ES2197099T3 - Procedimientos para secar capas de acabado y capas compuestas con componentes multiples sobre substratos metalicos y polimeros. - Google Patents
Procedimientos para secar capas de acabado y capas compuestas con componentes multiples sobre substratos metalicos y polimeros.Info
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Abstract
Un proceso para el secado de una composición líquida de capa superior aplicada a una superficie de un substrato metálico, que comprende las etapas de: (a) exponer la composición líquida de revestimiento al aire que tiene una temperatura que oscila de 10ºC a 40ºC durante un periodo de al menos 30 segundos para volatilizar al menos una porción de material volátil desde la composición líquida de revestimiento, siendo menor la velocidad del aire en una superficie de la composición de revestimiento de 0, 5 metros por segundo; (b) aplicar radiación infrarroja que tiene una longitud de onda de 20 micrómetros o menos y una densidad de potencia de 40 kilowatios por metro cuadrado de superficie de pared emisora o menos y aire caliente que tiene una temperatura que oscila de 50ºC a 110ºC simultáneamente para la composición de revestimiento durante un periodo de al menos 1 minuto, siendo menor la velocidad del aire en la superficie de la composición de revestimiento de 4 metros por segundo, siendo incrementada la temperatura del substrato metálico a una velocidad que oscila de 0, 10ºC por segundo a 0, 25ºC por segundo para conseguir la temperatura punta del metal del substrato que oscila de 25ºC a 50ºC; y (c) aplicar radiación infrarroja que tiene una longitud de onda de 20 micrómetros o menos y una densidad de potencia de 40 kilowatios por metro cuadrado de superficie de pared emisora o menos y aire caliente que tiene una temperatura que oscila de 100ºC a 140ºC simultáneamente respecto a la composición de revestimiento durante un periodo de 30 segundos, siendo incrementada la temperatura del substrato metálico a una velocidad que oscila de 0, 5ºC por segundo a 1, 6ºC por segundo hasta conseguir una temperatura punta del metal del substrato que oscila de 65ºC a 140ºC, tal que se forma una capa superior seca sobre la superficie del substrato metálico.
Description
Procedimientos para secar capas de acabado y
capas compuestas con componentes múltiples sobre substratos
metálicos y polímeros.
Esta solicitud de patente está relacionada con la
Patente de los Estados Unidos US 6291027 titulada
``Multi-Stage Processes for Coating Substrates with
Liquid Basecoat and Liquid Topcoat'', Patente de los Estados Unidos
US 6221441 titulada ``Multi-Stage Processes for
Coating Substrates with Liquid Basecoat and Powder Topcoat'',
Patente de los Estados Unidos US 6113764 titulada ``Processes for
Coating a Metal Substrate with an Electrodeposited Coating
Composition and Drying the Same''; y Patente de los Estados Unidos
US 6291027 titulada ``Processes For Drying Primer Coating
Compositions'', todo de Donaldson J. Emch y presentada cada una al
mismo tiempo con la presente solicitud.
La presente invención se refiere al secado y/o
endurecimiento de revestimientos para aplicaciones en automóvil, y,
más particularmente, a procesos de múltiples etapas para el secado y
endurecimiento de capas superiores y revestimientos compuestos de
múltiples componentes por una combinación de radiación infrarroja y
secado por convección.
Las carrocerías de automóviles actuales están
tratadas con múltiples capas de revestimientos que no solamente
mejoran la apariencia del automóvil sino que además proporcionan
protección frente a la corrosión, desconchado, luz ultravioleta,
lluvia ácida y otras condiciones medioambientales que pueden
deteriorar la apariencia y la carrocería subyacente.
Las formulaciones de estos revestimientos pueden
variar en gran medida. No obstante, un desafío principal dirigido a
todos los fabricantes de automóviles es cómo secar rápidamente y
endurecer estos revestimientos con la mínima inversión de capital y
espacio del suelo, que es muy valorado en las plantas de
fabricación.
Se han propuesto varias ideas para acelerar los
procesos de secado y endurecimiento para revestimientos de
automóviles, tales como secado por convección de aire caliente.
Aunque el secado con aire caliente es rápido, puede formarse una
capa sobre la superficie del revestimiento que impide el escape de
los volátiles de la composición de revestimiento y provoca
explosiones, burbujas o ampollas que arruinan la apariencia del
revestimiento seco.
Otros métodos y aparatos para el secado y
endurecimiento de un revestimiento aplicado a una carrocería de
automóvil se describen en la Patente de los Estados Unidos Nºs
4.771.728; 4.907.533; 4.908.231 y 4.943.447, en la que se calienta
la carrocería del automóvil con calor radiante durante un tiempo
suficiente para fraguar el revestimiento sobre las superficies de
Clase A de la carrocería y endurecerlo posteriormente con aire
caliente.
La Patente de los Estados Unidos Nº 4.416.068
describe un método y aparato para acelerar el secado y el
endurecimiento de los revestimientos de reacabado para automóviles
utilizando radiación infrarroja. El aire de ventilación utilizado
para proteger los radiadores infrarrojos de los vapores disolventes
se descarga como un flujo laminar sobre la carrocería del coche. La
figura 15 es un gráfico de temperatura como una función del tiempo
que muestra la curva de tiempo de secado corto / temperatura alta
preferida 122 con respecto al secado infrarrojo convencional (curva
113) y el secado por convección (curva 114). Son poco deseadas las
técnicas de secado rápidas a alta temperatura puesto que puede
formarse una capa sobre la superficie del revestimiento que puede
provocar explosiones, burbujas o ampollas, como se describe
anteriormente.
La Patente de los Estados Unidos Nº 4.336.279
describe un proceso y aparato para secar los revestimientos de
automóviles utilizando energía radiante directa, la mayor parte de
la cual tiene una longitud de onda mayor de 5 micras. El aire
caliente se pone en circulación bajo condiciones turbulentas contra
los lados traseros de las paredes de la cámara de calentamiento para
proporcionar el calor radiante. Después, el aire caliente se pone en
circulación como un flujo laminar generalmente a lo largo de los
lados interiores de las paredes para mantener la temperatura de las
paredes y eliminar los volátiles de la cámara de secado. Como se
describe en la columna 7, líneas 18-22, el
movimiento del aire se mantiene en una porción central mínima de la
cámara interior en la que se seca la carrocería de automóvil.
Es necesario un proceso de secado rápido de
múltiples etapas para los revestimientos de automóvil que inhiba la
formación de defectos superficiales y decoloración en el
revestimiento, particularmente para uso con capas superiores y
revestimientos compuestos de múltiples componentes.
La presente invención proporciona un proceso para
el secado de una composición líquida de revestimiento superior
aplicada a una superficie de un substrato metálico, que comprende
las etapas de: (a) exponer la composición líquida de revestimiento
superior a aire que tiene una temperatura que oscila de
aproximadamente 10ºC a aproximadamente 40ºC durante un periodo de al
menos aproximadamente 30 segundos para volatilizar al menos una
porción de material volátil desde la composición líquida de
revestimiento superior, siendo la velocidad del aire en una
superficie de la composición de capa superior menor de 0,5 metros
por segundo; (b) aplicar radiación infrarroja y aire caliente
simultáneamente a la composición de revestimiento superior durante
un periodo de al menos aproximadamente 1 minuto, siendo menor la
velocidad del aire en la superficie de la composición de
revestimiento superior de aproximadamente 4 metros por segundo,
siendo incrementada la temperatura del substrato metálico a una
velocidad que oscila de aproximadamente 0,1ºC por segundo a
aproximadamente 0,25ºC por segundo para conseguir una temperatura
punta del metal del substrato que oscila de aproximadamente 25ºC a
aproximadamente 50ºC; y (c) aplicar radiación infrarroja y aire
caliente simultáneamente a la composición de revestimiento superior
durante un periodo de al menos aproximadamente 30 segundos, siendo
incrementada la temperatura del substrato metálico a una velocidad
que oscila de aproximadamente 0,5ºC por segundo hasta
aproximadamente 1,6ºC por segundo para conseguir una temperatura
punta del metal del substrato que oscila de aproximadamente 65ºC a
aproximadamente 140ºC, tal que se forma una capa superior seca sobre
la superficie del substrato metálico.
Otro aspecto de la presente invención es un
proceso para el secado de la composición de revestimiento compuesta
de múltiples componentes aplicada a una superficie de un substrato
metálico, comprendiendo las etapas de: (a) aplicar una composición
líquida de revestimiento de base a la superficie del substrato
metálico; (b) aplicar una composición líquida de revestimiento
superior sobre la composición de revestimiento de base para formar
un revestimiento compuesto de múltiples componentes sobre el
substrato metálico; (c) exponer el revestimiento compuesto de
múltiples componentes a aire que tiene una temperatura que oscila de
aproximadamente 10ºC a aproximadamente 40ºC durante un periodo de al
menos aproximadamente 30 segundos para volatilizar al menos una
porción de material volátil desde el revestimiento compuesto de
múltiples componentes, siendo la velocidad del aire en una
superficie de la composición de revestimiento compuesta de múltiples
componentes menor de aproximadamente 1 metro por segundo; (d)
aplicar radiación infrarroja y aire caliente simultáneamente con el
revestimiento compuesto de múltiples componentes durante un periodo
de al menos aproximadamente 1 minuto, siendo menor la velocidad del
aire en la superficie del revestimiento compuesto de múltiples
componentes de aproximadamente 4 metros por segundo, siendo
incrementada la temperatura del substrato metálico a una velocidad
que oscila de aproximadamente 0,1ºC por segundo a aproximadamente
0,25ºC por segundo para conseguir una temperatura punta del metal
del substrato que oscila de aproximadamente 25ºC a aproximadamente
50ºC; y (e) aplicar radiación infrarroja y aire caliente
simultáneamente con el revestimiento compuesto de múltiples
componentes durante un periodo de al menos aproximadamente 30
segundos, siendo incrementada la temperatura del substrato metálico
a una velocidad que oscila de aproximadamente 0,5ºC por segundo a
aproximadamente 1,6ºC por segundo para conseguir una temperatura
punta del metal del substrato que oscila de aproximadamente 65ºC a
aproximadamente 140ºC, de manera que se forma un revestimiento
compuesto de múltiples componentes seco sobre la superficie del
substrato metálico.
Todavía otro aspecto de la presente invención es
un proceso para fundir una composición de revestimiento superior en
polvo aplicada a una superficie de un substrato metálico que
comprende las etapas de: (a) aplicar radiación infrarroja y aire
caliente simultáneamente a la composición de revestimiento superior
en polvo durante un periodo de al menos aproximadamente 2,5 minutos,
siendo la velocidad del aire en la superficie de la composición de
revestimiento superior en polvo menor de aproximadamente 4 metros
por segundos, siendo incrementada la temperatura del substrato
metálico a una velocidad que oscila desde aproximadamente 0,5ºC por
segundo hasta aproximadamente 0,8ºC por segundo para conseguir una
temperatura punta del metal del substrato que oscila de
aproximadamente 90ºC hasta aproximadamente 125ºC; y (b) aplicar
radiación infrarroja y aire caliente simultáneamente a la
composición de revestimiento superior en polvo durante un periodo de
al menos aproximadamente 2 minutos, siendo incrementada la
temperatura del substrato metálico a una velocidad que oscila desde
aproximadamente 0,1ºC por segundo hasta aproximadamente 1,5ºC por
segundo para conseguir una temperatura punta metálica del substrato
que oscila de aproximadamente 125ºC hasta aproximadamente 200ºC, de
manera que se forma la capa superior fundida sobre la superficie del
substrato metálico.
Otro aspecto de la presente invención es un
proceso para el secado de una composición de revestimiento compuesta
de múltiples componentes aplicada a una superficie de un substrato
metálico, que comprende las etapas de: (a) aplicar una composición
líquida de revestimiento de base a la superficie del substrato
metálico; (b) aplicar una composición líquida de revestimiento
superior sobre la composición de revestimiento de base para formar
un revestimiento compuesto de múltiples componentes sobre el
substrato metálico; (c) exponer el revestimiento compuesto de
múltiples componentes al aire que tiene una temperatura que oscila
de aproximadamente 10ºC a aproximadamente 40ºC durante un periodo de
al menos aproximadamente 30 segundos para volatilizar al menos una
porción de material volátil tanto de la composición de revestimiento
de base como de la composición de revestimiento superior, siendo la
velocidad del aire en una superficie de la composición de
revestimiento compuesta de múltiples componentes menor de
aproximadamente 4 metros por segundo; (d) aplicar simultáneamente
radiación infrarroja y aire caliente a la composición compuesta de
múltiples componentes durante un periodo de al menos aproximadamente
1 minuto, siendo la velocidad el aire en la superficie de la
composición compuesta de múltiples componentes menor de
aproximadamente 4 metros por segundo, siendo incrementada la
temperatura del substrato metálico a una velocidad que oscila de
aproximadamente 0,1ºC por segundo a aproximadamente 0,25ºC por
segundo para conseguir una temperatura punta del metal del substrato
que oscila de aproximadamente 25ºC a aproximadamente 50ºC; y (e)
aplicar radiación infrarroja y aire caliente simultáneamente a la
composición compuesta de múltiples componentes durante un periodo de
al menos aproximadamente 30 segundos, siendo incrementada la
temperatura del substrato metálico a una velocidad que oscila de
aproximadamente 0,5ºC por segundo a aproximadamente 1,0ºC por
segundo para conseguir una temperatura punta del metal del substrato
que oscila de aproximadamente 130ºC a aproximadamente 150ºC, de
manera que se forma un revestimiento compuesto seco de múltiples
componentes sobre la superficie del substrato metálico.
