ES2260662T3 - Procesos polietapicos que permiten aplicar composiciones de recubrimiento compuestas multicomponentes sobre substratos. - Google Patents
Procesos polietapicos que permiten aplicar composiciones de recubrimiento compuestas multicomponentes sobre substratos.Info
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Abstract
Un proceso para recubrir un sustrato, incluyendo los pasos de: (a) aplicar una composición de recubrimiento base a base de agua a una superficie del sustrato; (b) aplicar radiación infrarroja a una densidad de potencia de 1, 5-30, 0 kW/m2 y una primera corriente de aire simultáneamente a la composición de recubrimiento base de tal manera que se forme un recubrimiento base en la superficie del sustrato; y (c) aplicar una segunda corriente de aire en la ausencia de radiación infrarroja a la composición de recubrimiento base de tal manera que se forme un recubrimiento base secado en la superficie del sustrato.
Description
Procesos polietápicos que permiten aplicar
composiciones de recubrimienro compuestas multicomponentes sobre
substratos.
La presente invención se refiere al secado de
recubrimientos base líquidos y, más en concreto, a procesos
polietápicos para aplicar composiciones de recubrimiento compuestas
multicomponentes incluyendo la aplicación de recubrimientos base
pigmentados o de color que se secan usando una combinación de secado
por infrarrojos y convección, seguido de la posterior aplicación de
recubrimientos superiores transparentes o claros.
En la fabricación de carrocerías de automóvil,
se aplican composiciones de recubrimiento compuestas
multicomponentes a sustratos de vehículo usando capas múltiples de
recubrimientos, incluyendo imprimaciones aplicadas
electroforéticamente, uno o varios tapaporos, y varios
recubrimientos en color y/o recubrimientos claros. Estos
recubrimientos no sólo mejoran el aspecto del automóvil, sino que
también proporcionan protección contra la corrosión, desconchado,
luz ultravioleta, lluvia ácida, y otras condiciones ambientales que
pueden deteriorar el aspecto del recubrimiento y dañar o corroer el
sustrato subyacente de la carrocería del automóvil.
Las formulaciones de estos recubrimientos pueden
variar ampliamente y, por lo tanto, las condiciones de secado y
curado pueden diferir para cada capa de recubrimiento, dependiendo
de la química de curación de los ingredientes y la naturaleza de
los disolventes portadores. Los recubrimientos a base de agua se
están convirtiendo en el lugar más común, y las condiciones de
secado son diferentes para los sistemas a base de disolvente
convencionales. Un reto importante al que se enfrentan todos los
fabricantes de automóviles es cómo secar y curar rápidamente estos
recubrimientos durante la producción de vehículos con mínima
inversión de capital y espacio, que es valioso en las
factorías.
Se han propuesto varias ideas para acelerar los
procesos de secado y curado para recubrimientos de automóvil, tal
como secado por convección de aire caliente. Aunque el secado por
aire caliente es rápido, se puede formar en la superficie del
recubrimiento una capa que impide el escape de volátiles de la
composición de recubrimiento y produce bombas, burbujas, o ampollas
que deterioran el aspecto del recubrimiento secado.
Otros métodos y aparatos para secar y curar un
recubrimiento aplicado a una carrocería de automóvil se describen
en las Patentes de Estados Unidos números 4.771.728, 4.907.533,
4.908.231 y 4.943.447 en las que la carrocería de automóvil se
calienta con calor radiante durante un tiempo suficiente para
fraguar el recubrimiento en superficies de Clase A de la carrocería
y después el recubrimiento se cura con aire caliente.
La Patente de Estados Unidos número 4.416.068
describe un método y aparato para acelerar el secado y curado de
recubrimientos de reacabado para automóviles usando radiación
infrarroja. El aire de ventilación usado para proteger los
radiadores de infrarrojos contra los vapores de disolvente se
descarga como un flujo laminar sobre la carrocería de automóvil. La
figura 15 es un gráfico de la temperatura en función del tiempo que
muestra la alta temperatura/corto tiempo de secado preferidos
(curva 122) frente al secado por infrarrojos convencional (curva
113) y el secado por convección (curva 114). Dichas técnicas de
secado rápidas a alta temperatura pueden ser indeseables porque se
puede formar una capa en la superficie del recubrimiento que puede
formar bombas, burbujas, o ampollas como se ha explicado
anteriormente.
La Patente de Estados Unidos número 4.336.279
describe un proceso y aparato para secar recubrimientos de automóvil
usando energía radiante directa, de la que una mayor parte tiene
una longitud de onda superior a 5 micras. Se hace circular aire
caliente 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 hace circular como un
flujo laminar en general a lo largo de los lados interiores de las
paredes para mantener la temperatura de las paredes y sacar
volátiles de la cámara de secado. Como se explica en la columna 7,
líneas 18-22, el movimiento del aire se mantiene al
mínimo en la porción central de la cámara interior en la que se seca
la carrocería de automó-
vil.
vil.
Las Patentes de Estados Unidos números
6.113.764, 6.200.650, 6.221.441, 6.231.932 y 6.291.027 describen
procesos polietápicos para secar y curar recubrimientos
electrodepositados, imprimaciones, recubrimientos base, y
recubrimientos superiores usando varias combinaciones de secado por
aire y radiación infrarroja.
Se necesita un proceso de secado polietápico
rápido para recubrimientos de automóvil que inhiba la formación de
defectos superficiales y la decoloración en el recubrimiento, en
particular para uso con recubrimientos base a base de agua a los
que aplicar encima un recubrimiento superior claro.
\newpage
Según la presente invención se facilita un
proceso para recubrir un sustrato, que incluye los pasos
siguientes:
(a) aplicar una composición de recubrimiento
base a base de agua a una superficie del sustrato;
(b) aplicar radiación infrarroja a una densidad
de potencia de 1,5-30,0 kW/m^{2} y una primera
corriente de aire simultáneamente a la composición de recubrimiento
base de tal manera que se forme un recubrimiento base presecado en
la superficie del sustrato; y
(c) aplicar una segunda corriente de aire en
ausencia de radiación infrarroja a la composición de recubrimiento
base de tal manera que se forme un recubrimiento base secado en la
superficie del sustrato.
También se facilitan varias realizaciones de la
invención, incluyendo procesos continuos, discontinuos y
semidiscontinuos. Se puede incluir pasos de proceso adicionales,
tal como la aplicación siguiente de un recubrimiento superior. El
proceso se puede usar para recubrir varios sustratos, por ejemplo,
los asociados con la carrocería de un vehículo de motor.
Una realización concreta de la invención es un
proceso semidiscontinuo para recubrir un sustrato, incluyendo los
pasos de:
(a) en una primera posición, aplicar una
composición de recubrimiento base a base de agua a una superficie
del sustrato;
(b) transportar el sustrato a una segunda
posición y aplicar radiación infrarroja a una densidad de potencia
de 1,5-30,0 kW/m^{2} y una primera corriente de
aire simultáneamente a la composición de recubrimiento base durante
un período de 30 a 60 segundos de tal manera que se forme un
recubrimiento base presecado en la superficie del sustrato; y
(c) en la misma segunda posición, aplicar
radiación infrarroja a una densidad de potencia de 3,0 a 30,0
kW/m^{2} y una segunda corriente de aire simultáneamente a la
composición de recubrimiento base durante un período de 30 a 90
segundos de tal manera que se forme un recubrimiento base secado en
la superficie del sustrato.
