ES2238457T3 - Procedimiento para el revestimiento de chapas. - Google Patents
Procedimiento para el revestimiento de chapas.Info
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Abstract
Procedimiento para el revestimiento de chapas, tales como p.ej. bobinas, con un revestimiento protector contra la corrosión, orgánico, exento de cromato, diluible con agua, que se endurece por UV, y para el endurecimiento total del revestimiento mediante irradiación con luz UV, caracterizado porque como agente de revestimiento que se endurece por UV, para la formación de un revestimiento protector contra la corrosión, se emplea una dispersión o emulsión, que consiste esencialmente en 25 a 80 % en peso de agentes aglutinantes, 1 a 8 % en peso de agente(s) fotoiniciador(es), 0 a 5 % en peso de aditivo(s), 20 a 70 % en peso de agua y por lo menos un pigmento, añadiéndose un contenido de pigmento situado en el intervalo de 0, 1 a 60 % en peso, y calculándose el contenido de pigmento por medio de la suma de todos los otros componentes de una mezcla, inclusive el disolvente = 100 %, teniendo los pigmentos individuales añadidos en cada caso un tamaño medio de partículas situado en el intervalo de0, 001 a 10 ìm, añadiéndose por lo menos un aditivo que se escoge entre dimetilsiloxanos, ceras y agentes adherentes (mediadores de adherencia), tales como p.ej. silanos, preparándose la dispersión o emulsión acuosa sin la adición de diluyentes reactivos de bajo peso molecular, aplicándose el agente de revestimiento con un espesor de la película húmeda situado en el intervalo de 1 a 40 ìm sobre la chapa, secándose para dar una película y endureciéndose con luz UV, de tal manera que el revestimiento protector contra la corrosión tiene un espesor de película seca situado en el intervalo de 0, 1 a 20 ìm.
Description
Procedimiento para el revestimiento de
chapas.
El presente invento se refiere a un nuevo
procedimiento para el revestimiento de chapas, en particular de
chapas galvanizadas (zincadas) electrolíticamente o al fuego, tales
como p.ej. bobinas (o bandas), con un revestimiento protector contra
la corrosión, orgánico, exento de cromato, que se endurece por luz
UV (ultravioleta), y para el endurecimiento total mediante
irradiación con luz UV.
Debido a los exigentes requisitos planteados a la
protección contra la corrosión, en las industrias de la
construcción, de los aparatos domésticos y del automóvil, se están
empleando en un grado creciente chapas delgadas previamente
ennoblecidas metálicamente, en particular ennoblecidas por inmersión
en una masa fundida. Junto a las acreditadas chapas galvanizadas al
fuego, en una época reciente se emplean también unos revestimientos
con aleaciones de zinc y aluminio y unas chapas galvanizadas
electrolíticamente. Sobre zinc sin proteger o sobre revestimientos
de zinc y aluminio, en el caso de estar presentes agua y oxígeno
del aire, se forma rápidamente una capa voluminosa, relativamente
descohesionada, a base de hidróxido de zinc (herrumbre blanca), que
en el caso de unas mayores proporciones de aluminio presenta una
coloración desde gris hasta negra (herrumbre negra), que solamente
posee un pequeño efecto protector.
A fin de pasivar la superficie de zinc frente al
ataque por agua y por oxígeno del aire, se ha acreditado por lo
tanto, desde hace mucho tiempo, aplicar una delgada capa de
cromato, aplicando una delgada capa de trióxido de cromo en agua,
eventualmente en presencia de complejos de ácidos de zirconio o
silicio, flúor e hidrógeno, y secándola por evaporación, con lo que
se forma superficialmente una delgada capa de cromato de zinc, en
la que están incorporados adicionalmente iones de zirconio y
fluoruro, y que protege a la capa a base de zinc puro, que está
situada debajo de ella.
Un mejoramiento adicional de la protección contra
la corrosión se puede conseguir aplicando sobre esta capa de
pasivación con cromo, adicionalmente, todavía una película
protectora, por ejemplo sobre la base de poliacrilatos. También se
ha descrito aplicar, en lugar de un cromato, directamente una
película de poliacrilato, pero el efecto de pasivación es menos
bueno que en el caso de una utilización combinada (compárese la cita
de B. Schuhmacher y colaboradores, Bänder Bleche Rohre (Bandas,
chapas, tubos) tomo 9 (1997), páginas 24 hasta 28).
