ES2203485T3 - Procedimiento para el lacado reparador de defectos en barnices de secado al horno con barnices en polvo. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la reparación de defectos en un barniz de secado al horno caracterizado, donde los defectos listos para el lacado reparador se recubren con un agente de recubrimiento de barniz en polvo o una suspensión acuosa de barniz en polvo y el barniz en polvo aplicado se calienta y se endurece a continuación por radiación próxima al infrarrojo (NIR) que se genera con emisores NIR.

Description

Procedimiento para el lacado reparador de defectos en barnices de secado al horno con barnices en polvo.

La invención se refiere al lacado reparador de defectos en capas de recubrimiento con agentes de recubrimiento en polvo de secado al horno.

Los defectos del barniz como, por ejemplo, cráteres, abolladuras, arañazos o incrustaciones de suciedad en las capas de recubrimiento de secado al horno, por ejemplo en las capas de recubrimiento secadas al horno y producidas a partir de barnices en polvo, pueden repararse con barnices líquidos. El proceso de reparación requiere mucho tiempo y trabajo. Así, por ejemplo, para el endurecimiento del barniz reparador se requiere la acción de temperaturas elevadas durante un período de tiempo bastante largo. Si los sustratos que se van a someter al barniz reparador son sustratos sensibles a la temperatura, entonces la temperatura de la pieza no se puede elegir como se desee. En el caso de sustratos que se van a someter a un barniz reparador con una estructura mixta de piezas constructivas sensibles a la temperatura y piezas constructivas no sensibles a la temperatura, entonces por lo general se procede de tal manera que las piezas sensibles a la temperatura se desmontan antes de someterlas a la acción de la temperatura, por ejemplo, en hornos secadores y a continuación se vuelven a montar. Este tipo de medidas dificultan y encarecen especialmente los procesos de lacado en serie, por ejemplo, el lacado de automóviles con barnices de relleno, barnices protectores o barnices transparentes.

Un problema especial que se presenta en el lacado reparador de barnices de secado al horno externos visibles, producidos a partir de barnices en polvo, con barnices líquidos, es que el lacado reparador debe efectuarse de tal manera que el sitio a reparar no debe destacar a la vista, por ejemplo, en cuanto a tono de color o brillo. En el caso de las reparaciones de capas de barnices transparentes en polvo secados al horno no debe existir ninguna diferencia notable entre el índice de refracción del barniz en polvo secado al horno y el del barniz reparador endurecido.

En los documentos DE-A-38 33 225 y DE-A-197 20 894 se describen procedimientos para la reparación de defectos en capas de barnices evitando el típico endurecimiento térmico por convención o la habitual radiación IR. Los procedimientos anteriormente descritos trabajan con láser como fuente de energía para el endurecimiento del barniz reparador. El documento DE-A-197 20 946 describe un procedimiento para la reparación de defectos en un barniz de secado al horno, donde los defectos listos para reparar se recubren con un agente de recubrimiento para barnices y donde el barniz aplicado se endurece a continuación por radiación con una fuente de láser en forma de un láser de Nd:YAG que emite una radiación próxima al infrarrojo.

En el documento EP-A-0 842 se describe un procedimiento para la reparación de defectos en capas de barniz en polvo, en el que a los defectos listos para reparar, por ejemplo, por lijado o fresado, se añade un cuerpo de relleno y se fija a los mismos. El documento EP-A-0 887 118 mejora el procedimiento descrito en el documento EP-A-0 842 710 en cuanto a la calidad del defecto reparado conseguida, realizando el procedimiento descrito en el documento EP-A-0 842 710 de tal manera que la fijación del cuerpo de relleno al defecto tiene lugar mediante presión. Aunque en los procedimientos de los documentos EP-A-842 710 y EP-A-887 118 se evitan los inconvenientes de la reparación de defectos en capas de barnices en polvo con barnices líquidos, siguen siendo trabajosos debido a la necesidad de preparación del cuerpo de relleno, especialmente en cuanto a las dimensiones de los defectos a reparar.