El resumen precedente, así como la siguiente
descripción detallada de las formas de realización preferidas, se
entenderán mejor cuando se lean en unión con los dibujos adjuntos:
En los dibujos:
La figura 1 es un diagrama de flujo de un proceso
para el secado de una capa superior líquida o revestimiento
compuesto de múltiples componentes de cuerdo con la presente
invención.
La figura 1A es un diagrama de flujo de un
proceso para el secado de un polvo o capa superior de suspensión de
polvo o revestimiento compuesto de múltiples componentes de acuerdo
con la presente invención.
La figura 2 es un diagrama esquemático en alzado
lateral de una porción del proceso de la figura 1; y
La figura 3 es una vista en alzado delantera
tomada a lo largo de línea 3-3 de una porción del
diagrama esquemático de la figura 2.
Haciendo referencia a los dibujos, en los que los
números similares indican elementos similares de forma general. Las
figura 1 y 1A muestran diagramas de flujo de procesos de múltiples
etapas para revestimientos de secado de acuerdo con la presente
invención.
Estos procesos son adecuados para el
revestimiento de metal o substratos poliméricos de una manera
discontinua o continua. En un proceso discontinuo, el substrato es
estacionario durante cada etapa de tratamiento del proceso, mientras
que en un proceso continuo, el substrato está en movimiento continuo
a lo largo de la línea de montaje. La presente invención se
describirá ahora generalmente en el contexto del revestimiento de un
substrato en un proceso de línea de montaje continuo, aunque el
proceso es útil también para substratos de revestimiento en un
proceso discontinuo.
Los substratos útiles que puede revestirse de
acuerdo con el proceso de la presente invención incluyen substratos
metálicos, substratos poliméricos, tales como materiales
termoestables y materiales termoplásticos, y sus combinaciones. Los
substratos metálicos útiles que pueden ser revestidos de acuerdo con
el proceso de l presente invención incluyen metales ferrosos tales
como hierro, acero, y sus aleaciones, metales no ferrosos tales como
aluminio, cinc, magnesio y sus aleaciones, y combinaciones de los
mismos. Preferentemente, el substrato está formado a partir de acero
laminado en frío, acero electrogalvanizado, tal como acero
electrogalvanizado de inmersión en caliente o acero de
cinc-hierro electrogalvanizado, aluminio o
magnesio.
Los materiales útiles termoestables incluyen
poliésteres, epóxidos, fenólicos, poliuretanos, tales como
materiales termoestables de uretano de moldeado inyectado en
reacción (RIM) y sus mezclas. Los materiales termoplásticos útiles
incluyen poliolefinas termoplásticas, tales como polietileno y
polipropileno, poliamidas, tales como nylon, poliuretanos
termoplásticos, poliésteres termoplásticos, polímeros acrílicos,
polímeros de vinilo, policarbonatos, copolímeros (ABS) de
estireno-butadieno-acrilonitrilo,
caucho EPDM, copolímeros y sus mezclas.
Preferentemente, los substratos son utilizados
como componentes para fabricar vehículos automóviles, incluyendo
pero sin limitarse a automóviles, camiones y tractores. Los
substratos pueden tener cualquier configuración, pero están
preferentemente en forma de componentes de carrocería de automóvil,
tales como carrocerías (bastidores), capó, puertas, parachoques,
amortiguadores, y/o guarnición para vehículos automóviles.
La presente invención se describirá en primer
lugar generalmente en el contexto de revestimiento de una carrocería
de automóvil metálica. Un técnico en la materia entenderá que el
proceso de la presente invención es útil para el revestimiento de
componentes metálicos y/o poliméricos no automóviles, que se
describirán a continuación.
Antes del tratamiento de acuerdo con el proceso
de la presente invención, el substrato metálico puede limpiarse y
desengrasarse y puede depositarse un revestimiento de
pretratamiento, tal como fosfato de cinc CHEMFOS 700 o rico en cinc
BONAZINC (cada uno disponible comercialmente de PPG Industries, Inc.
de Pittsburg, Pensilvania) sobre la superficie del substrato
metálico.
Antes de la aplicación del revestimiento de
imprimación sobre el substrato, puede aplicarse una composición
líquida de revestimiento electrodepositable a una superficie del
substrato metálico (carrocería de automóvil 16 mostrada en la figura
2) en una primera etapa 110 (mostrada en la figura 1). La
composición líquida de revestimiento electrodepositable puede
aplicarse a la superficie del substrato en la etapa 110 por
cualquier proceso de electrodeposición aniónico o catiónico adecuado
bien conocido por los técnicos en la materia. En un proceso de
electrodeposición catiónico, la composición líquida de revestimiento
electrodepositable está colocada en contacto con un ánodo
eléctricamente conductivo y siendo el cátodo un cátodo
eléctricamente conductivo con la superficie metálica que debe ser
revestida. Siguiendo el contacto con la composición líquida de
revestimiento electrodepositable, se deposita una película adherente
de la composición de revestimiento sobre el cátodo cuando se imprime
la tensión suficiente entre los electrodos. Las condiciones bajo las
que se lleva a cabo la electrodeposición son, en general, similares
a aquellas utilizadas en la electrodeposición de otros
revestimientos. Las tensiones aplicadas pueden variar y pueden ser,
por ejemplo, tan bajas como 1 voltio o tan altas como varios miles
de voltios, pero típicamente entre 50 y 500 voltios. La densidad de
corriente está normalmente entre 0,5 y 15 amperios por pie cuadrado
y tiende a disminuir durante la electrodeposición indicando la
formación de una película aislante.
Las composiciones de revestimiento
electrodepositable útiles incluyen composiciones electrodepositables
aniónicas o catiónicas bien conocidas por los técnicos en la
materia. Tales composiciones comprenden generalmente uno o más
materiales que forman la película y materiales reticulantes. Los
materiales adecuados que forman la película incluyen materiales de
formación de película con funcionalidad epoxi, materiales que forman
la película de poliuretano, y materiales que forman la película
acrílica. La cantidad de material de formación de película en la
composición electrodepositable oscila generalmente de
aproximadamente 50 a aproximadamente 95 por ciento en peso sobre una
base de los sólidos de peso total de la composición
electrodepositable.
Los materiales adecuados con funcionalidad epoxi
contienen al menos, y preferentemente, dos o más grupos epoxi u
oxirano en la molécula, tales como di- ó poliglicidil éteres de
alcoholes polihídricos. Los éteres poliglicidil útiles de alcoholes
polihídricos pueden formarse haciendo reaccionar las
epihalohidrinas, tales como epiclorhidrinas con alcoholes
polihídricos, tales como alcoholes dihídricos, en la presencia de
una condensación alcalina y catalizador de deshidrohalogenación, tal
como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio. Los alcoholes
polihídricos adecuados pueden ser aromáticos, tales como bisfenol A,
alifático, tales como glicoles o polioles, o cicloalifáticos. Los
materiales con funcionalidad epoxi adecuados tienen un peso
equivalente epoxi que oscila de aproximadamente 100 a
aproximadamente 200, como se mide por titración con ácido perclórico
utilizando metil violeta como un indicador. Los poliepóxidos útiles
se describen en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.820.987 en la
columna 4, línea 52 a través de la columna 6, línea 59, que se
incorpora aquí por referencia. El material con funcionalidad epoxi
puede reaccionar con una amina para formar grupos de sal catiónica,
por ejemplo, con aminas primarias y secundarias que pueden
acidificarse después de la reacción con los grupos epoxi para formar
grupos de sal amina o aminas terciarias que pueden acidificarse
antes de la reacción con los grupos epoxi y que después de la
reacción los grupos epoxi forman grupos de sal amonio cuaternaria.
Otros formadores de grupo de sal catiónica útiles incluyen
sulfuros.
Los materiales que forman película con
funcionalidad acrílica adecuados incluyen polímeros derivados de
alquilésteres de ácido acrílico y ácido metacrílico, tales como los
que se describen en la Patente de los Estados Unidos Nºs 3.455.806 y
3.928.157, que se incorporan aquí por referencia.
Los ejemplos de resinas de formación de película
adecuados para electrodeposición aniónica incluyen polímeros que
contienen ácido carboxílico, solubilizado con base, tales como el
producto de reacción o aducto de un aceite de secado o éster de
ácido graso de semi-secado con un ácido
dicarboxílico o anhídrido; y el producto de reacción de un éster de
ácido graso, ácido insaturado o anhídrido y cualquiera de los
materiales de modificación insaturados adicionales que reaccionan
adicionalmente con poliol. Son adecuados también al menos los
interpolímeros parcialmente neutralizados de ésteres
hidroxi-alquilo de ácidos carboxílicos insaturados,
ácido carboxílico insaturado y al menos otro monómero insaturado
etilénicamente. Otras resinas electrodepositables adecuadas
comprenden un vehículo de alquil-aminoplasto, es
decir, un vehículo que contiene una resina de alquido y una resina
amina-aldehído o ésteres mixtos de un poliol
resinoso. Estas composiciones se describen en detalle en la Patente
de los Estados Unidos Nº 3.749.657 en la columna 9, líneas 1 a 75 y
columna 10, líneas 1 a 13, que se incorporan por referencia aquí.
Pueden utilizarse también otros polímeros con funcionalidad ácido,
tales como poliepóxido fosfatizado o polímeros acrílicos
fosfatizados que son bien conocidos por los técnicos en la
materia.
Los materiales de reticulación útiles para la
composición de revestimiento electrodepositable comprenden
poliisocianatos bloqueados o no bloqueados que incluyen como
diisocianatos aromáticos; diisocianatos alifáticos, tales como
1,6-hexametileno diisocianato; y diisocianatos
cicloalifáticos, tales como diisocianato isoforona y
4,4'-metileno- bis(ciclohexil isocianato).
Los ejemplos de agentes de bloqueo adecuados para los
poliisocianatos incluyen alcoholes tales como metanol, oximas, tales
como, metil etil cetoxima, y lactamas, tales como caprolactama. La
cantidad de material de reticulación en la composición de
revestimiento electrodepositable oscila generalmente de
aproximadamente 5 a aproximadamente 50 por ciento en peso sobre una
base del peso de sólidos de resina total de la composición de
revestimiento electrodepositable.
Generalmente, la composición de revestimiento
electrodepositable comprende también uno o más pigmentos que pueden
estar incorporados en forma de una pasta, agentes tensioactivos,
agentes humectantes, catalizadores, aditivos de formación de
película, agentes de aplanamiento, desespumadores, microgeles,
aditivos del control del pH y materiales volátiles, tales como agua
y disolventes orgánicos, como se describe en la Patente de los
Estados Unidos Nº 5.820.987 en la columna 9, línea 13 a través de la
columna 10,línea 27. Los disolventes útiles incluidos en la
composición, además de cualquiera proporcionado por otros
componentes de revestimientos, incluyen fundir disolventes tales
como hidrocarburos, alcoholes, ésteres, éteres y cetonas. Los
disolventes de fundición preferidos incluyen alcoholes, polioles,
éteres y cetonas. La cantidad de disolvente de fundición es
generalmente aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 por ciento en
peso sobre una base del peso total de la composición de
revestimiento electrodepositable.
Otras composiciones de revestimiento
electrodepositable útiles se describen en la Patente de los Estados
Unidos Nº 4.891.111; 5.760.107; y 4.933.956 que se incorporan aquí
por referencia. El contenido de sólidos de la composición líquida de
revestimiento electrodepositable oscila generalmente de
aproximadamente 3 a aproximadamente 75 por ciento en peso, y
preferentemente aproximadamente de 5 a aproximadamente 50 por ciento
en peso.
Si se aplica la composición de revestimiento
electrodepositable por inmersión del substrato metálico en un baño,
después de eliminar el substrato del baño, el substrato está
expuesto al aire para permitir que el exceso de composición de
revestimiento electrodepositado drene las cavidades interiores y
superficies del substrato. Preferentemente, el periodo de drenaje es
al menos de 5 minutos, y más preferentemente de aproximadamente 5 a
aproximadamente 10 minutos, de manera que no existe agua constante
desde el aclarado final de agua. La temperatura del aire durante el
periodo de drenaje oscila preferentemente desde aproximadamente 10ºC
a aproximadamente 40ºC. La velocidad del aire durante el drenaje es
preferentemente menor de aproximadamente 0,5 metros por segundo.