En estos procedimientos es desventajoso, por una
parte, el hecho de que los compuestos de cromo son tóxicos, y su
utilización y elaboración se deberían evitar, por lo tanto, por
motivos de protección del medio ambiente y, por otra parte, que la
aplicación de películas protectoras poliméricas, en particular de
barnices de acrilatos, incluso en las delgadas capas utilizadas de
unos pocos micrómetros (\mum), requiere una desecación o curación
en horno a unas temperaturas de hasta 150ºC en un horno que está
situado directamente detrás del aparato revestidor destinado a la
aplicación de la selladura, debiendo tener el horno, a las
velocidades actuales de producción de tales bobinas, una longitud
considerable, a fin de hacer posible una desecación y una curación
en horno suficientemente uniformes del barniz. Los resultantes
vapores de disolventes constituyen una desventaja adicional de este
procedimiento. No es posible una elaboración de chapas que se
reticulan por sí solas, y endurecen por medios térmicos a unas
temperaturas de aproximadamente 120ºC (endurecimiento por cocción,
del inglés "bake-hardening") de acuerdo con
este procedimiento, puesto que las temperaturas de curación en horno
del barniz están situadas más altas que la temperatura de
reticulación y, por consiguiente, endurecerían prematuramente a
tales chapas.
A partir del documento de solicitud de patente
alemana DE 197.51.153 A1 se conoce un revestimiento, exento de
cromato, para bobinas de chapas de acero, en el que se aplican sales
de titanio, manganeso y/o zirconio con ácidos carboxílicos
insaturados olefínicamente, polimerizables, y eventualmente otros
comonómeros olefínicos en una capa con un espesor de 0,5 a 10
\mum, y se endurecen por luz UV en 3 minutos. Para la protección
contra la corrosión es decisiva una alta proporción de las sales
metálicas, puesto que se corroen los revestimientos exentos de
sales. El largo período de tiempo de endurecimiento hace que tales
revestimientos sean inapropiados para un empleo continuo en la
producción de bobinas. Un contenido de disolventes y/o de
comonómeros fácilmente evaporables constituye, debido al peligro de
incendio, un riesgo adicional para la producción.
A partir del documento DE 25.21.986 se conocen
unas composiciones para revestimiento, que se endurecen por
radiaciones UV, a base de aductos de ácido acrílico y de una resina
epoxídica, las cuales contienen todavía un monómero de acrilato
reactivo, y se pueden aplicar como capas de barniz de 1 a 20 mg por
cada 6,4 cm^{2}, es decir con un espesor de capa de
aproximadamente 1,5 a 30 \mum, sobre un metale papel, cuero, etc.
El endurecimiento total se efectúa mediante irradiación con luz UV
durante 1 a 30 segundos, y endurecimiento posterior durante 6
minutos a 165ºC. Para revestimientos de bobinas, no son apropiados
tales revestimientos, puesto que no son deformables debido a su
espesor, y las altas temperaturas de curación en horno conducen a un
endurecimiento prematuro de las chapas.
Además, a partir del documento de solicitud de
patente europea EP 0.257.812 A2 es conocido además producir un
revestimiento protector para metales, un material sintético o
madera a partir de una mezcla de un copolímero de nitrilo o acrilato
con un monómero multifuncional, en un diluyente reactivo a base de
un monómero polimerizado, insaturado olefínicamente, tal como un
éster acrílico, mediante endurecimiento por luz UV. El sistema está
por consiguiente exento de disolventes que no reaccionan. El espesor
de capa es de 2,5 a 76 \mum, el endurecimiento total con luz UV
se efectúa a la temperatura ambiente, hasta que el revestimiento ya
no sea pegajoso. Esto requiere un período de tiempo considerable, y
además estas mezclas son combustibles debido a la proporción de los
monómeros.
El documento de solicitud de patente europea
EP-A1-0.012.339 describe
dispersiones acuosas, endurecibles por radiaciones, de agentes
aglutinantes, que consisten esencialmente en agua, prepolímeros
dispersados, un agente coadyuvante de dispersión y un agente
fotoiniciador.
El documento
EP-A1-0.591.091 enseña un
procedimiento de producción para revestimientos, que en estado
húmedo presentan unas propiedades reductoras de la rozamiento, y que
contienen agentes aglutinantes, un polímero hidrófilo, disolventes
y eventualmente un compuesto que refuerza la ósmosis.
El documento
DE-A1-198.56.990 se refiere a
barnices acuosos para electroforesis en inmersión, sobre la base de
una dispersión con un poli(uretano-acrilato)
modificado aniónicamente, diluyentes reactivos, un agente
fotoiniciador, así como eventualmente aditivos, materiales de carga
o bien pigmentos.
El documento
DE-A1-199.34.763 divulga asimismo
unos barnices acuosos para electroforesis en inmersión, que están
estructurados sobre la base de una dispersión con un
poli(uretano-(met)acrilato) modificado aniónicamente,
diluyentes reactivos, así como eventualmente agentes
fotoiniciadores, agentes iniciadores por radicales activables
térmicamente, aditivos, materiales de carga o bien pigmentos.
