Septiembre del 2022 Aceptado: 11 de Noviembre del 2022 Publicado: 21 de Noviembre del 2022
Resumen. – Tres tipos de recubrimientos fueron evaluados como medio de protección al tallado de un polímero
base agua aplicado sobre una superficie vítrica. Las opciones fueron ácido oleico aplicado en fase vapor (AP5),
Silano utilizando la técnica de Deposición Química de Vapor por Combustión (CCVD) y un Barniz epóxico de
secado UV. Una vez aplicados, cada uno de estos materiales sobre el barniz base agua, fueron puestos en contacto
con dos tipos de cartones, poli laminado y laminado a través del método de prueba Rub Tester con el equipo
Sutherland 2000TM evaluando el nivel de desgaste para cada caso. Cada uno de los recubrimientos fue
caracterizado antes y después de la abrasión, determinando propiedades de brillo, dureza, tensión superficial,
transmitancia y lubricidad con el objetivo de conocer el nivel de efectividad de la protección al tallado de la
primera capa. Los resultados muestran la mejor protección al tallado aplicando ácido oleico como segunda capa
además de tener la ventaja de no afectar las propiedades estéticas del recubrimiento polimérico previo.
Palabras clave: Recubrimientos anti-rayado; Ácido oleico; Silano; Deposición química de vapor por combustión
(CCVD); Recubrimiento de curado UV.
Abstract. – Tree kinds of anti-scratch coatings were applied to protect a polymer water base applied on a glass
surface. Oleic acid (AP5), silane by Combustion Chemical Vapor Deposition (CCVD), and lacquer by curing UV
were evaluated. Each one was put in contact with two types of cardboard, laminated and poly laminated using Rub
Tester Sutherland 2000TM equipment. At the end of the test, was evaluated the damage level for each sample. The
coatings were evaluated both before and after applying the abrasion. Brightness, hardness, superficial tension,
transmittance, and lubricity were measured in each case searching the performance level of scratch resistance and
protection of the previous film. Results show that the best behavior is reached with oleic acid used as a lubricant.
Also, the aesthetic properties of the first coating are not affected.
Keywords: Anti-scratch coating; Oleic acid; Silane; Combustion chemical vapor deposition (CCVD); UV curable
coating.
2 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
1. Introducción
Diversos recubrimientos poliméricos son
utilizados en la aplicación a envases de vidrio
para brindar un color o textura adicional al
producto, diversificando su uso en la industria
cosmética y farmacéutica [1, 2]. De ahí radica la
importancia de asegurar la resistencia y
durabilidad del acabado en función del uso diario
[3].
Diferentes estudios citan los esfuerzos realizados
por incrementar la resistencia al tallado de
recubrimientos poliméricos base agua para
garantizar la calidad del producto durante su
manejo, ya sea a lo largo del proceso o bien en su
transporte o aplicación con el cliente final [4, 5].
Algunos de estos desarrollos parten de la
necesidad de reducir el uso de embalaje utilizado
para preservar el material, lo cual crea una
ventana de posibilidades en la reducción de
costos y la contaminación generada por los
residuos de estos [6, 7].
Alternativas como la aplicación de
nanotecnología al recubrimiento a través de sales
de silicio o arcillas, marca un referente para no
solo mejorar la resistencia al tallado [8], incluso
incrementar su ángulo de contacto sin afectar el
acabado superficial del mismo además de
asegurar sus propiedades estéticas como son el
brillo y el color [9].
En la industria de recubrimientos poliméricos
aplicados a sustratos vítricos las alternativas son
proyectadas a la ganancia de adherencia [10] o
bien a la mejora en las propiedades estéticas del
acabado final [11], sin embargo, en los últimos
años se ha explorado el enfoque de mejorar la
resistencia al tallado [12].
Al respecto, se han realizado diversas
exploraciones a través de la modificación de la
formulación polimérica para mejorar los enlaces
primarios o el entrecruzamiento de los
monómeros [13, 14], aunque este efecto también
ha generado la reducción de la tensión superficial
del polímero, por lo que reduce la posibilidad de
colocar recubrimientos posteriores.
Debido a esta limitante, los esfuerzos se han
acotado al uso de recubrimientos con curado
ultravioleta, ya que investigaciones citan casos
de éxito mejorando la absorción de luz para
incrementar el nivel de enlaces primarios no solo
en la superficie, sino también en la capa que
realiza el contacto con el sustrato mejorando la
resistencia del recubrimiento [15].
Desarrollos científicos adicionales apuntan al uso
de estos recubrimientos poliméricos de curado
UV en mezcla con arcillas o silicio [16, 17], estos
materiales muestran gran afinidad fortaleciendo
no solo la resistencia al tallado si no también la
adherencia con el sustrato, por lo que sugieren un
buen campo de investigación enfocado a la
aplicación en vidrio o materiales traslúcidos [18].
Por otra parte, la aplicación de ácidos grasos
como agentes lubricantes trae consigo opciones
alentadoras para incrementar la resistencia de
polímeros a la abrasión, teniendo aplicaciones
principalmente en la industria automotriz o
aeroespacial [19].
La importancia de la investigación se centra en la
preservación del del recubrimiento aplicado a
envases vítricos desde la etapa productiva
eliminando la dependencia de accesorios
externos que encarecen el costo final del
producto ofertado al cliente, sin alterar las
propiedades estéticas, de adhesión del acabado y
la compatibilidad del granel a contener.
2. Metodología
El desarrollo experimental fue dividido en cuatro
etapas (Figura 1). La primera de ellas describe el
proceso de simulación de pintado base agua
sobre placas de vidrio sílice.
3 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
Figura 1. Diagrama de flujo del desarrollo experimental.
La segunda etapa consiste en aplicar los
recubrimientos que serán evaluados como medio
de protección del pintado base agua, los cuales
son el ácido oleico, el barniz de serigrafía UV y
silano aplicado por Deposición química de vapor
por combustión (CCVD).
En la tercera etapa fueron caracterizados cada
uno de los recubrimientos utilizando pruebas de
4 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
transmitancia, brillo, tensión superficial, dureza,
lubricidad para el caso del ácido graso y espesor
de película para el polímero de curado
ultravioleta, así como la validación de la
resistencia al tallado a través de equipo
Sutherland 2000.
Finalmente fueron realizadas las comparaciones
necesarias de cada una de las propiedades en las
distintas etapas del proceso para validar una
posible mejora de la resistencia al tallado y la
alteración en alguna de las características
inherentes del recubrimiento base agua.
2.1. Aplicación del recubrimiento base agua.
En esta fase fue realizado el escalamiento a nivel
laboratorio del proceso de pintado por aspersión
donde se utilizó Laca brillante base agua epóxica
(código 250079) en combinación con su
promotor de adherencia (250002) al 2% en peso
y un 30% en peso de agua para ajustar la
viscosidad en copa Ford 4 [20] a 18±2 segundos.
Posteriormente, la resina fue aplicada a la
superficie de un panel de vidrio de sílice de con
una pistola de aspersión de aire comprimido
manteniendo un rango de presión de 60 a 80
Bares, logrando un espesor de película de 8 a 12
micras. El horneado fue realizado a temperatura
de 200 ˚C por un lapso de 20 minutos.
2.2.Aplicación de recubrimientos de
protección
2.2.1. Aplicación de ácido oleico (AP5) como
lubricante
La finalidad de esta etapa fue transportar el
método de aplicación del lubricante utilizado a la
salida de los hornos de recocido de formado de
vidrio, a la salida de los hornos de curado del
polímero base agua (Figura 2), buscando
proteger el recubrimiento base agua de la fricción
ocasionada al momento de empacar el producto
en divisiones de cartón o bien durante su
transportación al cliente y de esta manera reducir
el tallado que puede sufrir el material.
El primer paso de este desarrollo fue definir el
rango de aplicación de las variables críticas para
transportarlas al proceso de pintado para ello,
fueron consideradas, la temperatura de superficie
antes de entrar al túnel de aplicación, el peso del
panel de vidrio y el flujo de ácido oleico aplicado.
Figura 2. Diagrama de proceso de aplicación de AP5 a la
salida de los hornos de recocido.
