Introducción
Como inspectores de revestimientos certificados, se les puede pedir que midan el color y el brillo de las capas de acabado aplicadas a las estructuras industriales para verificar que se hayan aplicado el color y el brillo correctos, o para que sirvan como valores de referencia para futuras mediciones comparativas durante la vida útil del revestimiento. Dado que los cursos de capacitación/certificación CIP de AMPP no abordan específicamente la medición del color y el brillo, consideré apropiado discutir el tema en este foro. Los puentes, tanques, plantas generadoras de energía y otras instalaciones utilizan el color para la marca, la seguridad o la estética básica para apaciguar al público, ya que los tanques y los puentes suelen ser visibles desde los vecindarios públicos. Para las instalaciones comerciales “de ladrillo y cemento”, el color y el brillo suelen ser parte de una marca y la retención es primordial para la imagen que pretenden proyectar. Los parques de atracciones utilizan ampliamente colores brillantes para atraer a los visitantes y brindarles “experiencias” específicas. También lo utilizan para la señalización. El color puede ser tan crítico que las versiones de los colores de capa superior formulados (en papel recubierto especial conocido como Leneta Charts) seleccionados por el propietario de una instalación pueden ser un envío requerido antes del inicio de un proyecto.
En este número del Foro de inspectores de revestimientos certificados se describe la aplicación de las mediciones de color y brillo en estructuras industriales y comerciales, se describen brevemente los valores de color y brillo y se destacan los instrumentos que se pueden utilizar en el taller o en el campo para medir la diferencia de color y la retención de brillo. Parte de la información de este foro se extrajo de un artículo titulado “Problema resuelto: mi pintura luce mal. ¿Puedo demostrar que se ha desvanecido?”, publicado en Durability and Design en el otoño de 2017.
Aplicación de mediciones de color y brillo a estructuras industriales y comerciales
La radiación solar puede causar el deterioro del sistema de resina (y, en ocasiones, de los pigmentos) del revestimiento con el tiempo, lo que provoca cambios de color y una reducción del brillo. Según el tipo de revestimiento, la fórmula, el color y la ubicación de la estructura, el cambio de color y brillo puede ocurrir en tan solo 6 meses. Por el contrario, algunas capas de acabado en condiciones similares, como el fluorouretano, pueden conservar su color y brillo durante más de 25 años.
Los colores brillantes y los colores más oscuros tienden a cambiar más rápidamente, mientras que los colores más claros y pasteles tienden a retener el color por más tiempo. Un caso de estudio sobre la importancia de la formulación del recubrimiento para la estabilidad del color es el Puente Hell Gate [1] , un puente ferroviario de arco pasante de acero entre Astoria en Queens, Randall y Ward’s Islands, y el Bronx, NY. El puente se extiende por un tramo del East River conocido como Hell Gate. A principios de la década de 1990, el puente fue completamente recubierto por primera vez en más de 80 años. El color seleccionado para la capa superior se conocía como “Hell Gate Red”, un rojo natural profundo. El sistema de 4 capas estaba compuesto por dos capas de epoxi, una capa de poliuretano pigmentado y una capa superior transparente diseñada para preservar el color rojo del puente. Desafortunadamente, el puente comenzó a desteñirse a un color rosa incluso antes de que se completara la nueva capa de pintura. Según se informa, los problemas de retención del color en el puente Hell Gate se debieron al uso de un pigmento que no resistía la radiación solar y de un uretano transparente que no estaba formulado adecuadamente para proteger la capa base de uretano pigmentado. La posterior aplicación de una capa de acabado de fluorouretano (FEVE fluorado) en el mismo Hell Gate Red solo ha dado como resultado cambios menores en el color y el brillo después de 25 años.