En el artículo "Sekundenschnelle Aushärtung von Pulverlack" (Kai Bär, JOT 2/98, páginas 26 a 29) se describe que los barnices en polvo se pueden endurecer mediante radiación próxima al infrarrojo (NIR) de alta intensidad sin que se produzca un calentamiento importante del sustrato. La tecnología NIR permite la calcinación y el endurecimiento de los recubrimientos en polvo en un único paso del proceso.

Partiendo del documento DE-A-199 20 894, es objeto de la invención proporcionar un procedimiento mejorado para el lacado reparador de defectos en barnices de secado al horno, especialmente utilizando barnices de secado al horno producidos a partir de barnices en polvo, que evite los inconvenientes anteriormente mencionados del estado de la técnica. Especialmente, el procedimiento será también adecuado para el lacado reparador de objetos producidos a escala industrial y el lacado en serie, especialmente de vehículos y sus piezas, por ejemplo, durante o a continuación de un lacado en serie.

Por lo tanto, es objeto de la invención un procedimiento para la reparación de defectos en un barniz de secado al horno caracterizado porque los defectos listos para el lacado reparador se recubren con un agente de recubrimiento de barniz en polvo y el barniz en polvo aplicado se calienta y se endurece a continuación por radiación próxima al infrarrojo (NIR) que se genera con emisores NIR.

En el procedimiento de la invención, el defecto o los defectos en un barniz de secado al horno, especialmente en un barniz de secado al horno aplicado mediante un agente de recubrimiento de barniz en polvo, se someten a un lacado reparador utilizando un agente de recubrimiento de barniz en polvo. Los barnices de secado al horno que presentan defectos pueden ser por ejemplo barnices protectores monocapa o capas de barniz dispuestas en forma de barniz multicapa, por ejemplo, imprimaciones, capas de cargas y preferiblemente capas de barniz protector de color y/o efecto externas, visibles o especialmente transparentes. Preferiblemente, el procedimiento de la invención se puede utilizar para la reparación de defectos en capas de recubrimiento producidas a partir de barnices en polvo, especialmente barnices en polvo transparentes de secado al horno. Se prefiere especialmente utilizar el procedimiento de la invención en la reparación de defectos en los barnices de secado al horno aplicados a los vehículos o sus piezas.

El término "defectos" indica que se trata de una zona del barniz de secado al horno con un defecto que está delimitado localmente, por ejemplo, con un tamaño de algunos centímetros cuadrados, por ejemplo, desde 1 mm^{2} hasta 100 cm^{2}. Los defectos pueden ser por ejemplo daños como arañazos, por ejemplo, los arañazos producidos durante el montaje, defectos de recubrimiento como cráteres o abolladuras o incrustaciones de suciedad.

Hay que señalar que los agentes de recubrimiento en polvo utilizados para el lacado reparador incluyen preparaciones acuosas del agente de recubrimiento de barniz en polvo, las denominadas suspensiones de barniz en polvo acuosas. Sin embargo, en el procedimiento de la invención se prefieren los barnices en polvo.

Los barnices en polvo utilizados como barnices reparadores en el procedimiento de la invención contienen sistemas de aglutinantes termoendurecibles, autorreticulantes o de reticulación externa, preferiblemente una combinación de aglutinante/endurecedor de reticulación externa. Por aglutinante se entienden componentes de alto peso molecular formadores de película de un barniz en polvo duroplástico que suponen por lo general un 50% en peso de la combinación aglutinante/endurecedor base, mientras que el componente endurecedor por lo general supone como máximo un 50% en peso dentro de esta combinación. En cuanto a la base de aglutinante no hay en principio ninguna restricción. Son adecuados, por ejemplo, los aglutinantes habitualmente utilizados en los barnices en polvo. Por ejemplo, resinas de poliéster, copolímeros (met)acrílicos, resinas epoxi, resinas fenólicas, resinas de poliuretano, resinas de siloxano. Los aglutinantes, presentan por ejemplo, temperaturas de transición vítrea desde 30 hasta 120ºC, preferiblemente inferiores a 90ºC y poseen masas molares numéricas medias (Mn) desde 500 hasta 20.000, preferiblemente inferiores a 10.000. Los endurecedores poseen masas molares numéricas medias (Mn) desde por ejemplo 84 hasta 3.000, preferiblemente inferiores a 2.000. Se pueden mezclar entre sí diversos aglutinantes y endurecedores.

