ES2908950T3

ES2908950T3 - Recubrimiento en polvo de un único curado de doble capa

Info

Publication number: ES2908950T3
Application number: ES12871787T
Authority: ES
Inventors: Owen Decker; Jeffrey Rogozinski; Robert Breitzman; Carlos Concha
Original assignee: Swimc LLC
Current assignee: Swimc LLC
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2022-05-04
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: JP2015515367A; JP2022110024A; CN108588703A; JP2020099904A; EP4079935A3; US20140011040A1; EP2828418A1; JP2018103179A; EP2828418A4; CN104204295A; IN2014DN07159A; AR090251A1; EP4079935A2; US11098202B2; CO7160017A2; CA2865562A1; PL2828418T3; WO2013141915A1; EP2828418B1; CA2865562C

Abstract

Un método, que consiste en: proporcionar un sustrato metálico; aplicar un primer recubrimiento que comprende una composición de recubrimiento en polvo con flujo de no más de 40 mm; aplicar un segundo recubrimiento que comprende una composición de recubrimiento en polvo con flujo de al menos 40 mm; después del recubrimiento calentar para hacer que las partículas de polvo se fundan y fluyan juntas; y curar el primer recubrimiento y el segundo recubrimiento simultáneamente mediante calentamiento continuado para formar un recubrimiento curado incluyendo en los bordes; en donde la primera y segunda composición de recubrimiento en polvo comprende un aglutinante polimérico que es un material termoestable seleccionado de resinas epoxídicas, poliésteres y materiales acrílicos; en donde el sustrato metálico no está tratado, no tiene imprimación, está limpiado con chorro, tiene imprimación o está tratado previamente; y en donde el flujo se refiere al flujo de salida relativo de una composición en polvo al calentarse, medido colocando gránulos prensados de la composición en polvo sobre un panel de vidrio previamente calentado inclinado a un ángulo de 65° y después dejando fluir y gelificar, en donde la distancia que recorre la composición a través de la placa en mm representa el flujo de la composición.

Description

DESCRIPCIÓN

Recubrimiento en polvo de un único curado de doble capa

Antecedentes

Los recubrimientos en polvo son sistemas de recubrimiento con sólidos al 100 % libres de disolvente que se han usado como alternativas de bajo contenido en COV y bajo coste a los recubrimientos líquidos tradicionales y pinturas.

El recubrimiento en polvo de partes metálicas es una práctica común. Sin embargo, es difícil recubrir determinadas partes de un sustrato metálico, incluyendo bordes y esquinas, por ejemplo, para obtener un recubrimiento uniforme usando procedimientos de recubrimiento en polvo típicos, y la corrosión de bordes es un problema común. Normalmente, cuando se aplican recubrimientos en polvo a partes metálicas, se usa un recubrimiento de bajo flujo que proporciona una buena cobertura de borde. Sin embargo, tales recubrimientos tienen una tendencia a producir superficies onduladas caracterizadas como piel de naranja, o superficies con granos elevados, es decir, superficies con baja suavidad. Por otro lado, cuando se aumenta el flujo para proporcionar una mayor suavidad, la cobertura de borde se vuelve delgada y puede fallar por completo, dejando partes metálicas propensas a la corrosión de bordes. Los sistemas convencionales que intentan combinar características de flujo con mayor suavidad de superficie requieren normalmente múltiples etapas de curado, lo que conduce a retraso e ineficiencia de procedimiento.

A partir de lo anterior, se apreciará que existe la necesidad de un recubrimiento en polvo eficaz de partes metálicas, donde se eliminen múltiples ciclos de curado, y donde el recubrimiento demuestre excelentes características de rendimiento, tales como una excelente protección contra la corrosión, incluyendo en los bordes, y una suavidad de superficie óptima.

Se describen métodos de recubrimiento en polvo en US-2008/289968 y US-2005/0132930 A1.