El espesor del revestimiento electrodepositable
aplicado al substrato puede variar sobre la base de tales factores
como el tipo de substrato y el uso pretendido del substrato, es
decir, el entorno en el que el substrato debe colocarse y la
naturaleza del os materiales de contacto. Generalmente, el espesor
del revestimiento electrodepositable aplicado al substrato oscila de
aproximadamente 5 a aproximadamente 40 micrómetros, y más
preferentemente aproximadamente de 12 a aproximadamente 35
micrómetros.
El revestimiento electrodepositado puede secarse
y endurecerse, si se desea, antes de la siguiente etapa 112 de
aplicación de la capa de imprimación. El revestimiento
electrodepositado puede secarse, por ejemplo, por secado por
convección de aire caliente o secado infrarrojo. Preferentemente, el
revestimiento electrodepositado es secado por la primera exposición
de la composición de revestimiento electrodepositado a aire de baja
velocidad (menor de aproximadamente 0,5 metros por segundo) que
tiene una temperatura que oscila de aproximadamente 10ºC a
aproximadamente 40ºC durante un periodo de al menos aproximadamente
30 segundos para volatilizar al menos una porción del material
volátil al menos una porción del material desde la composición de
revestimiento líquida electrodepositada y ajustar el revestimiento
electrodepositado. A continuación, la radiación infrarroja y el aire
caliente de baja velocidad puede aplicarse simultáneamente al
revestimiento electrodepositado durante un periodo de al menos
aproximadamente 1 minuto, de forma que la temperatura del substrato
metálico se incrementa a una velocidad que oscila de aproximadamente
0,25ºC por segundo a aproximadamente 2ºC por segundo para conseguir
una temperatura punta del metal que oscila de aproximadamente 35ºC a
aproximadamente 140ºC y formar un revestimiento electrodepositado
presecado sobre la superficie del substrato metálico. Para formar
una electrocapa secada, la radiación infrarroja y el aire caliente
pueden aplicarse simultáneamente al revestimiento electrodepositado
sobre el substrato metálico durante un periodo de al menos
aproximadamente 2 minutos durante el cual la temperatura del
substrato metálico se incrementa a una velocidad que oscila desde
aproximadamente 0,2ºC por segundo a aproximadamente 1,5ºC por
segundo para conseguir una temperatura punta del metal del substrato
que oscila de aproximadamente 160ºC a aproximadamente 215ºC y
endurecido posteriormente manteniendo la temperatura punta del metal
durante al menos aproximadamente 6 minutos. El aparato adecuado para
secado y endurecimiento de la capa de base que utiliza una
combinación de calor infrarrojo y de convección se describen en
detalle a continuación para secado del revestimiento superior.
Haciendo referencia ahora a la figura 1, una
composición de revestimiento de imprimación (imprimación/capa
superficial) se aplica sobre al menos una porción del revestimiento
electrodepositado. La composición de revestimiento de imprimación
puede ser líquida, suspensión en polvo o polvo (sólida), como se
desee. El revestimiento de imprimación líquido o suspensión en polvo
puede aplicarse a la superficie del substrato por cualquier proceso
de revestimiento adecuado bien conocido por los técnicos en la
materia, por ejemplo, por revestimiento por inmersión, revestimiento
con rodillo directo, revestimiento con rodillo inverso,
revestimiento con cortina, revestimiento con pulverización,
revestimiento con cepillo y sus combinaciones. Los revestimientos de
polvo son aplicados generalmente por deposición electrostática. El
método y aparato para la aplicación de la composición de imprimación
al substrato se determina en parte por la configuración y el tipo de
material de substrato.
La composición de revestimiento de imprimación
líquida o suspensión en polvo comprende generalmente uno o más
materiales de formación de película, materiales volátiles, y,
opcionalmente, pigmentos. Los materiales volátiles no están
presentes en la composición de revestimiento de polvo.
Preferentemente, la composición de revestimiento de imprimación, o
bien líquida, suspensión en polvo o polvo, comprende uno o más
materiales de formación de película termoestable, tales como
poliuretanos, acrílicos, poliésteres, epoxis y materiales de
reticulación.
Los poliuretanos adecuados incluyen los productos
de reacción de polioles poliméricos tales como polioles poliéster o
polioles acrílicos con un poliisocianato que incluye diisocianatos
aromáticos, tales como 4,4'-difenilmetano
diisocianato, diisocionatos alifáticos tales como
1,6-hexametileno diisocianato, y diisocianatos
alifáticos tales como isoforo diisocianato y
4,4'-metileno-bis(ciclohexil
isocianato). Los polímeros acrílicos adecuados incluyen polímeros de
ácido acrílico, ácido metacrílico y sus ésteres alquilo. Se
describen otros materiales útiles de formación de película y otros
componentes para capas de imprimación en la Patente de los Estados
Unidos Nºs 4.971.837; 5.492.731 y 5.262.464, que se incorporan aquí
por referencia. La cantidad de material de formación de película en
la capa de imprimación oscila generalmente de aproximadamente 37 a
aproximadamente 60 por ciento en peso sobre la base del peso total
de los sólidos de resina de la composición de revestimiento de la
capa de imprimación.
Los materiales de reticulación adecuados incluyen
aminoplastos, poliisocianatos, (descritos anteriormente) y sus
mezclas. Las resinas de aminoplastos están basadas en los productos
de adición de formaldehído, con una sustancia que lleva un grupo
amino o amido. Los productos de condensación obtenidos a partir de
la reacción de los alcoholes y el formaldehído con melamina, urea o
benzoguanidina son los más comunes. La cantidad de material de
reticulación en la composición de revestimiento de imprimación
oscila generalmente de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 por
ciento en peso sobre una base del peso de sólidos total de la
composición de revestimiento de imprimación.
Los materiales que pueden estar incluidos en la
composición de revestimiento de imprimación líquida o de suspensión
en polvo incluyen agua y/o disolventes orgánicos, tales como
alcoholes; éteres y alcohol éter; cetonas; ésteres; hidrocarburos
alifáticos y alicíclicos; e hidrocarburos aromáticos. La cantidad de
material volátil en la composición de revestimiento de imprimación
puede oscilar de aproximadamente 1 a aproximación 30 por ciento en
peso sobre la base total en peso de la composición de revestimiento
de imprimación.
Pueden estar presentes otros aditivos, tales como
plastificantes, antioxidantes, mildewcidas, fungicidas, agentes
tensioactivos, substancias de carga y pigmentos, en la composición
de revestimiento de imprimación en cantidades que van generalmente
hasta aproximadamente 40 por ciento en peso. Las substancias de
carga y pigmentos útiles se describen en la Patente de los Estados
Unidos Nº 4.971.837, que se incorpora aquí por referencia. Para las
composiciones de revestimiento de imprimación de suspensión en
polvo, los sólidos de porcentaje en peso del revestimiento oscilan
generalmente de aproximadamente 30 a aproximadamente 80 por ciento
en peso sobre una base de peso total.
Haciendo referencia ahora a la figura 1, si la
composición de revestimiento de imprimación aplicada a la superficie
del substrato está en forma líquida, la capa de imprimación puede
estar expuesta a aire de baja velocidad (menor de aproximadamente 4
metros por segundo) que tiene una temperatura que oscila de
aproximadamente 10ºC a aproximadamente 50ºC durante un periodo de al
menos aproximadamente 30 segundos para volatilizar al menos una
porción del material volátil desde la composición líquida de
revestimiento de imprimación y fraguar el revestimiento de
imprimación. Como se utiliza aquí, el término ``fraguar'' significa
que el revestimiento de imprimación líquido está libre de adhesión
(resistente a la adherencia del polvo y otros contaminantes que
lleva el aire) y no se altera o araña (ondula o riza) por corrientes
de aire que soplan pasada la superficie revestida de imprimación.
Esta etapa no es necesaria para el tratamiento de los revestimientos
de imprimación en polvo o en suspensión de polvo.
La volatilización o evaporación de volátiles
desde la superficie del revestimiento líquido de imprimación puede
llevarse a cabo en aire abierto, pero se lleva a cabo
preferentemente en una cámara de secado, tal como se describe a
continuación para la capa superior. A continuación, la radiación
infrarroja y el aire caliente de baja velocidad son aplicados
simultáneamente al revestimiento de imprimación durante un periodo
de al menos aproximadamente 1 minuto, de forma que la temperatura
del substrato metálico se incrementa a una velocidad que oscila de
aproximadamente 0,05ºC por segundo a aproximadamente 2ºC por segundo
para conseguir una temperatura punta del metal que oscila de
aproximadamente 35ºC a aproximadamente 110ºC y forma un
revestimiento de imprimación pre-secado sobre la
superficie del substrato metálico. Como se utiliza aquí, la
``temperatura punta de metal'' significa la temperatura objetivo
mínima a la que debe calentarse el substrato metálico (carrocería de
automóvil 16). La temperatura punta del metal para un substrato
metálico se mide en la superficie del substrato revestido
aproximadamente en la mitad del lateral del substrato opuesto al
lateral sobre el que se aplica el revestimiento. La temperatura
punta para un substrato polimérico se mide en la superficie del
substrato revestido aproximadamente en la mitad del lateral del
substrato sobre el que se aplica el revestimiento. Es preferible que
esta temperatura punta del metal se mantenga durante un tiempo lo
más corto posible para reducir al mínimo la posibilidad de
reticulación del revestimiento.
Alternativamente, para el tratamiento de un
revestimiento de imprimación de suspensión de polvo o en polvo, la
radiación infrarroja y el aire caliente de baja velocidad son
aplicados al substrato metálico revestido simultáneamente durante un
periodo de al menos aproximadamente 2 minutos, de manera que la
temperatura del substrato metálico se incrementa a una velocidad que
oscila desde aproximadamente 0,5ºC por segundo hasta aproximadamente
1ºC por segundo para conseguir una temperatura punta del metal que
oscila de aproximadamente 90ºC a aproximadamente 110ºC y forma un
revestimiento de imprimación pre-secado sobre la
superficie del substrato metálico.
Para secar o fundir de forma más completa la capa
de imprimación, puede aplicarse radiación infrarroja y aire caliente
simultáneamente al revestimiento de imprimación sobre el substrato
metálico (carrocería de automóvil 16) durante un periodo de al menos
aproximadamente 2 minutos. La temperatura del substrato metálico se
incrementa a una velocidad que oscila desde aproximadamente 0,1ºC
por segundo hasta aproximadamente 1ºC, por segundo para conseguir
una temperatura punta del metal del substrato que oscila de
aproximadamente 40ºC a aproximadamente 155ºC para una capa de
imprimación de líquido, aproximadamente 125ºC a aproximadamente
140ºC, para capa de imprimación de suspensión en polvo y
aproximadamente 160ºC hasta aproximadamente 200ºC para una capa de
imprimación en polvo.
Estas etapas pueden llevarse a cabo de una manera
similar a las etapas 120 y 122 siguientes, utilizando un aparato de
combinación de radiación infrarroja/secado por convección, no
obstante, la velocidad a la que se incrementa la temperatura del
substrato metálico y la temperatura punta del metal del substrato
varían como se especifica.
El revestimiento de imprimación que se forma
sobre la superficie de la carrocería del automóvil 16 se seca y se
funde suficientemente para permitir la aplicación de una capa de
base, de forma que la calidad de la capa de base no afectará de
forma adversa al secado o fundición adicional de la capa de
imprimación. Preferentemente, la capa de imprimación es endurecida
antes de la aplicación de la capa de base. Para endurecer la capa de
imprimación, el proceso de la presente invención puede comprender
adicionalmente una etapa de endurecimiento adicional en la que se
aplica aire caliente 66 a la capa de imprimación (y cualquier
electrocapa no endurecida, si está presente) durante un periodo de
al menos aproximadamente 15 minutos para conseguir una temperatura
punta del metal que oscila de aproximadamente 160ºC a
aproximadamente 200ºC y endurecer la capa de imprimación.
Preferentemente, se utiliza una combinación de secado por convención
de aire caliente y radiación infrarroja simultáneamente para
endurecer la capa de imprimación y la electrocapa, si está presente.
Como se utiliza aquí, ``endurecer'' significa que cualquiera de los
componentes reticulables de la capa de imprimación o la electrocapa
son substancialmente reticulados. Esta etapa de endurecimiento puede
llevarse a cabo utilizando un horno de convección de aire caliente,
tal como un horno de convección/pared radiante de automóvil que está
disponible comercialmente de Durr, Haden o Thermal Engineering Corp.
o de una manera similar a la de la etapa 124 anterior utilizando un
aparato de combinación de secado por convección/radiación
infrarroja.