Por lo anterior, se evaluaron las temperaturas de
la superficie vítrica de 26 paneles antes de ser
introducidos al túnel de aplicación de ácido
oleico, en donde se consideraron muestras con
diferentes pesos en un rango de 147 a 206
gramos, además de realizar la documentación del
flujo aplicado de AP5 (ft3/hora) para cada panel.
Los datos obtenidos fueron graficados,
correlacionando la masa de vidrio con la
temperatura de superficie y la cantidad de ácido
oleico, así como la relación entre estas dos
últimas.
5 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
En función de la correlación obtenida, los paneles
de vidrio recubiertos con pintura base agua
obtenidos de la etapa previa, fueron calentados en
horno horizontal de radiación IR hasta obtener el
rango de temperatura de superficie definida en la
correlación de variables para asegurar la
impregnación del lubricante en el túnel de AP5.
2.2.2. Aplicación de Silano
La deposición química en fase de vapor por
combustión (CCVD) se emplea en el proceso de
pintado de envases cristalinos como medio de
aplicación de silano para realizar un
pretratamiento al envase y asegurar la adherencia
del recubrimiento polimérico base agua. Esta
técnica se basa en una reacción de una mezcla de
gases y compuestos inorgánicos que dan lugar a
un recubrimiento solido sobre el sustrato vítrico.
La flama alcanza una temperatura mayor a 500
℃ generando capas muy finas de Silano que
aportan electrones libres para lograr la
adherencia de la siguiente capa de recubrimiento
[21].
Diversos trabajos muestran la aplicación de
recubrimientos inorgánicos para mejorar sus
propiedades de resistencia a la abrasión [22-24],
en base a estos desarrollos se plantea utilizar el
recubrimiento de silano como medio de
protección al tallado para el recubrimiento base
agua aplicado por aspersión.
Para la aplicación de silano fue utilizado un
equipo de Arcosil® de Arcotech GmbH con
voltaje de 230 V y 0.3 kVA.
Una vez aplicado el recubrimiento base agua a
los paneles de vidrio, las condiciones de
aplicación de silano que son utilizadas durante el
pretratamiento de superficies fueron acopladas
para realizar la aplicación sobre el panel pintado
(Figura 3).
Figura 3. Aplicación de silano en cadena transportadora de
pintado líquido.
Para ello, fue considerado una velocidad de
aplicación de silano: 0.086 in/min, una distancia
de aplicación entre el sustrato y la llama de 50 cm
y un tiempo de residencia del sustrato en la flama
de 4 segundos, logrando una temperatura del
panel de vidrio de 45°C.
2.2.3. Aplicación de recubrimiento de curado
UV
En el proceso de serigrafía son utilizados
barnices de secado UV, que debido a su
característica epóxica suelen poseer propiedades
relevantes sobre la resistencia al tallado [25]. Por
lo anterior, parte de la presente investigación
busca utilizar este tipo de resinas como
recubrimiento secundario de protección al
tallado, aplicándolo ahora por aspersión a través
de la modificación de su viscosidad.
La transferencia de aplicación de barniz de un
proceso de serigrafía a uno por aspersión además
del ajuste de viscosidad requiere la definición de
variables de secado ultravioleta y el curado
secundario por calor [26].
Durante el desarrollo fueron probados dos
barnices para asegurar la selección de aquel que
no solo garantice la protección del acabado
previo, además el mayor desarrollo de
transparencia y la mejor aplicación del
recubrimiento. Los barnices utilizados fueron
6 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
codificados como Barniz 091 del proveedor 1 así
como el Barniz 910 del proveedor 2, mientras
que los endurecedores utilizados fueron el
AM9192 y el UV HV8 respectivamente para
cada barniz. Cada uno de estos barnices fueron
diluidos con dos tipos de retardantes, el primero
de ellos es el diluyente HGM4622 y el segundo,
el retardante SV3 de Sefar, cada uno de ellos
fueron agregados buscando reducir la viscosidad
hasta un rango de 18±2 segundos en copa Ford 4
[20] en una relación de dilución mostrada en la
tabla 1, el cual es el utilizado en la aplicación de
recubrimientos por aspersión [27].
Las fórmulas obtenidas fueron aplicadas con una
pistola de aspersión de la marca Startingline® a
una presión de 60 Bares.
En cuanto a la definición de variables de secado,
la intensidad de la lámpara fue crítico, utilizando
una lámpara UV utilizada fue el modelo F600
graduable de DIMAX® calibrada con tiras
reactivas fotosensibles.
La velocidad de la banda de la lámpara UV fue
establecida a 73 in/min para asegurar un tiempo
de exposición de 10 segundos, mientras que el
porcentaje de potencia fue empleado al 85% para
obtener 400 mJ/cm2 de intensidad de lámpara y
así obtener el correcto secado del polímero.
Las condiciones del polimerizado secundario se
establecieron de acuerdo con ficha técnica de
cada proveedor, utilizando un horno de gas
industrial de 7 pies de ancho con recirculación de
aire superior, teniendo 12 minutos de tiempo de
curado a 140 °C y una frecuencia de banda de 22
Hz, obteniendo una curva de curado total de 53
minutos.
2.3. Prueba de Rub Tester
En esta etapa fue realizada la simulación del
contacto de cada uno de los recubrimientos con
dos tipos de divisiones de cartón que son
utilizadas para el empaque y transporte de
envases de vidrio pintado, estas fueron, la
división poli laminada y la laminada. Para este
propósito, fue utilizado el equipo Rub Tester
Sutherland® 2000™ (Figura 4) de acuerdo con
la norma ASTM D5264 [28], aplicando contacto
entre el cartón a cada uno de los recubrimientos
de protección (ya sea el ácido oleico, el polímero
UV, el recubrimiento de silano o bien el polímero
base agua que se desea proteger) durante 200
ciclos, ejerciendo un peso sobre el mismo de 0.9
Kg y una frecuencia de ciclo de 4 Hz.
Figura 4. Aplicación de Rub tester. a) Vista Frontal b)
vista lateral aplicando el contacto con el cartón.
Durante la prueba, cada una de las muestras fue
evaluada cada 10 ciclos, registrando el momento
donde se comienza a observar tallado en la
superficie, así como el nivel de daño obtenido al
finalizar la prueba.
El nivel de tallado fue dividido en tres categorías,
asignando un nivel 1 para los recubrimientos
donde no se observa un daño aparente, nivel 2,
para los casos donde se percibe rayas en la
a)
b)
7 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
superficie y un nivel 3 donde se detecta
desprendimiento del recubrimiento.
2.4. Caracterización de los recubrimientos
En esta etapa fueron determinadas las
propiedades de los recubrimientos secundarios
de protección (AP5, Arcosil y polímero de
secado UV) así como el recubrimiento base agua
primario, dichas pruebas fueron realizadas tanto
antes como después de aplicar la simulación del
tallado para conocer la eficiencia de la protección
y si las propiedades del pintado base agua son
modificadas por el segundo recubrimiento. Los
parámetros evaluados fueron brillo, lubricidad,
tensión superficial, dureza y transmitancia.
2.4.1. Lubricidad
Para determinar la cantidad de AP5 colocada en
la superficie del recubrimiento base agua, fue
evaluada la lubricidad utilizando una mesa de
inclinación AGR®. El método de evaluación
consiste en colocar tres muestras en forma
piramidal sobre la mesa para posteriormente, un
motor eléctrico incrementa el ángulo de
inclinación de la mesa, cuando el ángulo de
inclinación llega a ser tan grande que supera la
fuerza de fricción entre los componentes, el
componente superior se desliza y entra en
contacto con la barra lateral deteniendo el motor,
de esta manera se obtiene el ángulo de
inclinación donde la fricción es superada,
teniendo una relación directa donde a mayor
ángulo, menor es la cantidad de lubricante
aplicado ya que se requiere mayor fuerza para
romper la atracción entre los tres componentes
(Figura 5).
Figura 5. Mesa para evaluación de ángulo de lubricidad
[29].
En función del método descrito, fueron evaluadas
cada una de las muestras obtenidas en la
aplicación de ácido oleico en fase vapor, además
de la muestra con únicamente el recubrimiento
polimérico base agua, calculando el diferencial
de lubricidad entre ellas y confirmar la presencia
del lubricante en la superficie [29].
2.4.2. Tensión superficial
La tensión superficial fue evaluada como medio
de confirmación de la presencia silano sobre el
polímero base agua, ya que al cambiar el
parámetro y compararlo contra su valor nominal,
se puede determinar si la capa del recubrimiento
de protección se encuentra sobre la superficie.