Sumario

La invención se refiere a métodos para recubrir sustratos metálicos usando una primera y una segunda composición en polvo como se define en la reivindicación 1. Los métodos incluyen proporcionar un sustrato metálico y aplicar un primer recubrimiento en polvo sobre el sustrato, donde el primer recubrimiento en polvo tiene un flujo de no más de aproximadamente 40 mm. A continuación se aplica un segundo recubrimiento en polvo sobre el primer recubrimiento en polvo, donde el segundo recubrimiento en polvo tiene un flujo de al menos aproximadamente 40 mm. A continuación se curan los dos recubrimientos simultáneamente para producir un recubrimiento con buena resistencia a la corrosión, incluyendo en los bordes, y suavidad de superficie.

A continuación se exponen los detalles de una o más realizaciones y aspectos de la invención. Otras características, objetos y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la descripción y de las reivindicaciones.

Definiciones seleccionadas

A menos que se especifique lo contrario, los siguientes términos, como se usan en la presente descripción, tienen los significados proporcionados a continuación.

El término “sobre” , cuando se usa en el contexto de un recubrimiento aplicado sobre una superficie o sustrato, incluye recubrimientos aplicados tanto directa como indirectamente a la superficie o sustrato. Así, por ejemplo, un recubrimiento aplicado a una capa de imprimación que reviste un sustrato constituye un recubrimiento aplicado sobre el sustrato. Adicionalmente, el término “sustrato metálico” , como se usa en la presente descripción, se refiere a sustratos que no están tratados, no tienen imprimación o están limpiados con chorro, y también a superficies que han recibido imprimación o se han tratado previamente mediante diversos métodos conocidos por los expertos en la técnica.

Como se usa en la presente descripción, el término “flujo” se refiere al flujo de salida relativo de una composición en polvo al calentarse. Para medir el flujo, se colocan gránulos prensados de una composición en polvo sobre un panel de vidrio previamente calentado inclinado a un ángulo de 65° y después se dejan fluir y gelificar. La distancia que recorre la composición a través de la placa se mide en mm, y representa el flujo de la composición. El flujo puede medirse según el procedimiento descrito en la norma ASTM, método D3541.

El término “ suavidad” , como se usa en la presente descripción, se refiere al brillo especular o la reflectancia de luz de una superficie recubierta con polvo. Normalmente se obtiene comparando la reflectancia especular de una muestra recubierta con la reflectancia especular de un patrón de vidrio negro. Como se usa en la presente descripción, la suavidad puede expresarse mediante cualquier medio conocido por los expertos en la técnica de recubrimiento en polvo, incluyendo normas visuales desarrolladas por el Powder Coating Institute. Con esta norma, se usa una escala visual de diez paneles recubiertos con polvo, clasificados desde 1 (alta rugosidad/piel de naranja) hasta 10 (acabado muy suave, de alto brillo). Para determinar la suavidad relativa, se compara visualmente una muestra recubierta con polvo con los paneles convencionales, y se asigna un grado de suavidad evaluando qué panel convencional está más cerca de la muestra. En la alternativa, la suavidad de superficie se puede expresar como un brillo a 20 grados o 60 grados medido usando la norma ASTM, método D523. Adicionalmente, la suavidad se puede evaluar monitorizando la nitidez de la imagen (DOI), donde se fotografía el reflejo de una muestra recubierta con polvo en cada uno de los 10 paneles de ensayo de PCI, y se mide la velocidad de un haz de luz reflejado desde la superficie mediante un instrumento especial. Las superficies que reflejan una imagen tienen perfectamente un valor de DOI de 100, mientras que las superficies con poca o ninguna claridad de imagen tienen un valor de DOI de 0. El método usado para determinar la suavidad dependerá normalmente del uso final definitivo para el sustrato recubierto con polvo.

