ES2354689T3

ES2354689T3 - Proceso de revestimiento pulverulento.

Info

Publication number: ES2354689T3
Application number: ES03785807T
Authority: ES
Inventors: Kevin Jeffrey Kittle; Michele Falcone
Original assignee: Akzo Nobel Coatings International BV
Current assignee: Akzo Nobel Coatings International BV
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: ATE485893T1; EP1569760B1; KR20050085601A; CN1726096A; PL377094A1; DE60334728D1; CA2509144A1; TW200420357A; NO20053333D0; GB0229003D0; US7323226B2; EP1569760A1; ZA200505565B; WO2004052558A1; NO20053333L; JP2006509621A; AU2003294843B2; US20060062929A1; AU2003294843A1; BR0317178A

Abstract

Un proceso para formar un revestimiento sobre un sustrato, que incluye la etapas de: establecer un lecho fluido de una composición de revestimiento en polvo, realizando de ese modo la carga tribostática de la composición de revestimiento en polvo, incluyendo el lecho fluido una cámara de fluidificación en la que al menos una parte es conductora, aplicar un voltaje a la parte conductora de la cámara de fluidificación, sumergir un sustrato que es eléctricamente no conductor o poco conductor de manera total o parcial en el lecho fluido, por lo cual las partículas tribostáticamente cargadas de la composición de revestimiento en polvo se adhieren a dicho sustrato, estando dicho sustrato eléctricamente aislado o conectado a tierra, sacar dicho sustrato del lecho fluido, y formar las partículas adherentes en un revestimiento continuo sobre al menos parte de dicho sustrato, realizándose el proceso sin efectos de ionización o corona en el lecho fluido.

Description

La invención se refiere a un proceso para la aplicación de composiciones de revestimiento en polvo a sustratos.

Los revestimientos en polvo son composiciones sólidas que son aplicadas habitualmente mediante un proceso de aplicación electrostático, en el que las partículas del revestimiento en polvo se 5 cargan electrostáticamente lo cual provoca que se adhieran a un sustrato que normalmente es metálico y está eléctricamente conectado a tierra. La carga de las partículas del revestimiento en polvo normalmente se logra mediante la interacción de las partículas con aire ionizado (carga en corona) o mediante fricción (carga triboeléctrica, tribostática o “tribo”) empleando una pistola de pulverización. Las partículas cargadas son transportadas en el aire hacia el sustrato y su depósito final se ve influido, entre otros, por 10 las líneas del campo eléctrico que se generan entre la pistola de pulverización y el sustrato.

Una desventaja del proceso de carga en corona es que existen dificultades para revestir sustratos que tengan formas complicadas, en especial los sustratos que tienen porciones hundidas, que surgen del acceso restringido de las líneas del campo eléctrico hacia el interior de los emplazamientos hundidos en el sustrato (el efecto de jaula de Faraday). El efecto de jaula de Faraday es menos evidente 15 en el caso del proceso de carga tribostático, pero este proceso tiene otros inconvenientes.

Como alternativa a los procesos de pulverización electrostática, las composiciones de revestimiento en polvo pueden aplicarse mediante procesos en los que el sustrato se precalienta (de forma típica hasta 200 ºC-400 ºC) y se sumerge en un lecho fluido de la composición de revestimiento en polvo. Las partículas del polvo que se ponen en contacto con el sustrato precalentado se funden y se 20 adhieren a la superficie del sustrato. En el caso de composiciones de revestimiento en polvo termoendurecibles, el sustrato revestido inicialmente puede someterse a más calentamiento para completar el curado del revestimiento aplicado. Este calentamiento posterior puede no ser necesario en el caso de composiciones de revestimiento en polvo termoplásticas.

Los procesos de lecho fluido eliminan el efecto de jaula de Faraday, permitiendo de ese modo 25 revestir las porciones hundidas en la pieza sustrato, y son atractivos en otros aspectos, pero se sabe que tienen la desventaja de que los revestimientos aplicados son sustancialmente más espesos que los que se obtienen mediante procesos de revestimiento electrostático.

Otra técnica de aplicación alternativa para las composiciones de revestimiento en polvo es el denominado proceso en lecho fluido electrostático, en el que el aire se ioniza mediante electrodos de 30 carga dispuestos en una cámara de fluidificación o, de modo más habitual, en una cámara de aire que se encuentra por debajo de una membrana de distribución de aire porosa. El aire ionizado carga las partículas del polvo, que adquieren un movimiento hacia arriba global como resultado de la repulsión electrostática de partículas cargadas idénticamente. El efecto es que se forma una nube de partículas del polvo cargadas por encima de la superficie del lecho fluido. El sustrato normalmente está conectado a 35 tierra y se introduce en la nube de partículas del polvo, algunas de las cuales se depositan sobre la superficie del sustrato mediante atracción electrostática. No se requiere precalentamiento del sustrato en el proceso de lecho fluido electrostático.

El proceso de lecho fluido electrostático es especialmente adecuado para revestir artículos pequeños, porque la velocidad de depósito de las partículas del polvo se reduce a medida que el artículo 40 se va retirando de la superficie del lecho cargado. Además, al igual que en el caso del proceso de lecho fluido tradicional, el polvo está confinado en un recinto y no es necesario proporcionar un equipo para reciclar y volver a mezclar el pulverizado que sobra y que no se deposita sobre el sustrato. Sin embargo, al igual que en el caso del proceso electrostático de carga en corona, existe un fuerte campo eléctrico entre los electrodos de carga y el sustrato y, como resultado, el efecto de jaula de Faraday actúa hasta 45 cierto grado y conduce a que no se depositen bien las partículas del polvo en los emplazamientos hundidos sobre el sustrato.

La presente invención proporciona un proceso para formar un revestimiento sobre un sustrato, que incluye la etapas de:

establecer un lecho fluido de una composición de revestimiento en polvo, realizando de eso 50 modo la carga tribostática de la composición de revestimiento en polvo, incluyendo el lecho fluido una cámara de fluidificación en la que al menos una parte es conductora,

aplicar un voltaje a la parte conductora de la cámara de fluidificación,

sumergir un sustrato que es eléctricamente no conductor o poco conductor de manera total o parcial en el lecho fluido, por lo cual las partículas tribostáticamente cargadas de la composición de 55

revestimiento en polvo se adhieren al sustrato, estando el sustrato eléctricamente aislado o conectado a tierra,

sacar el sustrato del lecho fluido, y

formar las partículas adherentes en un revestimiento continuo sobre al menos parte del sustrato,

realizándose el proceso sin efectos de ionización o corona en el lecho fluido. 5

El sustrato puede comprender una plancha de fibras de densidad media (MDF) o un material de plástico u otro material no conductor o poco conductor y, en principio, puede tener cualquier forma y tamaño deseados.

Además de la MDF, la madera, los productos de madera, los materiales de plástico, los materiales de plástico que incluyen aditivos eléctricamente conductores, poliamida y materiales de 10 plástico muy aislantes, por ejemplo policarbonato, proporcionan sustratos adecuados.

Los sustratos que tienen una resistencia superficial de entre 103 ohm/cuadrado, por ejemplo, y 1011 ohm/cuadrado, por ejemplo, pueden considerarse poco conductores, mientras que los sustratos que tienen una resistencia superficial mayor que 1011 ohm/cuadrado, por ejemplo, pueden considerarse no conductores. 15

Un sustrato de MDF puede tener una resistencia superficial de entre 1003 ohm/cuadrado y 1011 ohm/cuadrado, dependiendo de su contenido en humedad, de forma que una resistencia superficial de 103 ohm/cuadrado se corresponderá a un mayor contenido en humedad que una resistencia superficial de 1011 ohm/cuadrado.

La madera y los productos de madera pueden tener una resistencia superficial de entre 103 20 ohm/cuadrado y 1011 ohm/cuadrado, dependiendo del tipo de madera y de su contenido en humedad.

Los materiales de plástico que incluyen aditivos eléctricamente conductores y diversos materiales de plástico sin aditivos eléctricamente conductores pueden tener una resistencia superficial de entre 103 y 1011 ohm/cuadrado, es decir, dentro del intervalo de poca conducción, dependiendo del material y, cuando están incluidos, del aditivo o aditivos. 25

Los materiales de plástico muy aislantes que incluyen, por ejemplo, poliamida y policarbonato, pueden tener una resistencia superficial mayor que 1011 ohm/cuadrado, es decir, en el intervalo no conductor.