Para la realización de la prueba se usaron tintas
reactivas Plasma Treat® base etanol serie C
BKS01-S con un rango de 30 a 72 mN/m (Figura
6), las cuales se rigen bajo la norma ASTM
D2578 [30].
8 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
Figura 6. Maletín de tintas de medición de tensión
superficial [31].
El método consiste en aplicar la tinta de valor alto
sobre la superficie buscando que el reactivo
permanezca estable durante al menos dos
segundos (buena humectación de la superficie),
si es así, la superficie tendrá como mínimo el
valor de tensión superficial marcado en el envase,
de otra manera se deberá continuar con la
aplicación de la tinta inmediata inferior en otra
zona de la superficie hasta encontrar la que
permanezca estable (Figura 7) para validación de
tensión superficial [31].
Figura 7. Aplicación de tintas reactivas.
2.4.3. Espesor de recubrimiento
El equipo utilizado para la determinación del
espesor del recubrimiento polimérico de secado
UV y validar la presencia del material en la
superficie del polímero a proteger, fue el medidor
película seca Defelsko Positest® DFT. La
técnica empleada consiste en colocar una
película de PET de espesor de 60 micras sobre la
superficie de la placa de vidrio con recubrimiento
base agua (Figura 8a).
Posteriormente, fueron aplicados a placas de
vidrio cada uno de los barnices de manera
independiente (Figura 8b) para después realizar
el secado y curado correspondiente, al finalizar
fue desprendida la película de PET (Figura 8c) y
evaluada con el medidor de película seca (Figura
8d), para obtener la medición del espesor de los
polímeros de secado UV, restando el espesor de
la película de PET (Figura 7e).
a)
b)
c)
d)
e)
Figura 8. Determinación de espesor. a) colocación película
PET, b) aplicación de recubrimiento, c) desprendimiento
película PET d) Medición de espesor, e) espesor del
recubrimiento.
9 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
2.4.4. Brillo
Para la evaluación de esta propiedad fue un
brillómetro Elcometer 407 Statistical (Figura 9)
utilizando el método de medición de acuerdo con
la Norma ASTM D523 [32].
Figura 9. Medición de brillo en placa de vidrio.
La prueba de brillo consistió en realizar 3
mediciones sobre la superficie del recubrimiento,
tanto antes como después de aplicar la
simulación de tallado con el equipo Rub Tester,
aplicando el método tanto a los recubrimientos de
protección, como al recubrimiento primario
(Figura 9).
2.4.5. Dureza
En la industria de los revestimientos, la
evaluación de dureza puede utilizarse para
determinar la resistencia de los revestimientos al
rayado.
Figura 10. Medición dureza bajo norma ASTM D3363.
El método se basa en determinar la dureza de la
pintura a través de la prueba de lápices bajo la
norma ASTM D3363 [33] (Figura 10), la cual
consiste en rayar la película seca con lápices
calibrados con dureza conocida (12B-9H) a un
ángulo de 45°, asegurándose que el lápiz genere
una línea de al menos 6.5mm, empezando con los
niveles más suaves 12B (Figura 11) y trazando
una línea por cada nivel hasta penetrar el
recubrimiento, sin formar cizalladuras alrededor
de la línea, el lápiz que obtenga este calidad de
penetración será el nivel de dureza del
recubrimiento.
Figura 11. Escala de dureza para el método con lápices de
grafito.
2.4.6. Transmitancia
La evaluación de transmitancia fue realizada para
conocer el porcentaje de luz que es transmitida a
través de los distintos recubrimientos y por ende
identificar el nivel de transparencia de cada uno
de ellos. La medición fue realizada dentro del
espectro visible (400-750 nm) en rangos de 50
nm mediante el uso de un espectrofotómetro UV-
Vis Genesys 10s de la marca Thermo Scientific,
la muestra fue colocada en el espectrofotómetro
de tal manera que el haz de luz sea perpendicular
a la superficie, asegurando evaluar la misma zona
en cada muestra, tanto antes como después de la
simulación al tallado.
3. Resultados
3.1. Aplicación de barniz base agua
El barniz que en el presente estudio se busca
proteger contra el tallado, fue caracterizado con
el fin de conocer como son modificadas cada una
de sus propiedades.
10 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
El material presenta una dureza 13B mientras que
el brillo se muestra en 64.6 GU y el área bajo la
curva de su transmitancia en el espectro visible
se determinó en 42,620 unidades.
La medición de la lubricidad de las placas de
vidrio con únicamente la aplicación de la laca
brillante base agua obtuvieron 16° de inclinación
necesaria en la prueba para poderlas deslizar.
La dureza determinada para el recubrimiento fue
de 13B.
3.1.1. Caracterización después de aplicación
de Rub Tester
Una vez aplicado el contacto con cartón
laminado, el brillo se reduce a 59.9 GU, mientras
que el área bajo la curva de transmitancia se
obtuvo un valor de 39,290 unidades.
Para el contacto con cartón poli laminado se
obtienen 58 GU de brillo y el área bajo la curva
de la curva de transmitancia alcanzó un valor de
40,545 unidades.
Figura 12. Resultados de prueba de Rub Tester del
polímero base agua.
Para el caso del nivel de desgaste obtenido con
cada tipo de cartón (Figura 12), con el cartón
laminado, el desgaste se comienza a observar a
partir de los 20 ciclos teniendo al final del
contacto un nivel 3 de abrasión. Para el cartón
poli laminado, se observa un desgaste a partir de
los 10 ciclos finalizando la prueba también con
un nivel 3 de tallado.
3.2. Aplicación de ácido oleico sobre el
polímero base agua
Mediante la recolección de datos se pronosticó la
temperatura ideal del sustrato para poder aplicar
el lubricante en función del peso del panel de
vidrio. La correlación obtenida se muestra en el
siguiente gráfico.
Figura 13. Gráfica de correlación de temperatura de
superficie antes del túnel de AP5 contra peso del sustrato.
De acuerdo con la ecuación de la recta (Figura
13), se puede observar que la temperatura a la
entrada del túnel si depende del peso del objeto
que se desea lubricar confirmando que esta
propiedad es crítica para mantener fuerzas en la
interface que asegurar la deposición del
lubricante [34], teniendo una relación
inversamente proporcional entre estas dos
variables, por tanto, el peso del panel de vidrio
utilizado fue sustituido en la ecuación obtenida, ,
que en este caso fue de 189 gramos, teniendo
entonces una temperatura requerida de 92 °C
antes de entrar al túnel de aplicación del
lubricante.
1
1.5
2
2.5
3
025 50 75 100 125 150 175 200
Nivel de desgaste
Ciclos de contacto
Cartón laminado Cartón polilaminado
y = -2.3613x + 538.47
R² = 0.8549
0
50
100
150
200
250
140 150 160 170 180 190 200 210
Temperatura superficie (°C)
Peso del panel de vidrio (gramos)
11 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
La relación entre el peso del envase y la cantidad
de AP5 también fue obtenida (Figura 14), donde
se observa que no hay una dependencia entre
dichas variables al obtener una R2 de 0.2279, por
lo que se tomó la decisión de evaluar tres
diferentes flujos y determinar la cantidad óptima
a través de la efectividad que se tenga de la
resistencia al tallado. Por lo anterior fueron
evaluados los flujos de 15, 20 y 30 ft3/hora
(SCFH) de ácido oleico.
Figura 14. Grafica de correlación de flujo en el túnel de
AP5 contra peso del sustrato.
Las muestras a las que se aplicó 15 SCFH de
ácido oleico presentan un ángulo promedio de
inclinación de 15°, demostrando una aplicación
pobre del lubricante al tener una reducción solo
del 6.3% en el ángulo de inclinación necesario
para deslizar la placa de vidrio.
Por otro lado, las muestras con aplicación de 20
SCFH obtuvieron un ángulo de 10° confirmando
un mayor espesor del lubricante sobre la
superficie respecto a obtenido con un flujo de 15
SCFH.
Las placas con aplicación de 30 SCFH muestran
un ángulo promedio de 9°, validando que esta
muestra es la que contiene la mayor cantidad de
lubricante.