El proceso de la presente invención puede
comprender adicionalmente una etapa de refrigeración en la que el se
refrigera la temperatura de la carrocería del automóvil que tiene la
capa de imprimación secada y/o endurecida encima, preferentemente a
una temperatura que oscila de aproximadamente 20ºC a aproximadamente
60ºC. La refrigeración de la carrocería del automóvil revestida con
la capa de incriminación puede facilitar la aplicación del siguiente
revestimiento de capa de base líquida encima por la prevención de
una evaporación rápida de los volátiles de capa de base líquida que
pueden provocar flujo pobre, superficies rugosas, y generalmente
mala apariencia. La carrocería de automóvil revestida con capa de
incriminación puede refrigerarse en aire a una temperatura que
oscila de aproximadamente 15ºC a aproximadamente 35ºC por la
exposición a aire saturado, enfriado soplado sobre la superficie del
substrato de aproximadamente 4 a aproximadamente 10 metros por
segundo para prevenir el agrietamiento del revestimiento.
El proceso de la presente invención puede
comprender adicionalmente una etapa 114 de aplicación de una
composición líquida de revestimiento de base sobre la superficie de
la electrocapa o capa de imprimación secada y/o endurecida. El
revestimiento de base líquido puede aplicarse a la superficie del
substrato por cualquier proceso de revestimiento adecuado bien
conocido por los técnicos en la materia, por ejemplo, por
revestimiento por inmersión, revestimiento con rodillo directo,
revestimiento con rodillo inverso, revestimiento de cortina,
revestimiento de pulverización, revestimiento con cepillo y sus
combinaciones.
La composición líquida de revestimiento de base
comprende un material de formación de película o aglutinante,
material volátil y opcionalmente pigmento. Preferentemente, la
composición de revestimiento de base es una composición de
revestimiento reticulable que comprende al menos un material de
formación de película termoestable, tales como acrílicos,
poliésteres (incluyendo alquidos), poliuretanos, y epoxies, y al
menos un material reticulable, tal como los descritos anteriormente.
Pueden utilizarse también los materiales de formación de película
termoplásticos tales como las poliolefinas. La cantidad de material
de formación de película en la capa de base líquida oscila
generalmente desde aproximadamente 40 a aproximadamente 97 por
ciento en peso sobre una base de sólidos total de la composición de
revestimiento de base. La cantidad de material de reticulación en la
composición de revestimiento de capa de base oscila generalmente de
próximamente 5 a aproximadamente 50 por ciento en peso sobre una
base de peso de sólidos de resina en total de la composición de
revestimiento de capa de base.
Los polímeros adecuados que forman la película
acrílica incluyen copolímeros de uno o más de ácido acrílico, ácido
metacrílico y sus alquil ésteres, tales como metil metacrilato, etil
metacrilato, hidroxietil metacrilato, butil metacrilato, etil
acrilato, hidroxietil acrilato, butil acrilato y
2-etilhexil acrilato, opcionalmente junto con uno o
más monómeros polimerizables insaturados etilénicamente que incluyen
compuestos aromáticos de vinilo, tales como estireno y vinil
tolueno, nitrilos, tales como acrilonitrilo y metacrilonitrilo y
haluros de vinil y vinilideno, y vinilésteres tales como vinil
acetato. Otros acrílicos adecuados y métodos para la preparación de
los mismos se describen en la Patente de los Estados Unidos Nº
5.196.485 en la columna 11, líneas 16-60, que son
incorporados aquí por referencia.
Los poliésteres y alquidos son otros ejemplos de
aglutinantes resinosos útiles para la preparación de la composición
de revestimiento de base. Tales polímeros pueden prepararse de una
manera conocida por condensación de alcoholes polihídricos, tales
como etileno glicol, propileno glicol, butileno glicol,
1,6-hexileno glicol, neopentil glicol,
trimetilolpropano y pentaeritritol, con ácidos policarboxílicos
tales como ácido adípico, ácido maleico, ácido fumárico, ácidos
ftálicos, ácido trimetílico o ácidos grasos de secado.
Los poliuretanos pueden utilizarse también como
el aglutinante resinoso de la capa de base. Los poliuretanos útiles
incluyen los productos de reacción de lo polioles poliméricos, tales
como polioles poliéster o polioles acrílicos con un poliisocianato,
incluyendo los diisocianatos aromáticos, tales como
4,4'-difenilmetano diisocianato, diisocianatos
alifáticos, tales como 1,6-hexametileno
diisocianato, y diisocianatos alifáticos tales como diisocianato de
isoforona y
4,4'-metileno-bis(ciclohexil
isocianato).
La composición líquida de revestimiento base
comprende uno o más materiales volátiles, tales como agua,
disolventes orgánicos y/o aminas. El contenido de sólidos de la
composición líquida de revestimiento de base oscila generalmente de
aproximadamente 15 a aproximadamente 60 por ciento en peso, y
preferentemente, de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 por
ciento en peso. La composición de revestimiento de base puede
comprender adicionalmente uno o más aditivos, tales como pigmentos,
substancias de carga, absorbentes de UV, agentes de control de
reología, o agentes tensioactivos. Los pigmentos y substancias de
carga útiles incluyen copos de aluminio, copos de bronce, mica
revestida, copos de níquel, copos de estaño, copos de plata, copos
de cobre, mica, óxidos de hierro, óxidos de plomo, negro de carbón,
dióxido de titanio y talco. La relación específica de pigmento
respecto al aglutinante puede variar ampliamente siempre que se
proporcione la opacidad requerida respecto al espesor de película
deseado y los sólidos de aplicación.
Las capas de base que llevan agua adecuadas para
los compuestos de color más claro incluyen las descritas en la
Patente de los Estados Unidos de Nºs 4.403.003; 5.401.790 y
5.071.904, que se incorporan aquí por referencia. Además, los
poliuretanos que llevan agua, tales como los preparados de acuerdo
con la Patente de los Estados Unidos Nº 4.147.679, pueden utilizarse
como el formador de película resinosa en la capa de base, que se
incorpora aquí por referencia. Los formadores de película adecuados
para capas de base basadas en disolvente orgánico se describen en la
Patente de los Estados Unidos Nº 4.220.679 en la columna 2, línea 24
a columna 4, línea 40 y Patente de los Estados Unidos Nº 5.196.485
en columna 11, línea 7 a través de la columna 13, línea 22, que son
incorporados aquí por referencia.
El espesor de la composición de revestimiento de
base aplicada al substrato puede variar en base a tales factores
tales como el tipo de substrato y el uso pretendido del substrato,
es decir, el entorno en el que debe clocarse el substrato y la
naturaleza de los materiales de contacto. Generalmente, el espesor
de la composición de revestimiento de base aplicada al substrato
oscila de aproximadamente 10 a aproximadamente 38 micrómetros, y más
preferentemente, aproximadamente 12 a aproximadamente 30
micrómetros.
La capa de base puede secarse por el secado de
convección de aire caliente convencional o secado infrarrojo, pero
se seca preferentemente por la exposición de la capa de base a aire
de baja velocidad para volatilizar al menos una porción del material
volátil desde la composición líquida de revestimiento de base y
fraguar la composición de revestimiento de base. La composición de
capa de base puede estar expuesta a aire que tiene una temperatura
que oscila de aproximadamente 10ºC a aproximadamente 50ºC, durante
un periodo de al menos aproximadamente 5 minutos para volatilizar al
menos una porción de material volátil desde la composición líquida
de revestimiento de base, siendo menor la velocidad del aire en una
superficie de la composición de revestimiento de base de
aproximadamente 0,5 metros por segundo, utilizando el aparato
similar a la etapa 118 a continuación. La radiación infrarroja y el
aire caliente pueden aplicarse simultáneamente a la composición de
revestimiento de base durante un periodo de al menos 2 minutos, para
incrementar la temperatura del substrato metálico a una velocidad
que oscila de aproximadamente 0,4ºC por segundo hasta
aproximadamente 1,1ºC por segundo para conseguir temperatura punta
del metal del substrato que oscila de aproximadamente 120ºC a
aproximadamente 165ºC, de manera que se forma una capa de base seca
sobre la superficie del substrato metálico, similar a la etapa 120
siguiente. La velocidad del aire en la superficie de la composición
de revestimiento de base es preferentemente menor de aproximadamente
4 metros por segundo durante esta etapa de secado.
La capa de base seca que se forma sobre la
superficie de la carrocería del automóvil 16 se seca suficientemente
para permitir la aplicación de una capa superior, de forma que la
calidad de la capa superior no se verá afectada de forma adversa por
el secado adicional de la capa de base. Para capas de base que
llevan agua, ``seco'' significa la ausencia de agua más completa de
la capa de base. Si está presente demasiada agua, la capa de base
puede agrietarse, burbujear o ``producir explosiones'' durante el
secado de la capa superior a medida que el vapor de agua desde la
capa de base intenta pasar a través de la capa de base.
Preferentemente, la capa de base seca es
endurecida antes de la aplicación de la capa superior si debe
aplicarse encima una capa superior de polvo. Para endurecer la capa
de base seca, el proceso de la presente invención puede comprender
adicionalmente una etapa de endurecimiento en la que se aplica aire
caliente a la capa de base seca durante un periodo de al menos
aproximadamente 6 minutos para conseguir y mantener una temperatura
punta del metal objetiva que oscila de aproximadamente 110ºC a
aproximadamente 135ºC. Preferentemente, se utiliza una combinación
de secado por convección de aire caliente y radiación infrarroja
simultáneamente para endurecer la capa de base seca. Como se utiliza
aquí, ``endurecer'' significa que cualquiera de los componentes
reticulables de la capa de base seca están substancialmente
reticulados. Esta etapa de endurecimiento puede llevarse a cabo
utilizando un secador de convección de aire caliente, tal como se
describe anteriormente o de una manera similar a la de la etapa 124
siguiente, utilizando una combinación de aparato de secado por
convección/radiación infrarroja.
La capa de base puede refrigerarse, si se desea.
La refrigeración de la carrocería de automóvil revestida con base 16
puede facilitar la aplicación de la capa superior mejorando el flujo
y reduciendo las corrientes parásitas de aire caliente para
incrementar la eficiencia de transferencia. La carrocería de
automóvil revestida con base 16 puede refrigerarse en aire a una
temperatura que oscila de aproximadamente 15ºC a aproximadamente
35ºC, y preferentemente de aproximadamente 25ºC a aproximadamente
30ºC durante un periodo que oscila de aproximadamente 3 a
aproximadamente 6 minutos. De manera alternativa o adicional, la
carrocería de automóvil revestida con base 16 puede ser refrigerada
como se describe anteriormente por refrigeración de la capa de
imprimación.
Después de que se ha secado el revestimiento con
base en la carrocería de automóvil 16, (y se ha endurecido y/o
refrigerado, si se desea), se aplica una composición de
revestimiento superior sobre la capa de base en la etapa 116 ó 210.
La capa superior puede ser líquida, suspensión en polvo, (polvo
suspendido en un líquido), o polvo (sólido), como se desee.
Preferentemente, la composición de revestimiento superior es un
revestimiento recticulable que comprende uno o más materiales de
formación de película termoestables y uno o más materiales de
reticulación, tales como los descritos anteriormente. Pueden
utilizarse los materiales de formación de película útiles que
incluyen materiales de formación de películas funcionales,
acrílicos, poliésteres y/o poliuretanos, así como materiales de
formación de película termoplástica tales como poliolefinas. La
composición de revestimiento superior puede incluir aditivos tal
como se describen anteriormente para la capa de base, pero
preferentemente no pigmentos. Si el revestimiento superior es un
líquido o suministro de polvo, se incluye(n) el(los)
material(es) volátil(es).
Las capas superiores que llevan agua adecuadas se
describen en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.098.947
(incorporada aquí por referencia) y están basadas en resinas
acrílicas solubles en agua. Las capas superiores que llevan
disolventes útiles se describen en la Patente de los Estados Unidos
Nºs 5.196.485 y 5.814.410 (incorporadas aquí por referencia) e
incluyen materiales con funcionalidad epoxi y agentes de
endurecimiento de poliácido. Las capas superiores de polvo adecuadas
se describen en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.663.240
(incorporadas aquí por referencia) e incluyen copolímeros acrílicos
con funcionalidad epoxi y agentes de reticulación de ácido
policarboxílico, tal como ácido dodecanóico. La cantidad de
composición de revestimiento superior aplicada al substrato puede
variar en base a tales factores como el tipo de substrato y el uso
pretendido del substrato, es decir, el entorno en el que debe
colocarse el substrato y la naturaleza de los materiales de
contacto.
Con referencia ahora a la figura 1, si la
composición de revestimiento superior aplicada a la superficie del
substrato está en forma líquida, el proceso de la presente invención
comprende la siguiente etapa 118 de exposición de la composición
líquida de revestimiento superior a aire de baja velocidad que tiene
una temperatura que oscila de aproximadamente 10ºC a aproximadamente
40ºC, y preferentemente, aproximadamente 20ºC a aproximadamente
30ºC, durante un periodo de al menos aproximadamente 30 segundos
(preferentemente, aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 3
minutos) para volatilizar al menos una porción del material volátil
desde la composición de revestimiento superior líquido y fraguar el
revestimiento superior. Esta etapa no es necesaria para el
tratamiento de revestimiento superiores de polvo o suspensión de
polvo.