El documento
EP-A1-1.118.627 describe
poliuretanos endurecibles por radiaciones, estables frente a la
meteorización, sobre la base de poliisocianatos, dioles
cicloalifáticos o bien diaminas cicloalifáticas, así como de
compuestos, que tienen, por una parte, por lo menos un grupo
reactivo frente a un isocianato, y por lo menos un grupo
insaturado, polimerizable por radicales, o bien, por otra parte, por
lo menos un grupo reactivo frente a un isocianato y por lo menos un
grupo activo para dispersar.
Por lo tanto, se planteó la misión de encontrar
un procedimiento para el revestimiento de chapas, en particular de
chapas galvanizadas, con el que se pueda aplicar y endurecer una
delgada película protectora contra la corrosión con rapidez y sin
la aplicación de altas temperaturas, y que haga posible una
suficiente estabilidad frente a la corrosión, de manera preferida
también sin ningún tratamiento previo con cromo.
La solución del problema planteado por esta
misión se hace posible por medio de las características de la
reivindicación principal y se favorece por las características de
las reivindicaciones subordinadas.
El concepto de "chapa" en el sentido de esta
solicitud abarca una chapa para planchas, una bobina ("banda"),
segmentos de bandas y piezas estampadas o troqueladas. La chapa es
preferiblemente bien conformable (cambiable de forma).
Fundamentalmente, se pueden utilizar muchísimas
diferentes superficies metálicas de chapas como substrato para el
revestimiento. Se cuentan entre ellas en particular aluminio,
aleaciones que contienen aluminio, aleaciones de magnesio, aceros,
aceros finos (inoxidables), titanio, aleaciones de titanio, zinc
puro, aleaciones que contienen zinc y superficies galvanizadas,
sobre todo superficies galvanizadas al fuego o
electrolíticamente.
Los agentes de revestimiento endurecibles con luz
UV, utilizados conforme al invento, son conocidos. Junto a sistemas
de barnices sobre la base de disolventes, sistemas acuosos o
barnices en polvo para curación en horno, que son elaborados
predominantemente en el barnizado industrial, tales resinas
endurecibles por radiaciones, con solamente un 4% de cuota de
mercado, constituyen, sin embargo, unos productos más bien exóticos.
Los sistemas de barnices acuosos, endurecibles por radiaciones, se
emplean sobre todo en el sector de los barnices para madera, seguido
de los barnices para sobreimpresiones, y finalmente de tintas de
impresión. Una aplicación adicional es el endurecimiento por
radiaciones de una capa sólida a través de una máscara, de tal
manera que las superficies no iluminadas puedan ser separadas por
lavado, y a partir de los sitios endurecidos se pueda formar, por
ejemplo, un relieve impreso. Otras aplicaciones son los barnizados
para materiales sintéticos de pavimentos de suelos de PVC, esquís, y
la utilización de mezclas de polímeros y diluyentes reactivos en
masas dentales endurecibles por luz (fotoendurecibles).
El hecho de que con unas suspensiones acuosas de
unas masas, endurecibles por UV, se puedan formar unos delgados
revestimientos que se adhieran firmemente sobre superficies
metálicas y que no se desconchen ni siquiera en el caso de una
solicitación térmica y de una solicitación por flexión, no era
conocido hasta ahora.
Frente a los revestimientos de barnices conocidos
hasta ahora, las masas acuosas, endurecibles por UV, conformes al
invento, tienen la gran ventaja de que se endurecen totalmente con
rapidez incluso a unas temperaturas comparativamente bajas, de
manera preferida a unas temperaturas situadas en el intervalo de 20
a 40ºC, de que no se tienen que poner en libertad disolventes
orgánicos de ningún tipo, y de que se forman unos revestimientos
densos, firmes, que forman una buena protección contra la
corrosión.
Sorprendentemente, el agua añadida como agente
regulador de la viscosidad se puede expulsar rápidamente desde las
delgadas capas que son necesarias para la protección contra la
corrosión de bobinas, de manera preferida unas capas con unos
espesores de película seca situados en el intervalo de 1 a 2 \mum,
a unas temperaturas situadas en el intervalo de 50 a 100ºC, en
particular en un período de tiempo de 6 a 2 segundos, de tal manera
que es posible una elaboración continua.