Como se utiliza en la presente descripción, el término “cobertura de borde” se refiere al grado en que un recubrimiento en polvo cubre los bordes o esquinas de un sustrato. Se mide usando el procedimiento descrito en la norma ASTM, método D2967, y se expresa como un porcentaje del grosor del recubrimiento en los bordes con respecto al grosor del recubrimiento sobre la cara de una barra de ensayo cuadrada. En los métodos descritos en la presente descripción, las barras se recubrieron normalmente hasta un grosor de aproximadamente 75 a 100 micras (aproximadamente de 3 a 4 mil).

El término “ marcador” , como se usa en la presente descripción, se refiere a cualquier entidad o componente químico o físico que puede incluirse en una composición de recubrimiento en polvo y detectarse por medios físicos o químicos durante la aplicación de polvo a un sustrato. Los medios físicos de detección incluyen la visualización a simple vista, en condiciones de iluminación específicas, con equipos de visualización especializados o equipo ocular, y similares. Los medios químicos de detección incluyen la reacción química del marcador con otros componentes en el recubrimiento en polvo que pueden producir un cambio visible o detectable en el recubrimiento.

A menos que se indique lo contrario, el término “ polímero” incluye tanto fotopolímeros como copolímeros (es decir, polímeros de dos o más monómeros diferentes).

El término “comprende” y variaciones del mismo no tienen un significado limitativo cuando estos términos aparecen en la descripción y en las reivindicaciones.

Los términos “ preferido” y “ preferiblemente” se refieren a realizaciones de la invención que pueden proporcionar ciertos beneficios, en determinadas circunstancias. Sin embargo, también pueden preferirse otras realizaciones, en las mismas u otras circunstancias. Además, la mención de una o más realizaciones preferidas no implica que otras realizaciones no sean útiles y no se pretende excluir otras realizaciones del alcance de la invención.

Como se usa en la presente descripción, “ un” , “ una” , “el/la” , “ al menos uno” y “uno o más” se usan de manera intercambiable. Así, por ejemplo, una composición de recubrimiento que comprende “un” aditivo puede interpretarse como que significa que la composición de recubrimiento incluye “ uno o más” aditivos.

También en la presente descripción, las menciones de intervalos numéricos mediante puntos de extremo incluyen todos los números incluidos dentro de ese intervalo (por ejemplo, de 1 a 5 incluye 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5, etc.). Además, la descripción de un intervalo incluye la descripción de todos los subintervalos incluidos dentro del intervalo más amplio (por ejemplo, de 1 a 5 describe de 1 a 4, de 1,5 a 4,5, de 1 a 2, etc.).

Descripción detallada

Las realizaciones de la invención descritas en la presente descripción incluyen métodos para recubrir con polvo un sustrato metálico, incluyendo en los bordes. Los métodos incluyen etapas para aplicar al menos una primera composición en polvo a un sustrato, y aplicar al menos una segunda composición en polvo sobre la primera composición. Los métodos incluyen además curar simultáneamente la primera y segunda composiciones en polvo para obtener un artículo recubierto con una cobertura de borde y suavidad óptimas.

Por consiguiente, la presente invención proporciona métodos para recubrir un sustrato, incluyendo en los bordes, mediante un proceso que usa una única etapa de curado. De este modo, se eliminan múltiples ciclos de curado, dando como resultado un procedimiento más eficiente. Además, dado que los métodos descritos en la presente descripción proporcionan una cobertura de borde óptima para los bordes de sustratos, ya no son necesarios métodos mecánicos para redondear los bordes antes del recubrimiento. Por lo tanto, los métodos descritos en la presente descripción reducen el tiempo, la energía y el coste de recubrimiento en polvo de un sustrato, incluyendo en los bordes, sin comprometer la resistencia a la corrosión o la suavidad de superficie del recubrimiento.