Como se utiliza aquí, el término ``fraguar''
significa que el revestimiento superior líquido es libre de adhesión
(resistente la adherencia del polvo y otros contaminantes que lleva
el aire) y no es alterado o arañado (ondulado o rizado) por
corrientes de aire que soplan pasada la superficie revestida
superior. La velocidad del aire en la superficie expuesta del
revestimiento superior líquido es menor de aproximadamente 0,5
metros por segundo y oscila preferentemente de aproximadamente 0,3 a
aproximadamente 0,5 metros por segundo.
La volatilización del revestimiento superior 14
desde la superficie de la carrocería de automóvil 16 puede llevarse
a cabo en el aire abierto, pero se lleva a cabo preferentemente en
una primera cámara de secado 18 en la que se pone en circulación el
aire a baja velocidad para reducir al mínimo la contaminación de
partículas que lleva el aire como se muestra en la figura 2. La
carrocería del automóvil 16 está colocada en la entrada a la primera
cámara de secado 18 y se mueve lentamente a través de ella en forma
de línea de montaje a una velocidad que permite la volatilización
del revestimiento superior como se describe anteriormente. La
velocidad a la que se mueve la carrocería del automóvil 16 a través
de la primera cámara de secado 18 y las otras cámaras de secado
descritas anteriormente depende en parte de la longitud y
configuración de la cámara de secado 18, pero oscila preferentemente
de aproximadamente 3 metros por minuto a aproximadamente 7,3 metros
por minuto para un proceso continuo. Un técnico en la materia
entenderá que los secadores individuales pueden utilizarse para cada
etapa del proceso o que puede utilizarse un solo secador que tiene
una pluralidad de cámaras o secciones de secado individuales
(mostradas en la figura 2) configuradas para corresponder con cada
etapa del proceso.
El aire es suministrado preferentemente a la
primera cámara de secado 18 por un soplante 20 o secador, mostrado
en líneas imaginarias en la figura 2. Un ejemplo no limitativo de un
soplante adecuado es un soplante ALTIVAR 66 que está disponible
comercialmente de Square D Corporation. El aire puede ponerse en
circulación a temperatura ambiente o calentarse, si es necesario, al
intervalo de temperatura deseado de aproximadamente 20ºC a
aproximadamente 40ºC. Preferentemente, el revestimiento superior
está expuesto a aire durante un periodo que oscila de
aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 3 minutos antes de que
la carrocería del cuerpo 16 se mueva a la siguiente etapa del
proceso de secado.
Con referencia ahora a las figuras 1 y 2, para el
secado del revestimiento líquido, el proceso comprende una etapa
siguiente 120 de aplicación de radiación infrarroja y aire caliente
de baja velocidad simultáneamente al revestimiento superior durante
un periodo de al menos aproximadamente 1 minuto (preferentemente
aproximadamente 1 a aproximadamente 3 minutos), de forma que la
temperatura del substrato metálico se incrementa a una velocidad que
oscila de aproximadamente 0,10ºC por segundo a aproximadamente
0,26ºC por segundo (preferentemente, aproximadamente 0,15ºC a
aproximadamente 0,25ºC por segundo) para conseguir una temperatura
punta del metal que oscila de aproximadamente 25ºC a aproximadamente
50ºC, y preferentemente de aproximadamente 35ºC a 50ºC, y formar un
revestimiento superior pre-secado sobre la
superficie del substrato metálico. Es preferible que esta
temperatura punta del metal se mantenga durante un tiempo lo más
corto posible para reducir al mínimo la posibilidad de reticulación
del revestimiento superior.
Haciendo referencia a la figura 1A, para el
tratamiento de un revestimiento superior de suspensión de polvo o
polvo, se aplican radiación infrarroja y aire caliente de baja
velocidad al substrato metálico revestido simultáneamente durante un
periodo de al menos aproximadamente 2,5 minutos en la etapa 212, de
manera que la temperatura del substrato metálico es incrementada a
una velocidad que oscila de aproximadamente 0,5ºC por segundo hasta
aproximadamente 0,8ºC por segundo para conseguir una temperatura
punta del metal que oscila de aproximadamente 90ºC a aproximadamente
125ºC y formar un revestimiento sinterizado y/o fundido sobre la
superficie del substrato metálico.
Controlando la velocidad a la que se incrementa
la temperatura del metal y la temperatura punta del metal, pueden
reducirse al mínimo las imperfecciones en la apariencia de la capa
superior, tales como explosiones y burbujas.
La radiación infrarroja aplicada incluye
preferentemente radiación de región próxima infrarroja (0,7 a 1,5
micrómetros) y de región intermedia infrarroja (1,5 a 20
micrómetros), y más preferentemente oscila de aproximadamente 0,7 a
aproximadamente 4 micrómetros. La radiación infrarroja calienta las
superficies de Clase A (externa) 24 del substrato revestido que
están expuestas a la radiación y preferentemente no inducen a la
reacción química o reticulación de los componentes del revestimiento
electrodepositado. La mayoría de las superficies de no Clase A no
están expuestas directamente a la radiación infrarroja, sino que se
calientan a través de conducción a través de la carrocería de
automóvil y difusión aleatoria de radiación infrarroja.
Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, la
radiación infrarroja es emitida por una pluralidad de emisores 26
dispuestos en la cámara de secado interior 27 de una combinación de
aparato de secado por convección / infrarrojo 28. Cada emisor 26 es
preferentemente una lámpara infrarroja de alta intensidad,
preferentemente, una lámpara de envoltura de cuarzo que tiene un
filamento de tungsteno. Las lámparas de alta intensidad útiles de
corta longitud de onda (0,76 a 2 micrómetros) incluyen lámparas
Modelo Nº T-3, tales como las disponibles
comercialmente de General Electric Co., Sylvania, Phillips, Heraeus
and Ushio y tienen una velocidad de emisión de entre 75 y 100 watios
por pulgada lineal en la fuente de luz. Las lámparas de longitud de
onda media (2 a 4 micrómetros) pueden utilizarse también y están
disponibles por los mismos proveedores. La lámpara emisora está
preferentemente en forma de barra generalmente y tiene una longitud
que puede variar para adaptarse a la configuración del horno, pero
generalmente es preferentemente de aproximadamente 0,75 a
aproximadamente 1,5 metros de largo. Preferentemente, las lámparas
emisoras sobre las paredes laterales 30 de la cámara de secado
interior 27 están dispuestas generalmente en vertical con referencia
al suelo 32, excepto para algunas hileras 34 (preferentemente
aproximadamente 3 a aproximadamente 5 hileras) de emisores 26 en el
fondo de la cámara de secado interior 27 que están dispuestos
generalmente en horizontal al suelo 32.
El número de emisores 26 puede variar dependiendo
de la intensidad de energía deseada que debe emitirse. En una forma
de realización preferida, el número de emisores 26 montados al techo
36 de la cámara de secado interior 27 es aproximadamente de 24 a
aproximadamente 32 dispuestos en una serie lado a lado lineal con
los emisores 26 espaciados aproximadamente 10 a aproximadamente 20
centímetros de centro a centro, y preferentemente aproximadamente 15
centímetros. La anchura de la cámara de secado interior 27 es
suficiente para adaptarse a la carrocería del automóvil o cualquier
componente del substrato que deba secarse dentro, y preferentemente
es aproximadamente 2,5 a aproximadamente 3,0 metros de ancho.
Preferentemente, cada pared lateral 30 de la cámara 27 tiene
aproximadamente 50 a aproximadamente 60 lámparas con las lámparas
espaciadas aproximadamente 15 a aproximadamente 20 centímetros
separadas de centro a centro. La longitud de cada pared lateral 30
es suficiente para abarcar la longitud de la carrocería del
automóvil o cualquier componente del substrato que deba secarse
dentro, y preferentemente está a aproximadamente 4 a aproximadamente
6 metros. La pared lateral 30 tiene preferentemente cuatro secciones
horizontales que están en ángulo para adaptarse a la configuración
de los lados de la carrocería del automóvil. La sección superior de
la pared lateral 30 tiene preferentemente 24 lámparas paralelas
divididas en 6 zonas. Las tres zonas más próximas a la entrada de la
cámara de secado 27 son accionadas a longitudes de onda medias, las
tres más próximas a la salida en las longitudes de onda más corta.
La sección media de la pared lateral está configurada de forma
similar a la sección superior. Las dos secciones inferiores de las
paredes laterales contiene cada una preferentemente 6 bombillas en
una matriz 2 por 3. La primera sección de las bombillas más próxima
a la entrada es accionada preferentemente a una longitud de onda
media y las otras dos secciones a longitudes de onda corta.
Haciendo referencia a la figura 2, cada una de
las lámparas emisoras 26 están dispuestas dentro de un reflector en
forma de canal 38 que está formado preferentemente de aluminio
pulido. Los reflectores adecuados incluyen reflectores con funda de
oro integral o aluminio que están disponibles comercialmente de
BGK-ITW Automotive, Heraeus and Fannon Products. Los
reflectores 38 agrupan la energía transmitida desde las lámparas
emisoras 26 y enfocan la energía en la carrocería del automóvil 16
para reducir la difusión de energía.
Dependiendo de factores tales como la
configuración y la colocación de la carrocería de automóvil 16
dentro de la cámara de secado interior 27 y el color de la capa
superior que debe secarse, las lámparas emisoras 26 pueden ser
controladas de forma independiente por el microprocesador (no
mostrado), de forma que las lámparas emisoras 26 más alejadas de una
superficie de Clase A 24 puede ser iluminada a una mayor intensidad
que las lámparas más próximas a la superficie Clase A 24 para
proporcionar calentamiento uniforme. Por ejemplo, a medida que el
techo 40 de la carrocería del automóvil 16 pasa debajo de una
sección de lámparas emisoras 26, las lámparas emisoras 26 en esta
zona pueden ajustarse a una intensidad menor hasta que ha pasado el
techo 40, después, puede incrementarse la intensidad para calentar
la tapa de cubierta 42 que está a una mayor distancia desde las
lámparas emisoras 26 que el techo 40.
Además, con el fin de reducir al mínimo la
distancia desde las lámparas emisoras 26 a las superficies de Clase
A, la posición de las paredes laterales 30 y las lámparas emisoras
26 puede ajustarse hacia o fuera de la carrocería de automóvil como
se indica por las flechas de dirección 44, 46, respectivamente, en
la figura 3. Un técnico en la materia entendería que cuanto más
próximas están las lámparas emisoras 26 a las superficies Clase A 24
de la carrocería del automóvil 16, mayor será el porcentaje de
energía disponible que se aplica para calentar las superficies 24 y
los revestimientos presentes dentro. Generalmente, la radiación
infrarroja es emitida a una densidad de potencia que oscila de
aproximadamente 10 a aproximadamente 25 kilowatios por metro
cuadrado (kW/m^{2}) de la superficie de la pared del emisor, y
preferentemente, aproximadamente 12 kW/m^{2} para lámparas del
emisor que 26 que miran hacia los lados 48 de la carrocería del
automóvil 16 (puertas o parachoques) que están más próximas a las
lámparas del emisor 26 dirigidas hacia la capota y tapa de cubierta
42 de la carrocería del automóvil 16, que emiten preferentemente
aproximadamente 24 kW/m^{2}.
Un ejemplo no limitativo de un aparato combinado
de secado de convección/infrarrojo es un horno de convección de aire
caliente y radiación infrarroja combinado BGK, que está disponible
comercialmente de BGK Automotive Group of Mineápolis, Minesota. La
configuración general de este horno se describirá a continuación y
se muestra en la Patente de los Estados Unidos Nºs 4.771.728;
4.907.533; 4.908.231; y 4.943.447, que son incorporados aquí por
referencia. Otro aparato de combinación de secado por
convección/infrarrojo está disponible comercialmente de Durr of
Wixon, Michigan, Thermal Innovations of Manasquan, New Jersey,
Thermovation Engineering of Cleveland, Ohio,
Dry-Quick of Greenburg, Indiana and Wisconsin Oven
and Infrared Systems of East Toy, Wisconsin.
Haciendo referencia ahora a las figuras 2 y 3, el
aparato de combinación de secado por convección/infrarrojos 28
incluye paredes laterales desviadas que tienen toberas o aberturas
de muesca 50 a través de las cuales pasa el aire 52 para entrar en
la cámara de secado interior 27 a una velocidad de menos de
aproximadamente 4 metros por segundo. Durante esta etapa, la
velocidad del aire en la superficie 54 del revestimiento superior es
menor de aproximadamente 4 metros por segundo, preferentemente
oscila de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 4 metros por segundo
y, preferentemente, aproximadamente 0,7 a aproximadamente 1,5 metros
por segundo.
