Analisi rivestimenti, vernici e coating

Prove fisiche superficiali eseguite dal nostro laboratorio

Esame visivo

L’esame visivo del rivestimento di un particolare comprende tutte quelle operazioni preliminari, non distruttive, utili a verificare l’integrità del rivestimento, la sua uniformità, e l’assenza di difetti superficiali. Per difetti superficiali si intendono solitamente cricche, porosità, alterazioni e disomogeneità della copertura, presenza di blistering, fori, bolle, rigonfiamenti, etc.
Questo esame iniziale è molto importante poiché testimonia l’idoneità al provino a subire ulteriori test, e può far emergere difetti importanti che potrebbero inficiare l’esito delle prove successive. L’assenza di tali difetti risulta fondamentale per certificare un buon rivestimento.
L’esame visivo viene compiuto prevalentemente osservando minuziosamente il provino mediante l’occhio umano dell’operatore. Tuttavia spesso ci si può avvalere di mezzi di ingrandimento come fotocamere o stereoscopi per effettuare un’indagine più precisa. Un report fotografico del particolare può venire fornito a richiesta del cliente a testimonianza del lavoro svolto.

Adesione del rivestimento

La prova di adesione è una prova distruttiva che prevede l’incisione del rivestimento fino al supporto, impiegando un apposito strumento denominato “quadrettatore” che traccia un reticolo di solchi, con spaziature prefissate tra le incisioni in accordo con le principali normative di riferimento.
Mediante questa incisione si crea una griglia di sezioni di rivestimento di piccole dimensioni che risultano quadrate. L’applicazione di un nastro adesivo normato e la successiva rimozione manuale consentono di valutare l’adesione del rivestimento al substrato attraverso la percentuale di rivestimento staccato. Il valore dell’adesione si esprime attraverso un indice numerico: 0 corrisponde a nessun distacco di rivestimento, 5 ad una quantità solitamente superiore al 65%. La prova di adesione può essere effettuata sia “a nuovo” sul provino nello stato di fornitura, sia su provini sottoposti a prove di invecchiamento accelerato al fine di determinare se tali prove abbiano compromesso l’adesione del rivestimento.
Modena Centro Prove riesce a svolgere la prova di adesione in conformità alle norme: UNI EN ISO 2409, ASTM D3363, MTM0120, FIAT 50449, FIAT 50461, DIN EN ISO 20567, FIAT 55842, FIAT 55842-1, PV 3952.

Durezza e scratch test

Il grado di durezza di un rivestimento può essere determinato attraverso un test che preveda la sua incisione con strumenti di penetrazione specifici. Tali “penetratori” possono essere o a durezza via via crescente (mantenendo la pressione uniforme tra le varie prove), o a durezza costante ma con pressione variabile in modo discreto.

Lo scopo della prova è quello di determinare quale sia il valore di durezza oltre il quale il rivestimento si danneggia permanentemente rimanendo graffiato dal penetratore. In base alla normativa seguita gli strumenti di incisione del supporto consistono o in vere e proprie matite, la cui punta in grafite è catalogata sulla base della propria durezza mediante la scala in lettere universalmente riconosciute, oppure con penne con puntale metallico, sulle quali può essere modulata la pressione tramite una molla regolabile ad intervalli discreti. Entrambi i metodi forniscono un risultato che quantifica la resistenza al graffio del rivestimento, intesa come l’attitudine del rivestimento a subire un danneggiamento permanente.

La prova di durezza del rivestimento è presente nella maggior parte delle qualifiche di prodotto e di processo perché è uno strumento utile per quantificare l’eventuale danneggiamento indotto sul materiale da un invecchiamento. Modena Centro Prove  svolge la prova di adesione in conformità alle norme: ASTM D3363, UNI EN ISO 15184, FIAT 50452.

Brillantezza (Gloss)

La brillantezza è una proprietà ottica della superficie legata alla capacità di riflettere la luce specularmente. La misura è effettuata mediante un glossmetro, strumento capace di emettere e ricevere, dopo riflessione da parte della superficie in esame, e quantificare un raggio luminoso incidente con angolazione ben precisa e regolabile (solitamente 60° o 20°). Presente nella maggior parte delle qualifiche di prodotto e processo, il test di brillantezza può essere eseguito in conformità con: ASTM D523, FIAT 50457, TL 203, UNI EN ISO 2813.

Colorimetria e scale di grigio

La colorimetria è una prova non distruttiva che consiste nel misurare tramite parametri discreti e normati, il valore di colore specifico di ogni superficie. Uno dei modi per definire e misurare un colore prevede la determinazione delle tre coordinate L* a* e b* dello spazio CIELab. Queste tre coordinate di uno spazio tridimensionale sono in grado di fornire un valore numerico univoco che identifica qualsiasi tipo di colore. L* valuta la luminosità del colore (quindi da bianco a nero); a* misura la quantità di rosso o di verde nel colore, b* la quantità di giallo o di blu.
Associando output numerici ad ogni colore è possibile confrontarli tra loro, o stimare la variazione di colore a seguito di un invecchiamento, quantificando il degrado indotto. Il ΔE (DeltaE) rappresenta la variazione di colore tra due misurazioni. All’aumentare del valore di ΔE, maggiore risulta la variazione di colore.