Además, los sustratos poco conductores pueden clasificarse en un intervalo inferior de resistencia superficial de entre 103 y 105 ohm/cuadrado, y un intervalo superior de resistencia superficial 30 ligeramente que comienza ligeramente por encima de 105 ohm/cuadrado y que se extiende hasta 1011 ohm/cuadrado. Los materiales que tienen una resistencia superficial mayor que 1011 ohm/cuadrado se consideran “aislantes”.

Por supuesto, los sustratos que pueden revestirse mediante el proceso de la invención no se restringen a polímeros. 35

La resistencia superficial del sustrato puede ser de al menos 103 ohm/cuadrado, por ejemplo:

- de entre 103 y 105 ohm/cuadrado.

- de al menos 105 ohm/cuadrado.

- de entre 105 y 1011 ohm/cuadrado.

La resistencia superficial de un sustrato aislante puede ser de al menos 1011 ohm/cuadrado. 40

Los valores de resistencia superficial indicados anteriormente se miden mediante ASTMS patrón D257-93 aplicando 2 kV.

De forma ventajosa, el sustrato se limpia de forma química o mecánica antes de la aplicación de la composición.

En el proceso de la presente invención, las partículas de la composición de revestimiento en 45 polvo se adhieren al sustrato como resultado de la carga por fricción (carga triboeléctrica, tribostática o “tribo”) de las partículas cuando se frotan entre sí cuando circulan por el lecho fluido.

El proceso es eficaz para revestir con polvo sustratos que son poco conductores y muy no conductores. Los sustratos poco conductores pueden revestirse cuando están eléctricamente aislados y cuando están conectados a tierra, y los sustratos muy no conductores están aislados de manera inherente debido a su no conductividad.

El proceso de la presente invención se realiza sin efectos de ionización o corona en el lecho 5 fluido.

El voltaje aplicado a la cámara de lecho fluido es suficiente para provocar el revestimiento del sustrato por las partículas del revestimiento en polvo cargadas por fricción, mientras que se produce un gradiente máximo de potencial que es insuficiente para producir efectos de ionización o corona en el lecho fluido. El aire a presión atmosférica normalmente actúa como el gas en el lecho fluido, pero pueden 10 utilizarse otros gases, por ejemplo nitrógeno o helio.

Comparado con el proceso de lecho fluido electrostático, en el que se genera un campo eléctrico sustancial entre los electrodos de carga y el sustrato, el proceso de la presente invención ofrece la posibilidad de lograr un buen revestimiento de sustratos que incluyen material fibroso sin que el material fibroso tenga tendencia a ponerse de punta, como puede ocurrir en un campo eléctrico sustancial. 15

Comparado con los procesos de aplicación en lecho fluido tradicionales, el proceso de la invención ofrece la posibilidad de revestir materiales, incluyendo MDF y plásticos, en los que un calentemiento hasta unas temperaturas de 200 ºC a 400 ºC resulta indeseable. Además, el proceso logra unos revestimientos finos sobre MDF y materiales de plástico de manera controlada, puesto que la carga interpartícula se hace más eficaz a medida que disminuye el tamaño de las partículas. 20

La mejora en la eficacia a medida que dismuye el tamaño de las partículas contrasta con el proceso de revestimiento en polvo que emplea una pistola triboeléctrica, en el que la eficacia disminuye a medida que dismuye el tamaño de las partículas.

La uniformidad del revestimiento puede aumentar agitando o haciendo vibrar el sustrato para retirar las partículas sueltas. 25

La conversión de las partículas adherentes en un revestimiento continuo (incluyendo, cuando sea apropiado, el curado de la composición aplicada) puede realizarse mediante un tratamiento térmico y/o mediante energía radiante, en particular radiación infrarroja, ultravioleta o de haz de electrones. Comparado con la tecnología de aplicación en lecho fluido tradicional, el precalentamiento del sustrato no es una etapa fundamental en el proceso de la invención y, preferiblemente, no se realiza un 30 precalentamiento del sustrato antes de la inmersión en el lecho fluido.

Puesto que el voltaje aplicado a la cámara de fluidificación es insuficiente para producir efectos de ionización o corona en el lecho fluido, no es probable que la cámara de fluidificación consuma corriente eléctrica cuando el sustrato esté eléctricamente aislado y, por consiguiente, no es probable que consuma potencia eléctrica cuando el sustrato esté eléctricamente aislado. Se espera que el consumo de corriente 35 sea menor que 1 mA cuando cuando el sustrato esté eléctricamente conectado a tierra.

Cuando el sustrato comprende un material de plástico que muestra conductividad superficial cuando se encuentra a una temperatura elevada, el proceso incluye preferiblemente la etapa de calentar el material de plástico hasta una temperatura por debajo de su punto de fusión y por debajo de la temperatura de transición vítrea de la composición de revestimiento en polvo antes de sumergir el 40 sustrato en el lecho fluido.

Cuando el sustrato comprende un material de plástico que no muestra conductividad superficial sustancial incluso a una temperatura elevada, el proceso incluye preferiblemente la etapa de precargar el sustrato antes de sumergirlo en el lecho fluido.

Preferiblemente, el proceso incluye la etapa de igualar la carga sobre el sustrato precargado en 45 el momento de la inmersión y después sumergir el sustrato en el lecho fluido.

La carga puede igualarse calentando el sustrato hasta una temperatura por debajo de su punto de fusión, o introduciendo humedad superficial sobre el sustrato, o ambos.

El voltaje aplicado a la cámara de fluidificación en el proceso de la presente invención es preferiblemente un voltaje directo, positivo o negativo, pero es posible utilizar un voltaje alterno, por 50 ejemplo aplicando el voltaje de modo intermitente en momentos en que sea positivo o en momentos en que sea negativo. El voltaje aplicado puede variar dentro de amplios límites según sean, entre otros, el tamaño del lecho fluido, el tamaño y la complejidad del sustrato, y el espesor deseado de la película. Sobre esta base, el voltaje aplicado estará en general en el intervalo de 10 voltios a 100 kilovoltios, más

habitualmente de 100 voltios a 60 kilovoltios, preferiblemente de 100 voltios a 30 kilovoltios, más especialmente de 100 voltios a 10 kilovoltios, positivos o negativos. El intervalo de voltaje incluye de 10 voltios a 100 voltios, de 100 voltios a 5 kilovoltios, de 5 kilovoltios a 60 kilovoltios, de 15 kilovoltios a 35 kilovoltios, de 5 kilovoltios a 30 kilovoltios; también puede resultar satisfactorio de 30 kilovoltios a 60 kilovoltios. 5

Puede aplicarse un voltaje directo a la cámara de fluidificación de manera continua o intermitente, y la polaridad del voltaje aplicado puede cambiar durante el revestimiento. Cuando el voltaje se aplica de modo intermitente, la cámara de fluidificación puede electrificarse antes de sumergir el sustrato en el lecho fluido, y no desconectarse hasta que el sustrato haya sido retirado del lecho. Como alternativa, el voltaje puede aplicarse sólo después de que el sustrato se haya sumergido en el lecho 10 fluido. Opcionalmente, el voltaje puede desconectarse antes de que el sustrato se retire del lecho fluido. La magnitud del voltaje aplicado puede variarse durante el revestimiento.

Para excluir condiciones de ionización y corona, el gradiente máximo de potencial existente en el lecho fluido es menor que el potencial de ionización para el aire u otro gas fluidificante. Los factores que determinan el gradiente máximo de potencial incluyen el voltaje aplicado y el espacio entre la cámara de 15 fluidificación y el sustrato, y otros elementos del aparato.

Para el aire a presión atmosférica, el gradiente de potencial de ionización es 30 kV/cm y, por consiguiente, el gradiente máximo de potencial empleando aire como gas fluidificante a presión atmosférica debería ser menor que 30 kV/cm. Un gradiente máximo de potencial similar también sería adecuado para su uso con nitrógeno o helio como gas fluidificante. 20

Basándose en estas consideraciones, el gradiente máximo de potencial que existe en el lecho fluido puede ser de 29 kV/cm, 27,5, 25, 20, 15, 10, 5 ó 0,05 kV/cm.

El gradiente máximo de potencial será en general al menos 0,01 kV/cm o al menos 0,05 kV/cm.