Una ventaja adicional de tales sistemas de
revestimientos endurecibles por UV consiste en que éstos se
endurecen totalmente sólo, o casi solamente, bajo luz UV, y por lo
tanto pueden ser almacenados bien, y las impurezas y suciedades de
las máquinas y los restos del agente de revestimiento, que no se
habían sometido a la luz UV, se pueden enjugar, o eliminar por
lavado, fácilmente con agua en los sistemas de aplicación, mientras
que en el caso de los barnices usuales, que contienen disolventes,
unos restos secados superficialmente forman unas películas
firmemente adherentes, que se pueden eliminar de nuevo sólo con
dificultades. Una ventaja adicional de los agentes de revestimiento
conformes al invento se encuentra en el hecho de que éstos tienen un
coeficiente de rozamiento con deslizamiento comparativamente
pequeño, preferiblemente situado en el intervalo de 0,10 a 0,14, el
cual hace posible una buena conformabilidad de las chapas, por
ejemplo en el caso de perfiles laminados, al embutir profundamente o
al descantear, siendo determinado tal comportamiento de embutición
límite, por ejemplo, con el usual ensayo de embutición de pequeñas
copas, y siendo definido como la relación del diámetro de la mayor
rodaja de chapa que se puede hacer pasar a través del aparato sin
formar pliegues, al diámetro de la estampa o del troquel. Para
chapas galvanizadas se alcanza con una selladura conforme al
invento en el espesor de aproximadamente 1 \mum, por ejemplo un
coeficiente de rozamiento con deslizamiento de 0,1. Los
revestimientos conformes al invento se pueden pegar normalmente
bien, o unir con barnizados en color adicionales, de tal manera que
actúan al mismo tiempo como imprimadores.
Los agentes de revestimiento endurecibles por
radiaciones se componen de una resina de base endurecible por
radiaciones, diluible con agua, eventualmente de resinas para
elastificación, así como de uno o varios agentes fotoiniciadores.
Adicionalmente, se pueden añadir ventajosamente todavía ciertos
aditivos, tales como agentes que mejoran el contacto con el metal o
bien que regulan la polimerización, por ejemplo, acrilatos de
ácidos fosfóricos, poli(dimetil-siloxanos)
con funciones acrílicas, fosfato de aluminio o compuestos
amínicos.
Los agentes de revestimiento exentos de
disolventes, endurecibles por radiaciones, de acuerdo con el estado
de la técnica, para poder ser elaborables, necesitan unas
considerables cantidades de los "diluyentes reactivos", que
actúan al mismo tiempo como disolvente y como componente
polimerizador. En este caso, es conocido que estos diluyentes
reactivos aumentan en cuanto a la viscosidad con un peso molecular
creciente y, por otra parte, en el caso de un peso molecular más
bajo -en particular en el intervalo de 100 a 250 g/mol (20 s
(segundos) / norma ISO 2431/5)- tienen ciertamente una baja
viscosidad y, por lo tanto, propiedades de disolventes, pero también
tienen una presión de vapor correspondientemente más alta, de tal
manera que durante la elaboración son emitidos al medio ambiente, o
bien -siempre y cuando que no sean incorporados totalmente dentro de
la matriz de barniz- pueden ser emitidos posteriormente desde el
barniz totalmente endurecido.
Conforme al invento se utilizan, por lo tanto,
unos barnices acuosos, endurecibles por radiaciones, que pueden ser
elaborados como dispersiones o emulsiones acuosas, de tal manera que
pueden prescindir de las adiciones de diluyentes reactivos de bajo
peso molecular. Como agentes aglutinantes, tales productos pueden
contener resinas de base, en forma de dispersiones o emulsiones
acuosas a base de un poliacrilato, resinas de ésteres acrílicos
insaturados y/o resinas de uretano y acrílicas, así como
emulsionantes, agentes tensioactivos y/o sustancias conservantes y
agua. Estos productos forman al secarse unas películas, que se
pueden endurecer posteriormente mediante irradiación. Las resinas
para elastificación y los agentes fotoiniciadores, así como los
otros aditivos, corresponden a los productos conocidos en el caso de
mezclas anhidras, pudiendo añadirse en pequeñas cantidades, como
aditivos, adicionalmente todavía agentes emulsionantes para las
resinas, coloides protectores, etc.
La composición de los barnices para UV, conformes
al invento, se puede hacer variar dentro de unos límites
relativamente amplios, conteniendo las recetas usuales, por
ejemplo
agentes aglutinantes, de 25 a 80% en peso,
preferiblemente de 30 a 50% en peso,
agentes fotoiniciadores, de 1 a 8% en peso,
preferiblemente de 2 a 6% en peso,
aditivos, de 0 a 5% en peso, preferiblemente de 1
a 3% en peso, y
agua, de 70 a 20% en peso de agua,
preferiblemente de 60 a 40% en peso.
Sin embargo, es posible una dilución adicional
con agua de los sistemas, a fin de conseguir unas capas de películas
secas especialmente delgadas. Entonces las mezclas contienen en
particular:
agentes aglutinantes, de 5 a 40% en peso,
preferiblemente de 10 a 30% en peso,
agentes fotoiniciadores, de 0,1 a 6% en peso,
preferiblemente de 0,5 a 5% en peso,
aditivos, de 0 a 4% en peso, preferiblemente de
0,3 a 2,5% en peso, y
agua, de 90 a 60% en peso, preferiblemente de 80
a 65% en peso.