Los métodos descritos en la presente descripción incluyen aplicar una primera composición en polvo a un sustrato, tal como un sustrato con bordes afilados, por ejemplo. La primera composición en polvo es una composición fusible que se funde al aplicar calor para formar una película de recubrimiento. El polvo se aplica usando métodos conocidos por los expertos en la técnica, tales como, por ejemplo, métodos de pulverización electrostática, hasta un grosor de película de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 micras, preferiblemente de 20 a 40 micras. En un aspecto, la primera composición en polvo se aplica o bien a la superficie limpia (es decir, sin imprimación) o bien previamente tratada de un sustrato metálico, es decir, la primera composición en polvo se puede aplicar a una superficie metálica que no tiene imprimación, que se ha limpiado con chorro, o una superficie que se ha tratado previamente mediante diversos métodos conocidos por los expertos en la técnica.

El método descrito en la presente descripción incluye aplicar una segunda composición en polvo a un sustrato después de haberse aplicado una primera composición en polvo. En un aspecto, la segunda composición en polvo es una composición fusible que se funde al aplicar calor para formar una película de recubrimiento, y puede tener la misma composición química que la primera composición, o puede ser diferente. La segunda composición en polvo se aplica usando métodos conocidos por los expertos en la técnica, tales como, por ejemplo, métodos de pulverización electrostática. La segunda composición en polvo se puede aplicar a una acumulación de película reducida, ya que se aplica preferiblemente sobre un recubrimiento de la primera composición en polvo, a una acumulación de película de 20 a 40 micras, preferiblemente de 25 a 35 micras. El grosor total de la película formada por la primera y segunda composiciones en polvo puede ser de aproximadamente 60 a 100, preferiblemente de 75 a 95 micras (aproximadamente de 3,0 a 3,7 mil). Sin limitarse a la teoría, se cree que una capa de la primera composición en polvo aplicada al sustrato forma la superficie de contacto metálica. Al curarse, las partículas de la primera composición en polvo se funden para dar un líquido de bajo flujo que permanece donde se deposita, incluyendo en los bordes del sustrato. También sin limitarse a la teoría, se cree que una capa de la segunda composición en polvo, depositada sobre la primera composición, forma la superficie de contacto con aire. Al curarse, las partículas de la segunda composición en polvo se funden para dar un líquido de alto flujo que se nivela sobre la superficie del sustrato para proporcionar un recubrimiento suave.

Los métodos descritos en la presente descripción incluyen aplicar una segunda composición en polvo después de haberse aplicado una primera composición en polvo sobre el sustrato metálico. En un aspecto, la primera composición en polvo se cubre preferiblemente por la segunda composición en polvo de manera que un recubrimiento uniforme de la segunda composición en polvo cubrirá sustancialmente la totalidad del primer recubrimiento, es decir, dejando de poca a ninguna parte de la primera composición expuesta. Por consiguiente, en un aspecto, la primera composición en polvo incluye un marcador visible durante el procedimiento de aplicación, en donde la regularidad o la uniformidad del segundo recubrimiento en polvo puede evaluarse monitorizando el marcador durante la aplicación. Por ejemplo, cuando el marcador es un componente sensible a la radiación UV, el sustrato con el primer polvo ya aplicado puede iluminarse con una luz negra. Cuando el segundo recubrimiento en polvo se aplica sobre el primero, el marcador iluminado identificará cualquier parte del primer recubrimiento que permanezca expuesta y, por lo tanto, alertará al aplicador que se necesita volver a aplicar o reforzar el segundo recubrimiento en polvo.

Sin limitarse a la teoría, se cree que la resistencia a la corrosión, incluyendo en los bordes, y la suavidad de un recubrimiento, están relacionadas con el flujo. Normal y preferiblemente, la cobertura de borde mejora la resistencia a la corrosión de un sustrato recubierto, y se cree que los recubrimientos de bajo flujo proporcionan una cobertura de borde mejorada, es decir, la cobertura de borde disminuye a medida que aumenta el flujo. Por el contrario, la suavidad aumenta a medida que aumenta el flujo. Cuando sólo se aplica una composición en polvo a un sustrato, un recubrimiento de bajo flujo proporcionará una buena cobertura de borde pero con baja suavidad de superficie. Por otro lado, si se usa una composición de alto flujo, se logra una alta suavidad de superficie, pero se sacrifica la cobertura de borde. Por lo tanto, para recubrir un sustrato metálico para proporcionar una suavidad y cobertura de borde óptimas, es preferible variar el flujo de la composición de recubrimiento.