El resumen anterior, así como la descripción
detallada siguiente de las realizaciones preferidas, se entenderán
mejor leídos en unión con los dibujos anexos. En los dibujos:
La figura 1 es un diagrama de flujo de un
proceso polietápico para aplicar composiciones de recubrimiento
compuestas multicomponentes a un sustrato, según 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 frontal
tomada a lo largo de la línea 3-3 de una porción del
diagrama esquemático de la figura 2.
Excepto en los ejemplos operativos, o donde se
indique lo contrario, todos los números que expresan cantidades de
ingredientes, condiciones de reacción, y así sucesivamente,
utilizados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones se han
de entender modificados en todos los casos por el término
"aproximadamente". Por consiguiente, a no ser que se indique
lo contrario, los parámetros numéricos indicados en la memoria
descriptiva siguiente y las reivindicaciones anexas son
aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades que
se desea obtener con la presente invención. Como mínimo, y no como
un intento de limitar la aplicación de la doctrina de equivalentes
al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico deberá
interpretarse al menos a la luz del número de dígitos
significativos indicados y aplicando técnicas de redondeo
ordinarias.
A pesar de que los rangos numéricos y parámetros
que exponen el amplio alcance de la invención son aproximaciones,
los valores numéricos expuestos en los ejemplos específicos se
indican con la mayor exactitud posible. Todos los valores
numéricos, sin embargo, contienen inherentemente algunos errores que
resultan necesariamente de la desviación estándar propia de sus
respectivas mediciones de prueba.
Además, se deberá entender que cualquier rango
numérico aquí expuesto pretende incluir todos los subrangos en él
subsumidos. Por ejemplo, un rango de "1 a 10" pretende incluir
todos los subrangos entre (e incluyendo) el valor mínimo expuesto
de 1 y el valor máximo expuesto de 10; es decir, que tiene un valor
mínimo igual o mayor que 1 y un valor máximo igual o inferior a
10.
\newpage
Con referencia a los dibujos, en los que números
análogos indican elementos análogos en todos ellos, en la figura 1
se muestra un diagrama de flujo de un proceso polietápico para
recubrir un sustrato según la presente invención.
El proceso según la presente invención es
adecuado para recubrir sustratos de metal o poliméricos en un
proceso discontinuo, semidiscontinuo o continuo. En un proceso
discontinuo, el sustrato está fijo durante cada paso de tratamiento
del proceso, mientras que en un proceso continuo el sustrato está en
movimiento continuo a lo largo de una línea de montaje en
posiciones diferentes. En un proceso semidiscontinuo, el sustrato
puede permanecer estacionario en una sola posición durante uno o
varios pasos en el proceso, y moverse a lo largo de la línea de
montaje durante otros pasos de proceso. La presente invención se
explicará ahora en general en el contexto de recubrir un sustrato
en una línea de montaje de proceso continuo.
Los sustratos a recubrir por el proceso de la
presente invención incluyen típicamente sustratos metálicos, tal
como hierro, aluminio, incluyendo aleaciones enumeradas a
continuación, acero, por el que se entiende acero y acero
aleaciones, y acero tratado superficial con alguno de zinc metal,
compuestos de zinc y aleaciones de zinc (incluyendo acero
electrogalvanizado, acero galvanizado por inmersión en caliente,
acero GALVANNEAL, y acero chapado con aleación de zinc). Además, se
puede usar cobre, magnesio, zinc y sus aleaciones, y aleaciones de
zinc-aluminio tales como GALFAN, GALVALUME. El
"acero" también incluye acero aluminiado y sustratos de acero
chapados con aleación de aluminio, y sustratos de acero (tal como
acero laminado en frío o cualquiera de los sustratos de acero
enumerados anteriormente) recubiertos con un recubrimiento orgánico
soldable rico en zinc o rico en fosfuro de hierro. Tales
composiciones de recubrimiento soldables se describen en las
Patentes de Estados Unidos números 4.157.924 y 4.186.036.
También se puede usar sustratos poliméricos
termoestables y termoplásticos. Los materiales termoestables útiles
incluyen poliésteres, epóxidos, fenólicos, poliuretanos tales como
materiales termoestables de uretano moldeados por reacción e
inyección (RIM) y sus mezclas. Los materiales termoplásticos útiles
incluyen poliolefinas termoplásticas tal como polietileno y
polipropileno, poliamidas tales como nylon, poliuretanos
termoplásticos, poliésteres termoplásticos, polímeros acrílicos,
polímeros de vinilo, policarbonatos, copolímeros de
acrilonitrilo-butadieno-estireno
(ABS), caucho de monómero etileno propileno dieno (EPDM),
copolímeros y sus mezclas.
Preferiblemente, los sustratos se utilizan como
componentes para fabricar vehículos automóviles, incluyendo, aunque
sin limitación, automóviles, camiones, y tractores. Los sustratos
pueden tener cualquier forma, pero tienen preferiblemente forma de
componentes de carrocería de automóvil, tal como carrocerías
(bastidores); paneles de carrocería incluyendo techos, capós,
puertas y guardabarros; áreas de balancines de metal pesado,
parachoques, y/o molduras para vehículos automóviles.
La presente invención se explicará primero en
general en el contexto de recubrir una carrocería metálica de
automóvil. Los expertos en la técnica entenderán que el proceso de
la presente invención también es útil para recubrir componentes
metálicos y/o poliméricos no destinados a automoción.
Antes del tratamiento según el proceso de la
presente invención, el sustrato metálico se puede limpiar y
desgrasar, y se puede depositar un recubrimiento de pretratamiento,
tal como CHEMFOS 700 fosfato de zinc o BONAZINC pretratamiento rico
en zinc (comercializados por PPG Industries, Inc., de Pittsburgh,
Pennsylvania), sobre la superficie del sustrato metálico.
Alternativa o adicionalmente, se puede electrodepositar una
composición de recubrimiento electrodepositable sobre al menos una
porción del sustrato metálico. Los métodos de electrodeposición y
las composiciones de recubrimiento electrodepositable útiles
incluyen composiciones de recubrimiento electrodepositables
aniónicas o catiónicas convencionales, tales como recubrimientos a
base de poliuretano o epoxi explicados en las Patentes de Estados
Unidos números 5.530.043, 5.760.107, 5.820.987 y 4.933.056.
En el primer paso (a) del proceso de la presente
invención, designado 10 en la figura 1, se aplica una composición
de recubrimiento base a base de agua a una superficie del sustrato
(carrocería de automóvil 16 como se representa en la figura 2),
típicamente sobre un recubrimiento electrodepositado como se ha
descrito anteriormente. El recubrimiento base se puede aplicar a la
superficie del sustrato en el paso (a) por cualquier proceso de
recubrimiento adecuado conocido por los expertos en la materia, por
ejemplo por recubrimiento por inmersión, recubrimiento directo por
laminación, recubrimiento inverso por laminación, recubrimiento de
cortina, recubrimiento por pulverización, recubrimiento a brocha, y
sus combinaciones. El método y aparato para aplicar la composición
de recubrimiento base al sustrato se determina en parte por la
configuración y el tipo de material de sustrato.