En cuanto a la dureza, para las aplicaciones con
15 y 20 SCFH se obtuvo un valor de 10B,
mientras que para la aplicación de 30 SCFH el
valor de dureza se determinó en 7B.
Por lo anterior, el flujo que aporta un mayor
incremento de dureza al recubrimiento base agua
es el de 30 ft3/hr creciendo la dureza 7 niveles,
de 13B a 7B, sin embargo, este incremento no es
precisamente que el polímero base agua tenga
mayor resistencia a la penetración, más bien se
refiere a que al tener un lubricante en la
superficie cualquier cuerpo que entre en contacto
con el tendrá mayores posibilidades de deslizarse
y no de penetrar, claro es que a mayor cantidad
de ácido oleico, el nivel detectado de dureza es
mayor [19].
El brillo para cada una de las muestras con
aplicación de ácido oleico mostró un incremento
significativo, teniendo 69.9 GU para el flujo de
15 SCFH, 72.9 GU para el flujo de 20 SCFH y
75.7 GU para 30 SCFH.
El área bajo la curva calculada para la
transmitancia obtenida de cada recubrimiento
estima un valor de 41,545 unidades para las
muestras con menor cantidad de ácido oleico,
41,650 unidades para las muestras con 20 SCFH
y 41,795 unidades para la aplicación con 30
SCFH.
3.2.1. Caracterización después de la
aplicación de Rub Tester
Una vez realizado el desgaste con cartón
laminado se observa una disminución de brillo
para cada caso, teniendo 66.4 GU para la
aplicación de ácido oleico con 15 SCFH, 70.3
GU para la aplicación con 20 SCFH y 73.3 GU
para las muestras con 30 SCFH.
La transmitancia también presenta una reducción
de área bajo la curva calculando 37,265 unidades
con aplicación de 15 SCFH, 37,775 unidades
y = -0.1448x + 47.716
R² = 0.2279
10
15
20
25
30
35
140 160 180 200 220
Cantidad AP5 (SCFH)
Peso panel de vidrio (gramos)
12 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
para 20 SCFH y 40,365 GU para la aplicación de
30 SCFH.
En cuanto a los resultados de la prueba de Rub
Tester con el cartón laminado, para las muestras
donde se aplicaron 15 SCFH de ácido oleico se
obtuvo un desgaste Nivel 1 a partir de los 40
ciclos, presentando a los 200 ciclos un Nivel 3 de
desgaste. Para las muestras con 20 SCFH el
primer desgaste es mostrado a partir de los 50
ciclos terminado con un nivel 3 a los 200 ciclos
de contacto.
Por último, las muestras con aplicación de 30
SCFH mostraron el primer desgaste significativo
a los 75 ciclos, finalizando con nivel 2 de tallado
al final del contacto con el cartón (Figura 15).
Figura 15. Desgaste obtenido sobre el ácido oleico
utilizando cartón laminado.
Para las muestras en contacto con cartón poli
laminado, el brillo también se ve reducido
obteniendo 58.4 GU para las muestras con 15
SFCH de flujo, 71.3 GU para las muestras con
aplicación de 20 SCFH y 73.7 GU para las
muestras con la mayor cantidad del lubricante.
De las áreas bajo la curva obtenidas de la
medición de transmitancia, se tiene para la
aplicación mínima de ácido oleico 37,695
unidades, mientras que el flujo aplicado de 20
SCFH se obtuvo 40,240 unidades, y para 30
SCFH 41,385 unidades.
Figura 16. Desgaste obtenido sobre el ácido oleico
utilizando cartón poli laminado.
En la prueba de Rub Tester, fue observado el
primer desgaste desde los 30 ciclos para la
aspersión con 15 SCFH teniendo al final de la
prueba un nivel 3 de desgaste. De las muestras
con aplicación de 20 SCFH de lubricante el
desgaste se presentó hasta los 60 ciclos
finalizando la prueba con un nivel 2 y por último
se tiene primer signo de abrasión a partir de los
100 ciclos para las placas con aplicación de 30
SCFH, manteniéndose en un nivel 1 de desgaste
(Figura 16).
3.3. Aplicación de Silano sobre el polímero
base agua
Para validar la aplicación de este recubrimiento,
fue evaluada su tensión superficial ya que de
acuerdo con estudios previos el silano tiene la
capacidad de modificar esta propiedad
aprovechando su cambio para favorecer la
adherencia de recubrimientos secundarios [21].
Al realizar la prueba por el método de tinta
reactiva [30], se obtuvo una tensión superficial de
28 mN/m para el recubrimiento polimérico base
agua. Una vez aplicado el silano se volvió a
1
1.5
2
2.5
3
025 50 75 100 125 150 175 200
Nivel de desgaste
Ciclos de contacto
Polímero 15 SCFH 20 SCFH 30 SCFH
1
1.5
2
2.5
3
025 50 75 100 125 150 175 200
Nivel de desgaste
Ciclos de contacto
Polímero 15 SCFH 20 SCFH 30 SCFH
13 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
evaluar la tensión, obteniendo 38 mN/m,
indicando que, en efecto fue depositada la
película de silano sobre el polímero.
La dureza del recubrimiento al finalizar la
aplicación se obtuvo de 1B, mientras que el brillo
obtenido fue de 75.6 GU y el área bajo la curva
de la transmitancia en el espectro visible fue
calculada en 42,800 unidades.
3.3.1. Caracterización después de la
aplicación de Rub Tester
Al realizar le contacto con el cartón laminado el
brillo se reduce a 59.1 GU y el área bajo la curva
de la transmitancia a 41,960 unidades. En cuanto
a la prueba de Rub Tester (Figura 17), el primer
rastro de tallado fue observado desde los 25
ciclos, finalizando con un nivel 2 de desgaste a
los 200 ciclos de contacto.
Figura 17. Desgaste obtenido sobre el recubrimiento de
silano utilizando cartón laminado y polilaminado.
Para el contacto con cartón poli laminado, el
brillo mostró una disminución a 71.0 GU,
mientras que el área bajo la curva de la
transmitancia obtuvo 42,405 unidades. Sobre la
prueba de Rub Tester el desgaste inicial se
presentó a partir de los 40 ciclos, terminando la
prueba con un nivel 2 de desgaste (Figura 16).
3.4. Aplicación de recubrimiento por curado
UV sobre el polímero base agua
En este caso fue evaluado el espesor del
recubrimiento de protección para comprobar su
correcta aplicación sobre la superficie del
polímero (Tabla 1). Los datos obtenidos
demuestran la presencia del barniz de curado UV
sobre la superficie del polímero, logrando el
mayor grosor con el Barniz 091 diluido con
AM9345 al alcanzar 7 micras de película
aplicada.
Tabla 1. Espesores de película de los barnices UV
aplicados.
Barniz
Diluyente
Relación
Barniz-
Diluyente
Espesor
obtenido
091
AM9345
1.0:1.0
7 micras
091
SV3
1.0:1.3
3 micras
910
AM9345
1.0:1.1
5 micras
También se puede observar la influencia que
tiene cada diluyente sobre el espesor de película,
observando que la muestra que contiene el
retardante SV3 generó el menor espesor de
película, notando también que es el diluyente que
mayor proporción guarda en mezcla con el
barniz, ya que fue necesario agregar un 30% más
de este material para lograr los 18±2 segundos de
viscosidad de la mezcla aplicada, en
comparación con la muestra donde fue utilizado
el diluyente AM9345.
Por otra parte, la comparar el espesor de película
entre barnices, se observa una capa 40% más
gruesa con el barniz 091 que con el 910,
observando que para este último fue necesario
aplicar un 10% más de diluyente AM9345 para
el ajuste de viscosidad.
Lo anterior demuestra que a mayor cantidad de
diluyente la capa final se reduce debido a la
evaporación de este en la fase de curado térmico,
1
1.5
2
2.5
3
025 50 75 100 125 150 175 200
Nivel de Desgaste
Ciclos de contacto
Polímero con laminado Polímero con poli laminado
Silano con laminado Silano con poli laminado
14 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
lo que sugiere que deberá realizarse una mayor
aplicación en caso de que se busque incrementar
el espesor de película [35].
Para el barniz 910 diluido con AM9345, se
obtuvo una dureza 1H, un brillo de 50.8 GU y
40,675 unidades de área bajo la curva de
transmitancia.
