IX CONGRESO NACIONAL

DEL COLOR ALICANTE 2010

Alicante, 29 y 30 de Junio, 1 y 2 de Julio de 2010

Universidad de Alicante

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El IX Congreso Nacional de Color cuenta con el apoyo de las siguientes entidades:

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IX Congreso Nacional de Color

Alicante,

29 y 30 de Junio, 1 y 2 de Julio

Universidad de Alicante

Departamento de Óptica, Farmacología y Anatomía Facultad de Ciencias

Instituto Universitario de Física Aplicada a las Ciencias y las Tecnologías (IUFACyT)

Universidad de Alicante

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IX CONGRESO NACIONAL DEL COLOR. ALICANTE 2010 COMITÉ ORGANIZADOR Presidente Francisco M. Martínez Verdú Universidad de Alicante Vicepresidente I

Vicepresidente II Secretaria Científica

Secretaria Administrativa Secretaria Técnica

Tesorero Vocal

Vocal

Vocal

Vocal Vocal

Eduardo Gilabert Pérez Joaquín Campos Acosta Esther Perales Romero Olimpia Mas Martínez

Sabrina Dal Pont

Valentín Viqueira Pérez Elísabet Chorro Calderón Verónica Marchante Bárbara Micó Vicent

Elena Marchante

Ernesto R. Baena Murillo

Universidad Politécnica de Valencia

IFA-CSIC Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante Universidad de Alicante

COMITÉ CIENTÍFICO Natividad Alcón Gargallo Joaquín Campos Acosta

Pascual Capilla Perea Ángela García Codoner Eduardo Gilabert Pérez

José Mª González Cuasante

Francisco José Heredia Mira

Enrique Hita Villaverde Luís Jiménez del Barco Jaldo

Julio Antonio Lillo Jover

Francisco M. Martínez Verdú

Manuel Melgosa Latorre Ángel Ignacio Negueruela

Susana Otero Belmar

Jaume Pujol Ramo Javier Romero Mora

Mª Isabel Suero López

Meritxell Vilaseca Ricart

Instituto de Óptica, Color e Imagen, AIDO Instituto de Física Aplicada CSIC

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Universidad Politécnica de Valencia Universidad Politécnica de Valencia Universidad Complutense de Madrid

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CARACTERIZACIÓN COLORIMÉTRICA DE RECUBRIMIENTOS EN POLVO FOTOLUMINISCENTES

Natividad Alcón1, Consuelo Moreno1, Mª Teresa Rodríguez1, Ángel Tolosa1

1 Dpto. de Color y Óptica Oftálmica Instituto Tecnológico de Óptica, Color e Imagen (AIDO), Paterna (Valencia)

www.aido.es, nalcon@aido.es Resumen: Un recubrimiento o pintura fotoluminiscente es aquel que, después de ser excitado por una radiación ultravioleta, visible o infrarroja, en ausencia de cualquier estimulo luminoso, tiene la capacidad de emitir luz visible, durante un cierto tiempo, con una luminancia determinada. Esta propiedad es utilizada en multitud de productos, especialmente en aquellos destinados a la señalización para casos de emergencia (indicación de salidas, extintores, escaleras…). Principalmente son dos los parámetros físicos que determinan la aptitud para el uso de este tipo de productos: El tiempo de atenuación y su color. Dado que ambos parámetros van a estar condicionados por el tipo y concentración de pigmento fotoluminisente empleado en la obtención del recubrimiento o pintura, nuestro trabajo ha pretendido establecer la relación existente entre color y tiempo de atenuación, en función de la concentración de pigmento presente en la pintura. Para ello, se han preparado tres recubrimientos en polvo con diferentes concentraciones de pigmento fotoluminiscente, 20, 35 y 43%, aplicándose sobre probetas normalizadas de aluminio, con diferentes espesores: 100 y 200 µm aproximadamente. El color de las probetas se ha caracterizado a través de las coordenadas cromáticas CIELAB (D65, 10º, SCI), utilizando un espectrofotómetro dotado de esfera integradora. Se han realizado cinco medidas en diferentes zonas de cada una de las probetas y a efectos de análisis de resultados, cada muestra o probeta ha quedado caracterizada por la media de las cinco medidas efectuadas. El tiempo de atenuación se ha calculando siguiendo las pautas establecidas en la Norma UNE 23035. Palabras clave: Recubrimientos en polvo, pigmentos fotoluminiscentes, color