La temperatura del aire 52 oscila generalmente
desde aproximadamente 50ºC a aproximadamente 110ºC, y
preferentemente de aproximadamente 60ºC a aproximadamente 95ºC, para
secar la capa superior líquida. Para el secado/fundición de una capa
superior en polvo o de suspensión de polvo, la temperatura del aire
52 oscila generalmente de aproximadamente 80ºC a aproximadamente
110ºC. El aire 52 es suministrado por el soplante 56 o secador y
puede precalentarse externamente o desviando el aire sobre las
lámparas emisoras infrarrojas 26 y sus reflectores 38. Haciendo
pasar el aire 52 sobre los emisores 26 y los reflectores 38, la
temperatura de trabajo de estas partes puede reducirse, extendiendo
de este modo su vida útil. Además, pueden eliminarse los vapores de
disolvente no deseado de la cámara de secado interior 27. El aire 52
puede estar en circulación hacia arriba a través de la cámara de
secado interior 27 a través del subsuelo 58. Preferentemente, el
flujo de aire circula de nuevo para incrementar la eficiencia. Una
parte del flujo de aire puede sangrarse para eliminar los
contaminantes y suplir con aire nuevo filtrado para compensar las
pérdidas.
Con referencia ahora a las figuras 1 y 2, para el
secado de una composición líquida de revestimiento superior, el
proceso de la presente invención comprende una etapa siguiente 122
de aplicación de radiación infrarroja y simultáneamente aire
caliente al revestimiento superior sobre el substrato metálico
(carrocería de automóvil 16) durante un periodo de al menos
aproximadamente 30 segundos, y preferentemente entre 30 segundos y 3
minutos. La temperatura del substrato metálico se incrementa a una
velocidad que oscila desde aproximadamente 0,5ºC por segundo a
aproximadamente 1,6ºC por segundo (preferentemente, aproximadamente
0,6ºC a aproximadamente 1,0ºC por segundo) para conseguir una
temperatura punta del metal del substrato que oscila de
aproximadamente 65ºC a aproximadamente 140ºC, (preferentemente,
aproximadamente 80ºC a aproximadamente 120ºC). Se forma una capa
superior seca 62 sobre la superficie del substrato metálico.
Con referencia ahora a la figura 1A, para el
tratamiento de un revestimiento superior de polvo o de suspensión en
polvo, radiación infrarroja y aire caliente se aplican al substrato
metálico revestido simultáneamente durante un periodo de al menos
aproximadamente 2 minutos en la etapa 214, de forma que la
temperatura del substrato metálico se incrementa a una velocidad que
oscila de aproximadamente 0,1ºC por segundo a aproximadamente 1,5ºC
por segundo para conseguir una temperatura punta del metal que
oscila de aproximadamente 125ºC a aproximadamente 200ºC para formar
un revestimiento superior endurecido sobre la superficie del
substrato metálico.
Esta etapa 122, 214 puede llevarse a cabo de una
manera similar a la de la etapa 120 anterior utilizando una
combinación de aparato de secado por convección/radiación
infrarroja, no obstante, a la velocidad a la que se incrementa la
temperatura del substrato metálico y la temperatura punta del metal
del substrato varían como se especifica.
La radiación infrarroja aplicada preferentemente
incluye radiación de región próxima a infrarroja (0,7 a 1,5
micrómetros) y región intermedia infrarroja (1,5 a 20 micrómetros),
y más preferentemente oscila de aproximadamente 0,7 a
aproximadamente 4 micrómetros.
El aire caliente de secado tiene preferentemente
una temperatura que oscila desde aproximadamente 100ºC a
aproximadamente 140ºC para la capa superior líquida y
aproximadamente 120ºC a aproximadamente 160ºC para la capa superior
de polvo o de suspensión de polvo. La velocidad del aire en la
superficie del revestimiento de imprimación en la etapa 122, 214 es
preferentemente menor de aproximadamente 6 metros por segundo, y
oscila preferentemente de aproximadamente 1 a aproximadamente 4
metros por segundo.
La etapa 122, 214 puede llevarse a cabo
utilizando cualquier aparato de combinación convencional de secado
por convección/infrarrojo tal como el horno de convección de aire
caliente y de radiación infrarroja combinado BGK que se describe de
forma detallada anteriormente. Los emisores individuales 26 pueden
estar configuraciones como se describe anteriormente y controlare de
forma individual o en grupos por un microprocesador (no mostrado)
para proporcionar las velocidades de transmisión de energía
infrarroja y de calentamiento deseadas.
Preferentemente, se endurece también el
revestimiento superior líquido. Para endurecer el revestimiento
superior líquido, el proceso de la presente invención puede
comprender adicionalmente una etapa de endurecimiento adicional 124
en la que se aplica aire caliente 66 al revestimiento superior (y
cualquier capa de base no endurecida, si está presente), durante un
periodo de tiempo de al menos aproximadamente 10 minutos después de
que se alcanza la etapa 122 y se mantiene una temperatura punta del
metal que oscila de aproximadamente 120ºC a aproximadamente 170ºC y
endurecer el revestimiento superior. Preferentemente, se utiliza una
combinación de secado por convección de aire caliente y radiación
infrarroja simultáneamente para endurecer la capa de base y el
revestimiento superior. Como se utiliza aquí, ``endurecer''
significa que cualquiera de los componentes reticulables de la capa
de base y del revestimiento superior están substancialmente
reticulados.
Esta etapa de endurecimiento 124 puede llevarse a
cabo utilizando un secador por convección de aire caliente, tal como
se describen anteriormente, o de una manera similar a la de la etapa
120 anterior utilizando una combinación de aparato de secado por
convección/radiación infrarroja. El aire caliente de secado tiene
preferentemente una temperatura que oscila de aproximadamente 140ºC
a aproximadamente 210ºC, y más preferentemente de aproximadamente
160ºC a aproximadamente 200ºC. La velocidad del aire en la
superficie del revestimiento superior en la etapa de endurecimiento
124 puede oscilar desde aproximadamente 4 a aproximadamente 20
metros por segundo, y oscila preferentemente de aproximadamente 10 a
aproximadamente 20 metros por segundo.
Si se utiliza una combinación de aire caliente y
radiación infrarroja, la radiación infrarroja incluye
preferentemente región próxima a infrarroja (0,7 a 1,5 micrómetros)
y región intermedia infrarroja (1,5 a 20 micrómetros), y más
preferentemente, oscila desde aproximadamente 0,7 a aproximadamente
4 micrómetros. La etapa de endurecimiento 124 puede llevarse a cabo
utilizando cualquier combinación convencional de aparato de secado
por convección/infrarrojo, tal como el horno de convección de aire
caliente y radiación infrarroja combinado BGK que se describe de
forma detallada anteriormente. Los emisores individuales 26 pueden
estar configurados como se describe anteriormente y controlarse de
manera individual o en grupos por un microprocesador (no mostrado)
para proporcionar las velocidades de transmisión de energía
infrarroja y de calentamiento deseadas.
Otro aspecto de la presente invención es un
proceso para el secado de una composición de revestimiento compuesto
de múltiples componentes aplicada a una superficie de un substrato
metálico. El revestimiento de múltiples componentes es un compuesto
de la capa de base y la capa superior aplicado encima. El
revestimiento compuesto de múltiples componentes está expuesto al
aire que tiene una temperatura que oscila desde aproximadamente 10ºC
a aproximadamente 40ºC durante un periodo de al menos
aproximadamente 30 segundos para volatilizar al menos una porción de
material volátil desde el revestimiento compuesto de múltiples
componentes de una manera similar a la etapa 116 anterior. La
velocidad del aire en una superficie de la composición de
revestimiento compuesto de múltiples componentes es menor de
aproximadamente 0,5 metros por segundo. La radiación infrarroja y el
aire caliente son aplicados simultáneamente al revestimiento
compuesto de múltiples componentes durante un periodo de al menos
aproximadamente 1 minuto. La velocidad del aire en la superficie del
revestimiento compuesto de múltiples componentes durante un periodo
de al menos aproximadamente 1 minuto. La velocidad del aire en la
superficie del revestimiento compuesto de múltiples componente es
menor de aproximadamente 4 metros por segundo. La temperatura del
substrato metálico se incrementa a una velocidad que oscila de
aproximadamente 0,1ºC por segundo a aproximadamente 0,25ºC por
segundo para conseguir una temperatura punta del metal del substrato
que oscila desde aproximadamente 25ºC a aproximadamente 50ºC de una
manera similar a la etapa 120 anterior.
A continuación, la radiación infrarroja y el aire
caliente son aplicados simultáneamente al revestimiento compuesto de
múltiples componentes durante un periodo de al menos aproximadamente
30 segundos, preferentemente entre aproximadamente 30 segundos y 3
minutos. La temperatura del substrato metálico se incrementa a una
velocidad que oscila de aproximadamente 0,5ºC por segundo a
aproximadamente 1,6ºC por segundo para conseguir una temperatura
punta del metal del substrato que oscila desde aproximadamente 65ºC
a aproximadamente 140ºC, de manera que se forma un revestimiento
seco compuesto de múltiples componentes sobre la superficie del
substrato metálico. Para endurecer el revestimiento compuesto, puede
aplicarse la radiación infrarroja y/o el aire caliente para
conseguir la temperatura punta del metal de aproximadamente 120ºC a
aproximadamente 170ºC, y preferentemente aproximadamente 140ºC a
aproximadamente 154ºC, y mantenerse a esta temperatura durante al
menos 10 minutos (preferentemente aproximadamente 10 a
aproximadamente 20 minutos) para endurecer el revestimiento
compuesto.
Otro aspecto de la presente invención es un
proceso para el secado de una composición de revestimiento superior
líquida o de suspensión en polvo aplicada a una superficie de un
substrato polimérico. El proceso incluye etapas similares a las
utilizadas para el secado de un revestimiento superior líquido
aplicado a un substrato metálico anterior. Se aplica una composición
líquida de revestimiento superior a una superficie del substrato
polimérico como se describe anteriormente. La composición de
revestimiento superior está expuesta a aire que tiene una
temperatura que oscila desde aproximadamente 10ºC a aproximadamente
40ºC durante un periodo de al menos aproximadamente 30 segundos para
volatilizar al menos una porción del material volátil desde la
composición líquida de revestimiento de base. La velocidad del aire
en una superficie de la composición de revestimiento superior es
menor de aproximadamente 4 metros por segundo, oscila
preferentemente de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 0,5 metros
por segundo. El aparato utilizado para volatilizar la capa superior
puede ser el mismo que el utilizado para volatilizar la capa
superior del substrato de metal.
Se aplican simultáneamente la radiación
infrarroja y el aire caliente a la composición de revestimiento de
base durante un periodo de al menos aproximadamente 1 minuto y
preferentemente aproximadamente de 1 a aproximadamente 3 minutos. La
velocidad del aire en la superficie de la composición de
revestimiento de base es menor de aproximadamente 4 metros por
segundo, y oscila preferentemente desde aproximadamente 0,7 a
aproximadamente 1,5 metros por segundo. La temperatura del substrato
polimérico se incrementa a una velocidad que oscila desde
aproximadamente 0,10ºC por segundo a aproximadamente 0,25ºC por
segundo para conseguir una temperatura punta del substrato
polimérico que oscila desde aproximadamente 25ºC hasta
aproximadamente 50ºC. El aparato utilizado para secar la capa
superior puede ser el mismo que el aparato combinado de convección
de aire caliente/infrarrojo, tal como se describe anteriormente para
el tratamiento del substrato metálico.
A continuación, la radiación infrarroja y el aire
caliente son aplicados de manera simultánea a la composición de
revestimiento superior durante un periodo de al menos
aproximadamente 30 segundos y preferentemente de aproximadamente 0,5
a aproximadamente 3 minutos. La velocidad del aire en la superficie
de la composición de revestimiento de base es preferentemente menor
de aproximadamente 4 metros por segundo, y oscila preferentemente de
aproximadamente 1,5 a aproximadamente 2,5 metros por segundo. La
temperatura del substrato polimérico es incrementada a una velocidad
que oscila desde aproximadamente 0,5ºC por segundo a aproximadamente
1,0ºC por segundo para conseguir una temperatura punta del substrato
polimérico que es menor que la temperatura de alteración del calor
del substrato polimérico y oscila desde aproximadamente 130ºC a
aproximadamente 150ºC, de manera que se forma una capa superior seca
sobre la superficie del substrato polimérico. La temperatura de
alteración del calor es la temperatura a la que se deforma
físicamente el substrato polimérico y es incapaz de recuperar de
nuevo su configuración anterior. Por ejemplo, las temperaturas de
alteración para varios materiales termoplásticos comunes son las
siguientes: olefinas termoplásticas aproximadamente 138ºC (280ºF),
poliuretanos termoplásticos aproximadamente 149ºC (300ºF), y
copolímeros de
acrilonitrilo-butadieno-estireno
aproximadamente 71-82ºC
(160-180ºF).