En cuanto al barniz 091 diluido con AM9345, la
dureza obtenida fue 1H, 53.6 GU de brillo y
39,875 unidades de área bajo la curva de
transmitancia en el espectro visible.
Para la dilución de barniz 091 y retardante SV3,
el valor de dureza fue de 1F, el brillo disminuyó
drásticamente a 18 GU y el cálculo del área bajo
la curva de transmitancia fue de 28,295 unidades.
3.4.1. Caracterización después de la
aplicación de Rub Tester
Al realizar el contacto con el cartón laminado, el
Barniz 910 mezclado con retardante AM9345 el
brillo se vió reducido a 40.3 GU y el área bajo la
curva a 40,545 unidades. En la prueba de Rub
Tester el primer desgaste fue observado desde los
20 ciclos terminando la prueba con un nivel 3 de
abrasión.
Para el Barniz 091 diluido con AM9345 el brillo
se redujo a 37.6 GU y el área bajo la curva a
39,680 unidades. Para este caso, en la prueba de
Rub tester el primer signo de abrasión también se
presentó desde los 20 ciclos, finalizando con un
Nivel 3 de desgaste.
En la dilución de barniz 091 y retardante SV3 el
brillo bajó a 14.1 GU y el área debajo de la curva
de transmitancia a 30,840 unidades. En la prueba
de abrasión (Figura 18), se presentó un nivel 2 de
desgaste desde los 20 ciclos, finalizando en 3 al
concluir los 200 ciclos de contacto.
Figura 18. Desgaste obtenido sobre recubrimiento con
curado UV utilizando cartón poli laminado.
En cuanto a las muestras puestas en contacto con
cartón poli laminado, se observó que para el
recubrimiento obtenido de la mezcla de Barniz
910 y Diluyente AM9345 el brillo se redujo a
47.5 GU y el área bajo la curva de la
transmitancia fue de 40,365 unidades, mientras
que la prueba de Rub Tester mostró el primer
signo de abrasión desde los 20 ciclos, teniendo
un nivel 2 al finalizar el contacto.
Para el recubrimiento obtenido con la dilución de
Barniz 091 y Diluyente AM9345, el brillo al
terminar el desgaste se redujo a 44.5 GU y el área
bajo la curva de transmitancia a 39,860 GU. En
la prueba de tallado el primer desgaste aparece
desde los 20 ciclos, manteniendo un nivel 1 hasta
el final de la prueba.
Para la mezcla de Barniz 091 y SV3, al realizar
el contacto con cartón laminado, el brillo se
redujo a 11.4 GU el área bajo la curva de
transmitancia a 24,360 unidades. En cuanto al
resultado en Rub Tester (Figura 19), un nivel 2
de tallado fue observado desde los primeros 20
ciclo/s, finalizando la prueba con Nivel 3 de
desgaste.
1
1.5
2
2.5
3
025 50 75 100 125 150 175 200
Nivel de desgaste
Ciclos de contacto
Polímero 091/AM9345
091/SV3 910/AM9345
15 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
Figura 19. Desgaste obtenido sobre recubrimiento con
curado UV utilizando cartón laminado.
3.5.Comparación de la efectividad entre
recubrimientos
3.5.1. Dureza
El silano también aporta dureza al polímero base
agua que protege, incluso más que cualquier
aplicación de ácido oleico, teniendo para este
caso un incremento de dureza de 12 niveles
respecto a la muestra del polímero primario base
agua que no tiene protección.
En cuanto a los resultados de los polímeros de
curado UV, donde se observa un incremento de
hasta 15 niveles en comparación con la dureza
del recubrimiento base agua que se desea
proteger. También se observa que no existe una
diferencia significativa de dureza de acuerdo con
el tipo de barniz o diluyente que se esté
empleando.
3.5.2. Brillo
En esta sección, se busca determinar si una
segunda capa afecta el del polímero base agua
tanto antes como después de sufrir abrasión a
través de la prueba de Rub Tester con los dos
tipos de cartones.
Una vez aplicado el ácido oleico al polímero, el
brillo se incrementa en un 8% para la aplicación
con 15 SFCH, 13% para la aplicación con 20
SCFH y un 17% para la aplicación con 30 SCFH,
por lo que claramente se puede asumir que
lubricante si se encuentra en la superficie del
recubrimiento polimérico y el espesor de capa es
mayor conforme el flujo de aplicación se
incrementa, además de que el lubricante mejora
esta propiedad del polímero.
Al realizar la prueba de Rub Tester, la versión
con cartón laminado sigue conservando un brillo
mayor que la muestra sin el lubricante, sin
embargo, la muestra evaluada con cartón poli
laminado resulta con una disminución de brillo
en un 10%, igualando los datos que se obtuvieron
en las muestras que no contienen ningún tipo de
recubrimiento secundario, sugiriendo que la
cantidad de ácido oleico aplicado para estas
muestras es insuficiente y por tanto la protección
al tallado no es eficiente.
Por otro lado, al someter a la abrasión las
muestras con aplicación de 20 SCFH,
continuaron mostrando un aumento de brillo
comparándola con la muestra con solo el
recubrimiento primario base agua, situándose en
un incremento del 10%, este resultado se presenta
al utilizar ambos cartones.
Para el caso de las muestras con la mayor
aplicación de ácido oleico (30 SCFH), se obtuvo
un incremento de brillo del 17%, adicional al
aplicar tallado tanto con el cartón laminado como
poli laminado, el incremento de brillo solo se ve
reducido a un 13.5 y 14% respectivamente.
En cuanto al recubrimiento de silano, si bien hay
un incremento de brillo por la aplicación de esta
capa y se alcanzan niveles superiores a 70 GU, al
realizar el tallado con cartón laminado, se tiene
una disminución incluso mayor que la del barniz
por sí solo, bajando de 76 a 59 GU, sin embargo,
1
1.5
2
2.5
3
025 50 75 100 125 150 175 200
Nivel de desgaste
Ciclos de contacto
Polímero 091/AM9345
091/SV3 910/AM9345
16 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
la abrasión con cartón poli laminado muestra un
buen comportamiento al solo reducir el brillo en
un 6% y mantenerse por encima del valor del
polímero primario base agua.
Para el comportamiento de los polímeros de
curado UV, donde desde la evaluación de la capa
previo al tallado se ve un desempeño pobre de
brillo, teniendo un valor máximo de 50 GU para
el barniz 091 que fue diluido con AM9345,
reduciendo el valor de la primera capa del
polímero base agua en un 21%. El peor
desempeño se observa con la dilución del barniz
091 en SV3, ya que se tiene una pérdida de brillo
de un 72% con la aplicación de este
recubrimiento de protección.
En cuanto a los resultados obtenidos posteriores
a la prueba de Rub Tester, para este tipo de
recubrimientos de curado ultravioleta, se observa
una disminución de brillo desde un 20 hasta un
37%, siendo la más significativa en la muestra
donde fue aplicada la dilución con SV3 y
sometida a prueba de tallado con división poli
laminada. Teniendo así los resultados de brillo
más pobres de todos los recubrimientos
evaluados.
3.5.3. Transmitancia
La transmitancia arrojó resultados para conocer
el comportamiento de la transparencia y color del
recubrimiento, tanto al aplicar el material de
protección sobre el polímero base agua como al
someterlo a la abrasión con los dos tipos de
cartones.
Figura 20. Curva de transmitancia en el espectro visible de los recubrimientos aplicados.
En primera instancia se muestra en la Figura 20
el comparativo entre el recubrimiento polimérico
base agua y su comportamiento al tener en la
superficie un segundo recubrimiento.
De ahí, obteniendo las áreas bajo la curva de cada
aplicación y comparándolas contra la del
polímero base agua, se observa que la
transmitancia se reduce en 2.5% para la
aplicación con 15 SCFH de ácido oleico, 2.3%
para la de 20 SCFH y 1.9% para el caso de la
aplicación de 30 SCFH.
60
80
100
120
140
400 450 500 550 600 650 700 750
% Transmitancia
Longitud de onda (nm)
Polímero base agua AP5 15 ft3/hr AP5 20 ft3/hr
AP5 30 ft3/hr Silano 091/AM9345
091/SV3 910/AM9345
17 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
En cuanto al silano se observa un
comportamiento prácticamente idéntico al del
polímero, mostrando una diferencia entre áreas
de solo el 0.4%, esto se debe probablemente al
tamaño de partícula del silano, ya que, de acuerdo
con estudios previos [9], se tienen partículas
nanométricas depositadas en la superficie que no
interfieren con la longitud de onda de espectro
visible.