En particular, los pigmentos pueden estar
contenidos además de esto con un contenido situado en el intervalo
de 0,1 a 60% en peso, en particular de más que 5 o incluso de más
que 8% en peso, preferiblemente de menos que 32, o incluso de menos
que 25% en peso. El contenido de pigmento se calcula en este caso
por medio de la suma de todos los otros componentes de una mezcla,
inclusive los disolventes = 100% en peso, de tal manera que una
mezcla con p.ej. 12% en peso de pigmento(s) tiene en total
112% en peso.
Puesto que las películas endurecidas por
radiaciones, constituidas sobre la base de acrilatos, son
eventualmente demasiado quebradizas por causa de la dureza en sí
deseada en determinadas mezclas y, por lo tanto, pueden tender al
desconchamiento desde el substrato, es ventajoso añadir en estos
casos un agente aglutinante elastificante, para lo que se ha
acreditado la adición de prepolímeros de uretanos y acrilatos
alifáticos insaturados, o de dispersiones de poliuretanos, a las
mezclas. Estas sustancias se añaden eventualmente en unas
proporciones de hasta 15% en peso, preferiblemente de 1 a 10% en
peso.
Como aditivos se pueden añadir p.ej. agentes
antioxidantes, biocidas, agentes dispersantes, antiespumantes,
materiales de carga, agentes adherentes (mediadores de adherencia),
tales como p.ej. silanos, agentes humectantes, pigmentos, ceras o/y
estabilizadores, o bien éstos pueden estar ya contenidos en el
producto que se ha de añadir a las mezclas. Pueden servir en este
caso los dimetil-siloxanos como un aditivo de
deslizamiento y de humectación, las ceras de polietilenos como un
agente de ayuda para la conformación, y los fosfatos de aluminio,
los óxidos de metales alcalino-térreos y los
derivados de morfolina como un aditivo protector contra la
corrosión.
Como pigmentos se pueden añadir ventajosamente,
entre otros, agentes inhibidores de la corrosión, inorgánicos o/y
orgánicos, polímeros conductores de la electricidad, partículas
conductoras de la electricidad, tales como p.ej. óxidos, fosfatos,
fosfuros, en particular de aluminio o/y hierro, o bien grafito /
negro de carbono, pigmentos inorgánicos tales como p.ej. carbonatos,
óxidos, fosfatos, fosfuros, silicatos, grafito - mica, en particular
en forma de partículas estratificadas o de nanopartículas.
Unas mezclas preferidas de resinas de base,
resinas para elastificación, agentes fotoniciadores y aditivos
pueden ser p.ej. las de:
poliésteracrilato - uretanoacrilato - fenilcetona
- dimetilsiloxano, o
poliéster- y estirenoacrilato - uretanoacrilato -
fenilcetona - dimetilsiloxano, o
poliéster- y acrilato puro - uretanoacrilato -
fenilcetona - dimetilsiloxano, o
poliéster-, estireno- y acrilato puro -
uretanoacrilato - fenilcetona - dimetilsiloxano, o
poliésteracrilato - uretanoacrilato - fenilcetona
- dimetilsiloxano y ésteres de ácido fosfórico.
Las mezclas se presentan como dispersiones, en
particular como emulsiones, que se designan en este contexto también
como agentes de revestimiento. El agente de revestimiento sirve
preferiblemente como imprimador, en particular como imprimador para
deslizamiento.
Antes de la aplicación del agente de
revestimiento sobre la superficie metálica del substrato, se ha de
preparar una mezcla homogénea a base de los componentes del agente
de revestimiento, que eventualmente se diluye todavía con una
cantidad mayor de agua totalmente desalinizada y se homogeneiza. La
homogeneización se puede efectuar removiendo por agitación. Con la
adición de esta cantidad se puede ajustar ventajosamente también al
mismo tiempo la viscosidad para elaboración. Durante la elaboración
puede ser necesario completar con hasta 10% en volumen de agua
totalmente desalinizada y homogeneizar.
La viscosidad del agente de revestimiento está
situada, al efectuar la aplicación mediante rodillos,
preferiblemente en el intervalo de 20 a 40 s / ISO 2431/5, y al
efectuar la aplicación por proyección preferiblemente en el
intervalo de 12 a 20 s / ISO 2431/5.
La proporción de materiales sólidos del agente de
revestimiento está situada, al efectuar la aplicación con rodillos,
preferiblemente en el intervalo de 20 a 35%, y al efectuar la
aplicación por proyección, preferiblemente en el intervalo de 15 a
25%, no habiéndose tomado en cuenta todavía el contenido de
pigmentos. Los pigmentos individuales añadidos pueden tener en cada
caso un tamaño medio de partículas situado en el intervalo de 0,001
a 10 \mum, preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 4 \mum.
La densidad del agente de revestimiento, al
efectuar la aplicación con rodillos está situada preferiblemente en
el intervalo de 1,1 a 1,2 g/cm^{3}, y al efectuar la aplicación
por proyección está situada preferiblemente en el intervalo de 1,05
a 1,1 g/cm^{3}, no habiéndose tomado en cuenta todavía el
contenido de pigmentos.