La composición de recubrimiento base a base de
agua incluye un material peliculígeno o aglutinante, agua como
vehículo, y opcionalmente pigmento. Preferiblemente, la composición
de recubrimiento base es una composición de recubrimiento
entrecruzable incluyendo al menos un material termoestable
peliculígeno, tal como acrílicos, poliésteres (incluyendo
alquidos), poliuretanos y epoxies, y al menos un material de
entrecruzamiento. También se puede usar materiales peliculígenos
termoplásticos, tal como poliolefinas. La cantidad de material
peliculígeno en el recubrimiento base es en general del orden de
aproximadamente 40 a aproximadamente 97 por ciento en peso en base
al peso total de sólidos en la composición de recubrimiento
base.
Los polímeros acrílicos adecuados incluyen
copolímeros de uno o varios de ácido acrílico, ácido metacrílico, y
sus alquil ésteres, tales como metacrilato de metilo, metacrilato de
etilo, metacrilato de hidroximetilo, metacrilato de butilo,
acrilato de etilo, acrilato de hidroxietilo, acrilato de butilo, y
2-etilhexilacrilato, opcionalmente junto con uno u
otros varios monómeros etilénicamente insaturados polimerizables
incluyendo compuestos aromáticos de vinilo tal como estireno y
vinil tolueno, nitrilos tales como acrilonitrilo y metacrilonitrilo,
haluros de vinilo y vinilideno, y ésteres de vinilo tal como
acetato de vinilo. Otros acrílicos y métodos adecuados para
prepararlos se describen en la Patente de Estados Unidos número
5.196.485 en la columna 11, líneas 16-60.
Los poliésteres y alquidos son otros ejemplos de
aglutinantes resinosos útiles para preparar la composición de
recubrimiento base. Tales polímeros se pueden preparar de manera
conocida por condensación de alcoholes polihídricos, tales como
etilen glicol, propilen glicol, butilenglicol,
1,6-hexilen glicol, neopentil glicol,
trimetilolpropano y pentaeritritol, con ácidos policarboxílicos,
tales como ácido adípico, ácido maleico, ácido fumárico, ácidos
ftálicos, ácido trimelítico o ácidos grasos oleosos secantes.
También se puede usar poliuretanos como el
ligante resinoso del recubrimiento base. Los poliuretanos útiles
incluyen los productos de reacción de polioles poliméricos, tal como
polioles de poliéster o polioles acrílicos, con un poliisocianato,
incluyendo diisocianatos aromáticos tales como
4,4'-difenilmetano diisocianato, diisocianatos
alifáticos tales como diisocianato de
1,6-hexametileno, y diisocianatos cicloalifáticos
tal como diisocianato de isoforona y
4,4'-metileno-bis(isocianato
de ciclohexilo).
Los materiales de entrecruzamiento adecuados
incluyen aminoplastos, poliisocianatos, poliácidos, polianhídridos,
y sus mezclas. Las resinas útiles aminoplásticas se basan en los
productos de adición de formaldehído, con una sustancia portadora
de grupos amino o amido. Los productos de condensación obtenidos de
la reacción de alcoholes y formaldehído con melamina, urea o
benzoguanamina son muy comunes. Los materiales de entrecruzamiento
de poliisocianato útiles incluyen poliisocianatos bloqueados o no
bloqueados, tales como los explicados anteriormente para preparar
el poliuretano. Los ejemplos de agentes bloqueantes adecuados para
los poliisocianatos incluyen alcoholes alifáticos inferiores tales
como metanol, oximas tal como metil etil cetoxima, y lactamas tales
como caprolactama. La cantidad del material de entrecruzamiento en
la composición de recubrimiento base es en general del orden de
aproximadamente 5 a aproximadamente 50 por ciento en peso en una
base en peso de sólidos de resina totales de la composición de
recubrimiento base.
El contenido de sólidos de la composición de
recubrimiento base a base de agua es en general del orden de
aproximadamente 18 a aproximadamente 50 por ciento en peso, y
generalmente de aproximadamente 20 a aproximadamente 40 por ciento
en peso.
La composición de recubrimiento base puede
incluir además uno o varios pigmentos u otros aditivos, tal como
absorbentes de UV, agentes de control reológico o surfactantes. Los
pigmentos metálicos útiles incluyen escamas de aluminio, escamas de
bronce, mica recubierta, escamas de níquel, escamas de estaño,
escamas de plata, escamas de cobre, y sus combinaciones. Otros
pigmentos adecuados incluyen mica, óxidos de hierro, óxidos de
plomo, negro de carbón, dióxido de titanio, y pigmentos orgánicos
de color tal como ftalocianinas. La relación específica de pigmento
a aglutinante puede variar ampliamente a condición de que
proporcione la opacidad necesaria al grosor deseado de la película
y los sólidos de aplicación.
Los recubrimientos base a base de agua adecuados
para uso en el proceso de la presente invención incluyen los
descritos en las Patentes de Estados Unidos números 4.403.003,
5.401.790 y 5.071.904. Además, se puede usar poliuretanos a base de
agua, tales como los preparados según la Patente de Estados Unidos
número 4.147.679, como el formador de película resinosa en el
recubrimiento base.
El grosor de película seca de la composición de
recubrimiento base aplicada al sustrato puede variar en base a
factores como el tipo de sustrato y el uso previsto del sustrato, es
decir, el entorno en el que el sustrato ha de ser colocado y la
naturaleza de los materiales de contacto. En general, el grosor de
la composición de recubrimiento base aplicada al sustrato es del
orden de aproximadamente 5 a aproximadamente 38 micras y, más
preferiblemente, de aproximadamente 12 a aproximadamente 30
micras.
Con referencia ahora a la figura 1,
inmediatamente después de la aplicación del recubrimiento base, se
puede aplicar opcionalmente una corriente de aire en el paso 12 a
la composición de recubrimiento base durante un período de al menos
30 segundos para volatilizar al menos una porción de material
volátil de la composición de recubrimiento base, permitiendo que el
recubrimiento base "fragüe". En el sentido en que se usa aquí,
el término "fraguar" significa que el recubrimiento base
carece de pegajosidad (resiste la adherencia de polvo y otros
contaminantes suspendidos en el aire) y no se perturba o deteriora
(ondula o riza) por corrientes de aire que pasan por la superficie
revestida de la base. La velocidad del aire en la superficie de la
composición de recubrimiento base es de aproximadamente 1,0 metros
por segundo o menos, y generalmente es del orden de aproximadamente
0,3 a aproximadamente 0,5 metros por segundo. La temperatura del
aire es típicamente de 10-35°C.