El comportamiento de los tres diferentes barnices
probados donde se observa la mayor diferencia
de transmitancia, obteniendo para la mezcla de
Barniz 091 con diluyente AM9345 una reducción
del 6.4%, para la mezcla del Barniz 910 y
AM9345 4.6% y para la dilución de Barniz 091
con SV3 se obtuvo del 33.6%, siendo este
recubrimiento el que mayor pérdida de
transparencia genera.
En cuanto a la afectación del color del
recubrimiento de protección, se observa que
todas las curvas mantienen la misma tendencia
del polímero base agua, por lo que se puede
estimar que este parámetro no sufre cambio para
ninguno de los recubrimientos aplicados.
Como segunda fase del análisis de transmitancia,
se realizó el comparativo de curvas de cada
recubrimiento tanto antes como después de sufrir
la abrasión con los dos tipos de cartón
empleados, con el objetivo de cuantificar el grado
de desgaste a través de la perdida de la
transparencia del material. De acuerdo con lo
anterior, fueron comparadas las áreas bajo las
curvas teniendo los siguientes resultados.
Para la aplicación del polímero base agua (Figura
21), se obtuvo una disminución de transparencia
del 7.8% al aplicar tallado con cartón laminado y
4.9% con poli laminado.
Figura 21. Curvas de transmitancia del polímero base
agua.
El ácido oleico (AP5) con 15 SCFH la reducción
de transparencia se sitúa en un 10.3% para el
laminado y un 9.27% para el poli laminado. Al
ser mayor la transparencia que la obtenida para el
polímero base agua, se deduce que el
recubrimiento no es constante en toda la
superficie, generando rugosidad en la misma, lo
que contribuye a un mayor desgaste del polímero
además de que, al someterse a un calentamiento
previo se puede inferir que este debilita los
enlaces del polímero provocando mayor
sensibilidad a la abrasión (Figura 22).
Figura 22. Curvas de transmitancia de aplicación de ácido
oleico con 15 SCFH.
En cuanto a la aplicación de 20 ft3/hr una
reducción de transmitancia del 9.30% para el
45
65
85
105
125
145
400 450 500 550 600 650 700 750
% Transmitancia
Longitud de onda (nm)
Antes del tallado Tallado laminado
Tallado poli laminado
45
65
85
105
125
145
400 450 500 550 600 650 700 750
% Transmitancia
Longitud de Onda (nm)
antes del tallado tallado laminado
tallado poli laminado
18 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
empaque laminado y 3.39% para el poli
laminado, mostrando una mejora del 30.5% para
este último caso en comparación con el resultado
del polímero base agua, sin embargo, para el
cartón laminado se obtiene todavía mayor
desgaste, sugiriendo que aún la cantidad aplicada
de ácido oleico es insuficiente para proteger la
superficie del polímero (Figura 23).
Figura 23. Curvas de transmitancia de aplicación de ácido
oleico con 20 SCFH.
En la aplicación con un flujo de ácido oleico de
30 SCFH (Figura 24), la reducción de
transmitancia al aplicar el tallado se logra
aminorar significativamente, teniendo solo el
3.42% de perdida con el cartón laminado y el
0.98% con el poli laminado, igualando
prácticamente para este último caso la trayectoria
de la curva antes de sufrir el tallado.
Figura 24. Curvas de transmitancia de aplicación de ácido
oleico con 30 SCFH.
Para el caso, de las muestras con aplicación de
silano, la mejora también fue significativa,
reduciendo solamente la transmitancia en un
1.96% al utilizar cartón laminado y el 0.92% con
el cartón poli laminado, de manera adicional, se
observa que la diferencia de abrasión entre
cartones es mínima, igualando prácticamente
para ambos casos la curva del recubrimiento
antes de sufrir el desgaste (Figura 25).
Figura 25. Curvas de transmitancia de aplicación de
Silano.
En el caso donde fue utilizado un polímero de
curado UV como recubrimiento secundario,
donde analizando las dos mezclas que menor
pérdida de transparencia mostraron, es decir la
del Barniz 091 y el Barniz 910 ambos con
diluyente AM9345.
Para las muestras donde fue empleado el Barniz
910 en mezcla con AM9345 (Figura 26) se
obtuvo una reducción de transmitancia del 0.32%
y 0.76% para cartón laminado y poli laminado
respectivamente, en tanto, se observa solo una
pérdida de transmitancia de 0.49% y 0.04% para
las muestras de Barniz 091 mezclado con
diluyente AM9345 y sometido a Rub Tester con
cartón laminado y poli laminado respectivamente
(Figura 27), siendo este último recubrimiento el
que menor diferencia de transparencia presenta
después de someterse al tallado.
45
65
85
105
125
145
400 450 500 550 600 650 700 750
% Transmitancia
Longitud de onda (nm)
Antes del tallado tallado laminado
tallado polilaminado
45
65
85
105
125
145
400 450 500 550 600 650 700 750
% de Transmitancia
Longitud de onda (nm)
antes del tallado tallado laminado
tallado poli laminado
45
65
85
105
125
145
400 450 500 550 600 650 700 750
% Transmitancia
Longitud de onda (nm)
Antes del tallado Tallado laminado
Tallado poli laminado
19 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
Figura 26. Curvas de transmitancia de aplicación de
Barniz 910 y diluyente AM9345.
Figura 27. Curvas de transmitancia de aplicación de
Barniz 091 y diluyente AM9345.
Figura 28. Curvas de transmitancia de aplicación de
Barniz 091 y diluyente SV3.
La curva de transmitancia del Barniz 091 diluido
con SV3 (Figura 28) muestra la menor
transparencia obtenida de todos los
recubrimientos la cual, en longitudes de onda
debajo de 550 nm se sitúa debajo del 85% lo que
demuestra un recubrimiento con baja
transparencia, por lo que fue descartado su uso.
3.5.4. Evaluación del tallado mediante Rub
Tester
Para el caso de las muestras que fueron sometidas
a lubricación de ácido oleico y puestas en
contacto con cartón laminado se observa que con
un flujo de 15 y 20 SCFH, aun cuando el tallado
comienza a presentarse a los 20 y 30 ciclos
posteriores al que presenta el recubrimiento sin
protección, al final del contacto, el nivel obtenido
se mantiene en 3. En cuanto al flujo de 30 SCFH
el primer desgaste se observa hasta los 80 ciclos,
mejorando la resistencia en comparación con el
recubrimiento sin protección que presenta los
primeros signos de abrasión desde los 20 ciclos,
adicionalmente, al final de la prueba el material
muestra una reducción de nivel 3 a 2, mostrando
una mejora en su resistencia al desgaste.
Para las muestras puestas en contacto con cartón
poli laminado, particularmente las que contienen
una aplicación de 15 SCFH el resultado es similar
al presentado con el cartón laminado, sin
embargo, a partir de la muestra con 20 SCFH la
mejora es más significativa, teniendo para esta
muestra un incremento de 10 a 60 ciclos del
primer rastro de tallado además de reducir el
nivel de desgaste de un nivel 3 a 2 al final de la
prueba. Para las muestras con 30 SCFH el primer
desgate se presenta hasta el ciclo 100,
manteniendo un nivel 1 hasta el final de la prueba
Para el caso de las muestras que se les aplicó
silano, el contacto con ambos tipos de cartones,
presenta un tallado se ve reducido de 3 a 2
mientras que el inicio del desgaste solo se
45
65
85
105
125
145
400 450 500 550 600 650 700 750
% Transmitancia
Longitud de onda (nm)
Antes de Rub Tester Rub Tester laminado
Rub Tester Poli laminado
45
65
85
105
125
145
400 450 500 550 600 650 700 750
% Transmitancia
Longitud de onda (nm)
Antes de Rub-Tester Rub Tester laminado
Rub Tester poli laminado
45
65
85
105
125
145
400 450 500 550 600 650 700 750
% Transmitancia
Longitud de onda (nm)
Antes de Rub Tester Rub Tester laminado
Rub Tester polilaminado
20 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
observa una mejora en la muestra que fue
sometida a contacto con cartón poli laminado,
migrando del ciclo 10 al 40.