Preferiblemente, el sustrato se sumerge totalmente en el lecho fluido durante el proceso de revestimiento. 25

Tal como se indicó anteriormente, en el proceso según la invención, la carga de las partículas en polvo se realiza por fricción entre las partículas en el lecho fluido. La fricción entre las partículas en el lecho fluido conduce a la carga bipolar de las partículas, es decir, una proporción de las partículas adquirirá una carga negativa y una proporción adquirirá una carga positiva. La presencia de partículas cargadas positiva y negativamente en el lecho fluido puede parecer una desventaja, en especial cuando 30 se aplica un voltaje directo a la cámara de fluidificación, pero el proceso de la invención es capaz de adecuarse a la carga bipolar de las partículas.

En el caso en que se aplica un voltaje directo de una polaridad dada a la cámara de fluidificación, las fuerzas electrostáticas tienden a atraer las partículas del revestimiento en polvo predominantemente de una polaridad sobre el sustrato. La eliminación resultante de partículas cargadas positiva y 35 negativamente a velocidades diferentes puede esperarse que conduzca a una reducción progresiva en la proporción de partículas de una polaridad particular en el cuerpo del polvo pero se ha descubierto que, en la práctica, las partículas del polvo remanentes ajustan sus polaridades relativas a medida que la eliminación avanza y se mantiene el equilibrio de cargas.

El periodo de inmersión preferido del sustrato estando la cámara de fluidificación en una 40 condición cargada dependerá del tamaño y de la complejidad geométrica del sustrato, el espesor requerido de la película, y la magnitud del voltaje aplicado, estando en general en el intervalo de 100 milisegundos a 10, 20 ó 30 minutos, normalmente de 500 milisegundos a 5 minutos, más especialmente de 1 segundo a 3 minutos.

Preferiblemente, el sustrato se mueve de una manera regular o intermitente durante su periodo 45 de inmersión en el lecho fluido. El movimiento puede ser, por ejemplo, lineal, rotatorio y/u oscilatorio. Tal como se indicó anteriormente, el sustrato además puede agitarse o someterse a vibración para retirar las partículas que se han adherido pero con poca fuerza (están sueltas) al sustrato. Como alternativa a una única inmersión, el sustrato puede sumergirse y sacarse varias veces hasta que se logre el periodo total de inmersión deseado. 50

La presión del gas fluidificante (normalmente aire) dependerá de la masa del polvo que se va a fludificar, de la fluidez del polvo, de las dimensiones del lecho fluido, y de la diferencia de presión a través de la membrana porosa.

La distribución del tamaño de partícula de la composición de revestimiento en polvo puede estar en el intervalo de 0 a 150 micrómetros, en general hasta 120 micrómetros, estando el tamaño medio de 55

partícula en el intervalo de 15 a 75 micrómetros, preferiblemente al menos de 20 a 25 micrómetros, de forma ventajosa no mayor que 50 micrómetros, más especialmente de 20 a 45 micrómetros.

Pueden preferirse unas distribuciones de tamaño más finas, en especial cuando se requieran unas películas aplicadas relativamente delgadas, por ejemplo, en composiciones en que se cumplen uno o más de los siguientes criterios: 5

a) 95-100% en volumen < 50 m

b) 90-100% en volumen < 40 m

c) 45-100% en volumen < 20 m

d) 5-100% en volumen < 10 m

preferiblemente 10-70% en volumen < 10 m 10

e) 1-80% en volumen < 5 m

preferiblemente 3-40% en volumen < 5 m

f) d(v)50 en el intervalo de 1,3-32 m

preferiblemente 8-24 m

Las composiciones de revestimiento en polvo en las que el tamaño medio de partícula del polvo 15 es de 5,5 m, y en las que sustancialmente todas las partículas del polvo no son mayores que 10 m, son eficaces para minimizar la cantidad de calor aplicada al sustrato en la etapa final del proceso de revestimiento.

Como alternativa, una composición de revestimiento en polvo que sea una composición de baja temperatura de cocción y curado permite que la etapa final del proceso de revestimiento en polvo se 20 realice con un calentamiento mínimo.

El suministro de una composición de revestimiento en polvo de baja temperatura de cocción permite el uso de un tamaño medio de partícula de 35 m

D(v)50 es la mediana del tamaño de partícula de la composición. De modo más general, el percentil del volumen d(v)x es el porcentaje del volumen total de las partículas que está por debajo del 25 tamaño de partícula d indicado. Estos datos pueden obtenerse utilizando el dispositivo de dispersión de luz de láser Mastersizer X, fabricado por Malvern Instruments. Si se requieren, los datos que se refieren a la distribución del tamaño de partícula del material depositado (antes de la cocción/curado) pueden obtenerse raspando el depósito adherido del sustrato y hacia el Mastersizer.

El espesor del revestimiento aplicado puede estar en el intervalo de 5 a 500 micrómetros, o de 5 30 a 200 micrómetros, o de 5 a 150 micrómetros, más especialmente de 10 a 150 micrómetros, por ejemplo de 20 a 100 micrómetros, de 20 a 50 micrómetros, de 25 a 45 micrómetros, de 50 a 60 micrómetros, de 60 a 80 micrómetros, o de 80 a 100 micrómetros, o de 50 a 150 micrómetros. El principal factor que afecta al espesor del revestimiento es el voltaje aplicado, pero la duración del periodo de inmersión con la cámara de fludificación en condición cargada y la presión del aire fluidificante también influyen en el 35 resultado.

En general, el proceso de revestimiento de la invención puede estar caracterizado por una o más de la siguientes características:

(i) El proceso de revestimiento es tridimensional y es capaz de penetrar en zonas hundidas.

(ii) El voltaje aplicado y el espacio entre el sustrato y la cámara de fludificación se seleccionan 40 para que el gradiente máximo de potencial esté por debajo del gradiente de potencial de ionización para el aire u otro gas fluidificante. Por consiguiente, no existen sustancialmente efectos de ionización o corona.

(iii) El espesor del revestimiento en polvo aumente a medida que aumenta el voltaje aplicado a la cámara de fludificación. El aumento en el espesor puede lograrse sin pérdida de calidad hasta un punto, 45 pero con el tiempo se observa una pérdida progresiva de uniformidad.

(iv) El revestimiento puede lograrse a temperatura ambiente.

(v) Puede lograrse un revestimiento uniforme sobre el sustrato independientemente de que el revestimiento esté en una zona hundida, sobre una proyección o sobre una superficie lisa del sustrato.

(vi) Se obtienen bordes con un revestimiento liso.

(vii) Puede lograrse un revestimiento en polvo de buena calidad en términos de uniformidad y de la ausencia de picaduras o bultos. 5

(viii) Comparado con un proceso triboeléctrico en lecho fluido, en el que se aplica un voltaje al sustrato, puede lograrse una cobertura más extensa y constante, y puede lograrse una buena cobertura con más rapidez.

(ix) La MDF adquiere un poco de humedad superficial bajo condiciones de almacenamiento normales y se logra un revestimiento muy satisfactorio para las MDF que incluyen una cantidad nominal 10 de humedad superficial.

(x) Las fibras de la MDF no tienden a ponerse de punta.

(xi) No existe tendencia a que un patrón sobre un lado de un sustrato se reproduzca en el polvo en el lado opuesto del sustrato.

El proceso es eficaz para un revestimiento en polvo de un sustrato de plástico que incluye un 15 aditivo eléctricamente conductor, en particular poliamida con un aditivo conductor.

El proceso también es eficaz para un revestimiento en polvo de un sustrato de plástico que no incluye un aditivo eléctricamente conductor. El sustrato puede calentarse para que sea conductor. Durante el calentamiento, la temperatura permanece por debajo del punto de fusión del sustrato y de la temperatura de transición vítrea del revestimiento en polvo. 20

Las anteriores observaciones, incluyendo las que se indican para las MDF, se aplican a sustratos de plástico, excepto en que no hay fibras y no se requiere humedad.

En el revestimiento de sustratos de plástico, indicado anteriormente, el sustrato está preferiblemente conectado a tierra, aunque puede estar eléctricamente aislado, es decir, sin una conexión eléctrica (el sustrato está eléctricamente “flotando”, es decir, su potencial eléctrico es indeterminado). 25

El espacio entre el sustrato y la cámara de fluidificación es aproximadamente el mismo que para el proceso triboeléctrico en lecho fluido, en el que se aplica un voltaje al sustrato, de modo que los gradientes de potencial son comparables a los de este proceso, es decir, muy por debajo del potencial de ionización para el fluido (normalmente aire) utilizado en el aparato.

Una composición de revestimiento en polvo según la invención puede contener un único 30 componente en polvo formador de película que comprende una o más resinas formadoras de película, o puede comprender una mezcla de dos o más de estos componentes.