INTRODUCCIÓN

Básicamente los componentes de un recubrimiento o pintura en polvo son: resinas, pigmentos y aditivos, todos ellos en estado sólido. La obtención de la pintura no se consigue por mero mezclado de todos ellos, si no que se requiere de un proceso que consta de extrusión-fusión, molido y tamizado hasta obtener un polvo fino. Su aplicación se realiza utilizando una pistola electroestática y precisa de un proceso posterior de curado, bien térmico o por radiación UV, para formar una película con buenas propiedades mecánicas.

Un tipo especial de pigmentos, de aplicación en este tipo de recubrimientos, lo constituyen los denominados fotoluminiscentes. Generalmente éstos se componen de aluminatos de estroncio (SrAl2O4) dopados con tierras raras, su estructura cristalina les permite emitir luz en la oscuridad durante un tiempo tras la absorción de radiación electromagnética. Estos pigmentos se caracterizan ópticamente, entre otros, por su tiempo de atenuación, siendo este el tiempo transcurrido desde que finaliza la estimulación hasta que la luminancia se reduce a 0.3 mcd/m2.

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El efecto fotoluminiscente transferido a un producto, tras aplicar una pintura con estas propiedades, en términos de tiempo de atenuación, va a depender entre otros, de la concentración de pigmento que se incorpora a la fórmula del recubrimiento, y evidentemente del grosor de la capa depositada de pintura.

Estos factores que afectan directamente a la apariencia final del recubrimiento, también influyen en la percepción que se tenga de su color.

Partiendo de estos antecedentes, la finalidad de este trabajo ha sido establecer la posible dependencia entre el color y el tiempo de atenuación de un recubrimiento en polvo fotoluminiscente, con respecto a la concentración de pigmento presente en su composición y del grosor de la capa de pintura aplicada.

Es evidente que la optimización de ambos factores puede conducir a un aumento de rendimiento y prestaciones en términos ópticos, objetivo último para el desarrollo de nuevos recubrimientos fotoluminiscentes.

MATERIALES Y MÉTODOS

Partimos de una fórmula base de pintura en polvo, formada por un sistema híbrido de resinas epoxi-poliester y con aditivos de uso habitual en sus fabricación (nivelantes y desgasificantes, principalmente).

A esta fórmula base se incorporaron tres concentraciones diferentes de pigmento fotoluminiscente, en porcentajes 20, 35 y 43 % con respecto al peso total.

Una vez elaborada la pintura se aplicó sobre probetas normalizadas de aluminio, previamente recubiertas con un recubrimiento blanco. La elección de este tratamiento previo vino condicionada por la transparencia del recubrimiento fotoluminiscente elaborado, puesto que no incorpora en su fórmula pigmentos opacificantes ni ningún tipo de carga.

Las pautas de fabricación fueron las mismas para todas las pinturas, siguiendo las condiciones de extrusión establecida por la ficha técnica de las resinas.

Se aplicaron dos muestras de cada fórmula con distinto espesor (100 y 200 micras aproximadamente) y se curaron térmicamente todas ellas en las mismas condiciones. El color de las extensiones se ha caracterizado a través de las coordenadas cromáticas CIELAB (D65, 10º, SCI), utilizando un espectrofotómetro dotado de esfera integradora. Se han realizado cinco medidas en diferentes zonas de cada una de las probetas y a efectos de análisis de resultados, cada muestra o probeta ha quedado caracterizada por la media de las cinco medidas efectuadas.