Las muestras con polímeros de curado UV,
donde la dilución de barniz 910 con SV3 mostró
incluso un mayor desgaste con ambos cartones
que la muestra de polímero base agua sin
recubrimiento de protección, esto muestra
relación con el espesor obtenido de este
recubrimiento, ya que se obtuvo una película
pobre de solo 3 micras que supone la formación
de una superficie rugosa y por tanto más
susceptible a la abrasión.
En cuanto a la muestra que se le aplicó el barniz
910 diluido con AM9345 sometida a abrasión
con cartón laminado, presentó un
comportamiento idéntico que la muestra sin
recubrimiento, por lo que para este caso no se
observa que exista una protección al tallado.
Cabe mencionar que, de este mismo
recubrimiento al someterlo a la abrasión con
cartón poli laminado se observa una mejora en el
nivel de tallado al final de la prueba, reduciendo
de un nivel 3 a un 2.
Este comportamiento está relacionado con el
espesor del recubrimiento, ya que el barniz 910
desarrolló un grosor mayor al diluirlo con
AM9345 que con SV3 (Tabla 1), este espesor
mayor asegura mayor cantidad de material
depositado, eliminando la generación de crestas
y valles en el superficie y por ende una aplicación
menos rugosa, lo que aminora la superficie de
contacto y la abrasión entre superficies así como
el desprendimiento y desgaste del material al
entrar en contacto con el cartón menos rugoso,
que en este caso es el poli laminado.
De las muestras de barniz 091 diluido con
AM9345, se observa una mejora con ambos tipos
de cartones, haciéndose más evidente con el poli
laminado, ya que el nivel 1 de tallado permanece
desde los 20 ciclos y hasta el final de la prueba
mostrando una relación directa con el espesor de
película fijado, ya que de las tres muestras de
barniz que se aplicaron, este es el que mayor
grosor obtuvo.
4. Conclusiones
De acuerdo con los resultados mostrados, se
observa que los mejores recubrimientos que
contribuyen a la reducción del tallado al contacto
con distintos cartones son, el ácido oleico (AP5)
a un flujo de 30 SCFH y el Silano.
Para la aplicación de AP5, la propiedad que
mayormente se beneficia es el brillo del
recubrimiento, incluso mejora el valor inicial del
polímero base agua antes de aplicar el
recubrimiento de protección, incrementando en
un 17%.
El nivel de desgaste muestra gran significancia,
al aplicar abrasión con ambos cartones, se
observa tallado hasta después de los 75 ciclos en
contacto manteniéndose en Nivel 1 hasta el
término de la prueba.
En cuanto a la película de silano, mostró
excelentes resultados en transmitancia de luz al
modificar en menos el 1% la curva en el espectro
visible posterior a su aplicación. La dureza
presenta de los mejores incrementos mostrados
con cualquier recubrimiento, al incrementar de
un nivel de 13B a 1B en la prueba del lápiz.
El desgaste mostrado después de sufrir abrasión
aparece después de los 40 ciclos en contacto
alcanzando solo un nivel 2 al final de la prueba.
Con los resultados obtenidos en el presente
proyecto se proporcionan dos recubrimientos
capaces de reducir el desgaste de polímeros base
agua y por tanto aumentar su tiempo de vida.
21 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
Existen áreas de oportunidad en la aplicación de
ácido oleico, teniendo resultados conservadores
en la prueba de Dureza, siendo este material el
que menor incremento mostró.
Para el silano el resultado que presenta área una
mejora reducida es el brillo, siendo afectado en
un 22% al terminar el contacto con el cartón
laminado, por lo que será recomendable buscar
un mayor espesor del recubrimiento para reducir
el impacto del degaste con este cartón.
Tanto el ácido oleico como el silano son
materiales comúnmente utilizados en la industria
de los recubrimientos que abren la ventana de
posibilidades de utilizar la infraestructura con la
que se cuenta en el sector para tener doble
aplicabilidad y optimizar los procesos
productivos, además de reducir el uso de
materiales de embalaje complejos con bajo
potencial de reciclado que son utilizados
actualmente para la protección de los polímeros.
Finalmente, se obtiene una ventana de
investigaciones para estudiar el impacto de estos
materiales de protección sobre polímeros mate
base agua que son altamente rugosos y con mayor
tendencia a la abrasión o bien, polímeros
pigmentados para detectar si existe alguna
alteración en el color del recubrimiento o incluso
un mayor desgaste.
Otro factor para analizar en desarrollos
posteriores es la degradación de cada uno de los
materiales de protección al contacto con
temperaturas ambientales, humedad y rayos UV
para determinar el tiempo de vida del material
una vez aplicado.
5. Reconocimiento de autoría
Elena Hernández: Conceptualización,
Metodología, Investigación, Escritura: revisión y
edición, visualización, supervisión y
administración del proyecto. Daniel Gustavo
Martínez Toto: Análisis Formal, Investigación,
Curación de datos, Escritura-borrador original.
María Guadalupe Navarro Rojero: Validación y
supervisión.
Referencias
[1] M. E. Kamen y H. Ming, «Glass
decorating method using bis phenol-A epoxy
resins and related compositions and articles».
Patente 735181, 2001. JP2000507281A - Glass
decorating method using bisphenol A epoxy
resin and related compositions and articles -
Google Patents
[2] T. J. Hart, R. B. Hodek, N. Louis J., T.
Robert H. y Z. Yingchao C., «Method and
compositions for improving durability of coated
or decorated ceramic substrates». USA Patente
US 20050069714A1, 31 Marzo 2005.
US20050069714A1 - Method and compositions
for improving durability of coated or decorated
ceramic substrates - Google Patents
[3] R. Siebenlist, G. Eisen y L. Hoekman,
«Scratch Masking Coating for glass containers».
USA Patente US 20090208657A1, 20 Agosto
2009. US20090208657A1 - Scratch masking
coating for glass containers - Google Patents
[4] R. G. La Casse y W. S. Creasy, «Scratch-
Resistant Anti-fog coating composition
incorporating isocyanate-reactive surfactants».
Patente 5,877,254, 1999. US20090208657A1 -
Scratch masking coating for glass containers -
Google Patents
[5] S. Oblon, M. Mcclelland y P. Neustadt,
«Method for deposition of an anti-scratch
coating». Patente US 2009/0017314 A1, 2009.
[6] H. J. Fleck, «Scratchproof silicone
coating for cooking plates made of glass or glass
22 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
ceramics». Francia Patente EP 2 243 752 B1,
2012. EP2243752B1 - Kratzfeste
Silikonbeschichtung für Kochflächen aus Glas
oder Glaskeramik - Google Patents
[7] J. R. Schneider, D. D. Ragan, K. S.
Rechenberg, A. M. Chasser y K. A. Barkac,
«Composiciones de revestimiento en polvo
curables que proporcionan resistencia mejorada
al rayado y a la abrasión y procedimiento de uso
de las mismas». España Patente EP 1345999, 13
Abril 2016. EP1345999B1 - Härtbare
pulverbeschichtungszusammensetzungen mit
verbesserter kratzfestigkeit und verfahren zur
verwendung derselben - Google Patents
[8] S. Mohamadpour, B. Pourabbas y P.
Fabbri, «Anti-scratch and adhesion properties of
photo-curable polymer/clay nanocomposite
coatings based on methacrylate monomers,»
Scientia Iranica, vol. 18, nº 3, pp. 765-771, 2011.
https://doi.org/10.1016/j.scient.2011.06.001
[9] L. Z. Y. H. y. C. L. Yun Wang,
«Comparative Study on Optical Properties and
Scratch Resistance of Nanocomposite Coatings
Incorporated with Flame Spray Pyroli¿yzed
Silica Modified via in-situ Route and ex-situ
Route,» Journal of Materials Science and
Technology, pp. 251-258, 2016.
https://doi.org/10.1016/j.jmst.2015.11.008
[10] C. Pankiewicz, T. Duraisamy, B.
Gardner, I. Dudas, D. C. Kapp, E. A. Axtell y G.