La resina formadora de película (polímero) actúa como ligante, teniendo la capacidad de humedecer pigmentos y de proporcionar una fuerza cohesiva entre las partículas del pigmento, y de humeder o unirse al sustrato, y se funde y fluye en el proceso de curado/cocción después de la aplicación 35 al sustrato para formar una película homogénea.

El componente o cada componente del revestimiento en polvo de una composición de la invención será, en general, un sistema termoendurecible, aunque en principio en lugar de éstos pueden utilizarse sistemas termoplásticos (basados, por ejemplo, en poliamidas).

Cuando se emplea una resina termoendurecible, el sistema ligante polimérico sólido incluye en 40 general un agente de curado sólido para la resina termoendurecible; como alternativa, pueden emplearse dos resinas termoendurecibles formadoras de película correactivas.

El polímero formador de película utilizado para la fabricación del componente o de cada componente de una composición de revestimiento en polvo termoendurecible según la invención puede seleccionarse de una o más resinas de poliéster carboxi-funcionales, resinas de poliéster hidroxi-45 funcionales, resinas epoxídicas, y resinas acrílicas funcionales.

Un componente del revestimiento en polvo de la compuesto puede estar basado, por ejemplo, en un sistema ligante polimérico sólido que comprende una resina formadora de película de poliéster carboxi-funcional utilizada con un agente de curado de poliepóxido. Estos sistemas de poliéster carboxi-funcionales son los que más se utilizan en la actualidad como materiales de revestimiento en polvo. El 50 poliéster tiene en general un valor ácido en el intervalo de 10-100, un peso molecular numérico medio Mn

de 1.500 a 10.000, y una temperatura de transición vítrea Tg de 30 ºC a 85 ºC, preferiblemente al menos 40 ºC. El poliepóxido puede ser, por ejemplo, un compuesto epoxídico de bajo peso molecular, tal como isocianurato de triglicidilo (TGIC), un compuesto tal como éter de glicidilo del bisfenol A condensado con tereftalato de diglicidilo, o una resina epoxídica estable frente a la luz. Esta resina formadora de película de poliéster carboxi-funcional puede utilizarse, de modo alternativo, con un agente de curado de bis(beta-5 hidroxialquilamida), tal como tetrakis(2-hidroxietil)adipamida.

Como alternativa, un poliéster hidroxi-funcional puede utilizarse con un agente de curado isocianato-funcional bloqueado o un condensado de amina-formaldehído tal como, por ejemplo, una resina de melamina, una resina de urea-formaldehído, o una resina de glicolural-formaldehído, por ejemplo el material “Powderlink 1174” suministrado por Cyanamid Company, o hexahidroximetilmelamina. 10 Un agente de curado de isocianato bloqueado para un poliéster hidroxi-funcional puede estar, por ejemplo, internamente bloqueado, tal como el tipo de uretdiona, o puede ser del tipo caprolactama-bloqueado, por ejemplo diisocianato de isoforona.

Como otra posibilidad, puede utilizarse una resina epoxídica con un agente de curado amina-funcional tal como, por ejemplo, diciandiamida. En lugar de un agente de curado amina-funcional para una 15 resina epoxídica puede utilizarse un material fenólico, preferiblemente un material formado mediante la reacción de la epiclorohidrina con un exceso de bisfenol A (es decir, un polifenol preparado formando un aducto entre bisfenol A y una resina epoxídica). Puede utilizarse una resina acrílica funcional, por ejemplo una resina carboxi-, hidroxi- o epoxi-funcional, con un agente de curado apropiado.

Pueden utilizarse mezclas de polímeros formadores de película, por ejemplo un poliéster carboxi-20 funcional puede utilizarse con una resina acrílica carboxi-funcional y un agente de curado, tal como bis(beta-hidroxialquilamida), que actúa para curar ambos polímeros. Como otras posibilidades, para sistemas de ligantes mixtos, puede utilizarse una resina acrílica carboxi-, hidroxi- o epoxi-funcional con una resina epoxídica o una resina de poliéster (carboxi- o hidroxi-funcional). Estas combinaciones de resinas pueden seleccionarse para que sean cocurables, por ejemplo una resina acrílica carboxi-funcional 25 cocurada con una resina epoxídica, o un poliéster carboxi-funcional cocurado con una resina acrílica glicidilo-funcional. Sin embargo, más habitualmente estos sistemas ligantes mixtos se formulan para que sean curados con un único agente de curación (por ejemplo, el uso de isocianato bloqueado para curar una resina acrílica hidroxi-funcional y un poliéster hidroxi-funcional). Otra formulación preferida implica el uso de un agente de curado diferente para cada ligante de una mezcla de dos ligantes poliméricos (por 30 ejemplo, una resina epoxídica curada con amina empleada junto con una resina acrílica hidroxi-funcional curada con isocianato bloqueado).

Otros polímeros formadores de película que pueden mencionarse incluyen fluorpolímeros funcionales, fluorocloropolímeros funcionales y polímeros fluoroacrílicos funcionales, cada uno de los cuales puede ser hidroxi-funcional o carboxi-funcional, y puede utilizarse como el único polímero formador 35 de película o junto con una o más resinas acrílicas funcionales, de poliéster y/o epoxídicas, con los agentes de curado apropiados para los polímeros funcionales.

Otros agentes de curado que pueden mencionarse incluyen epoxifenol novolacs y epoxicresol novolacs; agentes de curado de isocianato bloqueados con oximas, tales como diisocianato de isoferona bloqueado con metil etil cetoxima, diisocianato de tetrametilenxileno bloqueado con acetona oxima, y 40 Desmodur W (agente de curado de diisocianato de diciclohexilmetano) bloqueado con metil etil cetoxima; resinas epoxídicas estables frente a la luz, tales como “Santolink LSE 120” suministrada por Monsanto; y poliepóxidos alicíclicos, tales como “EHPE-3150” suministrado por Daicel.

Una composición de revestimiento en polvo para su uso según la invención puede estar exenta de agentes colorantes añadidos, pero normalmente contiene uno o más de estos agentes (pigmentos o 45 tintes). Los ejemplos de pigmentos que pueden utilizarse son pigmentos inorgánicos, tales como dióxido de titanio, óxido de hierro rojo y amarillo, pigmentos de cromo y negro de carbono y pigmentos orgánicos tales como, por ejemplo, pigmentos de ftalocianina, azopigmentos, antraquinona, tioíndigo, isodibenzantrona, trifendioxano y quinacridona, pigmentos de tinción por inmersión y lagos de materias colorantes ácidas, básicas y mordentes. Pueden utilizarse tintes en lugar o además de pigmentos. 50

La composición de la invención también puede incluir uno o más extensores o cargas, que pueden utilizarse, entre otros usos, para ayudar a la opacificidad mientras que se minimizan los costes, o de modo más general como diluyentes.

Deben mencionarse los siguientes intervalos para el contenido total en pigmento/carga/extensor de una composición de revestimiento en polvo según la invención (sin tomar en cuenta aditivos añadidos 55 tras el mezclado):

- del 0% al 55% en peso,

- del 0% al 50% en peso,

- del 10% al 50% en peso,

- del 0% al 45% en peso, y

- del 25% al 45% en peso.

Del contenido total en pigmento/carga/extensor, el contenido en pigmento será en general  40% 5 en peso de la composición total (sin tomar en cuenta aditivos añadidos tras el mezclado), pero también pueden utilizarse unas proporciones de hasta 45% o incluso 50% en peso. Normalmente se utiliza un contenido en pigmento del 25% al 30% o 35%, aunque en el caso de colores oscuros, la opacidad puede obtenerse con < 10% en peso del pigmento.

La composición de la invención también puede incluir uno o más aditivos de actuación, por 10 ejemplo un agente estimulante de la fluidez, un plastificante, un estabilizante, por ejemplo contra la degradación por UV, o un agente antiformación de gases, tal como benzoína, o pueden utilizarse dos o más de dichos aditivos. Deben mencionarse los siguientes intervalos para el contenido total en aditivos de actuación de una composición de revestimiento en polvo según la invención (sin tomar en cuenta aditivos añadidos tras el mezclado): 15

- del 0% al 5% en peso,

- del 0% al 3% en peso, y

- del 1% al 2% en peso.

En general, los agentes colorantes, las cargas/extensores y los aditivos de actuación, tal como se describieron anteriormente, no se incorporarán tras el mezclado, sino que se incorporarán antes y/o 20 durante la extrusión u otro proceso de homogeneización.