El valor del pH del agente de revestimiento al
efectuar la aplicación con rodillos o/y por proyección está situado
preferiblemente en el intervalo de 1 a 3.
Las mezclas se escogen ventajosamente de tal
manera que se pueda conseguir una reticulación, o bien un
endurecimiento, suficiente o total, tan sólo por medio de una
irradiación actínica, sin que se necesiten ni una reticulación
térmica ni un endurecimiento térmico adicionales.
El agente de revestimiento puede ser aplicado con
los procedimientos fundamentales conocidos sobre la(s)
superficie(s) metálica(s) del substrato. La
aplicación del agente de revestimiento se puede efectuar a chapas
individuales o a una chapa en forma de una banda (bobina). Es
especialmente ventajosa una aplicación con rodillos p.ej. con un
aparato revestidor por rodadura (en inglés rollcoater), una
aplicación por proyección y una separación por apriete con un
rodillo, o una inmersión y una separación por apriete con un
rodillo, en particular en el procedimiento en línea. Por la
expresión de "procedimiento en línea" se entiende una
aplicación de un agente de revestimiento, en particular una
aplicación de un imprimador, en una línea (instalación) de
galvanización. Alternativamente es posible, entre otras cosas, un
revestimiento en una línea (instalación) de revestimiento de
bobinas (fuera de línea, en inglés off-line). Antes
de la aplicación del agente de revestimiento, o para aplicarlo,
éste no debe de ser calentado. Preferiblemente, el agente de
revestimiento, al efectuar su aplicación sobre la superficie
metálica, tiene una temperatura situada en el intervalo de 18 a
40ºC, en particular de 20 a 25ºC. A la inversa, es ventajoso que el
substrato con la superficie metálica, que se ha de revestir, al
efectuar su aplicación tenga una temperatura situada en el intervalo
de 18 a 60ºC, en particular de 25 a 40ºC.
El agente de revestimiento se puede aplicar con
un espesor de película húmeda situado en el intervalo de 0,2 a 100
\mum, en particular en el intervalo de 0,5 a 75 \mum, de manera
especialmente preferida en el intervalo de 1 a 40 \mum, de manera
muy especialmente preferida en el intervalo de 2 a 20 \mum.
Después de la desecación y tras de una irradiación actínica, el
espesor de la película seca del revestimiento protector contra la
corrosión, que se ha producido, es de manera preferida de 0,1 a 20
\mum, de manera especialmente preferida de 0,3 a 12 \mum, de
manera muy especialmente preferida de 0,5 a 8 \mum, sobre todo de
0,8 a 6 \mum. El espesor de capa se puede determinar, por ejemplo,
por medios gravimétricos.
La aplicación del agente de revestimiento sobre
la superficie metálica se efectúa preferiblemente sobre una
superficie recientemente revestida con una capa metálica, tal como
p.ej. una capa de galvanización, o sobre una superficie metálica
limpiada o/y decapada y eventualmente activada adicionalmente.
Además de esto, se puede haber aplicado por lo menos una capa de
tratamiento previo, tal como p.ej. una capa de fosfato, sobre la
que se puede aplicar luego el agente de revestimiento conforme al
invento.
Evidentemente, la película de resina que contiene
agua, después de la aplicación sobre por lo menos una de las
superficies de la chapa, debe ser secada primeramente, antes de que
se puedan efectuar una reticulación y un endurecimiento total por
irradiación con UV. Las desventajas de la etapa de desecación
adicional son compensadas, no obstante, de nuevo por la renuncia a
componentes monoméricos y por la dureza y la resistencia mecánica,
mayores, de las películas secadas resultantes. Por lo demás, el agua
contenida se puede separar por desecación a unas temperaturas del
substrato situadas en el intervalo de 50 a 100ºC, de tal manera que
no se alcance la temperatura de transformación de p.ej. 120ºC, ni
siquiera en el caso de chapas autoendurecibles. Dependiendo de la
naturaleza de la instalación de revestimiento y de las temperaturas
escogidas, resultan diferentes períodos de tiempo de desecación. En
el caso de una temperatura del substrato situada en el intervalo de
60 a 80ºC, se pueden emplear p.ej. de 2 a 10 segundos, en
particular de 4 a 8 segundos, para obtener la desecación suficiente.
Una desecación previa insuficiente perjudica al subsiguiente
endurecimiento total por UV. Después de una desecación suficiente,
se pueden efectuar la reticulación y el endurecimiento total
mediante irradiación con una radiación actínica.