La primera composición en polvo y la segunda composición se seleccionan basándose en su flujo relativo. La primera composición en polvo es una composición de bajo flujo y la segunda composición en polvo es una composición de flujo relativamente alto. La primera composición en polvo tiene un flujo de no más de 40 mm, preferiblemente de 10 a 30 mm, más preferiblemente de 15 a 25 mm. La segunda composición en polvo tiene un flujo de al menos 40 mm, preferiblemente más de 50 mm, más preferiblemente más de 70 mm.

Convencionalmente, los sustratos se recubren en primer lugar con una composición en polvo de flujo bajo y se calienta el recubrimiento para fundir y curar la composición. Después se aplica una segunda composición en polvo, normalmente una composición de alto flujo, sobre el primer recubrimiento y se funde y se cura. Esto produce un recubrimiento con buena suavidad y cobertura de borde, pero el procedimiento requiere dos etapas de curado independientes, con un aumento correspondiente en el espacio de la línea de producción, el tiempo y los costes de energía.

En contraposición a la práctica convencional y el prejuicio de la industria, los métodos descritos en la presente descripción incluyen etapas para la aplicación secuencial de una composición en polvo de bajo flujo y una composición en polvo de alto flujo, pero con una única etapa de curado después de la aplicación de la segunda composición. Sorprendentemente, el método de un único curado proporciona una excelente resistencia a la corrosión, incluyendo en los bordes, y suavidad de superficie. En un aspecto, los métodos descritos en la presente descripción producen cobertura de borde del orden de aproximadamente 2 %, preferiblemente de aproximadamente 5 %, más preferiblemente de aproximadamente 10 % de la cobertura de cara.

En un aspecto, los métodos descritos en la presente descripción producen suavidad de superficie óptima. Los métodos descritos en la presente descripción producen suavidad de superficie en la escala de PCI de al menos 4, preferiblemente al menos 5. Medida como brillo a 20 grados, los métodos descritos en la presente descripción producen suavidad de superficie de aproximadamente 25 a 90 %, preferiblemente por encima de 60 %. Normal y preferiblemente, la suavidad de la superficie estará determinada por el uso final deseado para el sustrato metálico recubierto con polvo.

La primera y segunda composición en polvo incluyen al menos un aglutinante polimérico. La composición en polvo también puede incluir opcionalmente uno o más pigmentos, agentes opacificantes u otros aditivos.

Los aglutinantes poliméricos adecuados incluyen generalmente una resina formadora de película y, opcionalmente, un agente de curado para la resina. El aglutinante puede seleccionarse de cualquier resina o combinación de resinas que proporcione las propiedades de película deseadas.

Según las reivindicaciones, la primera y segunda composición en polvo comprende un aglutinante polimérico que es un material termoestable seleccionado de resinas epoxídicas, poliésteres y materiales acrílicos.

En un aspecto, se incluyen resinas o aglutinantes poliméricos específicos en las composiciones en polvo descritas en la presente descripción dependiendo del uso final deseado del sustrato recubierto con polvo. Por ejemplo, ciertos poliésteres de alto peso molecular muestran una resistencia a la corrosión superior y son adecuados para su uso sobre sustratos usados para aplicaciones de interior y de exterior.

En un aspecto, la primera y segunda composiciones en polvo incluyen el mismo aglutinante polimérico. En otro aspecto, la primera y segunda composiciones en polvo incluyen aglutinantes poliméricos diferentes.