El nivel de brillo o “brillo” de un revestimiento se selecciona principalmente por cuestiones estéticas, aunque la resistencia al frotado y al rayado mejora con revestimientos de mayor brillo. Las opciones pueden variar desde mate hasta mate de alto brillo, cáscara de huevo, satinado, semibrillante, brillante y alto brillo; sin embargo, los revestimientos protectores industriales no siempre están disponibles en cada uno de estos niveles. El brillo de un revestimiento protector cambia con el tiempo; estos cambios pueden deberse al envejecimiento del revestimiento o a la exposición a la radiación solar. Los revestimientos de acabado diseñados para uso exterior suelen estar formulados con estabilizadores de luz para maximizar la retención del brillo. Los sistemas de resina de poliuretano, polisiloxano, fluorouretano e incluso de látex acrílico tienden a retener su brillo durante más tiempo que los de vinilo, alquídico, epoxi y otros tipos de resina, pero en algunos casos son significativamente más costosos. El ojo humano puede detectar cambios de brillo superiores a aproximadamente 5 GU (unidades de brillo), pero reducciones menores en el brillo o la necesidad de cuantificar un cambio en el brillo solo se pueden determinar utilizando medidores de brillo.Las mediciones de color y brillo se pueden obtener en varias etapas. Se pueden adquirir a partir de muestras para verificar que la capa de acabado formulada (o teñida) coincida con el color y el brillo especificados. También se pueden obtener mediciones en la estructura después de la aplicación para verificar que se hayan aplicado el color y el brillo correctos, así como para servir como valores de referencia y luego compararlas con las mediciones tomadas durante la vida útil de la capa de acabado para evaluar el cambio de color y la retención del brillo.
Normas de la industria que rigen la medición del color
Existen cuatro métodos estándar ASTM para medir el color, que son:
- Método de prueba estándar ASTM E1349 para el factor de reflectancia y el color mediante espectrofotometría utilizando geometría bidireccional (45°:0° o 0°:45°)
- Método de prueba estándar ASTM E1331 para el factor de reflectancia y el color mediante espectrofotometría utilizando geometría hemisférica
- ASTM D2244 Práctica estándar para el cálculo de tolerancias de color y diferencias de color a partir de coordenadas de color medidas instrumentalmente
- Práctica estándar ASTM E1164 para la obtención de datos espectrométricos para la evaluación del color de objetos.
Medición del color
Las mediciones de color se pueden determinar utilizando colorímetros portátiles de mano similares al que se muestra en la foto de abajo.
Una buena descripción de las mediciones de color (colorimetría) fue proporcionada en un artículo de Rick A. Huntley y Richard A. Burgess (Consultores de recubrimientos sénior de KTA-Tator, Inc.), publicado en la revista Journal of Protective Coatings and Linings de diciembre de 2015, “ Lo que ves no siempre es lo que obtienes… El problema con la estética”. En el artículo, los autores afirman: “El color de un recubrimiento se puede cuantificar utilizando un colorímetro. El colorímetro mide la energía espectral de la luz reflejada desde el recubrimiento sobre el espectro visible. Luego, el instrumento asigna las coordenadas de color estándar de medición resultantes en lo que se conoce como un espacio de color. Hay varios espacios de color, cada uno con diferentes coordenadas para un color, pero uno de los más comunes es el espacio de color Lab. En ese espacio, L representa la oscuridad del color en una escala de 0 a 100, donde 0 representa el negro más oscuro y 100 representa el blanco más brillante. Las coordenadas a* y b* representan el color y tienen números del -100 al 100, donde a* positivo representa tonos rojos, a* negativo representa tonos verdes, b* positivo representa tonos amarillos y b* negativo representa tonos azules” (Figura 1).
Para determinar si existen diferencias de color, se comparan las mediciones en dos lugares diferentes, o bien las mediciones en el mismo lugar, pero en dos puntos diferentes en el tiempo. Las diferencias o los cambios se designan utilizando el símbolo ∆ (delta). Por ejemplo, si las diferencias entre el color claro y el oscuro o entre el negro y el blanco fueran de interés, el investigador observaría el ∆L* entre las mediciones. Sin embargo, lo más frecuente es que se trate del cambio en el color total, denominado ∆E (delta E). ∆E es la suma de los valores al cuadrado de ∆L, ∆a y ∆b*.