E. Sakoske, «Materials for Improved adhesion
relating to functional cold en coatings (CECs)
and methods of detecting same». Patente WO
2011/102936 A1, 2011. US20130040392A1 -
Materials for Improved Adhesion Relating to
Functional Cold End Coatings (CECs) and
Methods of Detecting Same - Google Patents
[11] S. Lv, W. Zhou, H. Miao y W. Shi,
«Preparation and properties of polymer/LDH
nanocomposite used for UV curing coatings,»
Progress in Organic Coatings, vol. 65, pp. 450-
456, 2009.
https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2009.04.001
[12] L. G. Anderson, K. A. Barkac, S. A.
Desaw, M. E. Hartman, D. E. Hayes, T. R.
Hockswender, K. L. Kuster, G. J. Maccollum y
M. Nakajima, «Coating Compositions having
improved scratch resistance, coated substrates
and methods related thereto». Patente WO
01/09259 A1, 2000. WO2001009259A1 -
Coating compositions having improved scratch
resistance, coated substrates and methods related
thereto - Google Patents
[13] K. Su y D. Makita, «Protective Coatings
and methods of applying and using the same».
USA Patente US 20040106707A1 , 3 June 2004.
US20040106707A1 - Protective coatings and
methods of applying and using the same - Google
Patents
[14] S. Lehmann y W. Schaefer, «Glass
Priniting ink or lacquer of epoxy resin, other
resin and photoinitiator». Patente
US008501876B2, 2004. US8916656B2 - UV
hardening glass printing ink and UV hardening
glass printing lacquer and method for printing a
glass substrate - Google Patents
[15] A. M. E. A. Dawid Prz˛adka, «POSS-
modified UV-curable coatings with improved
scratch hardness and hydrophobicity,» Progress
in Organic Coatings, p. 8, 2016.
https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2015.09.007
[16] L. Fogelström, E. Malmström, M.
Johansson y A. Hult, «Hard and Flexible
Nanocomposite Coatings using Nanoclay-Filled
Hyperbranched Ppolymers,» Applied materials
& Interfaces, vol. 2, nº 6, pp. 1679-1684, 2010.
https://doi.org/10.1021/am1001986
23 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
[17] E. Petrovicova, R. Knight, L. S. Schadler
y T. E. Twardowsk, «Nylon 11/Silica
Nanocomposite coatings applied by the HVOF
process. II.Mechanical and barrier properties,»
Journal of Applied Polymer Science, vol. 78, pp.
2272-2289, 2000. https://doi.org/10.1002/1097-
4628(20001220)78:13<2272::AID-
APP50>3.0.CO;2-U
[18] E. Barna, B. Bommer, J. Kürsteiner, A.
Vital, O. v. Trzebiatowski, W. Koch, B. Schmid
y T. Graule, «Innovative, scratch proof
nanocomposites for clear coatings,» Composites
Part A: applied science and manufacturing, vol.
36, pp. 473-480, 2005.
https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2004.10.0
14
[19] S. Rajput, V. Gite, P. Mahulikar, V.
Thamke, K. Kodam y A. Kuwar, «Renewable
Source Based Non-biodegradable Polyurethane
Coatings from Polyesteramide Prepared in One-
Pot Using Oleic Acid,» Journal of the American
Oil Chemists' Society, vol. 91, nº 6, pp. 1055-
1063, 2014. https://doi.org/10.1007/s11746-014-
2428-z
[20] ASTM International, D1200-10 Standard
Test Method for Viscosity by Ford Viscosity
Cup, USA: ASTM International, 2018. Standard
Test Method for Viscosity by Ford Viscosity Cup
(astm.org)
[21] V. Seitz, K. Arzt, S. Mahnel, C. Rapp, S.
Schwaminger, M. Hoffstetter y E. Wintermantel,
«Improvement of adhesion strength of self-
adhesive silicone rubber on
thermoplasticsubstrates - Comparison of an
atmospheric pressure plasma jet (APPJ) and a
Pyrosil flame,» International Journal of
Adhesion & Adhesives, vol. 66, 2016.
https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2015.12.009
[22] A. S. Khanna, «Nanotechnology in High
Performance Paint Coatings,» Asian Journal of
Experimental Sciences, vol. 21, nº 2, pp. 25-32,
2008. AS Khanna (ajesjournal.com)
[23] C.-H. Chen, A. S. T. Chiang, S.-Y. Li, A.
T. Wu y Y. S. Sun, «Scratch-resistant zeolote
anti-reflective coating on glass for solar
applications,» Solar energy materials & solar
cells, vol. 95, pp. 1694-1700, 2011.
https://doi.org/10.1016/j.solmat.2011.01.032
[24] P.-f. He, H.-d. Wang, S.-y. Chen, G.-z.
Ma, M. Liu, Z.-g. Xing, Y.-w. Wang, S.-y. Ding,
D.-y. He y X. Chen, «Interface characterization
and scratch resistance of plasma sprayed TiO2-
CNTs nanocimposite coating,» Journal of Alloys
and compounds, 2019.
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153009
[25] D. Przadka, E. Andrzejewska y A.
Marcinkowska, «Multimethacryloxy-POSS as a
crosslinker for hydrogel materials,» European
Polymer Journal, vol. 72, 2015.
https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2015.09.007
[26] S. Sepeur, N. Kunze, B. Werner y H.
Schmidt, «UV curable hard coatings on plastics,»
Thin Solid Films, vol. 351, pp. 216-219, 1999.
https://doi.org/10.1016/S0040-6090(99)00339-9
[27] C. Gandon, «Sustrato transparente
revestido de una capa de polímero.». España
Patente ES 2 336 886 T3, 4 Diciembre 2002.
ES2336886T3 - Sustrato trasnparente revestido
de una capa de polimero. - Google Patents
[28] ASTM Intenational, D5264-98R19
Abrasion Resistance of Printed Materials by the
Sutherland Rub Tester, Standard Practice F, vol.
15.10, USA: ASTM Intenational, 2019. Standard
Practice for Abrasion Resistance of Printed
Materials by the Sutherland Rub Tester
(astm.org)
24 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 5 (4): e235
[29] Agr International, Inc., «Tilt Table,»
Febrero 2022. [En línea]. Available:
https://www.agrintl.com/product/tilt-table/.
[30] ASTM International, D2578-17 Standard
Test Method for Wetting Tension of
Polyethylene and Polypropylene Films, vol.
08.02, USA: ASTM International, 2017.
Standard Test Method for Wetting Tension of
Polyethylene and Polypropylene Films
(astm.org)
[31] Plamatreat GmbH, «Tintas de Prueba
para determinación de tension superficial,» [En
línea]. Available:
https://www.plasmatreat.es/downloads/espanol/
01_Tintas-de-
prueba_es_low.pdf?m=1481280213. [Último
acceso: Julio 2022].
[32] ASTM International, D523-14R18
Standard Test Method for Specular Gloss, vol.
06.01, USA, 2018. Standard Test Method for
Specular Gloss (astm.org)
[33] ASTM International, D-3363-20
Standard Test Method for Film Hardness by
Pencil Test, vol. 06.01, USA, 2020. Standard
Test Method for Film Hardness by Pencil Test
(astm.org)
[34] D. H. Lee y R. A. Condrate, «FTIR
spectral characterization of thin film coatings of
oleic acid on glasses: I. Coatings on glasses from
ethyl alcohol,» Journal of Materials Science, vol.
34, nº 0022-2461, pp. 139-146, 1999..
https://doi.org/10.1023/A:1004494331895
[35] B. Jiang, X. Shi, T. Zhang y Y. Huang,
«Recent advances in UV/thermal curing silicone
polymers,» Chemical Engineering Journal, vol.
435, nº 1, 2022.
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.134843
Derechos de Autor (c) 2022 Elena Hernández Velázquez, Daniel Gustavo Martínez Toto, María Guadalupe Navarro Rojero
Este texto está protegido por una licencia Creative Commons 4.0.
Usted es libre para compartir —copiar y redistribuir el material en cualquier medio o formato — y adaptar el documento —
remezclar, transformar y crear a partir del material— para cualquier propósito, incluso para fines comerciales, siempre que
cumpla la condición de:
Atribución: Usted debe dar crédito a la obra original de manera adecuada, proporcionar un enlace a la licencia, e indicar si se
han realizado cambios. Puede hacerlo en cualquier forma razonable, pero no de forma tal que sugiera que tiene el apoyo del
licenciante o lo recibe por el uso que hace de la obra.
Resumen de licencia - Texto completo de la licencia