Los ejemplos de aglutinantes preferidos incluyen los siguientes: resinas de poliéster con función carboxilo curadas con compuestos con función epóxido (por ejemplo, triglicidil-isocianurato), resinas de poliéster con función carboxilo curadas con resinas epoxídicas poliméricas, resinas de poliéster con función carboxilo curadas con hidroxialquilamidas, resinas de poliéster con funcionalidad hidroxilo curadas con uretdionas o isocianatos bloqueados, resinas epoxídicas curadas con aminas (por ejemplo, diciandiamida), resinas epoxídicas curadas con resinas con función fenólica, resinas epoxídicas curadas con agentes de curado con función carboxilo, resinas acrílicas con función carboxilo curadas con resinas epoxídicas poliméricas, resinas acrílicas con función hidroxilo curadas con uretdionas o isocianatos bloqueados.

La reacción de curado se induce térmicamente.

La primera o segunda composiciones en polvo pueden opcionalmente colorearse con colorantes o pigmentos. En la presente invención se pueden usar diversos pigmentos de coloración orgánicos o inorgánicos. Los pigmentos colorantes adecuados incluyen dióxido de titanio (TiÜ²), negro de carbón, óxido de hierro rojo, óxido de hierro amarillo, ocre natural, azul de ftalocianina, verde de ftalocianina, rojo de naftol, rojo de toluidina, diversos amarillos orgánicos, violeta de carbazol y quinacridonas. Si se desea, se pueden usar pigmentos colorantes procesados, tales como pigmentos que se han recubierto con materiales poliméricos. Tales pigmentos adecuados incluyen productos SURPASS de Sun Chemical.

En una realización preferida, la primera composición en polvo incluye un pigmento que tiene un primer color cuando se aplica y cambia a un segundo color (diferente) al curarse. Los pigmentos adecuados de este tipo incluyen pigmentos que experimentan un gran cambio de color permanente tras la exposición a las temperaturas de curado típicas de las composiciones en polvo descritas en la presente descripción, de aproximadamente 130 0C a 200 0C, preferiblemente de 150 0C a 180 0C. Los ejemplos de tales pigmentos incluyen, sin limitación, Hansa Red GG 12-5000 (Clariant), Novaperm Red HF35 70 (Clariant) y similares. Los pigmentos de este tipo funcionan preferiblemente como componente marcador en la primera composición en polvo.

La primera o segunda composición en polvo puede incluir opcionalmente otros aditivos. Estos otros aditivos pueden mejorar la aplicación del recubrimiento en polvo, la fusión y/o el curado de ese recubrimiento, o el rendimiento o aspecto del recubrimiento final. Los ejemplos de aditivos opcionales que pueden ser útiles en el polvo incluyen: catalizadores de curado, antioxidantes, estabilizadores de color, aditivos de deslizamiento y resistencia a las marcas, absorbentes de UV, estabilizadores de luz de amina impedida, fotoiniciadores, aditivos de conductividad, aditivos de tribocarga, aditivos anticorrosión, cargas, agentes de textura, aditivos de desgasificación, agentes de control de flujo, tixotropos y aditivos de cobertura de borde.

El aglutinante polimérico se mezcla en seco junto con cualquier aditivo opcional y luego se combina normalmente en estado fundido pasando a través de una prensa extrusora. El producto extruido resultante se solidifica mediante enfriamiento y después se muele o se pulveriza para formar un polvo. También se pueden usar otros métodos. Por ejemplo, un método usa un aglutinante que es soluble en dióxido de carbono líquido. En ese método, los componentes secos se mezclan en el dióxido de carbono líquido y después se pulverizan para formar las partículas de polvo. Si se desea, los polvos pueden clasificarse o tamizarse para lograr un tamaño de partícula deseado y/o una distribución de tamaños de partícula.

El polvo resultante tiene un tamaño que puede usarse eficazmente mediante el procedimiento de aplicación. En la práctica, las partículas con un tamaño de menos de 10 micras son difíciles de aplicar eficazmente usando métodos de pulverización electrostática convencionales. Por consiguiente, los polvos que tienen una mediana del tamaño de partícula inferior a aproximadamente 25 micras son difíciles de pulverizar electrostáticamente porque esos polvos tienen normalmente una gran fracción de partículas pequeñas. Preferiblemente, se ajusta la molienda (o se realiza tamizado o clasificación) para lograr una mediana de tamaño de partícula de polvo de 25 a 150 micras, más preferiblemente de 30 a 70 micras, lo más preferiblemente de 30 a 50 micras (1 micra es igual a 1 micrómetro).