Después de la aplicación de la composición de revestimiento en polvo a un sustrato, puede lograrse la conversión de las partículas adherentes resultantes en un revestimiento continuo (incluyendo, cuando resulte apropiado, el curado de la composición aplicada) mediante un tratamiento térmico y/o mediante energía radiante, en particular radiación infrarroja, ultravioleta o de haz de electrones. 25

El polvo normalmente se cura sobre el sustrato mediante la aplicación de calor (el proceso de cocción); las partículas del polvo se funden y fluyen y se forma una película. Los tiempos y las temperaturas de curado son interdependientes, según la formulación de la composición utilizada, y pueden mencionarse los siguientes intervalos típicos:

Temperatura ºC: Tiempo

de 280 a 100*: de 10 s a 40 min

de 250 a 150: de 15 s a 30 min

de 220 a 160: de 5 min a 20 min

* Puede utilizarse una temperatura tan baja como 90 ºC para algunas resinas, en especial ciertas resinas 30 epoxídicas.

La composición de revestimiento en polvo puede incorporar, tras el mezclado, uno o más aditivos que ayudan a la fluidez, por ejemplo los descritos en el documento WO 94/11446, y en especial la combinación de aditivos preferida descrita en esta memoria descriptiva, que comprende óxido de aluminio e hidróxido de aluminio, utilizados de forma típica en proporciones en el intervalo de 1:99 a 99:1 en peso, 35 de manera ventajosa de 10:90 a 90:10, preferiblemente de 20:80 a 80:20, o de 30:70 a 70:30, por ejemplo de 45:55 a 55:45. En principio, en la práctica de la presente invención también pueden utilizarse otras combinaciones de materiales inorgánicos descritos como aditivos añadidos tras el mezclado en el documento WO 94/11446, por ejemplo, las combinaciones que incluyen sílice. Además el óxido de aluminio y la sílice pueden mencionarse como materiales que pueden utilizarse por sí solos como aditivos 40 añadidos tras el mezclado. También debe mencionarse el uso de sílice revestida con cera como aditivo añadido tras el mezclado, tal como se describe en el documento WO 00/01775, incluyendo sus combinaciones con óxido de aluminio y/o hidróxido de aluminio. También puede utilizarse una cera modificada con PTFE u otro material de cera, por ejemplo como se describe en el documento WO 01/59017. 45

El contenido total en aditivo o aditivos añadidos tras el mezclado incorporado en la composición de revestimiento en polvo estará, en general, en el intervalo del 0,01% al 10% en peso, preferiblemente al menos 0,1% en peso, y no mayor que 1,0% en peso (basado en el peso total de la composición sin aditivo o aditivos). Las combinaciones de óxido de aluminio e hidróxido de aluminio (y aditivos similares) se emplean de modo ventajoso en cantidades en el intervalo del 0,25% al 0,75% en peso, preferiblemente 5 del 0,45% al 0,55%, basado en el peso de la composición sin aditivos. Pueden utilizarse unas cantidades de hasta 1% o 2% en peso, pero pueden surgir problemas si se emplea demasiado, por ejemplo formación de pedacitos y menor eficacia de transferencia.

La expresión “tras el mezclado” con relación a los aditivos significa que el aditivo se ha incorporado después de la extrusión o de otro proceso de homogeneización utilizado en la fabricación de 10 la composición de revestimiento en polvo.

La mezcla del aditivo tras el mezclado puede lograrse, por ejemplo, mediante cualquiera de los siguientes métodos de mezclado en seco:

a) mezclado con rotación en el chip antes de la trituración;

b) inyección en el triturador; 15

c) introducción en la etapa de tamizado después de la trituración;

d) mezclado postproducción en un “mezclador rotatorio” u otro dispositivo de mezclado adecuado; o

e) introducción en el lecho fluido.

A continuación se describe una forma general de aparato de revestimiento en polvo triboeléctrico 20 en lecho fluido adecuado para realizar un proceso según la invención, y varias formas del proceso según la invención, sólo como ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra la forma general del aparato de revestimiento en polvo triboeléctrico en lecho fluido en sección esquemática,

las figuras 2A y 2B son representaciones en perspectiva de un primer y un segundo sustrato de 25 MDF tal como se emplean en el ejemplo 1, y

las figuras 3A y 3B son una vista en perspectiva de un sustrato de plástico, tal como se emplea en el ejemplo 3, que incluye un aditivo eléctricamente conductor que hace que el sustrato sea eléctricamente poco conductor.

Haciendo referencia a la figura 1 de los dibujos adjuntos, el aparato de revestimiento en polvo 30 triboeléctrico en lecho fluido incluye una cámara de fluidificación (1) que tiene una entrada de aire (2) en su base, y una membrana de distribución de aire porosa (3) dispuesta de modo transversal para dividir la cámara en una cámara de aire inferior (4) y un compartimento de fluidificación superior (5).

Cuando está en funcionamiento, un sustrato (6) que tiene un soporte aislado (7), preferiblemente un soporte rígido, se sumerge en un lecho fluido de una composición de revestimiento en polvo 35 establecida en el compartimento de fluidificación (5) mediante una corriente de aire que fluye hacia arriba introducida desde la cámara de aire (4) a través de la membrana porosa (3).

Durante al menos parte del periodo de inmersión, se aplica un voltaje directo a la cámara de fluidificación (1) mediante una fuente de voltaje variable (8). Las partículas de la composición de revestimiento en polvo se cargan eléctricamente como resultado de la acción triboeléctrica entre las 40 partículas. Tal como se muestra, el sustrato (6) no tiene conexión eléctrica (está “flotando” eléctricamente). Un sustrato eléctricamente no conductor, inevitablemente, no tiene conexión eléctrica pero un sustrato poco conductor puede estar conectado a tierra mediante una conexión eléctrica adecuada o puede proporcionarse sin conexión eléctrica. Las partículas cargadas triboeléctricamente de la composición de revestimiento en polvo se adhieren al sustrato (6). No existen efectos de ionización o 45 corona, manteniéndose el voltaje suministrado por la fuente de voltaje (8) por debajo del nivel requerido para generar estos efectos.

El sustrato (6) puede moverse de una manera oscilatoria regular durante el proceso de revestimiento por medios que no aparecen en la figura 1. Como alternativa, el sustrato puede hacerse avanzar a través del lecho de manera intermitente o continua durante la inmersión, o puede sumergirse y 50 sacarse varias veces hasta que se logre el periodo total de inmersión deseado. También es posible

mantener el sustrato inmóvil y mover el polvo haciendo vibrar el lecho o agitando el lecho con un mezclador propelente.

Después del periodo de inmersión deseado, el sustrato se saca del lecho fluido y se calienta para fundir y condensar las partículas adheridas de la composición de revestimiento en polvo y completar el revestimiento. 5

La fuente de voltaje (8) está alimentada por la red eléctrica, y el voltaje de salida se mide con relación al potencial a tierra de la red eléctrica.

Los siguientes ejemplos ilustran el proceso de la invención y se realizaron utilizando el aparato que se muestra en la figura 1 con una unidad de fluidificación suministrada por Nordson Corporation que tiene una cámara en general cilíndrica (1) de 25 cm de altura y 15 cm de diámetro. 10

En los ejemplos, el sustrato (6) se monta sobre un soporte aislante (7) en forma de una varilla de 300 mm de longitud. El sustrato se coloca de modo central dentro de la unidad de fludificación, produciendo un gradiente máximo de potencial que se espera no sea mayor que 3 kV/cm cuando se aplica un voltaje de 3 kV a la cámara de fluidificación (1). Es decir, se obtienen resultados satisfactorios para gradientes de potencial muy por debajo del potencial de ionización, que es de 30 kV/cm para el aire. 15 Será evidente que el sustrato necesitará estar mucho más cerca de lo que está a la pared de la unidad de fludificación para que el gradiente máximo de potencial sea 30 kV/cm cuando se aplica un voltaje de 3 kV a la cámara de fluidificación. Se estima que el gradiente máximo de potencial, cuando se utiliza un voltaje de 0,5 kV, sea de 0,13 kV/cm, y a un voltaje de 0,2 kV, el gradiente máximo de potencial estimado sea de aproximadamente 0,05 kV/cm. Permitiendo la oscilación o la vibración del sustrato se esperan obtener 20 unos resultados satisfactorios en condiciones que proporcionen gradientes máximos de potencial en el intervalo de 0,05 kV/cm a 1 kV/cm, quizá de 0,05 kV/cm a 5 kV/cm, y puede que de 0,05 kV/cm a 10 kV/cm.