In Modena Centro prove è possibile effettuare prove di colorimetria in accordo con: ASTM D1729, DIN 53263, UNI EN ISO 8941, VW 50190, VW 50195,

Il sistema di valutazione a “scale di grigio” secondo la norma UNI EN 20105-A02 consiste nella determinazione del grado di variazione del colore di una superficie esposta a trattamenti superficiali. La variazione di colore, ad esempio indotta da un invecchiamento, è espressa attraverso un valore numerico (grado) determinato attraverso il confronto visivo con strisce di riferimento composte da una coppia di grigi (da 5, il massimo: con due grigi scuri uguali, a 1, il minimo: con il grigio più chiaro possibile a fianco del grigio più scuro). La valutazione deve essere svolta all’interno di una camera normata con illuminazione diurna bianca e inclinazione dei campioni di 45°. L’operatore quindi associa la coppia di grigi con variazione più simile alla variazione avvenuta sul nostro campione. Questo permette di parametrizzare la variazione di colore percepita affidandole un valore numerico.

Spessore del rivestimento

La misura dello spessore di un rivestimento può essere sia una prova distruttiva che non distruttiva. È infatti possibile misurare lo spessore sia mediante uno spessimetro magnetico, tramite il metodo delle correnti indotte (UNI EN ISO 2360) sia per microscopia (UNI EN ISO 1463) previa preparazione di un provino prelevato dal campione in esame.

La prima prevede l’impiego di uno spessimetro, in grado di valutare la variazione di una corrente trasmessa da una sonda posta a contatto col rivestimento da misurare. Si possono utilizzare due tipologie sonde, una per materiali ferromagnetici e una per materiali non ferromagnetici. Lo strumento fornisce come risultato la misura dello spessore del rivestimento attraverso il valore del campo magnetico indotto (correnti parassite) o la tensione generata nella bobina (correnti indotte). Si tratta di un test completamente non distruttivo che non induce nessun danneggiamento nel rivestimento in esame.

La valutazione dello spessore per microscopia, fornisce una misurazione dello spessore più precisa rispetto allo spessimetro e consente una valutazione dell’architettura di rivestimento (numero di strati, spessore di ogni strato, presenza di difetti come porosità, cricche, distacchi). Occorre prelevare un provino rappresentativo del campione in esame idoneo ad effettuare la stima dello spessore in sezione trasversale previa adeguata preparazione che solitamente prevede inglobamento in resina, lucidatura e lappatura.

Test di abrasione superficiale (Taber test e Crock Meter)

Le prove di abrasione, o resistenza all’usura abrasiva, sono prove distruttive che consistono nel testare il provino rivestito (o il tessuto) attraverso cicli di abrasione controllata, mediante panni, carte o dischi abrasivi normati.
Il taber è uno strumento automatico che pone il materiale in esame in rotazione rispetto a due dischi abrasivi su cui è applicato un carico modulabile, solitamente 10N. Il test termina dopo un numero di giri prefissato e la resistenza ad abrasione (associata a un determinato numero di cicli) è calcolata attraverso la perdita gravimetrica: il provino è pesato prima e dopo la prova e la quantità di rivestimento rimossa normalizzata al carico applicato e al numero di giro percorso fornisce una stima del tasso di usura del materiale.
Numero di cicli, peso applicato, e tipologia di disco abrasivo sono i parametri che devono essere specificati in ogni normativa o in ogni richiesta (ASTM D 4060, ASTM D 1044, FIAT 50455/10, ISO 9352).
La resistenza all’abrasione di un materiale/rivestimento può essere valutata anche attraverso il crockmeter. In questo caso si parla di resistenza allo sfregamento perché il test prevede un’abrasione traslazionale, data da una serie di cicli “andata e ritorno”. Un carico prefissato agisce su di un perno su un perno al quale viene montata una testa abradente a cui è possibile fissare un panno o una carta abrasiva normati. Una guida fa si che il movimento sia sempre precisamente traslazionale nello stesso punto del campione, rendendo riproducibile e modulabile anche questa prova.

Test di resistenza agli urti

I test di resistenza agli urti sono molteplici e si differenziano per il tipo di urto a cui è sottoposto il provino. Sono tutti test tendenzialmente distruttivi. Nel nostro laboratorio è possibile effettuare i seguenti test:
– Resistenza ad urti dopo trattamento criogenico.
Il provino viene raffreddato in camera per cicli termici ad una temperatura inferiore allo zero (solitamente -30°C) per un tempo prefissato, viene estratto e immediatamente colpito da una sfera di acciaio di massa 1kg lasciata cadere da un’altezza stabilita dalla normativa. Il provino deve resistere a diversi urti di questo tipo in diverse zone senza rompersi o senza avere evidenti difetti estetici o strutturali.