Los aglutinantes y los endurecedores llevan grupos funcionales reactivos complementarios entre sí que permiten una reacción de reticulación térmica del barniz en polvo, por ejemplo, mediante reacciones de condensación y/o adición. Ejemplos de estos grupos funcionales son los grupos carboxilo, los grupos epoxi, los grupos hidroxilo unidos alifáticamente o aromáticamente, los grupos isocianato, los grupos isocianato bloqueados, los grupos anhídrido, los grupos amino primarios o secundarios, los grupos amino bloqueados, los grupos N-heterocíclicos aptos para la adición de apertura de anillo, como por ejemplo los grupos oxazolina, grupos (met)acriloílo, grupos CH ácido, como por ejemplo los grupos acetoacetato.

La elección de los grupos que reaccionan entre sí es habitual para el especialista en la técnica. Se pueden combinar entre sí diferentes grupos reactivos. Esto se puede hacer con aglutinantes que lleven diferentes grupos reactivos o bien se utilizan mezclas de endurecedores y/o aglutinantes diferentes.

Los diferentes grupos funcionales pueden estar en el aglutinante y/o en el endurecedor. Tanto los aglutinantes como los endurecedores contienen por término medio 2 grupos funcionales por molécula como mínimo. La relación entre aglutinante y endurecedor es por lo general desde 98:2 hasta 50:50. Preferiblemente está entre 95:5 y 70:30.

Ejemplos de sistemas aglutinante/endurecedor habituales en los barnices en polvo son las resinas de poliéster con endurecedores epoxialquilamida o hidroxialquilamida de bajo peso molecular, sistemas híbridos epoxi/poliéster, resinas epoxi con endurecedores diciandiamida, endurecedores carboxílicos o endurecedores fenólicos, poliésteres hidroxifuncionales o copolímeros (met)acrílicos con poliisocianatos bloqueados, copolímeros (met)acrílicos epoxifuncionales con endurecedores carboxílicos o anhídridos de ácidos carboxílicos.

Especialmente, en el caso de la reparación de defectos exteriores y visibles en recubrimientos de barnices transparentes de secado al horno, se utilizan como barnices reparadores según el procedimiento de la invención aquellos barnices transparentes en polvo que contienen como aglutinantes copolímeros (met)acrílicos epoxifuncionales, especialmente copolímeros de (met)acrilato de glicidilo con un peso equivalente de epóxido entre 250 y 700 y como endurecedor uno o varios compuestos poliméricos de bajo peso molecular con un promedio de 2 o más funciones carboxilo por molécula y/o anhídridos de los mismos. Los endurecedores preferidos son ácidos dicarboxílicos alifáticos sólidos y/o sus anhídridos, especialmente el ácido dodecandicarboxílico, que también se pueden utilizar mezclados con poliésteres con funcionalidades carboxilo.

Los barnices en polvo utilizados en el procedimiento de la invención pueden contener los aditivos de los barnices en polvo habitualmente utilizados y en las cantidades habituales desde 0,1 hasta 5% en peso. Ejemplos de este tipo de aditivos son los agentes nivelantes, desgasificadores, como por ejemplo, la benzoína, antioxidantes, fotoprotectores, agentes de mateado, pigmentos inorgánicos y orgánicos de color y/o efecto y/o cargas, colorantes, adhesivos, deslizantes, catalizadores y agentes reológicos.

Si se utilizan pigmentos protectores o pigmentos de efecto, entonces se trata de agentes de recubrimiento de barniz en polvo que se utilizan para la reparación de defectos en capas de barnices de color y/o efecto. Si no se utiliza ningún pigmento o pigmentos incoloros, por ejemplo, dióxido de titanio micronizado o dióxido de silicio, entonces se trata de la reparación de defectos en agentes de recubrimiento de barnices transparentes en polvo utilizados en las capas de barnices transparentes.