Para la estimación del tiempo de atenuación se han seguido las directrices establecidas en la Norma UNE 23035. Se ha estimulado cada muestra durante 5 minutos con una lámpara de Xenón de 180W que proporciona una iluminancia media de 1000 lux. Pasado este tiempo se ha medido la luminancia, mediante un fotómetro, en función del tiempo (mcd/m2), registrándose los valores de ésta cada dos minutos durante un periodo de dos horas.

El tiempo de atenuación se ha obtenido mediante extrapolación lineal a partir de la representación en escala doble logarítmica de los valores de luminancia en función del tiempo a los 5, 10, 30, 60 y 120 minutos tras el cese de la estimulación.

RESULTADOS

A continuación se muestran los resultados obtenidos. En la Fig. 1 se muestra los valores de las coordenadas cromáticas, en función del espesor de la capa de pintura aplicada y del porcentaje de pigmento fotoluminiscente presente en la formulación de las tres pinturas.

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La Fig.2 y la tabla I muestran el tiempo de atenuación para cada muestra también en función del espesor de la capa de pintura aplicada y del porcentaje de pigmento fotoluminiscente utilizado.

Figura 1. Valores de las Coordenadas CIELAB.

Tabla 1. Valores de luminancia.

Valores de luminancia mcd/m 2 % Pigmento 5 min 10 min 30 min 60 min 120 min

Tiempo de atenuación

(s) 20 51.19 23.4 6.6 2.9 1.2 402 35 93.5 44.8 12.8 5.5 2.3 634

Espesor 100 µm

43 120.9 58.1 16.6 7.2 3 792 20 119.5 55.3 15.9 6.9 2.9 778 35 324.2 151.7 44.8 19.7 8.4 1978

Espesor 200 µm

43 366.3 170.5 49.7 21.6 9 2018

Figura 2. Valores del tiempo de atenuación para cada una de las muestras.

CONCLUSIONES

En los recubrimientos fotoluminiscentes tanto la concentración de pigmento como el espesor de capa aplicado influyen sobre el color y el tiempo de atenuación del recubrimiento.

Las coordenadas a* y b* incrementan su valor con el aumento de la concentración de pigmento y del espesor, obteniéndose por tanto tonos más saturados.

El valor de la coordenada L* se ve muy afectado por el grosor de la capa de recubrimiento. A mayor espesor L* disminuye, y por tanto se obtienen recubrimientos menos luminosos. Este fenómeno se relaciona con el poder de cubrición de la pintura y el efecto que el color del soporte tiene sobre la percepción final de las muestras, en nuestro caso un fondo blanco

En referencia al tiempo de atenuación, el valor de éste se incrementa con el aumento del espesor y de la concentración de pigmento fotoluminiscente.

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Es interesante destacar que no parece existir una relación directa entre el valor de la coordenada L* y tiempo de atenuación obtenido, aunque la percepción que se tenga del producto sea la de un producto más luminoso.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través del programa de Proyectos de Investigación Para la Transferencia de Resultados de Investigación (PETRI), proyecto: PET2007_0361 “Recubrimientos fotoluminiscentes en polvo: materiales fósforos de larga duración para señalización de emergencia”

REFERENCIAS

[1] Artigas, J.M.; Capilla, P. y Pujol, J., Tecnología del color, 1ª ed. Univesitat de València, Valencia, 2002. [2] F. Williams, J. M. Armengol, E. Grau, C. Chambat, C. Laurens. Focus on Powder Coatings, 2006, 2-3 [3] Hunter, R.S. y Harold, R.W., The Measurement of Appearance, 2nd ed. John Wiley & Sons, Virginia, 987. [4] Wysczecki, G. y Stiles, W.S., Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formule, 2nd ed.

John Wiley & Sons, USA, 1982. [5] Norma UNE 23035-1:2003 Seguridad contra incendios. Señalización fotoluminiscente. Parte 1: Medida y

calificación. [6] Norma CIE 182:2007 Calibration methods and photoluminescent standards for total radiance factor

measurements.

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