– Resistenza a colpi di pietra.
Questo test simula l’urto sulla carrozzeria da parte di piccoli sassi. Una massa, stabilita dalla normativa, di pietrisco normato in composizione e granulometria (500g solitamente) viene caricata in una camera cilindrica (un cannone ad aria compressa) in grado di modulare la pressione all’interno del compressore. Un provino planare è fissato all’estremità della bocca della camera e investito dal pietrisco, mobilitato da aria compressa, solitamente con un angolo di incidenza di 45°. La resistenza del rivestimento viene valutata sulla base del numero e grandezza delle scalfitture che appaiono sulla superficie a seguito degli urti.

– Resistenza a caduta di una massa.
La prova di resistenza a caduta di una massa è svolta mediante l’uso di un Impact tester, strumento composto da un’asta verticale regolabile sulla quale è fatto scorrere, in caduta libera, un punzone con punta arrotondata di peso prefissato. L’altezza da cui viene fatto cadere tale punzone determina la forza applicata all’urto. Un provino planare fissato alla base dell’asta subisce una deformazione plastica permanente. L’entità della deformazione, l’eventuale presenza di cricche, scalfiture, delaminazioni, costituiscono l’esito del test.

I principali standard di riferimento sono: UNI EN ISO 6272-1, FIAT 9.55253, ASTM D2794, FIAT 9.55253.

Test di resistenza agli agenti chimici

Il test di resistenza agli agenti chimici prevede l’utilizzo di un ampio spettro di sostanze chimiche volte ad emulare le possibili sostanze con cui può entrare in contattato il materiale in esame. In genere i test prevedono il contatto con la soluzione scelta, nella concentrazione specificata, o mediante applicazione di gocce che vengono lasciate agire sotto la protezione di un vetrino da laboratorio per un lasso di tempo prefissato (da pochi minuti ad alcune ore), oppure mediante sfregamento, per un numero prefissato di volte, con un batuffolo di cotone imbevuto nell’agente, o infine spalmando la pasta corrosiva (come nel caso di Corrodkote) sul provino, e lasciandola agire per lassi di tempo normati.

Gli agenti chimici oggetto di questi test sono i più disparati e dipendono dalle norme di riferimento richieste: prodotti ausiliari per la manutenzione del veicolo (come oli freni, oli motore, propellenti come gasolio o benzina, detergenti per gomme o cruscotto), soluzione batteria (che contiene acido solforico), paste corrosive specifiche come Corrodkote, alimenti (cioccolato, ketchup, aranciata, caffè), detergenti, creme per le mani, alcol o simulanti di sostanze organiche come sudore e escrementi di volatili.
Lo scopo di tali prove è verificare che il provino prima e dopo il test mantenga un’integrità estetica e strutturale. E’ possibile associare test di brillantezza o di colorimetria a questo test al fine di verificare la non alterazione dei parametri estetici del provino.
Modena Centro Prove è attrezzata per svolgere test in conformità con: PF. 90144, FIAT 50473/01, DMH 00-04.013, Fiat 7-D3322, ASTM D3363, ASTM D3363, DMH 00-04.026.

Car Wash

Il car wash è un test che simula il degrado indotto su particolari estetici da parte dell’azione abrasiva delle spazzole impiegate nei lavaggi automatici o a seguito dell’impiego di una lancia a pressione per il lavaggio ad acqua.
Questi test consistono nel sottoporre uno i più provini a veri e propri cicli di lavaggio automatico, di numero standardizzato. Un’altra modalità di esecuzione del car wash test prevede l’incisione di croci sulla superficie del rivestimento sottoposto all’azione di una lancia ad acqua ad alta pressione per un numero di secondi standardizzato con l’obiettivo di testare la resistenza del rivestimento anche a seguito del danneggiamento indotto. Questo tipo di test sono solitamente seguiti da valutazioni di brillantezza per verificare l’eventuale opacizzazione del rivestimento dopo il lavaggio.
I principali standard di riferimento sono: UNI EN ISO 20566, FIAT 9.55842, FCA MS.90102.

Prove di combustione

Le prove di combustione prevedono l’esposizione di uno o più provini a fiamma diretta, in camera di combustione, per verificare l’infiammabilità, l’autoestinguenza o la capacità di combustione del materiale sotto test. Queste prove possono essere svolte sia su particolari strettamente legati all’automotive, come materiali polimerici o compositi da intero o esterno vettura, sia su materiali impiegati nell’arredamento o nell’edilizia. In base alla norma seguita che delinea il numero di particolri da testare e la severità dei parametri, i provini di dimensioni prefissate vengono innescati all’interno di una camera di combustione di dimensioni normate, con un’inclinazione standard (solitamente 90° o 45° rispetto alla fiamma) per un tempo predeterminato (15 o 30 secondi).
L’altezza della fiamma, così come la sua composizione sono parametri regolabili e fissati dalla normativa, in modo da risultare riproducibili. L’esito della prova viene valutato sulla base dell’eventuale accensione del materiale, dal fatto che in caso di ignizione esso pervenga a spegnimento in modo autonomo, o da quanto il fronte delle fiamme avanzi nel tempo della prova (solitamente la fiamma viene lasciata ardere per 30 o 60 secondi).
I principali standard di riferimento sono: UNI EN ISO 20566, FIAT 9.55842, FCA MS.90102.

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