La producción de los barnices en polvo utilizados como barnices reparadores en el procedimiento de la invención puede realizarse mediante métodos habitualmente utilizados para la producción de barnices en polvo, por ejemplo por extrusión en forma de masa fundida pastosa del barniz en polvo listo formulado a partir de la mezcla seca de todos los componentes necesarios, enfriamiento de la masa fundida, fraccionamiento grueso, triturado fino y eventualmente tamizado posterior hasta la granulometría deseada, con un tamaño de partícula de por ejemplo 10 a 90 \mum.

El procedimiento de la invención puede realizarse utilizando barniz en polvo de grano fino, por ejemplo, con un tamaño de partícula medio desde 1 hasta 40 \mum. El barniz en polvo de grano fino o la finura de grano del barniz en polvo se pueden conseguir específicamente, pero en el caso de la producción de barniz en polvo o en la aplicación del barniz en polvo pueden originarse materiales no deseados y por lo tanto el procedimiento de la invención ya no es práctico.

Los barnices en polvo también pueden utilizarse como suspensiones de polvo acuosas. Para ello es necesario pasar la suspensión de polvo a una fase acuosa mediante triturado en seco o en húmedo o mediante dispersión intensa de una masa fundida de barniz en polvo o de una solución de barniz orgánica y de la que eventualmente se puedan eliminar por destilación los disolventes orgánicos.

Preferiblemente, los barnices en polvo utilizados en el procedimiento de la invención presentan la misma composición de sólidos que el barniz utilizado anteriormente para la producción de la capa de barniz de secado al horno que presenta los defectos a reparar. Preferiblemente se trata en este caso de la reparación de defectos en capas de barniz en polvo de secado al horno. Para ello se utilizan tanto para el primer barniz como para el lacado reparador de la invención, barnices en polvo con idéntica composición. Esto es especialmente ventajoso para la reparación de defectos visibles en capas de barniz transparente de secado al horno externas y visibles. Por ejemplo, el color original y el índice de refracción del barniz original y del barniz reparador no se diferencian entre sí.

En el procedimiento de la invención se reparan defectos en un barniz de secado al horno utilizando barnices en polvo como barnices reparadores. Los defectos puedan estar listos para el lacado reparador o bien deben ser preparados para el mismo, por ejemplo, puliendo, fresando o rebajando los defectos con láser. Por lo general, antes de aplicar el barniz reparador en polvo sobre las zonas con defectos, éstas como mínimo se limpian. Además, es conveniente proteger las zonas superficiales lacadas y que no presentan defectos de posible ensuciamiento, por ejemplo, tapando, adhiriendo o aplicando un barniz removible alrededor de las zonas con defectos a reparar.

Los defectos listos para el lacado reparador pueden recubrirse, independientemente de si se encuentran sobre superficies horizontales o verticales, con el agente de recubrimiento de barniz en polvo, por ejemplo, mecánicamente por espolvoreado, aplicación mediante cepillo o con brocha o bien la aplicación tiene lugar por pulverización con los dispositivos de aplicación habitualmente utilizados para ello. La aplicación mecánica es adecuada especialmente para el material de barniz en polvo de grano fino. La pulverización puede ser asistida, por ejemplo electrostáticamente, mediante órganos corona o tribo.

En el procedimiento de la invención, después de la aplicación del barniz en polvo o después de la aplicación y secado de la suspensión acuosa de barniz en polvo, la composición de barniz en polvo aplicada sobre los defectos se calcina y se endurece con radiación NIR, preferiblemente con radiación NIR de alta intensidad. En el caso de la radiación NIR se trata de radiación infrarroja de onda corta en el intervalo desde aproximadamente 760 hasta aproximadamente 1500 nm, preferiblemente desde 760 hasta 1200 nm. Según la invención se utilizan fuentes de radiación NIR ricas en energía, que se pueden irradiar de forma plana, o en forma de líneas o de puntos. Este tipo de fuentes de radiación NIR se pueden obtener comercialmente (por ejemplo en la empresa Industrie SerVis). Se trata por ejemplo de un emisor halógeno de alta potencia con una densidad de radiación en general de más de 1 W/cm^{2}, preferiblemente de más de 10 W/cm^{2}, hasta por ejemplo 15 MW/m^{2}. Los emisores alcanzan por ejemplo una temperatura superficial de emisión (temperatura del filamento incandescente en espiral) entre 2000 y 3000 K. Los emisores adecuados presentan por ejemplo un espectro de emisión con un máximo de entre 750 y 1200 nm.