La capa superior puede endurecerse manteniendo la
temperatura punta del metal a un objetivo de aproximadamente 130ºC
hasta aproximadamente 150ºC durante aproximadamente 10 a
aproximadamente 20 minutos para endurecer la capa superior. El
aparato utilizado para secar y/o endurecer la capa superior puede
ser el mismo aparato de convección de aire caliente/infrarrojo
combinado tal como se describe anteriormente para el tratamiento del
substrato metálico.
Para fundir una composición de revestimiento
superior en polvo, pueden aplicarse simultáneamente la radiación
infrarroja y el aire caliente durante un periodo de al menos
aproximadamente 2,5 minutos a una velocidad de aire de menos de
aproximadamente 4 metros por segundo. La temperatura del substrato
polimérico se incrementa a una velocidad que oscila desde
aproximadamente 0,5ºC por segundo hasta aproximadamente 0,8ºC por
segundo para conseguir una temperatura punta del substrato
polimérico que oscila desde aproximadamente 90ºC a aproximadamente
125ºC. A continuación, se aplica simultáneamente la radiación
infrarroja y el aire caliente a la composición de capa superior en
polvo durante un periodo de al menos aproximadamente 2 minutos para
incrementar la temperatura punta del substrato a una velocidad de
aproximadamente 0,1ºC por segundo hasta aproximadamente 1,5ºC por
segundo para conseguir una temperatura punta del substrato que
oscila desde aproximadamente 125ºC a aproximadamente 200ºC, de
manera que se forma la capa superior fundida sobre la superficie del
substrato polimérico.
La presente invención se describirá
adicionalmente por referencia al siguiente ejemplo. El siguiente
ejemplo es meramente ilustrativo de la invención y no está destinado
a limitación. A menos que se indique otra cosa, todas las partes
son en peso.
En este ejemplo, se revistieron paneles de ensayo
de acero con una capa de base líquida y capa clara líquida como se
especifica a continuación para evaluar los procesos de secado de
acuerdo con la presente invención. Los substratos de ensayo fueron
electrorevestidos con tamaño de paneles de acero laminados en frío
ACT de 30,48 cm por 45,72 cm (12 pulgadas x 18 pulgadas) con una
capa de imprimación electrodepositable catiónicamente disponible de
Industrias PPG, Inc, como ED-500. La capa de base
comercial que lleva agua (capa de base de plata HDWB5033 que está
disponible comercialmente de PPG Industries, Inc.) fue aplicada por
pulverización utilizando un aplicador de pulverización automático
(campana) a 35000 rpm, 60.000 VOLTIOS, 3,0 bar de aire, velocidad
línea 4,6 metros/minuto, viscosidad 25`` #4 Ford Cup en una capa con
30 segundos de entorno ambiente a 60% de humedad relativa y 24ºC
para dar un espesor de película en seco como se especifica en las
Tablas 1A y 1C siguientes. Los revestimientos de capa de base sobre
los paneles fueron secados utilizando un horno de convección de aire
caliente y radiación infrarroja combinados disponible comercialmente
de BGK- ITW Automotive Group de Minneápolis, Minesota. En primer
lugar, los paneles revestidos fueron expuestos a aire ambiente
(aproximadamente 25ºC) durante aproximadamente 30 segundos. A
continuación, fueron expuestos los paneles durante 30 segundos a una
combinación de radiación infrarroja y secado por convección de aire
caliente. La densidad de tensión infrarroja fue aproximadamente 7 a
aproximadamente 9 kW/m^{2}. La temperatura del aire fue
aproximadamente 49ºC y el caudal de flujo del aire fue
aproximadamente 0,64 m/s. La velocidad punta de calentamiento del
metal fue aproximadamente 0,07ºC por segundo (horizontal) y
aproximadamente 0,11ºC por segundo (vertical). La temperatura punta
del metal alcanzada fue de aproximadamente 23-24ºC.
A continuación, los paneles revestidos fueron expuestos durante 30
segundos a una combinación de radiación infrarroja y secado por
convección de aire caliente. La densidad de tensión infrarroja fue
aproximadamente 16,5 a aproximadamente 21 kW/m^{2}. La temperatura
del aire fue aproximadamente 77ºC y el caudal de flujo de aire fue
aproximadamente 1,5-2,5 m/s. La velocidad de
calentamiento punta del metal fue aproximadamente 0,56ºC por segundo
(horizontal) y aproximadamente 1,11ºC por segundo (vertical). La
temperatura punta el metal alcanzada fue aproximadamente 44ºC
(horizontal) y aproximadamente 54ºC (vertical).
Los paneles fueron entonces revestidos en la
parte superior con capa superior líquida DIAMONDCOAT®
DCT-5002 (disponible comercialmente de PPG
Industries, Inc.) utilizando aplicadores de campana a 30.000 rpm,
80.0000 voltios, viscosidad 25'' #4 Ford Cup en una capa y se
endurecieron como se describe en las Tablas 1A, 1B y 2 siguiente. El
panel de control y la Operación Nº 1 recibieron 2 capas de capa
superior con una evaporación de 1 minuto entre las capas. El panel
para la Operación Nº 2 recibió 3 capas de capa superior con una
evaporación de 1 minuto entre cada capa.
\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|}\hline
OPERACIÓN \+\multicolumn{2}{|c|}{CONTROL }\+ 1
\+\multicolumn{2}{|c|}{2}\\\hline Espesor
\+\multicolumn{2}{|c|}{0,6-0,8 }\+
0,6-0,8
\+\multicolumn{2}{|c|}{0,6-0,8}\\ Película seca
\+\multicolumn{2}{|c|}{1,7-2,2 }\+
1,7-2,2
\+\multicolumn{2}{|c|}{2,4-3,7}\\
(BC/CC(mil) \+\multicolumn{2}{|c|}{ }\+
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\\\hline ETAPA
\+\multicolumn{3}{|c|}{
}\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\\ INMEDIATA
\+\multicolumn{3}{|c|}{
}\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\\\hline Tiempo (s)
\+\multicolumn{2}{|c|}{600 }\+ 30
\+\multicolumn{2}{|c|}{30}\\\hline ETAPA FRAGUADO
\+\multicolumn{5}{|c|}{ }\\\hline Tiempo (s)
\+\multicolumn{2}{|c|}{NINGUNO }\+ 60
\+\multicolumn{2}{|c|}{60}\\\hline Densidad de
\+\multicolumn{2}{|c|}{- }\+ 2 - 3
\+\multicolumn{2}{|c|}{2 - 3}\\ tensión IR
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\+
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\\ (kW/m ^{2} )
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\+
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\\\hline Temp. aire
\+\multicolumn{2}{|c|}{23ºC }\+ 35ºC \+\multicolumn{2}{|c|}{50ºC}\\
\+\multicolumn{2}{|c|}{(73ºF) }\+ (95ºF)
\+\multicolumn{2}{|c|}{(122ºF)}\\\hline Caudal flujo
\+\multicolumn{2}{|c|}{0,50 }\+ 0,64 \+\multicolumn{2}{|c|}{0,64}\\
aire (m/s) \+\multicolumn{2}{|c|}{ }\+
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\\\hline Temp. punta \+ - \+
23ºC \+ 36ºC \+ - \+ 41ºC \\ del metal \+ \+ (73ºF) \+ (96ºF)
\+ \+ (105ºF) \\\hline Veloc. calent. \+ \+ \+ \+ \+ \\ Punta
del \+ - \+ N/A \+ 0,13ºC/s \+ - \+ 0,15ºC/s \\ metal Grados
por segundo \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|}\hline
OPERACIÓN \+\multicolumn{2}{|c|}{CONTROL }\+ 1
\+\multicolumn{2}{|c|}{2}\\\hline ETAPA DE SECADO
\+\multicolumn{5}{|c|}{ }\\\hline Tiempo (s)
\+\multicolumn{2}{|c|}{NINGUNO }\+ 30
\+\multicolumn{2}{|c|}{30}\\\hline Densidad tensión
\+\multicolumn{2}{|c|}{NINGUNA }\+ 16,5
\+\multicolumn{2}{|c|}{16,5}\\ IR (kW/m ^{2} )
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\+
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\\\hline Temp. media aire
\+\multicolumn{2}{|c|}{23ºC }\+ 77ºC \+\multicolumn{2}{|c|}{77ºC}\\
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\+ (170ºF)
\+\multicolumn{2}{|c|}{(170ºF)}\\\hline Caudal flujo
\+\multicolumn{2}{|c|}{1,5 - 2,5 }\+
1,5 - 2,5
\+\multicolumn{2}{|c|}{1,5 - 2,5}\\ aire (m/s)
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\+
\+\multicolumn{2}{|c|}{ }\\\hline Temp. punta del \+ -
\+ - \+ 83ºC \+ - \+ 83ºC \\ metal \+ \+ \+ (181ºF) \+ \+
(181ºF) \\\hline Veloc. calent. \+ \+ \+ \+ \+ \\ Punta del metal
\+ - \+ - \+ 1,6ºC \+ - \+ 1,4ºC \\ Grados por \+ \+ \+ \+ \+
\\ segundo \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline Espesor película \+ - \+
1,7 - 2,2 \+ 1,7 - 2,2 \+ - \+
2,4 - 3,7 \\ seca CC (mil) \+ \+ \+ \+ \+
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
La apariencia y las propiedades físicas de los
paneles revestidos se midieron utilizando los siguientes ensayos de
apariencia: número de explosiones, clasificación de piel naranja,
clasificación general. Se determinó el número de explosiones sobre
la superficie del revestimiento de cada muestra por inspección
visual de toda la superficie del panel. La explosión fue valorada en
una escala de 0 a 5, con 0 indicando ninguna explosión y con 5
indicando explosión severa. La clasificación de piel de naranja,
brillo especular y Distinción de Imagen (``DOI''), se determinaron
por exploración de una muestra de 9375 mm cuadrados de superficie
del panel utilizando un dispositivo analizador de calidad
superficial Autospect QMS BP que está disponible comercialmente de
Perceptron. Se determinó la clasificación de Apariencia General
añadiendo 40% de clasificación de piel naranja, 20% de clasificación
de Brillo y 40% de clasificación DOI. La Tabla 2 siguiente
proporciona las propiedades medias.
Como se muestra en la Tabla 2, el substrato
revestido de la Operación Nº 2 secado de acuerdo con el proceso de
la presente invención, que tiene una capa mucho más gruesa de capa
clara que el panel de Control, mostró número pequeño de explosiones
y buen DOI, piel naranja y apariencia general en comparación con el
panel de Control en el que no se secó el revestimiento superior de
acuerdo con la presente invención.
\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|}\hline
Nº \+ Horizon- \+ Espesor \+ Explosiones
\+\multicolumn{3}{|c|}{Apariencia}\\ Opera- \+ tal o \+ película
\+ \+\multicolumn{3}{|c|}{ }\\ ción \+ vertical \+
seca CC \+ \+\multicolumn{3}{|c|}{ }\\ \+ \+ (mil) \+
\+\multicolumn{3}{|c|}{ }\\\hline \+ \+ \+ \+ DOI
\+ Clasifi- \+ Clasifica- \\ \+ \+ \+ \+ \+ cación \+ ción
\\ \+ \+ \+ \+ \+ Piel \+ general \\ \+ \+ \+ \+ \+
Naranja \+ \\\hline CONTROL \+ H \+ 1,7 - 2,2 \+
Ninguna \+ 60 \+ 61,3 \+ 59,5 \\\hline 1 \+ H \+
1,7 - 2,2 \+ Ninguna \+ 49 \+ 53 \+ 49 \\\hline 2
\+ H \+ 2,4 - 3,7 \+ Ninguna \+ 61 \+ 56 \+ 61
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip
Los procesos de la presente invención
proporcionan un revestimiento rápido de los substratos metálicos y
poliméricos, pueden eliminar o reducir la necesidad de hornos de
línea de montaje larga, pueden reducir drásticamente el tiempo de
procesamiento general. Menos explosión, un buen flujo y apariencia
de la capa de base, incluso a espesores más altos, proporciona más
latitud de funcionamiento cuando se aplica la capa de base lo que
puede reducir las reparaciones.
Se apreciará por los técnicos en la materia que
podrían realizarse cambios a las formas de realización descritas
anteriormente sin separarnos de su amplio concepto de la invención.