El cambio de color perceptible para el ojo humano generalmente se acepta como 3∆E o más para colores claros y 2∆E o más para colores oscuros, siempre que el color original esté disponible para comparación directa.
La mejor manera de determinar si se ha producido un cambio de color es medir el color en el momento de la instalación para establecer una línea de base. Las mediciones se deben tomar en lugares específicos y documentar dichos lugares, de modo que las mediciones futuras se puedan realizar en los mismos lugares.
También se pueden obtener muestras de color durante el proceso de selección del material (Foto 2), o se pueden pintar pequeños paneles de prueba en el momento de la aplicación inicial. Las muestras se deben almacenar en una carpeta o sobre (fuera de la luz solar) y se pueden colocar sobre la superficie en el futuro tanto para una evaluación visual del cambio como para realizar lecturas de instrumentos
en paralelo.
Normas de la industria que regulan la medición del brillo
Existe un método estándar ASTM para medir el brillo: Método de prueba estándar ASTM D523 para brillo especular, que describe los procedimientos para medir el brillo de muestras no metálicas en ángulos de incidencia de 20°, 60° y 85°.
El motivo por el que se mide el brillo utilizando tres geometrías diferentes, 20°, 60° y 85°, es para diferenciar los niveles de brillo bajo de los niveles de brillo alto. El ángulo recomendado para la medición depende del valor de la medición obtenida en un punto de inicio designado (ángulo de 60°), como se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1: Ángulos de medición recomendados
| Medición del brillo en un ángulo de 60° | Ángulo recomendado para la medición |
| De 10 a 70 unidades de brillo | 60° |
| 70 unidades de brillo | 20° |
| <10 unidades de brillo | 85° |
Los medidores de brillo están disponibles para medir en uno, dos o los tres ángulos. Por lo general, los medidores que miden en múltiples ángulos son más costosos que los medidores de un solo ángulo. Las mediciones de brillo tomadas en un ángulo específico no se pueden convertir a un ángulo diferente.
Cálculo de la retención del brillo
Al determinar la retención de brillo, se compara el nivel de brillo (en unidades de brillo o GU) de un recubrimiento recién aplicado con el nivel de brillo (en GU) después de una cierta cantidad de meses/años de exposición.
La retención del brillo generalmente se expresa como porcentaje:
Porcentaje de retención de brillo = 100 x (Brillo inicial – Brillo final )/Brillo inicial
Por ejemplo, si la medición del recubrimiento recién aplicado es 70,6 GU y la medición después de 5 años de exposición es 33,5 GU, el porcentaje de retención de brillo se calcula como:
Porcentaje de retención de brillo = 100 x (70,6 – 33,5) /70,6 = 52,5 %
Es importante que las mediciones de brillo inicial y provisional/final se obtengan utilizando el mismo ángulo y el mismo medidor cuando se determina el porcentaje de retención de brillo.
Resumen
El color y el brillo (brillo) son una ciencia que influye en nuestra “psique”. Afecta cómo nos sentimos en un entorno. Se utilizan para la creación de marcas, los indicadores de seguridad o la estética básica. Los colores brillantes con mucho brillo pueden darnos energía, mientras que los colores suaves con un brillo menor pueden tener un efecto calmante. Determinar si los lotes fabricados de recubrimientos coinciden con el color y el nivel de brillo seleccionados puede ser necesario en proyectos de recubrimientos industriales o comerciales donde el color y el brillo son aspectos críticos del producto final. Preveo que verá un mayor énfasis en la selección del color y la retención del color y el brillo a medida que aumenten nuestras expectativas de capas de acabado más duraderas.