El intervalo de irradiación en el procedimiento de la invención es por ejemplo desde 1 hasta 300 segundos. Durante la irradiación se calcina el barniz en polvo aplicado para reparar el defecto y se endurece por ejemplo en el plazo desde 1 hasta 300 segundos, preferiblemente en el plazo desde 5 hasta 60 segundos.

La irradiación puede realizarse en un dispositivo de cinta provisto con uno o varios emisores NIR o con un emisor NIR que se coloca por delante del objeto a irradiar o de la zona a irradiar.

La primera posibilidad citada se puede aplicar por ejemplo para el barniz reparador de piezas o de objetos individuales en los cuales en un única etapa se reparan varios sitios con defectos. Para ello, se puede variar la velocidad de la banda y así la duración de la irradiación. Por ejemplo, se pueden ajustar velocidades de la banda desde 1 hasta 7 m/min, lo que corresponde a unos tiempos de irradiación desde 2 hasta 20 segundos. La distancia entre el emisor NIR y la superficie del objeto puede ser por ejemplo desde 1 hasta 60 cm, preferiblemente desde 4 hasta 20 cm.

En la segunda posibilidad, el emisor NIR se coloca delante del objeto a irradiar o de la zona a irradiar. La duración de la irradiación puede ser por ejemplo desde 1 hasta 300 segundos y la distancia al objeto, por ejemplo, va desde 1 hasta 60 cm, prefiriéndose por ejemplo desde 4 hasta 20 cm.

Los diferentes parámetros de irradiación, como velocidad de la banda o duración de la irradiación, distancia al objeto, potencia de radiación del emisor NIR utilizado pueden ser ajustados por el especialista conforme a los correspondientes requisitos de la tarea de reparación.

Para el endurecimiento también es posible utilizar una combinación de radiación NIR y adición de calor mediante fuentes de calor convencionales como los hornos de convección o emisores infrarrojos de longitud de onda larga habituales.

Después del endurecimiento del barniz en polvo aplicado para la reparación de defectos mediante radiación NIR puede ser conveniente alisar la zona reparada, por ejemplo, por pulido.

Con el procedimiento de la invención se pueden reparar defectos en barnices monocapa de secado al horno. Igualmente, con el procedimiento de la invención pueden repararse también defectos en una capa de barniz de secado al horno incluida dentro de un barniz multicapa. En este caso pueden distinguirse como mínimo dos casos:

1.

Aplicación de una o varias capas de barniz (las más cercanas al sustrato), eventualmente secado o endurecimiento de ésta, aplicación según la invención del barniz reparador en polvo (o suspensión acuosa del barniz reparador), calcinado y endurecimiento de la capa de barniz en polvo (seca) por irradiación NIR, eventualmente un barnizado por encima con otras capas de recubrimiento. Por ejemplo, en el caso de un defecto a reparar en una capa de barniz transparente de un barniz bicapa, barniz base de color y o efecto-barniz transparente, se puede aplicar en primer lugar la capa de barniz base de color y/o efecto a base de agente de recubrimiento de barniz base sobre el defecto listo para el lacado reparador del barniz de secado al horno y a continuación eventualmente secar al aire y/o secar al horno y a continuación aplicar un barniz en polvo y calcinar y endurecer por radiación NIR.

2.