Todos los tiempos de inmersión indicados en los ejemplos son en segundos.

Ejemplo 1 25

Haciendo referencia a la figura 2A de los dibujos adjuntos, un primer sustrato 20 utilizado en el ejemplo 1 es un bloque de una plancha de fibras de densidad media (MDF) que tiene una forma rectangular y que incluye un patrón superficial que comprende una depresión lineal 23 que separa dos formaciones alzadas lineales 21, 22.

Haciendo referencia a la figura 2B de los dibujos adjuntos, un segundo sustrato 24 utilizado en el 30 ejemplo 1 es un bloque de MDF que tiene una forma rectangular y que incluye una depresión superficial curvada 25.

El primer sustrato 20, mostrado en la figura 2A, tiene un alto contenido en humedad y, por consiguiente, mayor conductividad eléctrica que el segundo sustrato 24, que se muestra en la figura 2B.

Las dimensiones de los sustratos varían como sigue: 35

Anchura = de 7 a 11 cm

Longitud = de 5 a 15 cm

Profundidad = de 1,5 a 2,5 cm

En el ejemplo 1 se emplean dos sistemas de revestimiento en polvo, denominados A y B, teniendo ambos la misma formulación y diferenciándose en la distribución del tamaño de partícula (PSD) 40 y en la manera de preparación. Los sistemas de revestimiento en polvo se prepararon mediante trituración del revestimiento en polvo convencional.

La formulación común a los sistemas aparece a continuación:

: Partes en peso

Dióxido de titanio en forma de rutilo: 321

Carga (dolomita): 107

Resina de poliéster ácido carboxílico-funcional: 374

Agente de curado de resina epoxídica: 152

Catalizador: 30

Cera: 3

Modificador del flujo: 10

Benzoína: 3

TOTAL: 1000

Además, se preparó la siguiente formulación de aditivos para mezclar tras el mezclado:

Formulación de aditivos 1

Óxido de aluminio (Degussa Aluminium Oxide C) - 45 partes en peso

Hidróxido de aluminio (Martinal OL107C) - 55 partes en peso

A continuación se indican las distribuciones del tamaño de partícula (PSD) de los dos sistemas 5 de revestimiento en polvo:

Sistema A

d(v)99, m: 96,26

d(v)50, m: 37,69

%< 10 m: 4,33

%< 5 m: 1,34

Sistema B

d(v)99, m: 54,18

d(v)50, m: 20,77

%< 10 m: 16,83

%< 5 m: 4,96

Las condiciones de funcionamiento generales fueron las siguientes:

Peso del polvo cargado en el lecho: 800 gr

Tiempo de fluidificación libre para equilibrar el lecho: 30 min a 3 bares

Cocción convencional del material depositado: 30 min a 120 ºC 10

Los sustratos se sumergieron en las composiciones de revestimiento en polvo que incluían 0,6% del aditivo 1. Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tabla:

Sist. de revest.: Tipo de plancha Conexión del panel Voltaje aplicad., KV Tiempo de inmersión, sg Gradiente de potencial, KV/cm Cobertura, % Espesor, m STDEV

A: fig. 2A A tierra +5 60 2,5 100 45 10

A: fig. 2A A tierra +5 180 2,5 100 155 10

A: fig. 2A A tierra +10 180 5 100 235 30

B: fig. 2A A tierra +5 60 2,5 100 17,5 5

B: fig. 2A A tierra +5 180 2,5 100 23 8

B: fig. 2B A tierra +10 180 5 100 45 11

La abreviatura STDEV utilizada en la anterior tabla es la desviación estándar de las mediciones del espesor de la película realizadas en las caras del sustrato.

A partir de los anteriores resultados resulta evidente que tanto los polvos del sistema A como del sistema B proporcionan un revestimiento completo bajo condiciones similares, aunque el revestimiento del 5 sistema A en general era más espeso que el revestimiento del sistema B bajo condiciones similares.

Ejemplo 2

El sustrato utilizado en el ejemplo 2 está disponible con el nombre CONAMIDE R6 (producido por Polypenco Korea Co. Ltd.) y es una polamida moldeada que muestra un poco de conductividad. El sustrato tiene la forma de una plancha rectangula con las siguientes dimensiones: 10

Anchura = 77 mm

Longitud = 116 mm

Profundidad = 10 mm

El sistema de revestimiento en polvo utilizado en el ejemplo 2 fue el mismo que el polvo del sistema B empleado en el ejemplo 1. 15

La formulación fue la misma que la utilizada en el ejemplo 1 con 0,6% del aditivo 1.

Las condiciones de funcionamiento generales fueron las siguientes:

Peso del polvo cargado en el lecho: 750 gr

Tiempo de fluidificación libre para equilibrar el lecho: 30 min a 3 bares

Cocción convencional del material depositado: 30 min a 120 ºC 20

Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tabla:

Sist. de revest.: Conexión del panel Voltaje aplicad., KV Tiempo de inmersión, sg Gradiente de potencial, KV/cm Cobertura, % Espesor, m STDEV

B: A tierra +1000 10 0,26 100 145 16,2

B: Aislado +1000 60 0,26 100 46 12,0

B: A tierra +650 10 0,17 100 118 14,3

B: A tierra +650 30 0,17 100 204 17,2

B: A tierra +150 20 0,04 100 72 15,2

Los valores indicados en la columna de “espesor” son el valor medio de 12 mediciones del espesor de la película realizadas para cada sustrato. Cada panel se midió en 6 puntos diferentes sobre cada cara. 25

STDEV es la desviación estándar de las mediciones del espesor de la película.

El sustrato puede estár eléctricamente conectado a tierra o eléctricamente aislado. El sustrato muestra una conductividad eléctrica moderada y el proceso fue más eficaz cuando el sustrato estaba conectado a tierra en lugar de eléctricamente aislado.

La polaridad y la magnitud del voltaje aplicado influyen en la actuación (velocidad del proceso de 30 revestimiento y uniformidad y suavidad del espesor del patrón de la película) del sistema de revestimiento en polvo utilizado. El sistema de revestimiento en polvo tiene un conjunto de condiciones del proceso (voltaje aplicado, tiempo de inmersión, presión del aire) para la mejor actuación.

Ejemplo 3

Haciendo referencia a las figuras 3A y 3B de los dibujos adjuntos, el sustrato utilizado en el ejemplo 3 fue una sección de un tapacubos de un vehículo a motor, mostrando la figura 3A la cara frontal de la sección y la figura 3B la cara trasera de la sección. El tapacubos tenía un diámetro de 7,7 cm, y la sección utilizada era aproximadamente un cuarto del tapacubos. El material en que se fabricó el 5 tapacubos está disponible con el nombre de poliamida 66 y muestra una conductividad eléctrica mensurable pero significativamente baja.

Haciendo referencia a la figura 3A, el sustrato 30 tiene la forma de un cuadrante de un disco que muestra formaciones en el borde 31 y formaciones internas 32 que se extienden a lo largo de su superficie frontal, además de depresiones aisladas 33 y 34 sobre su superficie frontal. 10

Haciendo referencia a la figura 3B, el sustrato 30, que tiene la forma de un cuadrante de un disco, muestra formaciones en el borde 36 y formaciones internas 37 que se extienden a lo largo de su superficie trasera y, además, depresiones aisladas 40 y 41 y proyecciones aisladas 38 y 39 sobre su superficie trasera.

Sólo se utilizó un sistema de revestimiento en polvo en el ejemplo 3 y fue el polvo del sistema B 15 utilizado en los ejemplos 1 y 2.

Las condiciones de funcionamiento generales fueron las siguientes:

Peso del polvo cargado en el lecho: 750 gr

Tiempo de fluidificación libre para equilibrar el lecho: 30 min a 3 bares

Cocción y curado convencional del material depositado: 30 min a 120 ºC 20

Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tabla:

Voltaje: Gradiente Tiempo de inmersión Conexión del panel Cobertura Masa depositada Uniformidad 0-5

+5 kV: 0,67 kV/cm 80 sg A tierra 55% 0,5 gr 4

El sustrato tenía una forma relativamente compleja que incluía una pluralidad de áreas curvadas y hundidas, haciendo que la medición del espesor de la película fuese difícil. Se empleó una medición de la masa depositada como medida del espesor formado de la película. 25

La cobertura se evaluó de modo visual.

La uniformidad del patrón de espesor de la película se evaluó de modo visual, indicando el valor = 0 muy mala y el valor = 5 muy buena.