La volatilización o evaporación de componentes
volátiles de la superficie del recubrimiento base se puede llevar a
cabo al aire libre, pero se realiza preferiblemente en una primera
cámara de secado 18 en la que se hace circular aire a velocidad
baja para minimizar la contaminación por partículas suspendidas en
el aire como se representa en la figura 2. En un proceso continuo,
la carrocería de automóvil 16 se coloca a la entrada a la primera
cámara de secado 18 y se desplaza lentamente a su través a modo de
cadena de montaje a una velocidad que permite la volatilización del
recubrimiento base como se ha explicado anteriormente. La velocidad
a la que la carrocería de automóvil 16 se desplaza a través de la
primera cámara de secado 18 y cualesquiera otras cámaras de secado
explicadas a continuación depende en parte en la longitud y
configuración de la cámara de secado, pero es típicamente del orden
de aproximadamente 3 metros por minuto a aproximadamente 7,3 metros
por minuto para un proceso continuo. Los expertos en la técnica
entenderán que, como se representa en la figura 2, se puede usar
secadoras individuales para cada paso del proceso o que se puede
usar una sola secadora, regulando la temperatura del aire y la
velocidad de aire para cada paso del proceso. Un ejemplo no
limitador de una secadora adecuada es un ventilador ALTIVAR 66,
comercializado por Square D Corporation. Tal secadora 20 se
representa en transparencia en la figura 2. El paso de
volatilización opcional puede tener lugar en la primera cámara de
secado 18 y la carrocería de automóvil 16 se puede transportar a un
aparato de secado por infrarrojos/convección combinado 28 como se
representa en la figura 2 para los pasos siguientes del proceso, o
la volatilización y uno o varios pasos siguientes se pueden realizar
en el aparato 28.
En el paso (b) del proceso de la presente
invención, representado en la figura 1 como 22, se aplican
simultáneamente radiación infrarroja a una densidad de potencia de
1,5-30,0 kW/m^{2}, preferiblemente
2,5-20,0 kW/m^{2}, y una primera corriente de
aire a la composición de recubrimiento base de tal manera que se
forme un recubrimiento base presecado en la superficie del
sustrato.
La radiación infrarroja aplicada incluye
radiación en la región del infrarrojo cercano (0,7 a 1,5 micras) y
la región del infrarrojo intermedio (1,5 a 20 micras), y es
generalmente del orden de aproximadamente 0,7 a aproximadamente 4
micras. La radiación infrarroja calienta las superficies de Clase A
(externas) del sustrato recubierto que están expuestas a la
radiación y preferiblemente no induce reacción química o
entrecruzamiento de los componentes del recubrimiento base. La
mayoría de las superficies no de Clase A no se exponen directamente
a la radiación infrarroja, pero se calentarán por conducción
mediante la carrocería de automóvil y la dispersión aleatoria de la
radiación infrarroja, así como por convección de aire caliente.
Con referencia ahora 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 del aparato de secado
por infrarrojos/convección combinado 28. Cada emisor 26 es
típicamente una lámpara de infrarrojos de alta intensidad, muy
frecuentemente una lámpara de envolvente de cuarzo que tiene un
filamento de tungsteno. Las lámparas útiles de longitud de onda
corta (0,76 a 2 micras), alta intensidad incluyen lámparas Modelo
nº T-3 tal como las comercializadas por General
Electric Co., Sylvania, Phillips, Heraeus y Ushio y tienen una tasa
de emisión de entre 75 y 100 vatios por pulgada lineal en la fuente
de luz. También se puede usar lámparas de longitud de onda media (2
a 4 micras) y se pueden adquirir de los mismos proveedores. La
lámpara emisora tiene generalmente forma de varilla y tiene una
longitud que se puede variar para adaptarla a la configuración del
horno, pero en general es aproximadamente 0,75 a aproximadamente
1,5 metros de largo. Las lámparas emisoras en las paredes laterales
30 de la cámara de secado interior 27 están dispuestas de forma
generalmente vertical con referencia a tierra 32, a excepción de
unas pocas filas 34 (generalmente de aproximadamente 3 a
aproximadamente 5 filas) de emisores 26 en la parte inferior de la
cámara de secado interior 27 que están dispuestas de forma
generalmente horizontal a tierra 32.
El número de emisores 26 puede variar
dependiendo de la intensidad deseada de energía a emitir. En una
realización preferida, el número de emisores 26 montados en el
techo 36 de la cámara interior de secado 27 es aproximadamente 24 a
aproximadamente 32 dispuestos en una matriz lineal de lado a lado,
con los emisores 26 espaciados de aproximadamente 10 a
aproximadamente 20 centímetros de centro a centro, y preferiblemente
de aproximadamente 15 centímetros. La anchura de la cámara interior
de secado 27 es suficiente para acomodar la carrocería de automóvil
o cualquier componente de sustrato a secar en ella, y
preferiblemente es aproximadamente 2,5 a aproximadamente 3,0 metros
de ancho. Típicamente, cada pared lateral 30 de la cámara 27 tiene
de aproximadamente 50 a aproximadamente 60 lámparas con las
lámparas espaciadas de aproximadamente 15 a aproximadamente 20
centímetros de centro a centro. La longitud de cada pared lateral
30 es suficiente para abarcar la longitud de la carrocería de
automóvil o cualquier componente de sustrato que se esté secando en
ella, y en general es de aproximadamente 4 a aproximadamente 6
metros. La pared lateral 30 tiene típicamente cuatro secciones
horizontales que están inclinadas para conformarse a la forma de
los lados de la carrocería de automóvil. La sección superior de la
pared lateral 30 puede tener 24 lámparas paralelas divididas en 6
zonas. En una disposición, las tres zonas más próximas a la entrada
a la cámara de secado 27 operan a longitudes de onda medias, las
tres más próximas a la salida a longitudes de onda cortas. La
sección media de la pared lateral está configurada de forma parecida
a la sección superior. Las dos secciones inferiores de las paredes
laterales pueden contener 6 bombillas en una matriz de 2 por 3. La
primera sección de bombillas más próxima a la entrada opera
preferiblemente a longitud de onda media y las otras dos secciones
a longitudes de onda cortas.
Con referencia a la figura 2, cada una de las
lámparas emisoras 26 puede estar dispuesta dentro de un reflector
en forma de canal 38 que se forma preferiblemente de aluminio
pulido. Los reflectores adecuados incluyen reflectores de aluminio
o con vaina integral de oro que comercializan
BGK-ITW Automotive, Heraeus y Fannon Products. Los
reflectores 38 recogen la energía transmitida de las lámparas
emisoras 26 y enfocan la energía en la carrocería de automóvil 16
para disminuir la dispersión de energía.
Dependiendo de factores como la configuración y
la colocación de la carrocería de automóvil 16 dentro de la cámara
interior de secado 27 y el color del recubrimiento base a secar, las
lámparas emisoras 26 pueden ser controladas independientemente por
microprocesador (no representado) de tal manera que las lámparas
emisoras 26 más alejadas de una superficie de Clase A 24 se puedan
iluminar a una mayor intensidad que las lámparas más próximas a una
superficie de Clase A 24 para proporcionar calentamiento uniforme.
Por ejemplo, cuando el techo 40 de la carrocería de automóvil 16
pasa por debajo de una sección de lámparas emisoras 26, las lámparas
emisoras 26 en dicha zona se pueden ajustar a una intensidad más
baja hasta que el techo 40 haya pasado, después la intensidad se
puede incrementar para calentar la tapa de cubierta 42 que está a
mayor distancia de las lámparas emisoras 26 que el techo 40.