Por tanto, se entiende que esta invención no está limitada a las
formas de realización particulares descritas, sino que pretende
cubrir las modificaciones que estén dentro de la esencia y alcance
de la invención como se define por las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (31)
1. Un proceso para el secado de una composición
líquida de capa superior aplicada a una superficie de un substrato
metálico, que comprende las etapas de:
(a) exponer la composición líquida de
revestimiento al aire que tiene una temperatura que oscila de 10ºC a
40ºC durante un periodo de al menos 30 segundos para volatilizar al
menos una porción de material volátil desde la composición líquida
de revestimiento, siendo menor la velocidad del aire en una
superficie de la composición de revestimiento de 0,5 metros por
segundo;
(b) aplicar radiación infrarroja que tiene una
longitud de onda de 20 micrómetros o menos y una densidad de
potencia de 40 kilowatios por metro cuadrado de superficie de pared
emisora o menos y aire caliente que tiene una temperatura que oscila
de 50ºC a 110ºC simultáneamente para la composición de revestimiento
durante un periodo de al menos 1 minuto, siendo menor la velocidad
del aire en la superficie de la composición de revestimiento de 4
metros por segundo, siendo incrementada la temperatura del substrato
metálico a una velocidad que oscila de 0,10ºC por segundo a 0,25ºC
por segundo para conseguir la temperatura punta del metal del
substrato que oscila de 25ºC a 50ºC; y
(c) aplicar radiación infrarroja que tiene una
longitud de onda de 20 micrómetros o menos y una densidad de
potencia de 40 kilowatios por metro cuadrado de superficie de pared
emisora o menos y aire caliente que tiene una temperatura que oscila
de 100ºC a 140ºC simultáneamente respecto a la composición de
revestimiento durante un periodo de 30 segundos, siendo incrementada
la temperatura del substrato metálico a una velocidad que oscila de
0,5ºC por segundo a 1,6ºC por segundo hasta conseguir una
temperatura punta del metal del substrato que oscila de 65ºC a
140ºC, tal que se forma una capa superior seca sobre la superficie
del substrato metálico.
2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
donde el substrato metálico es seleccionado del grupo que consta de
aleaciones de hierro, acero, aluminio, cinc, magnesio y sus
combinaciones.
3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
donde el substrato metálico es un componente de carrocería de
automóvil.
4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
donde el material volátil de la composición de revestimiento líquida
comprende agua.
5. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
donde el material volátil de la composición de capa superior líquida
comprende un disolvente orgánico.
6. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
donde el periodo oscila de 30 segundos a 3 minutos en la etapa
(a).
7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
donde la velocidad del aire oscila de 0,3 a 0,5 metros por segundo
en la etapa (a).
8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
donde la radiación infrarroja es emitida a una longitud de onda que
oscila de 0,7 a 20 micrómetros.
9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8,
donde la longitud de onda oscila de 0,7 a 4 micrómetros.
10. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, donde la radiación infrarroja es emitida a una densidad de
potencia que oscila de 10 a 40 kilowatios por metro cuadrado de
superficie de pared emisora.
11. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, donde el periodo oscila de 1 a 3 minutos en la etapa (b).
12. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, donde la velocidad del aire oscila de 0,5 a 4 metros por segundo
en la etapa (b).
13. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, donde la temperatura del substrato metálico se incrementa a una
velocidad que oscila de 0,15ºC por segundo a 0,2ºC por segundo en la
etapa (b).
14. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, donde la temperatura del substrato metálico oscila de 35ºC a 50ºC
en la etapa (b).
15. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, donde el periodo oscila de 30 segundos a 3 minutos en la etapa
(c).
16. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, donde la temperatura del substrato metálico se incrementa a una
velocidad que oscila de 0,6ºC por segundo a 1,0ºC por segundo en la
etapa (c).
17. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, donde la temperatura punta del metal del substrato metálico
oscila de 80ºC a 120ºC en la etapa (c).
18. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, que comprende adicionalmente una etapa adicional (d) de
aplicación de aire caliente que tiene una temperatura que oscila de
140ºC a 210ºC hasta la capa superior seca después de la etapa (c)
para conseguir una temperatura punta del metal que oscila de 120ºC a
170ºC durante un periodo de al menos 10 minutos, de manera que se
forma una capa superior endurecida sobre la superficie del substrato
metálico.
19. El proceso de acuerdo con la reivindicación
18, donde la etapa adicional (d) comprende adicionalmente aplicar
radiación infrarroja a la capa superior seca simultáneamente
mientras se aplica el aire caliente.
20. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, que comprende adicionalmente una etapa de aplicación de la
composición líquida de capa superior a la superficie del substrato
metálico antes de la etapa (a).
21. El proceso de acuerdo con la reivindicación
20, que comprende adicionalmente una etapa de aplicación de una
composición de revestimiento de base a la superficie del substrato
metálico antes de la aplicación de la composición líquida de
revestimiento superior.
22. El proceso de acuerdo con la reivindicación
21, que comprende una etapa de aplicación de una composición líquida
de revestimiento de imprimación a la superficie del substrato
metálico antes de la aplicación de la composición líquida de
revestimiento de base.
23. El proceso de acuerdo con la reivindicación
23, donde el substrato metálico tiene un revestimiento resistente a
la corrosión electrodepositado encima antes de la aplicación del
revestimiento de imprimación.
24. El proceso de acuerdo con la reivindicación
21, donde el substrato metálico tiene un revestimiento resistente a
la corrosión electrodepositado encima antes de la aplicación de la
composición de revestimiento de base.
25. Un proceso para el secado de una composición
de revestimiento compuesto de múltiples componentes aplicada a una
superficie de un substrato metálico, que comprende las etapas
de:
(a) aplicar una composición líquida de
revestimiento de base a la superficie del substrato metálico;
(b) aplicar una composición líquida de
revestimiento superior sobre la composición de revestimiento de base
para formar un revestimiento compuesto de múltiples componentes
sobre el substrato metálico;
(c) exponer el revestimiento compuesto de
múltiples componentes al aire que tiene una temperatura que oscila
de 10ºC a 40ºC durante un periodo de al menos 30 segundos para
volatilizar al menos una porción de material volátil del
revestimiento compuesto de múltiples componentes, siendo la
velocidad del aire en una superficie de la composición de
revestimiento de múltiples componentes menor de 0,5 metros por
segundos;
(d) aplicar radiación infrarroja que tiene una
longitud de onda de 20 micrómetros o menos y una densidad de
potencia de 40 kilowatios por metro cuadrado de superficie de pared
emisora o menos y aire caliente que tiene una temperatura que oscila
de 50ºC a 110ºC simultáneamente con el revestimiento compuesto de
múltiples componentes durante un periodo de al menos 1 minuto,
siendo la velocidad del aire en la superficie del revestimiento
compuesto de múltiples componentes menor de 4 metros por segundo,
siendo incrementada la temperatura del substrato metálico a una
velocidad que oscila de 0,1ºC por segundo a 0,25ºC por segundo para
conseguir la temperatura punta del metal del substrato que oscila de
25ºC a 50ºC; y
(e) aplicar radiación infrarroja que tiene una
longitud de onda de 20 micrómetros o menos y una densidad de
potencia de 40 kilowatios por metro cuadrado de superficie de pared
emisora o menos y aire caliente que tiene una temperatura que oscila
de 100ºC a 140ºC simultáneamente con el revestimiento compuesto de
múltiples componentes durante un periodo de al menos 30 segundos,
siendo incrementada la temperatura del substrato metálico a una
velocidad que oscila de 0,5ºC por segundo a 1,6ºC por segundo para
conseguir una temperatura punta del metal del substrato que oscila
de 65ºC a 140ºC, de manera que se forma un revestimiento compuesto
de múltiples componentes seco sobre la superficie el substrato
metálico.
26. El proceso de acuerdo con la reivindicación
25, que comprende adicionalmente la etapa de aplicar una composición
líquida de revestimiento de imprimación a la superficie del
substrato metálico antes de la aplicación de la composición líquida
de revestimiento.
27. El proceso de acuerdo con la reivindicación
25, que comprende adicionalmente una etapa adicional (f) de
aplicación de radiación infrarroja y aire caliente que tiene una
temperatura que oscila de 140ºC a 210ºC, simultáneamente al
revestimiento de compuesto de múltiples componentes para conseguir
una temperatura punta del metal del substrato que oscila de 120ºC a
170ºC durante un periodo de al menos 10 minutos, de manera que se
forma revestimiento compuesto de múltiples componentes endurecido
sobre la superficie del substrato metálico.
28. Un proceso para fundir una composición de
revestimiento superior de polvo aplicada a una superficie de un
substrato metálico, que comprende las etapas de:
(a) aplicar radiación infrarroja que tiene una
longitud de onda de 20 micrómetros o menos y una densidad de polvo
de 40 kilowatios por metro cuadrado de superficie de pared emisora o
menos y aire caliente que tiene una temperatura que oscila de 80ºC a
110ºC, simultáneamente con la composición de revestimiento superior
de polvo durante un periodo de al menos 2,5 minutos, siendo la
velocidad del aire en la superficie de la composición de
revestimiento superior de polvo menor de 4 metros por segundo,
siendo incrementada la temperatura del substrato metálico a una
velocidad que oscila de 0,5ºC por segundo a 0,8ºC por segundo para
conseguir una temperatura punta del metal del substrato que oscila
de 90ºC a 125ºC; y
(b) aplicar radiación infrarroja que tiene una
longitud de onda de 20 micrómetros o menos y una densidad de
potencia de 40 kilowatios por metro cuadrado de superficie de pared
emisora o menos y aire caliente que tiene una temperatura que oscila
de 120ºC a 160ºC simultáneamente con la composición de revestimiento
superior en polvo durante un periodo de al menos 2 minutos, siendo
incrementada la temperatura del substrato metálico a una velocidad
que oscila de 0,1ºC por segundo a 1,5ºC por segundo para conseguir
una temperatura punta del metal del substrato que oscila de 125ºC a
200ºC, de manera que se forma una capa superior fusionada sobre la
superficie del substrato metálico.
29. El proceso de acuerdo con la reivindicación
28, que comprende adicionalmente una etapa adicional (c) de
aplicación de radiación infrarroja y aire caliente que tiene una
temperatura que oscila de 140ºC a 210ºC simultáneamente con la
composición de revestimiento superior de polvo para conseguir la
temperatura punta del metal del substrato que oscila de 140ºC a
170ºC durante un periodo de al menos 15 minutos, de manera que se
forma una capa superior endurecida sobre la superficie del substrato
metálico.
30. Un proceso para el secado de una composición
de revestimiento compuesta de múltiples componentes aplicada a una
superficie de un substrato polimérico, comprendiendo las etapas
de:
(a) aplicar una composición líquida de
revestimiento de base a la superficie del substrato;
(b) aplicar una composición líquida de
revestimiento superior sobre la composición de revestimiento de base
para formar un revestimiento compuesto de múltiples componentes
sobre el substrato;
(c) exponer el revestimiento compuesto de
múltiples componentes al aire que tiene una temperatura que oscila
de 10ºC a 40ºC durante un periodo de al menos 30 segundos para
volatilizar al menos una porción de material volátil desde tanto la
composición de revestimiento de base como la composición de
revestimiento superior, siendo la velocidad del aire en una
superficie de la composición de revestimiento compuesto de múltiples
componentes menor de 4 metros por segundo;
(d) aplicar radiación infrarroja que tiene una
longitud de onda de 20 micrómetros o menos y una densidad de
potencia de 40 kilowatios por metro cuadrado de superficie de pared
emisora o menor y aire caliente que tiene una temperatura que oscila
de 50ºC a 110ºC simultáneamente con la composición compuesta de
múltiples componentes durante un periodo de al menos 1 minuto,
siendo la velocidad del aire en la superficie de la composición
compuesta de múltiples componentes menor de 4 metros por segundo,
siendo incrementada la temperatura del substrato metálico a una
velocidad que oscila de 0,10ºC por segundo a 0,25ºC por segundo
para conseguir una temperatura punta del metal del substrato que
oscila de 25ºC a 50ºC; y
(e) aplicar radiación infrarroja que tiene una
longitud de onda de 20 micrómetros o menos y una densidad de
potencia de 40 kilowatios por metro cuadrado de superficie de pared
emisora o menos y aire caliente que tiene una temperatura que oscila
de 100ºC a 140ºC simultáneamente respecto a la composición de capa
superior durante un periodo de 30 segundos, siendo incrementada la
temperatura del substrato metálico a una velocidad que oscila de
0,5ºC por segundo a 1,0ºC por segundo hasta conseguir una
temperatura punta del metal del substrato que oscila de 130ºC a
150ºC, tal que se forma un revestimiento compuesto seco de múltiples
componentes sobre la superficie del substrato metálico.
31. El proceso según la reivindicación 30, que
comprende, además, una etapa adicional (f) de aplicación de
radiación infrarroja y aire caliente que tiene una temperatura que
oscila de 140ºC a 210ºC simultáneamente con el revestimiento
compuesto de múltiples componentes fundidos para conseguir la
temperatura máxima del substrato que oscila de 130ºC a 150ºC durante
un periodo de al menos 10 minutos, de manera que se forma un
revestimiento compuesto de múltiples componentes endurecido sobre la
superficie del substrato.
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