Para el endurecimiento total por irradiación,
tales mezclas se pueden reticular, de manera conocida, directamente
con haces de electrones, que dan lugar a la formación de radicales,
siendo los equipos de haces de electrones, no obstante, demasiado
costosos en un caso normal. Por lo tanto, para realizar el
endurecimiento total, se preferirá una irradiación por iluminación
con radiación UV, que se puede producir por medio de unas baratas
lámparas de vapor de mercurio, siendo necesaria no obstante una
adición de agentes fotoiniciadores a la mezcla. Los agentes
fotoiniciadores, que en un intervalo de longitudes de onda de 200 a
400 nm forman radicales activos, que provocan la polimerización,
son conocidos en el estado de la técnica. Se emplean, entre otros,
éteres de benzoína, tales como
benzoína-isopropil-éter o
benzil-dimetil-cetal,
1-hidroxiciclohexil-fenil-cetona,
2-hidroxi-2-metil-1-fenil-propan-1-ona,
benzofenonas o también óxido de
2,4,6-trimetilbenzoíl-difenil-fosfina.
Estos compuestos tienen en común el hecho de que forman radicales
benzoílo o bencilo que reaccionan fácilmente por adición con enlaces
dobles, los cuales inician la polimerización por radicales de los
componentes principales.
Como fuentes de UV se utilizan usualmente hoy en
día lámparas de vapor de mercurio a alta presión, que tienen, por
ejemplo, una potencia por centímetro de longitud de la lámpara de
70 a 240 W, o en el futuro también mayor, en particular de 80 a 160
W, y que emiten una fuerte radiación de manera preferida en el
intervalo de 180 a 500 nm, de manera especialmente preferida en el
intervalo de 200 a 400 nm, en particular en el intervalo de 220 a
350 nm, es decir la absorción principal de los agentes
fotoiniciadores. Dependiendo de la reactividad de los agentes
fotoiniciadores y de la composición de la mezcla que se ha de
endurecer, se efectúa un endurecimiento total predominante en el
transcurso de unos pocos segundos, parcialmente ya por debajo de un
segundo, desempeñando también un cierto cometido la movilidad de las
moléculas en la masa de reacción, de tal manera que se trabaja
usualmente a unas temperaturas de 50 a 100ºC, resultando unos
grados de conversión hasta de por encima de 96% de los enlaces
dobles presentes. La irradiación se puede efectuar en aire o en una
atmósfera de un gas inerte, en particular en nitrógeno.
Para el endurecimiento total por UV se puede
trabajar p.ej. con una velocidad de la banda de 30 m por minuto,
con una distancia entre el substrato y la fuente de radiación de 8
cm, con una lámpara dopada por mercurio, que tiene una potencia de
160 W por cm de longitud de la lámpara, y a una temperatura del
substrato de 60ºC. En el caso de utilizarse cuatro de tales
lámparas se puede aumentar la velocidad de la banda hasta
aproximadamente 120 m por minuto.
El desprendimiento del agente de revestimiento o
bien de la capa protectora contra la corrosión, que se endurece
totalmente o se ha endurecido totalmente, se puede efectuar con un
disolvente orgánico o con una mezcla de disolventes orgánicos,
ventajosamente como muy tarde inmediatamente después de la
irradiación con UV. El agua sin la adición de un disolvente
orgánico se puede utilizar solamente antes de la irradiación con
UV.
El material revestido conforme al invento,
entonces, según sea la finalidad de utilización, se puede tratar
ulteriormente muy bien, tal como p.ej. se puede conformar, embutir
profundamente, cortar, estampar, troquelar, pegar y/o revestir, en
particular barnizar.
El procedimiento de revestimiento conforme al
invento ofrece, en comparación con procedimientos alternativos del
estado de la técnica, las siguientes ventajas: La instalación de
revestimiento se ensucia sólo insignificantemente y se puede limpiar
con facilidad, puesto que el agente de revestimiento usualmente no
se comienza a secar a la temperatura ambiente, y sólo se endurece
totalmente con radiación actínica. En el caso de la producción en
régimen continuo se pueden ajustar unas altas velocidades de la
banda, en particular unas velocidades de la banda situadas en el
intervalo de 10 a 200 m por minuto. La temperatura máxima del
substrato está situada, por ejemplo, sólo en 80ºC durante la
reticulación y el endurecimiento, lo cual ahorra también energía y
costes. Se pueden ajustar unos coeficientes de rozamiento con
deslizamiento especialmente pequeños. El substrato revestido
conforme al invento es bien conformable, y también el revestimiento
protector contra la corrosión muestra una alta elasticidad. El
revestimiento protector contra la corrosión se puede emplear por lo
tanto sobresalientemente como imprimador para deslizamiento.
La ventaja del imprimador para deslizamiento
conforme al invento consiste, entre otras cosas, en que ya no se
necesita ningún agente adicional para conformación, tal como un
aceite para conformación o un aceite para embutición, si bien éste
se podría emplear fundamentalmente. En el caso de que se tenga que
emplear de todas formas un aceite como agente para conformación,
éste se ha de eliminar después de la conformación y antes del
revestimiento adicional.