Adicionalmente, las lámparas emisoras 26 dirigidas hacia sustratos
de calibre más pesado (más gruesos) tal como las zonas de
balancines de metal pesado y capós se pueden iluminar a una mayor
intensidad que las lámparas dirigidas hacia paneles de carrocería,
que se hacen de lámina metálica más fina, para proporcionar
calentamiento uniforme. Por ejemplo, en una realización concreta de
la presente invención, en el paso (b) del proceso, la radiación
infrarroja se puede aplicar a una densidad de potencia de
2,5-12,0 kW/m^{2} a paneles de carrocería y a
hasta 30,0 kW/m^{2} a zonas de balancines de metal pesado y zonas
de capó de la carrocería de automóvil.
Además, para minimizar la distancia de las
lámparas emisoras 26 a las superficies de Clase A 24, la posición
de las paredes laterales 30 y lámparas emisoras 26 se puede
aproximar o alejar de la carrocería de automóvil como se indica con
flechas de dirección 44, 46, respectivamente, en la figura 3. Los
expertos en la técnica entenderán que cuanto más próximas están las
lámparas emisoras 26 a las superficies de Clase A 24 de la
carrocería de automóvil 16, tanto mayor es el porcentaje de energía
disponible que se aplica para calentar las superficies 24 y los
recubrimientos presentes en ellas. En general, la radiación
infrarroja se emite a una densidad de potencia que está en el rango
de desde aproximadamente 10 a aproximadamente 25 kilovatios por
metro cuadrado (kW/m^{2}) de la superficie de pared del emisor, y
a menudo de aproximadamente 12 kW/m^{2} para lámparas emisoras 26
que miran a los lados 48 de la carrocería de automóvil 16 (puertas o
guardabarros) que están más próximos que las lámparas emisoras 26
que miran al capó y la tapa del capó 42 de la carrocería de
automóvil 16, que generalmente emiten aproximadamente 24
kW/m^{2}. En una realización de la presente invención, la
radiación infrarroja se aplica a una densidad de potencia de
2,5-12,0 kW/m^{2} a paneles de carrocería y a
hasta 30,0 kW/m^{2} a zonas de balancines de metal pesado y zonas
de capó de la carrocería de automóvil 16.
Un ejemplo no limitador de un aparato adecuado
de secado por infrarrojos/convección combinados es un horno de
convección BGK de radiación infrarroja y aire caliente combinados,
que se puede adquirir en el mercado de BGK Automotive Group de
Minneapolis, Minnesota. La configuración general de este horno se
describirá a continuación y se describe en las Patentes de Estados
Unidos números 4.771.728, 4.907.533, 4.908.231 y 4.943.447. Otro
aparato útil de secado por infrarrojos/convección combinados lo
comercializan Durr de Wixom, Michigan, Thermal Innovations de
Manasquan, New Jersey, Thermovation Engineering de Cleveland, Ohio,
Dry-Quick de Greenburg, Indiana, y Wisconsin Oven
and Infrared Systems de East Troy, Wisconsin.
Con referencia ahora a las figuras 2 y 3, el
aparato de secado por infrarrojos/convección combinado típico 28
incluye paredes laterales con deflectores 30 que tienen boquillas o
agujeros de ranura 50 por los que se pasa aire 52 para que entre en
la cámara de secado interior 27.
La temperatura de la primera corriente de aire
52 aplicada en el paso (b) es por lo general de 30 a 65°C,
frecuentemente de 37 a 55°C. El aire 52 se suministra por un
ventilador 56 o secadora y se puede precalentar externamente o
pasando el aire sobre las lámparas emisoras de infrarrojos
calentadas 26 y sus reflectores 38. Pasando el aire 52 sobre los
emisores 26 y los reflectores 38, la temperatura operativa de estas
partes se puede disminuir, prolongando por lo tanto su vida útil.
El aire 52 también se puede circular por la cámara de secado
interior 27 mediante el suelo secundario 58. El flujo de aire se
puede recircular ventajosamente para incrementar la eficiencia. Una
porción del flujo de aire puede ser expulsada para extraer
contaminantes y complementar con aire fresco filtrado para
compensar las pérdidas.
La velocidad de la primera corriente de aire 52
es típicamente de 0,5 a 5,0 m/s, frecuentemente de 0,5 a 1,0 m/s.
Durante el paso (b), el sustrato se calienta por la radiación
infrarroja y la primera corriente de aire a una primera velocidad
que va desde 0,05°C por segundo a 0,6°C por segundo (generalmente de
0,17°C por segundo a 0,58°C por segundo). Cuando el sustrato es
metal, tal como una carrocería de automóvil 16, se logra una
primera temperatura máxima del metal que va desde 25°C a 60°C, más
típicamente de 28°C a 55°C. En el sentido en que se usa aquí,
"temperatura máxima del metal" significa la temperatura
instantánea deseada a la que se debe calentar el sustrato metálico.
La temperatura máxima del metal para un sustrato metálico se mide en
la superficie del sustrato recubierto aproximadamente en el medio
del lado del sustrato enfrente del lado en el que se aplica el
recubrimiento. La temperatura máxima para un sustrato polimérico se
mide en la superficie del sustrato recubierto aproximadamente en el
medio del lado del sustrato en el que se aplica el recubrimiento.
Se prefiere mantener esta temperatura máxima del metal durante el
tiempo más corto posible para minimizar la posibilidad de
entrecruzamiento del recubrimiento base.
La duración del paso (b) es por lo general de 30
a 90 segundos.
En el paso (c) del proceso de la presente
invención, representado en las figuras 1 y 2 como 60, se aplica una
segunda corriente de aire a la composición de recubrimiento base en
la ausencia de radiación infrarroja de tal manera que se forme un
recubrimiento base secado 62 en la superficie del sustrato. Por
"secado" se entiende que el recubrimiento base está
deshidratado (y se han quitado las sustancias orgánicas volátiles)
a un contenido de sólidos de aproximadamente 80 a 95% de sólidos en
peso. El paso (c) del proceso puede tener lugar en cualquiera de
las cámaras de secado mencionadas anteriormente o en una cámara de
secado separada a la que el sustrato es transportado como parte de
un proceso continuo.
La temperatura de la segunda corriente de aire
aplicada en el paso (c) es por lo general 35-110°C,
frecuentemente 40-110°C, y más frecuentemente 93 a
107°C. La velocidad de la segunda corriente de aire es típicamente
1,5 a 16,0 m/s, frecuentemente 3,0 a 4,5 m/s. Durante el paso (c),
la temperatura del sustrato se incrementa a una segunda velocidad
que va desde 0,1 °C por segundo a 0,6°C por segundo (generalmente
0,1 °C por segundo a 0,3°C por segundo). Si el sustrato es metal,
se logra una segunda temperatura máxima del metal del orden de 36°C
a 70°C, más típicamente 39°C a 55°C. Obsérvese que no tiene lugar
curado sustancial durante el paso (c); el aire y las temperaturas
máximas del metal no son típicamente suficientemente altos para que
se produzcan reacciones de entrecruzamiento.
La duración de paso (c) es por lo general de 50
a 200 segundos, más frecuentemente de 90 a 180 segundos.