Opcionalmente, se pueden usar otros aditivos en la presente invención. Como se comentó anteriormente, estos aditivos opcionales pueden añadirse antes de la extrusión y formar parte del polvo de base, o pueden añadirse después de la extrusión. Los aditivos adecuados para la adición después de la extrusión incluyen materiales que no funcionarían bien si se añadieran antes de la extrusión; materiales que provocarían un desgaste adicional en los equipos de extrusión u otros aditivos.

Adicionalmente, los aditivos opcionales incluyen materiales que resulta viable añadir durante el procedimiento de extrusión, pero también se pueden añadir más adelante. Los aditivos pueden añadirse solos o en combinación con otros aditivos para proporcionar un efecto deseado sobre el acabado en polvo o la composición en polvo. Estos otros aditivos pueden mejorar la aplicación del polvo, la fusión y/o el curado, o el rendimiento o aspecto finales. Los ejemplos de aditivos opcionales que pueden ser útiles incluyen: catalizadores de curado, antioxidantes, estabilizadores de color, aditivos de deslizamiento y resistencia a las marcas, absorbentes de UV, estabilizadores de luz de amina impedida, fotoiniciadores, aditivos de conductividad, aditivos de tribocarga, aditivos anticorrosión, cargas, agentes de textura, aditivos de desgasificación, agentes de control de flujo, tixotropos y aditivos de cobertura de borde.

En una realización preferida, las composiciones descritas en la presente descripción incluyen aditivos que mejoran las características de aplicación electrostática de las composiciones de recubrimiento en polvo. Los aditivos adecuados de este tipo incluyen, por ejemplo, aditivos de aplicación extruibles, óxidos de metal pirogénicos, combinaciones de los mismos y similares. En un aspecto, el aditivo de aplicación se añade a la materia prima antes de la extrusión, y otros aditivos tales como el óxido metálico, por ejemplo, pueden añadirse posteriormente, durante la molienda o pulverización de la composición.

Otros aditivos preferidos incluyen aditivos de rendimiento tales como cauchuizantes, reductores de la fricción y microcápsulas. Además, el aditivo podría ser un abrasivo, un catalizador termosensible, un agente que ayuda a crear un recubrimiento final poroso o que mejora la humectación del polvo.

Los expertos en la técnica conocen técnicas para preparar composiciones en polvo de bajo flujo y alto flujo. El mezclado puede llevarse a cabo mediante cualquier mezcladora mecánica disponible o mediante mezclado manual. Algunos ejemplos de mezcladoras posibles incluyen mezcladoras de Henschel (disponibles, por ejemplo, de Henschel Mixing Technology, Green Bay, WI), mezcladoras de Mixaco (disponibles, por ejemplo, de Triad Sales, Greer, SC o Dr. Herfeld GmbH, Neuenrade, Alemania), mezcladoras de Marion (disponibles, por ejemplo, de Marion Mixers, Inc., 3575 3rd Avenue, Marion, IA), mezcladoras invertibles, mezcladoras de Littleford (de Littleford Day, Inc.), mezcladoras de árbol horizontal y molinos de bolas. Las mezcladoras preferidas incluirán aquellas que se limpian más fácilmente.

Los recubrimientos en polvo se fabrican generalmente en un procedimiento de múltiples etapas. Varios componentes, que pueden incluir resinas, agentes de curado, pigmentos, aditivos y cargas, se combinan en seco para formar una premezcla. Después se alimenta esta premezcla a una prensa extrusora, que usa una combinación de calor, presión y cizallamiento para fundir componentes fusibles y mezclar exhaustivamente todos los componentes. El producto extruido se enfría para dar un sólido friable y después se muele para dar un polvo. Dependiendo del uso final de recubrimiento deseado, las condiciones de molienda se ajustan normalmente para lograr una mediana del tamaño de partícula de polvo de aproximadamente 25 a 150 micras.