Los mejores resultados se obtuvieron cuando el sustrato estaba conectado a tierra que cuando estaba eléctricamente aislado. 30

En el caso del ejemplo 3, se descubrió que la cobertura mejoró calentando el sustrato hasta una temperatura T ºC que estaba por debajo del punto de fusión del material sustrato de plástico y del punto de transición (Tg ºC) de la composición de polvo antes de la inmersión. La temperatura del sustrato en el momento de la inmersión fue menor que Tg ºC para que el polvo pudiese adherirse al sustrato sólo mediante un proceso electrostático y no mediante un tipo de proceso de sinterización. El proceso de 35 calentamiento se realizó en un horno con aire circulante.

Los resultados obtenidos mediante el calentamiento del sustrato se resumen en la siguiente tabla:

Temp. del horno: Tiempo en el horno Voltaje Gradiente de voltaje Tiempo de inmer. Conexión del panel Cobertura Masa depositada Uniformidad

ºC: min KV KV/cm sg % gr 0 a 5

40: 10 +1 0,13 30 A tierra 70 0,6 4

50: 5 +3 0,40 30 A tierra 80 0,9 4

40: 5 +3 0,40 60 A tierra 90 1,0 4

50: 10 +3 0,40 30 A tierra 100 2,1 5

40: 5 +5 0,67 15 A tierra 100 2,4 5

40: 15 +5 0,67 15 A tierra 100 3,1 3

40: 5 +5 0,67 15 Aislado 80 1,1 4

40: 5 +8 1,07 15 A tierra 100 3,6 3

Ejemplo 4

El sustrato utilizado en el ejemplo 4 fue un panel rectangular de policarbonato transparente (no relleno) de 47 mm x 101 mm.

Sólo se utilizó un sistema de polvos en el ejemplo 4. Fue el polvo del sistema B utilizado en los 5 ejemplos 1, 2 y 3.

Las condiciones de funcionamiento generales fueron las siguientes:

Peso del polvo cargado en el lecho: 750 gr

Tiempo de fluidificación libre para equilibrar el lecho: 30 min a 3 bares

Cocción y curado convencional del material depositado: 30 min a 120 ºC 10

Se logró el revestimiento del sustrato. La uniformidad del revestimiento mejoró calentando el material de plástico hasta una temperatura por debajo de su punto de fusión y por debajo del punto de transición de la composición de revestimiento en polvo antes de la inmersión.

Se obtuvieron más mejoras precargando el sustrato antes de la inmersión y se obtuvo otra mejora igualando la carga sobre el sustrato antes de la inmersión. La igualación de la carga se logró 15 calentando el sustrato hasta un temperatura por debajo de su punto de fusión o humedeciendo la superficie del sustrato.

Ejemplo 5

El sustrato utilizado en el ejemplo 5 fue un bloque rectangular de una plancha de MDF de dimensiones 10 cm x 15 cm x 18 mm. 20

Se empleó la formulación indica anteriormente con relación al polvo del sistema A, pero se trituró hasta una distribución del tamaño de partícula menor como sigue, identificándose como el polvo del sistema E:

Sistema E

d(v)99, m: 10

d(v)50, m: 5,5

%< 5 m: 42

Además se preparó la siguiente formulación de aditivos, para su mezcla tras el mezclado:

Formulación de aditivos 2 25

Óxido de aluminio - 15 partes en peso

Hidróxido de aluminio - 45 partes en peso

Sílice (Wacker HKD H3004) - 40 partes en peso

La sílice HDK H3004 es una sílice hidrófoba disponible en Wacker-Chemie. La expresión sílice hidrófoba indica una sílice cuya superficie ha sido modificada mediante la introducción de grupos sililo, por ejemplo, polidimetilsiloxano, unidos a la superficie.

Las condiciones de funcionamiento generales fueron las siguientes:

Peso del polvo en el lecho fluido: 500 gr 5

Tiempo de fluidificación libre para equilibrar el lecho: 30 min a 3 bares

Presión de fluidificación durante el revestimiento: 3 bares

Cocción convencional del material depositado: 30 min a 120 ºC

Se sumergieron dos planchas de MDF en 500 g de polvo del sistema E con 2% del aditivo 1 y 2% del aditivo 2, respectivamente. El tiempo de inmersión fue de 60 segundos en cada caso, se aplicó 3 kV a 10 la cámara de fluidificación, y los paneles se calentaron a 120 ºC durante 30 minutos. Los resultados se ofrecen a continuación y demuestran que el polvo del sistema E con el aditivo 1 introducido tras el mezclado tenía una actuación de revestimiento relativamente mala mientras que cuando se emplea el aditivo 2, introducido tras el mezclado, la actuación de revestimiento mejora considerablemente.

Aditivo tras el mezclado: Gradiente de potencial Cobertura Espesor de la película

Aditivo 1: 1,2 kV/cm 30% 9 m

Aditivo 2: 1,2 kV/cm 100% 41 m

15

Ejemplo 6

El sustrato utilizado en el ejemplo 6 fue la plancha de plástico CONAMIDE R6, cuyos detalles se indican en el ejemplo 2 anterior. Las condiciones de funcionamiento generales fueron las mismas que para el ejemplo 5 anterior.

Se sumergieron dos planchas de CONAMIDE R6 en 500 g de polvo del sistema E con 2% del 20 aditivo 1 y 2% del aditivo 2, respectivamente. El tiempo de inmersión fue de 60 segundos en cada caso, se aplicó 3 kV a la cámara de fluidificación, y los paneles se calentaron a 120 ºC durante 30 minutos. Los resultados se ofrecen a continuación y demuestran que el polvo del sistema E con el aditivo 1 introducido tras el mezclado tenía una actuación de revestimiento relativamente mala mientras que cuando se emplea el aditivo 2, introducido tras el mezclado, la actuación de revestimiento mejora considerablemente. 25

Aditivo 1: 1,2 kV/cm 80% 38 m

Aditivo 2: 1,2 kV/cm 100% 67 m

Ejemplo 7

El sustrato utilizado en el ejemplo 7 fue una plancha de MDF como en el ejemplo 5 anterior.

Se preparó una segunda formulación en polvo y una tercera formulación de aditivos para su introducción tras el mezclado como se indica a continuación: 30

Formulación en polvo 2: Partes en peso

Dióxido de titano: 252

Carga (dolomita): 161

Resina de poliéster ácido carboxílico-funcional: 400

Resina epoxídica: 147

Catalizador: 24

Cera: 3

Benzoína: 3

Modificador del flujo: 10

Formulación de aditivos 3

Óxido de aluminio - 40 partes en peso

Hidróxido de aluminio - 48 partes en peso

Cera modifica con PTFE - 12 partes en peso

Se empleó la anterior formulación en polvo 2 y la distribución del tamaño de partícula fue la del 5 polvo del sistema A utilizando en el ejemplo 1 anterior. Las condiciones de funcionamiento generales fueron las del ejemplo 5 anterior.

Se sumergieron dos planchas de MDF en 500 g de polvo del sistema A de la formulación 2 con 0,6% de aditivo 1 y 0,6% de aditivo 3, respectivamente. El tiempo de inmersión fue de 60 segundos en cada caso, se aplicó 3 kV a la cámara de fluidificación, y los paneles se calentaron a 120 ºC durante 30 10 minutos. Los resultados se ofrecen a continuación y demuestran que la actuación de revestimiento puede mejorarse radicalmente para un sustrato concreto mediante la selección cuidados del aditivo añadido tras el mezclado.

Aditivo 1: 1,2 kV/cm 75% 22 m

Aditivo 3: 1,2 kV/cm 100% 44 m

Ejemplo 8 15

El sustrato utilizado en el ejemplo 8 fue la plancha de plástico CONAMIDE R6, cuyos detalles se indican en el ejemplo 2 anterior.

Las condiciones de funcionamiento generales fueron las mismas que para el ejemplo 5 anterior.

Se sumergieron dos planchas de CONAMIDE R6 en 500 g de polvos del sistema A de formulación 2 con 0,6% del aditivo 1 introducido tras el mezclado y 0,6% del aditivo 3 introducido tras el 20 mezclado, respectivamente. El tiempo de inmersión fue de 60 segundos en cada caso, se aplicó 3 kV a la cámara de fluidificación, y los paneles se calentaron a 120 ºC durante 30 minutos. Los resultados se ofrecen a continuación y demuestran que puede mantenerse una mejor actuación de revestimiento, incluso si el sustrato cambia, mediante la selección cuidadosa del aditivo añadido tras el mezclado.