En una realización de la invención, se puede
realizar un paso adicional 64 inmediatamente después del paso (c),
donde se aplica aire caliente 66 al recubrimiento base secado para
lograr una temperatura máxima del metal de
110-150°C durante un período de al menos seis
minutos, de tal manera que se forme un recubrimiento base curado en
la superficie del sustrato metálico. En el sentido en que se usa
aquí, "curar" significa que los componentes entrecruzables del
recubrimiento base secado se entrecruzan sustancialmente.
En una realización preferida de la invención, el
proceso incluye además el paso adicional de (d) aplicar un
recubrimiento superior transparente o composición de recubrimiento
claro sobre el recubrimiento base secado, representado en la figura
1 como 68. La composición de recubrimiento superior puede ser
cualquier composición a base de disolvente, a base de agua o en
polvo conocida por los expertos en la materia, e incluye típicamente
resinas peliculígenas y agentes de entrecruzamiento tales como los
descritos anteriormente con respecto a la composición de
recubrimiento base. Las composiciones a base de disolvente adecuadas
incluyen las descritas en la Patente de Estados Unidos número
6.365.699. Las composiciones a base de agua adecuadas incluyen las
descritas en la Patente de Estados Unidos número 6.270.905. Una
composición de recubrimiento superior en "polvo" se entiende
de manera que incluya composiciones de recubrimiento superior
incluyendo polvos secos y polvos que están suspendidos en una
solución, tal como agua. Las composiciones de recubrimiento superior
en suspensión de polvo adecuadas incluyen las descritas en las
Publicaciones Internacionales WO 96/32452 y 96/37561, las Patentes
europeas 652264 y 714958, y la Patente canadiense número 2.163.831.
Se describen otros recubrimientos superiores en polvo adecuados en
la Patente de Estados Unidos número 5.663.240 e incluyen copolímeros
acrílicos epoxi funcionales y agentes de entrecruzamiento de ácido
policarboxílico. El recubrimiento superior se puede aplicar por
cualquier medio como se ha descrito anteriormente con respecto a la
aplicación de la composición de recubrimiento base, tal como por
pulverización electrostática usando una pistola o campana a 60 a 80
kV, 80 a 120 gramos por minuto para lograr un grosor de película de
aproximadamente 50-90 micras, por ejemplo.
Preferiblemente, la composición de recubrimiento
superior es un recubrimiento entrecruzable incluyendo al menos un
material peliculígeno termoestable y al menos un material de
entrecruzamiento tal como los descritos anteriormente. La
composición de recubrimiento superior puede incluir aditivos como
los explicados anteriormente, pero en general no pigmentos. La
cantidad de la composición de recubrimiento superior aplicada al
sustrato puede variar en base a factores como el tipo de sustrato y
el uso previsto del sustrato, es decir, el entorno en el que el
sustrato ha de ser colocado y la naturaleza de los materiales de
contacto.
Entre los pasos (c) y (d) puede ser deseable
realizar un paso opcional adicional 66 de enfriar el sustrato que
tiene el recubrimiento base secado a una temperatura de
20-30°C antes de la aplicación del recubrimiento
superior.
Controlando la velocidad a la que se incrementa
la temperatura del sustrato y la temperatura máxima del metal, la
combinación de los pasos (b) y (c) puede proporcionar un
recubrimiento base a base de agua y recubrimientos superiores
compuestos claros con un mínimo de defectos en el aspecto
superficial, tal como bombas y burbujas. Además, se puede lograr
altas acumulaciones de película en un período corto de tiempo con
mínima entrada de energía y las condiciones operativas flexibles
pueden disminuir la necesidad de reparaciones in situ.
El recubrimiento base secado que se forma en la
superficie de la carrocería de automóvil 16 se seca suficientemente
para permitir la aplicación del recubrimiento superior de tal manera
que la calidad del recubrimiento superior no quede afectada
adversamente por el secado adicional del recubrimiento base. Para
recubrimientos base a base de agua, "seco" significa la
ausencia casi completa de agua del recubrimiento base. Si está
presente demasiada agua, el recubrimiento superior puede fisurarse,
formar burbujas o "bombas" durante el secado del recubrimiento
superior cuando el vapor de agua del recubrimiento base intenta
pasar por el recubrimiento superior. La composición de
recubrimiento base se seca típicamente a un contenido de sólidos de
92 a 98 por ciento en peso antes de la aplicación de una
composición en polvo de recubrimiento superior en el paso (d), y a
un contenido de sólidos de 75 a 88 por ciento en peso antes de la
aplicación de una composición líquida de recubrimiento superior en
el paso (d).
En una realización preferida, el proceso de la
presente invención incluye además un paso 70 (representado en la
figura 1) de curar la composición de recubrimiento superior después
de la aplicación sobre el recubrimiento base secado. El grosor del
recubrimiento compuesto entrecruzado y secado es en general de
aproximadamente 0,2 a 5 milésimas de pulgada (5 a 125 micras), y
suele ser de aproximadamente 0,4 a 4 milésimas de pulgada (10 a 100
micras). El recubrimiento superior se puede curar por secado por
convección de aire caliente y, si se desea, calentamiento por
infrarrojos, de tal manera que los componentes entrecruzables del
recubrimiento superior se entrecrucen en un grado tal que la
industria automovilística acepte el proceso de recubrimiento como
suficientemente completo para transportar la carrocería de automóvil
recubierta sin daño del recubrimiento superior. El recubrimiento
superior se puede curar usando una secadora convencional de
convección de aire caliente o una secadora combinada de
convección/infrarrojos, como se ha explicado anteriormente. En
general, el recubrimiento superior se calienta a una temperatura de
aproximadamente 140°C a aproximadamente 155°C durante un período de
aproximadamente 25 a aproximadamente 30 minutos para curar el
recubrimiento superior.
Obsérvese que si el recubrimiento base no se
curase antes de aplicar el recubrimiento superior, el recubrimiento
base y la composición de recubrimiento superior se pueden curar
juntos aplicando calentamiento por convección de aire caliente y/o
infrarrojos usando un aparato como el descrito con detalle
anteriormente para curar el recubrimiento base y la composición de
recubrimiento superior. Para curar el recubrimiento base y la
composición de recubrimiento superior, el sustrato se calienta en
general a una temperatura de aproximadamente 140°C a
aproximadamente 155°C durante un período de aproximadamente 25 a
aproximadamente 30 minutos para curar el recubrimiento
superior.
En una realización alternativa de la presente
invención, se facilita un proceso semidiscontinuo para recubrir un
sustrato, incluyendo los pasos de:
(a) en una primera posición, aplicar una
composición de recubrimiento base a base de agua a una superficie
del sustrato;
(b) transportar el sustrato a una segunda
posición y aplicar radiación infrarroja a una densidad de potencia
de 1,5-30,0 kW/m^{2} y una primera corriente de
aire simultáneamente a la composición de recubrimiento base durante
un período de 30 a 60 segundos de tal manera que se forme un
recubrimiento base presecado en la superficie del sustrato; y
(c) en la misma segunda posición, aplicar
radiación infrarroja a una densidad de potencia de 3,0 a 30,0
kW/m^{2} y una segunda corriente de aire simultáneamente a la
composición de recubrimiento base durante un período de 30 a 90
segundos de tal manera que se forme un recubrimiento base secado en
la superficie del sustrato.
