Control de la temperatura en el proceso de pintura

Figura 1: En 2018, Saint Clair Systems estudió la temperatura de las gotas como una función de la temperatura del aire ambiente, determinando que las gotas normalmente no están en el aire durante el tiempo suficiente para cambiar la temperatura de manera significativa.
Crédito de la foto: Saint Clair Systems

Pregunta: Escucho hablar mucho de controlar la temperatura en el proceso de pintura, pero ¿cuál es la temperatura adecuada para mi pintura?

Respuesta: La verdadera pregunta aquí es: ¿cuáles son las “temperaturas” adecuadas que se deben controlar? Aunque es sumamente importante, no se trata solo de la pintura. En cualquier proceso de fabricación —pero sobre todo en los procesos de dosificación— hay que tener en cuenta muchas temperaturas, y cada una de ellas requiere un enfoque de control diferente. Sin embargo, existen limitaciones de tiempo y presupuesto y, por supuesto, todo el mundo quiere obtener el “mayor beneficio por su dinero”, por lo que es importante saber dónde concentrar sus energías —y sus dólares— para obtener el mejor resultado.

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Nuestras investigaciones han demostrado que el orden de importancia de lo que tiene impacto sobre el resultado de la mayoría de los procesos de pintura es:

• Temperatura del sustrato
• Temperatura del fluido
• Temperatura del ambiente

A esto le llamamos “Jerarquía de la temperatura”.

Resulta que este también es el orden de dificultad, desde el más difícil (y más costoso de controlar) hasta el más fácil. La razón fundamental es la masa, es decir, la masa térmica.

El sustrato es el más importante porque tiene la mayor masa térmica de los tres. Incluso las piezas más pequeñas tienen una masa mucho mayor que la pintura que se les aplica. Esto influye en la pintura desde que entra en contacto con la superficie.

Si el sustrato está demasiado caliente, puede hacer que la viscosidad de la pintura disminuya de repente y haga que fluya de forma no deseada, lo que puede dar lugar a escurrimientos y goteos, o que se desprenda de los bordes afilados dejándolos desprotegidos. También podría hacer que la pintura se cure prematuramente y expulse el disolvente demasiado rápido o acelere la tasa de curado 2K, impidiendo que la pintura fluya correctamente, lo cual genera, por ejemplo, problemas de brillo y piel de naranja. Del mismo modo, si el sustrato está demasiado frío, puede hacer que la viscosidad de la pintura aumente repentinamente y también impedir que fluya de la manera que necesitamos. Y ahí está el problema: una temperatura inadecuada del sustrato puede producir los mismos defectos, tanto si está demasiado caliente como si está demasiado frío, por lo que su impacto es muy difícil de analizar.

La conclusión aquí es que el sustrato resulta más difícil de controlar. Cuanto mayor es la masa de un objeto, más energía se necesita para cambiar su temperatura. Como todos sabemos que la energía cuesta dinero, el control de la temperatura del sustrato es lo más costoso de diseñar, instalar y operar.

Lo siguiente es la temperatura de la pintura. El punto clave aquí es la viscosidad. La temperatura afecta inversamente la viscosidad de la pintura. A medida que la temperatura aumenta, la viscosidad disminuye. Al contrario, cuando la temperatura disminuye, la viscosidad se incrementa. Este cambio de viscosidad basado en la temperatura afecta aspectos como la fluidez, el escurrimiento y el goteo, la piel de naranja y el brillo, por nombrar solo algunos. Mantener una temperatura estable y constante garantiza una viscosidad también estable y constante, un factor relevante para los resultados del proceso de pintura. También es más fácil y económica de controlar que la temperatura del sustrato. Pero si simplemente va a cambiar cuando llegue al sustrato, ¿para qué molestarse?

La razón es que resulta importante controlar todas las variables que podamos en nuestro proceso. Si controlamos la temperatura y, por tanto, la viscosidad de nuestra pintura para que esta sea siempre constante, podemos entonces retirar eso de la lista cuando analicemos un problema. Además, podemos ajustar la viscosidad modificando la temperatura de la pintura para compensar otros problemas. La viscosidad pasa de ser una variable a una constante, y luego a ser una herramienta para controlar nuestro proceso.

Finalmente, hablemos de la temperatura del aire. Es un tema que todos entendemos. Independientemente del lugar en el que vivamos, es probable que tengamos calderas o equipos de aire acondicionado en nuestras casas para controlar el entorno y mantenernos cómodos. Esta comprensión íntima hace que sea fácil justificar nuestros esfuerzos y energía. De hecho, los talleres de pintura gastan millones de dólares cada año para controlar el ambiente en sus cabinas, y a menudo en sus recintos de mezcla. La lógica parece sencilla. Cuando la pintura se atomiza, las diminutas gotas tienen mucha superficie expuesta al ambiente, y la lógica imperante es que las gotas estarán a temperatura ambiente cuando lleguen a la pieza. Así, cuando controlamos la temperatura del aire, también controlaríamos la temperatura de la pintura.

Pero la realidad es muy distinta.

En el año 2018 estudiamos la temperatura de las gotas en función de la temperatura del ambiente. Y resulta que las gotas solo están en el aire entre 0.5 y 1.5 segundos, que no es tiempo suficiente para que cambien de temperatura de forma significativa. De hecho, hemos calculado que, incluso para una diferencia de temperatura de 13 °F entre la temperatura de la pintura y la temperatura ambiente, el cambio de temperatura de las gotas entre el atomizador y la pieza solo sería de 0.25 °F a 2.5 °F. Cuando filmamos el proceso con una cámara térmica, como aparece en la figura 1, la imagen muestra que incluso las partículas de la nube que han pasado por la pieza siguen estando a menos de 3.0 °F de la temperatura de la pintura que sale de la campana (Punto 1 - Punto 2).

Así que, para responder a su pregunta, la temperatura “correcta” para su pintura es la que produzca el mejor resultado en su proceso. Y puede ser diferente para los diversos tipos de pintura o para los distintos procesos, por lo que incluso dos instalaciones diferentes de la misma empresa que utilicen la misma pintura del mismo proveedor pueden necesitar una temperatura de pintura diferente para producir los resultados deseados en sus procesos. Por eso es tan importante controlar la temperatura de la pintura.