La aplicación según la invención del barniz reparador en polvo (o suspensión de barniz reparador en polvo), calcinado y endurecimiento de la capa de barniz en polvo (seca) mediante radiación NIR, eventualmente un barnizado por encima con otras capas de recubrimiento. Por ejemplo, en el caso de un defecto a reparar en una capa de cargas se aplica una carga en polvo y se calcina y endurece mediante radiación NIR, por ejemplo antes de aplicar por encima un barniz base y un barniz transparente. Por ejemplo, el barnizado superior con barniz base y barniz transparente puede hacerse durante el primer lacado o como lacado reparador en el objeto barnizado en primer lugar. Otro ejemplo es un defecto a reparar en una capa de barniz transparente de un barnizado bicapa barniz base-barniz transparente de color y / o efecto. En este caso, en los defectos listos para reparar, se puede aplicar por ejemplo un barniz transparente en polvo, por ejemplo en un defecto que no está rebajado hasta la capa de barniz base o incluso más profundamente y calcinar y endurecer por radiación NIR.

El procedimiento de la invención permite el lacado reparador de defectos en lacados de secado al horno, especialmente utilizando barnices de secado al horno producidos a partir de barnices en polvo. Los inconvenientes del estado de la técnica descritos al principio pueden evitarse. El procedimiento es adecuado para el lacado reparador de artículos producidos en serie a escala industrial, es especialmente adecuado para la reparación de defectos en capas de barniz en polvo aplicadas en lacados en serie de automóviles o de piezas de automóviles, especialmente capas de barniz protector en polvo y capas de barniz transparente en polvo.

Ejemplo

En un capó con una estructura de lacado en serie típica a base de una imprimación depositada catódicamente, una capa de cargas, una capa de barniz base y por último una capa de barniz transparente en polvo, existe una partícula de suciedad dentro de la capa de barniz transparente en polvo.

La partícula de suciedad se pule sin penetrar en la capa de barniz base. Se origina una superficie lista para reparar con un tamaño de 0,5 cm^{2} en la capa de barniz transparente en polvo. La zona a reparar se delimita de la superficie que no tiene defectos adhiriendo sobre esta última una lámina termoestable.

Sobre el defecto listo para reparación se aplica por pulverización electrostática el mismo barniz transparente en polvo que el barniz transparente en polvo utilizado anteriormente para la obtención del primer lacado.

A una distancia de 100 mm del defecto recubierto con el barniz en polvo se coloca un emisor NIR de la empresa Industrie SerVis. Se irradia durante 8 segundos con una potencia de 400 KW/m_{2}, tiempo en el cual se calcina y se endurece totalmente el barniz en polvo.

A continuación se retira la lámina protectora y la zona reparada se pule superficialmente utilizando una pasta abrasiva comercial.

Claims (9)

1. Procedimiento para la reparación de defectos en un barniz de secado al horno caracterizado, donde los defectos listos para el lacado reparador se recubren con un agente de recubrimiento de barniz en polvo o una suspensión acuosa de barniz en polvo y el barniz en polvo aplicado se calienta y se endurece a continuación por radiación próxima al infrarrojo (NIR) que se genera con emisores NIR.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque éste se realiza para la reparación de defectos en capas de recubrimiento secadas al horno, producidas a partir de barniz en polvo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque éste se realiza para la reparación de defectos en barnices de secado al horno aplicados sobre automóviles y sus piezas.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque éste se realiza para la reparación de defectos en capas de barniz transparentes externas, visibles y secadas al horno.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los defectos se preparan para al barnizado reparador, especialmente puliendo, fresando o preparando los defectos con láser y/o lavando.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la radiación tiene lugar con una radiación NIR en el intervalo de las longitudes de onda desde 760 hasta 1500 nm.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se utilizan emisores NIR que puede irradiar enfocados de forma plana, o en forma de líneas o de puntos para adaptarse al defecto a reparar.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la radiación NIR se realiza combinada con fuentes de calor convencionales.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque éste se realiza con un barniz en polvo o una suspensión acuosa de polvo, que presenta la misma composición de sólidos que el barniz utilizado anteriormente para la producción de la capa de barniz de secado al horno que presenta los defectos.