En esta realización de la invención, el
recubrimiento base aplicado al sustrato en el paso (a) puede ser
cualquiera de los descritos anteriormente, usando las mismas
condiciones de proceso.
Inmediatamente después de la aplicación del
recubrimiento base en esta realización, se puede aplicar
opcionalmente una corriente de aire a la composición de
recubrimiento base durante un período de al menos un minuto para
volatilizar al menos una porción de material volátil de la
composición de recubrimiento base, dejando que el recubrimiento
base fragüe.
La velocidad de la primera corriente de aire
aplicada en el paso (b) a la superficie de la composición de
recubrimiento base es del orden de 0,5 a 2,5 m/s.
La velocidad de la segunda corriente de aire
aplicada en el paso (c) es típicamente del orden de 4,0 a 16,0 m/s,
y la temperatura de las corrientes de aire aplicadas en los pasos
(b) y (c) es típicamente 95-150°F
(35-66°C).
En esta realización, cuando el sustrato es
metal, se puede realizar opcionalmente un paso adicional
inmediatamente después del paso (c) donde se aplica aire caliente
al recubrimiento base secado para lograr una temperatura máxima del
metal de 110-150°C durante un período de al menos
seis minutos, de tal manera que se forme un recubrimiento base
curado en la superficie del sustrato.
El proceso de esta realización de la invención
puede incluir además el paso adicional de (d) aplicar una
composición de recubrimiento superior transparente sobre el
recubrimiento base secado. La composición de recubrimiento superior
puede ser cualquier composición a base de disolvente, a base de agua
o en polvo conocida por los expertos en la materia, como se ha
descrito anteriormente.
De nuevo, en esta realización de la invención se
puede incluir un paso de curar la composición de recubrimiento
superior después de la aplicación sobre el recubrimiento base
secado. Las condiciones de proceso pueden ser las mismas que las
antes descritas.
Si el recubrimiento base no se curase antes de
aplicar el recubrimiento superior, el recubrimiento base y la
composición de recubrimiento superior se pueden curar juntos
aplicando calentamiento por convección de aire caliente y/o
infrarrojos usando un aparato y unas condiciones tal como se
describe con detalle anteriormente para curar el recubrimiento base
y la composición de recubrimiento superior.
La presente invención se describirá mejor por
referencia al ejemplo siguiente. El ejemplo siguiente es meramente
ilustrativo de realizaciones específicas de la invención y no
pretende limitar el alcance de la invención. A no ser que se
indique lo contrario, todas las partes son en peso.
En este ejemplo, se recubrieron paneles de
prueba de acero con un recubrimiento base líquido y recubrimiento
transparente líquido como el especificado a continuación para
evaluar un proceso de secado según la presente invención. Los
sustratos de prueba eran paneles de acero laminados en frío,
comercializados por ACT Laboratories, Hillsdale, Michigan, tamaño
30,48 cm por 45,72 cm (12 pulgadas por 18 pulgadas) y también 10,16
cm por 30,48 cm (4 pulgadas por 12 pulgadas) electrorrecubiertos
con una imprimación electrodepositable catiónicamente
comercializada como ED-5000 por PPG Industries, Inc.
Se aplicó un recubrimiento base a base de agua comercial LM Silver,
que se puede adquirir en el mercado de PPG Industries, Inc., por
pulverización usando un aplicador de pulverización automático
(campana) a 45.000 rpm, 70.000 voltios, una presión de aire de
configuración de 2,0 para el primer recubrimiento, velocidad lineal
de 4,9 metros/minuto, viscosidad de copa Ford
30''-45'' #4. Después de una evaporación súbita de
30 segundos, el segundo recubrimiento se aplicó con pistolas
pulverizadoras dobles de atomización de aire con una configuración
de ventiladores de pulverización de 50,8 cm (20 pulgadas) a 19
carreras/minuto. Los recubrimientos se aplicaron y evaporaron
súbitamente a 64% de humedad relativa y 23°C dando un grosor de
película seca especificado en la Tabla I siguiente. El recubrimiento
base en los paneles se secó como se especifica en la Tabla I usando
un horno combinado de radiación infrarroja y convección de aire
caliente comercializado por BGK-ITW Automotive Group
de Minneapolis, Minnesota. A los paneles se les aplicó
posteriormente un recubrimiento superior con recubrimiento líquido
transparente HiTech®, HP-1, (comercializado por PPG
Industries, Inc.) y el recubrimiento base y el recubrimiento claro
se curaron simultáneamente durante 30 minutos: 7 minutos en una
zona Black Wall Radiant a 155°C (310°F) seguido de 23 minutos usando
convección de aire caliente a 118°C (245°F) dando un grosor general
de película de aproximadamente 75 a 103 micras. Los datos de
aspecto se exponen en la Tabla II.
\vskip1.000000\baselineskip
| \hskip0,3cm H | \hskip0,3cm V | ||
| Grosor de película seca rec. base (mil.) | 0,5-0,7 | 0,4-0,6 | |
| Paso de evaporación súbita | |||
| Tiempo (s) | 30 | ||
| Paso de fraguado (b) | |||
| Tiempo (s) | 30 | ||
| Densidad IR vatios (kW/m^{2}) | 4,2 | 3,75 | |
| Temperatura del aire | 52°C | ||
| (125°F) | |||
| Velocidad de flujo del aire (m/s) | 0,5-2,5 | ||
| Temperatura máxima del metal | 29°C | 30°C | |
| (84°F) | (86°F) | ||
| Velocidad máx. de calentamiento del metal (grados/s) | 0,2°C | 0,23°C | |
| (0,33°F) | (0,4°F) | ||
| Paso de secado (c) | |||
| Tiempo (s) | 90 | ||
| Densidad IR vatios (kW/m^{2}) | 0 | 0 | |
| Temperatura media del aire | 107°C | ||
| (225°F) | |||
| Velocidad de flujo del aire (m/s) | 1,0-5,0 | ||
| Temperatura máxima del metal | 39°C | 46°C | |
| (102°F) | (115°F) | ||
| Temperatura máxima del metal | 0,11°C | 0,18°C |
Obsérvese que "H" indica paneles
recubiertos en orientación horizontal, mientras que "V" indica
paneles recubiertos en orientación vertical.
Claims (36)
1. Un proceso para recubrir un sustrato,
incluyendo los pasos de:
(a) aplicar una composición de recubrimiento
base a base de agua a una superficie del sustrato;
(b) aplicar radiación infrarroja a una densidad
de potencia de 1,5-30,0 kW/m^{2} y una primera
corriente de aire simultáneamente a la composición de recubrimiento
base de tal manera que se forme un recubrimiento base en la
superficie del sustrato; y
(c) aplicar una segunda corriente de aire en la
ausencia de radiación infrarroja a la composición de recubrimiento
base de tal manera que se forme un recubrimiento base secado en la
superficie del sustrato.
2. El proceso según la reivindicación 1, donde
el contenido de sólidos de la composición de recubrimiento base a
base de agua es del orden de 18 a 50 por ciento en peso, en base al
peso total de la composición de recubrimiento base.