En las siguientes Tablas se reproducen a modo de
ejemplo recetas, condiciones de procedimiento y resultados para
sistemas endurecibles por radiaciones, conformes al invento, sin
que el invento deba de ser limitado con ello de ninguna manera.
Se prepararon previamente unas mezclas bien
entremezcladas de manera correspondiente a la Tabla 1, que se habían
aplicado sobre chapas que tenían un espesor situado en el intervalo
de 0,6 a 5 mm, preferiblemente en el intervalo de 0,8 a 1,5 mm. Las
condiciones especiales de elaboración y los resultados de las
subsiguientes investigaciones en el laboratorio se incorporan en la
Tabla 2.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Claims (11)
1. Procedimiento para el revestimiento de chapas,
tales como p.ej. bobinas, con un revestimiento protector contra la
corrosión, orgánico, exento de cromato, diluible con agua, que se
endurece por UV, y para el endurecimiento total del revestimiento
mediante irradiación con luz UV, caracterizado porque como
agente de revestimiento que se endurece por UV, para la formación
de un revestimiento protector contra la corrosión, se emplea una
dispersión o emulsión, que consiste esencialmente en
25 a 80% en peso de agentes aglutinantes,
1 a 8% en peso de agente(s)
fotoiniciador(es),
0 a 5% en peso de aditivo(s),
20 a 70% en peso de agua
y por lo menos un pigmento,
añadiéndose un contenido de pigmento situado en
el intervalo de 0,1 a 60% en peso, y calculándose el contenido de
pigmento por medio de la suma de todos los otros componentes de una
mezcla, inclusive el disolvente = 100%, teniendo los pigmentos
individuales añadidos en cada caso un tamaño medio de partículas
situado en el intervalo de 0,001 a 10 \mum,
añadiéndose por lo menos un aditivo que se escoge
entre dimetilsiloxanos, ceras y agentes adherentes (mediadores de
adherencia), tales como p.ej. silanos,
preparándose la dispersión o emulsión acuosa sin
la adición de diluyentes reactivos de bajo peso molecular,
aplicándose el agente de revestimiento con un
espesor de la película húmeda situado en el intervalo de 1 a 40
\mum sobre la chapa, secándose para dar una película y
endureciéndose con luz UV, de tal manera que el revestimiento
protector contra la corrosión tiene un espesor de película seca
situado en el intervalo de 0,1 a 20 \mum.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el agente aglutinante contiene como
resina de base un poliacrilato, resinas de ésteres acrilatos
insaturados y/o resinas de uretano y acrílicas.
3. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como agente
fotoiniciador se utiliza un éter de benzoína, tal como
benzoína-isopropil-éter o
benzil-dimetil-cetal, o
1-hidroxiciclohexil-fenil-cetona,
2-hidroxi-2-metil-1-fenil-propan-1-ona,
benzofenonas o también óxido de
2,4,6-trimetilbenzoíl-difenil-fosfina.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a la mezcla
se le añade como aditivo una resina para elastificación a base de
un prepolímero de uretano y acrilato alifático insaturado.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como
aditivo se añade un emulsionante para el agente aglutinante.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
revestimiento protector contra la corrosión tiene un espesor de
película seca situado en el intervalo de 0,3 a 12 \mum, de manera
muy especialmente preferida de 0,5 a 8 \mum, sobre todo de 0,8 a
6 \mum.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
desecación de la chapa revestida con el agente de revestimiento se
efectúa a unas temperaturas situadas en el intervalo de 50 a
100ºC.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la luz UV
se genera con lámparas de vapor de mercurio con una radiación
situada en el intervalo de 180 a 500 nm, en particular en el
intervalo de 220 a 350 nm.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la chapa,
con el revestimiento protector contra la corrosión totalmente
endurecido, se conforma, se corta y/o se estampa o troquela, así
como eventualmente se barniza adicionalmente.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la chapa
conformada, cortada y/o estampada o troquelada es unida con otro
elemento de construcción mediante remachado, pegamiento, soldadura
y/u otro procedimiento de unión.
11. Utilización de chapas con revestimientos
contra la corrosión, que se endurecen por UV, preparados de acuerdo
con una de las reivindicaciones anteriores, en la tecnología de los
vehículos, de la industria aeronáutica o astronáutica, en
particular para una carrocería o una pieza de una carrocería, o bien
como una pieza de un vehículo, un remolque, un
coche-vivienda o un aparato volador (cohete), como
cubrimiento, alojamiento, lámpara, luminaria, elemento de semáforo,
pieza de mobiliario o elemento de mobiliario, elemento de un
aparato doméstico, elementos de estantes, elementos de fachadas, un
bastidor, un perfil, una pieza moldeada con una geometría
complicada, un elemento de una banda de guía, de un aparato de
calefacción o de una valla, un parachoques, un marco de ventana o de
puerta o un bastidor de bicicleta.
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