Aditivo 1: 1,2 kV/cm 100% 58 m

Aditivo 3: 1,2 kV/cm 100% 191 m

25

Ejemplo 9

El sustrato utilizado en el ejemplo 9 fue una plancha de MDF como en el ejemplo 5 anterior.

Se preparó una formulación en polvo de baja temperatura de cocción y curado como se indica a continuación:

Formulación de baja temperatura de cocción y curado: Partes en peso

Epoxy Epilote 3003 (resolución): 516

Endurecedor (DEH 82 Dow): 172

Pigmento (TiO2): 302

Modificador del flujo: 4

Benzoína: 3

Cera: 3

La formulación de baja temperatura de cocción y curado se trituró hasta una distribución del tamaño de partícula del sistema A.

Se sumergió una plancha de MDF en 500 g del sistema de polvo de la formulación de baja 5 temperatura de cocción y curado con 0,6% del aditivo 1. El tiempo de inmersión fue de 60 segundos en cada caso, se aplicó 3 kV a la cámara de fluidificación, y los paneles se calentaron a 120 ºC durante 30 minutos. La cocción y el curado se lograron a 120 ºC en el tiempo que normalmente se requiere para producir sólo la cocción. Los resultados, que se ofrecen a continuación, demuestran que también puede obtenerse una buena actuación de revestimiento utilizando una formulación de baja temperatura de 10 cocción y curado en un sistema de polvo con un tamaño medio de partícula normal.

0,6% del aditivo 1: 1,2 kV/cm 100% 137 m

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Un proceso para formar un revestimiento sobre un sustrato, que incluye la etapas de:

establecer un lecho fluido de una composición de revestimiento en polvo, realizando de ese modo la carga tribostática de la composición de revestimiento en polvo, incluyendo el lecho fluido una cámara de fluidificación en la que al menos una parte es conductora, 5

aplicar un voltaje a la parte conductora de la cámara de fluidificación,

sumergir un sustrato que es eléctricamente no conductor o poco conductor de manera total o parcial en el lecho fluido, por lo cual las partículas tribostáticamente cargadas de la composición de revestimiento en polvo se adhieren a dicho sustrato, estando dicho sustrato eléctricamente aislado o conectado a tierra, 10

sacar dicho sustrato del lecho fluido, y

formar las partículas adherentes en un revestimiento continuo sobre al menos parte de dicho sustrato,

realizándose el proceso sin efectos de ionización o corona en el lecho fluido.
2.- Un proceso según la reivindicación 1, en el que el sustrato comprende una plancha de fibras 15 de densidad media (MDF).
3.- Un proceso según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el sustrato comprende madera.
4.- Un proceso según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el sustrato comprende un producto de madera. 20
5.- Un proceso según la reivindicación 1, en el que el sustrato comprende un material de plástico.
6.- Un proceso según la reivindicación 1 o la reivindicación 5, en el que el sustrato comprende un material de plástico que incluye un aditivo eléctricamente conductor.
7.- Un proceso según la reivindicación 6, en el que el material de plástico comprende poliamida.
8.- Un proceso según la reivindicación 1 o la reivindicación 5, en el que el sustrato comprende un 25 material de plástico muy aislante.
9.- Un proceso según la reivindicación 8, en el que el material de plástico comprende policarbonato.
10.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la resistencia superficial del sustrato es de al menos 103 ohm/cuadrado. 30
11.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 o la reivindicación 10, en el que la resistencia superficial del sustrato es de 103 a 105 ohm/cuadrado.
12.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 o la reivindicación 10, en el que la resistencia superficial del sustrato es de al menos 105 ohm/cuadrado.
13.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 ó 6, en el que la resistencia 35 superficial del sustrato es de 105 a 1011 ohm/cuadrado.
14.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 7 a 9, en el que la resistencia superficial del sustrato es de al menos 1011 ohm/cuadrado.
15.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 a 9, 13 ó 14, que incluye la etapa de calentar el material de plástico hasta una temperatura por debajo de su punto de fusión y por 40 debajo del punto de transición de la composición de revestimiento en polvo antes de sumergir el sustrato en el lecho fluido.
16.- Un proceso según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, que incluye la etapa de precargar el sustrato antes de sumergirlo en el lecho fluido.
17.- Un proceso según la reivindicación 16, que incluye la etapa de igular la carga sobre el 45 sustrato antes de sumergir el sustrato en el lecho fluido.
18.- Un proceso según la reivindicación 17, que incluye la etapa de calentar el sustrato hasta una temperatura por debajo de su punto de fusión para igular la carga.
19.- Un proceso según la reivindicación 17 o la reivindicación 18, que incluye la etapa de humedecer la superficie del sustrato para igualar la carga.
20.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que no hay 5 precalentamiento del sustrato antes de sumergirlo en el lecho fluido.
21.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en el que se aplica un voltaje dc.
22.- Un proceso según la reivindicación 21, en el que se aplica un voltaje dc positivo.
23.- Un proceso según la reivindicación 21, en el que se aplica un voltaje dc negativo. 10
24.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, en el que dicho voltaje se aplica de forma que el gradiente máximo de potencial existente en el lecho fluido es de 29 kV/cm, 27,5, 25, 20, 15, 10, 5, 1 ó 0,05 kV/cm.
25.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, en el que dicho voltaje se aplica de forma que el gradiente de potencial existente en el lecho fluido es de al menos 0,1 kV/cm, o de 15 al menos 0,5 kV/cm.
26.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, en el que dicho voltaje se aplica de forma que el gradiente de potencial existente en el lecho fluido es de al menos 0,01 kV/cm, o de al menos 0,05 kV/cm.
27.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, en el que se aplica un 20 voltaje en el intervalo de 10 V a 100 kV.
28.- Un proceso según la reivindicación 27, en el que se aplica un voltaje en el intervalo de 100 V a 60 kV.
29.- Un proceso según la reivindicación 27 o la reivindicación 28, en el que se aplica un voltaje en el intervalo de 100 V a 30 kV. 25
30.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, en el que se aplica un voltaje en el intervalo de 100 V a 10 kV.
31.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 30, en el que se sumerge un sustrato que comprende un no metal.
32.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 31, en el que el sustrato se 30 sumerge con la cámara de fluidificación en una condición cargada durante un periodo de hasta 30 minutos, 20 minutos, 10 minutos, 5 minutos o 3 minutos.
33.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32, en el que el sustrato se sumerge con la cámara de fluidificación en una condición cargada durante un periodo de al menos 10 milisegundos, 500 milisegundos o 1 segundo. 35
34.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 33, en el que se aplica un revestimiento de un espesor de hasta 500 micrómetros, o de hasta 200, 150, 100 u 80 micrómetros.
35.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 34, en el que se aplica un revestimiento de un espesor de al menos 5 micrómetros, o de al menos 10, 20, 50, 60 u 80 micrómetros.
36.- Un proceso según la reivindicación 35, en el que se aplica un revestimiento de un espesor 40 en el intervalo de 20 a 50 micrómetros, de 25 a 45 micrómetros, o de 50 a 60 micrómetros.
37.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 36, que incluye agitar o someter a vibración al sustrato para retirar las partículas sueltas.
38.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, en el que la composición de revestimiento en polvo es un sistema termoendurecible. 45
39.- Un proceso según la reivindicación 38, en el que el polímero formador de película en el componente o en cada componente del revestimiento en polvo de la composición de revestimiento en

polvo es uno o más seleccionado de resinas de poliéster carboxi-funcionales, resinas de poliéster hidroxi-funcionales, resinas epoxídicas y resinas acrílicas funcionales.
40.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, en el que la composición de revestimiento en polvo es un sistema termoplástico.
41.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 40, en el que la composición de 5 revestimiento en polvo incorpora, tras el mezclado, uno o más aditivos que ayudan a la fluidez.
42.- Un proceso según la reivindicación 41, en el que la composición de revestimiento en polvo incorpora una combinación de alúmina e hidróxido de aluminio como aditivo que ayuda a la fluidez.
43.- Un proceso según la reivindicación 42, en el que el aditivo que ayuda a la fluidez incluye sílice hidrófoba. 10
44.- Un proceso según la reivindicación 42, en el que el aditivo que ayuda a la fluidez incluye una cera modificada con PTFE.
45.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 44, en el que sustancialmente todas las partículas del polvo no son mayores que 10 m.
46.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 45, en el que la composición de 15 revestimiento en polvo es una composición de baja temperatura de cocción.
47.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 46, en el que el sustrato se sumerge totalmente dentro del lecho fluido.