3. El proceso según la reivindicación 1,
incluyendo además el paso adicional de:
(d) aplicar una composición de recubrimiento
superior sobre el recubrimiento base secado.
4. El proceso según la reivindicación 3, donde
la composición de recubrimiento superior aplicada en el paso (d) es
una composición en polvo.
5. El proceso según la reivindicación 4, donde
la composición de recubrimiento base se seca a un contenido de
sólidos de 92 a 98 por ciento en peso antes de la aplicación de la
composición en polvo de recubrimiento superior en el paso (d).
6. El proceso según la reivindicación 3, donde
la composición de recubrimiento superior aplicada en el paso (d) es
una composición líquida.
7. El proceso según la reivindicación 6, donde
la composición de recubrimiento base se seca a un contenido de
sólidos de 75-88 por ciento en peso antes de la
aplicación de la composición líquida de recubrimiento superior en
el paso (d).
8. El proceso según la reivindicación 1, donde
la primera corriente de aire se aplica en el paso (b) a una
temperatura de 30-65°C.
9. El proceso según la reivindicación 1, donde
el sustrato es metal y durante el paso (b) una primera temperatura
del sustrato se incrementa a una primera velocidad que va desde
0,05°C por segundo a 0,6°C por segundo para lograr una primera
temperatura máxima del metal del orden de 25°C a 60°C.
10. El proceso según la reivindicación 1, donde
la segunda corriente de aire se aplica en el paso (c) a una
temperatura de 35-110°C.
11. El proceso según la reivindicación 1, donde
el sustrato es metal y durante el paso (c) una segunda temperatura
del sustrato se incrementa a una segunda velocidad que va desde
0,1°C por segundo a 0,6°C por segundo para lograr una segunda
temperatura máxima del metal del orden de 36°C a 70°C.
12. El proceso según la reivindicación 1, donde
el sustrato es un sustrato metálico seleccionado a partir del grupo
que consta de hierro, aluminio, acero, cobre, magnesio, zinc, y
aleaciones y sus combinaciones.
13. El proceso según la reivindicación 12, donde
el sustrato metálico es un componente de carrocería de
automóvil.
14. El proceso según la reivindicación 1, donde
la primera corriente de aire tiene una temperatura de 37°C a 55°C
en el paso (b).
15. El proceso según la reivindicación 1, donde
el paso (b) tiene una duración de 30 a 90 segundos.
16. El proceso según la reivindicación 1, donde
la velocidad de la primera corriente de aire es 0,5 a 5 m/s en el
paso (b).
17. El proceso según la reivindicación 13, donde
en el paso (b), la radiación infrarroja se aplica a una densidad de
potencia de 2,5-12,0 kW/m^{2} a paneles de
carrocería y a hasta 30,0 kW/m^{2} a zonas de balancines de metal
pesado y zonas de capó de la carrocería de automóvil.
18. El proceso según la reivindicación 1, donde
la radiación infrarroja se aplica a una longitud de onda de
0,7-20 micras en el paso (b).
\global\parskip0.950000\baselineskip
19. El proceso según la reivindicación 18, donde
la radiación infrarroja se aplica a una longitud de onda de
0,7-4 micras en el paso (b).
20. El proceso según la reivindicación 1, donde
la segunda corriente de aire tiene una temperatura de 40°C a 110°C
en el paso (c).
21. El proceso según la reivindicación 1, donde
el paso (c) tiene una duración de 50 a 200 segundos.
22. El proceso según la reivindicación 1, donde
la velocidad de la segunda corriente de aire es 1,5 a 16,0 m/s en
el paso (c).
23. El proceso según la reivindicación 9, donde
durante el paso (b) la primera temperatura del sustrato se
incrementa a una primera velocidad que va desde 0,17°C por segundo a
0,58°C por segundo para lograr una primera temperatura máxima del
metal del orden de 28°C a 55°C.
24. El proceso según la reivindicación 11, donde
durante el paso (c) la segunda temperatura del sustrato se
incrementa a una segunda velocidad que va desde 0,1°C por segundo a
0,3°C por segundo para lograr una segunda temperatura máxima del
metal del orden de 39°C a 55°C.
25. El proceso según la reivindicación 1,
incluyendo además un paso adicional de aplicar aire que tiene una
temperatura de 10-35°C a la composición de
recubrimiento base durante un período de al menos 30 segundos entre
los pasos (a) y (b) para volatilizar al menos una porción de
material volátil de la composición de recubrimiento base, siendo la
velocidad del aire en la superficie de la composición de
recubrimiento base 1,0 m/s o menos.
26. El proceso según la reivindicación 1, donde
el sustrato es metal y el proceso incluye además un paso adicional
de aplicar aire caliente al recubrimiento base secado para lograr
una temperatura máxima del metal de 110-150°C
durante un período de al menos seis minutos después del paso (c) de
tal manera que se forme un recubrimiento base curado en la
superficie del sustrato metálico.
27. El proceso según la reivindicación 3,
incluyendo además un paso adicional de enfriar el sustrato que tiene
el recubrimiento base secado a una temperatura de
20-30°C entre los pasos (c) y (d).
28. El proceso según la reivindicación 3,
incluyendo además un paso adicional de curar la composición de
recubrimiento superior después del paso (d).
29. El proceso según la reivindicación 3,
incluyendo además un paso adicional de curar simultáneamente la
composición de recubrimiento base y la composición de recubrimiento
superior después del paso (d).
30. El proceso según la reivindicación 1, donde
cada paso del proceso se produce en una posición separada como
parte de un proceso continuo.
31. El proceso según la reivindicación 1, donde
cada paso del proceso se produce en una sola posición como parte de
un proceso discontinuo.
32. El proceso según la reivindicación 1, donde
los pasos (b) y (c) del proceso se producen en una sola posición
como parte de un proceso semidiscontinuo.
33. Un proceso semidiscontinuo para recubrir un
sustrato, incluyendo los pasos de:
(a) en una primera posición, aplicar una
composición de recubrimiento base a base de agua a una superficie
del sustrato;
(b) transportar el sustrato a una segunda
posición y aplicar radiación infrarroja a una densidad de potencia
de 1,5-30,0 kW/m^{2} y una primera corriente de
aire simultáneamente a la composición de recubrimiento base durante
un período de 30 a 60 segundos de tal manera que se forme un
recubrimiento base presecado en la superficie del sustrato; y
(c) en la misma segunda posición, aplicar
radiación infrarroja a una densidad de potencia de 3,0 a 30,0
kW/m^{2} y una segunda corriente de aire simultáneamente a la
composición de recubrimiento base durante un período de 30 a 90
segundos de tal manera que se forme un recubrimiento base secado en
la superficie del sustrato.
34. El proceso semidiscontinuo de la
reivindicación 33, donde la velocidad de la primera corriente de
aire aplicada en el paso (b) es del orden de 0,5 a 2,5 m/s.
35. El proceso semidiscontinuo de la
reivindicación 33, donde la velocidad de la segunda corriente de
aire aplicada en el paso (c) es del orden de 4,0 a 16,0 m/s.
36. El proceso semidiscontinuo de la
reivindicación 33, donde la temperatura de las corrientes de aire
aplicadas en los pasos (b) y (c) es 95-150°F
(35-66°C).
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