Después puede aplicarse el polvo final a un artículo mediante diversos medios, incluyendo el uso de lechos fluidos y aplicadores de pulverización. Más habitualmente, se usa un procedimiento de pulverización electrostática, en donde las partículas se cargan electrostáticamente y se pulverizan sobre un artículo que se ha conectado a tierra de modo que las partículas de polvo se atraen y se adhieren al artículo. Después del recubrimiento, se calienta el artículo. Esta etapa de calentamiento hace que las partículas de polvo se fundan y fluyan juntas para recubrir el artículo. Se usa calentamiento continuado para curar el recubrimiento.

Las composiciones de recubrimiento en polvo descritas en la presente descripción se usan para recubrir sustratos metálicos, incluyendo, sin limitación, metal sin imprimación, metal no limpiado con chorro y metal previamente tratado, incluyendo sustratos de chapado y sustratos metálicos tratados con electrorrecubrimiento. Los tratamientos previos típicos para sustratos metálicos incluyen, por ejemplo, tratamiento con fosfato de hierro, fosfato de cinc y similares. Los sustratos metálicos pueden limpiarse y tratarse previamente usando una variedad de procedimientos convencionales conocidos en la industria. Los ejemplos incluyen, sin limitación, tratamiento con fosfato de hierro, tratamiento con fosfato de cinc, tratamientos con nanocerámica, diversos tratamientos previos a temperatura ambiental, tratamientos previos que contienen circonio, decapado ácido o cualquier otro método conocido en la técnica para producir una superficie limpia libre de contaminantes en un sustrato.

Las composiciones de recubrimiento y los métodos descritos en la presente descripción no se limitan a recubrimientos de conversión, es decir, partes o superficies tratadas con recubrimientos de conversión. Además, las composiciones de recubrimiento descritas en la presente descripción se pueden aplicar a sustratos previamente recubiertos mediante diversos procedimientos conocidos por los expertos en la técnica, incluyendo, por ejemplo, métodos de electrorrecubrimiento, métodos de chapado y similares. No se espera que los sustratos que se van a recubrir con las composiciones descritas en la presente descripción sean siempre sustratos metálicos desnudos o sin imprimación.

Preferiblemente, el sustrato recubierto tiene propiedades físicas y mecánicas deseables, incluyendo una cobertura de borde óptima de bordes afilados y suavidad de superficie. Típicamente, el recubrimiento de película final tendrá un grosor de 25 a 200 micras, preferiblemente de 50 a 150 micras, más preferiblemente de 75 a 125 micras.

Los siguientes ejemplos se ofrecen para ayudar a comprender la presente invención y no deben interpretarse como limitativos del alcance de la misma. Salvo que se indique lo contrario, todas las partes y porcentajes son en peso.

Ejemplos, no según las reivindicaciones

Salvo que se indique lo contrario, se usaron los siguientes métodos de ensayo en el/los siguiente(s) ejemplo(s).

Medición del flujo del fundido

El flujo del fundido de las composiciones en polvo se somete a ensayo usando la norma ASTM D3451 (guía convencional para ensayos de polvos de recubrimiento y recubrimientos en polvo).

Cobertura de borde

La cobertura del borde de los recubrimientos en polvo se somete a ensayo usando el método descrito en la norma ASTM D2967 (método de ensayo convencional para determinar la cobertura de esquinas de recubrimientos en polvo).

Suavidad

La suavidad de superficie del recubrimiento se mide como brillo a 20 grados usando el procedimiento descrito en la norma ASTM D523 (método de ensayo convencional para determinar el brillo especular).

Ejemplo 1

Comparación de tipos de recubrimiento

Se prepararon composiciones en polvo como se indica en la Tabla 1 y se aplicaron a paneles de acero laminado en frío de 0,020 pulgadas (0,05 cm) de grosor. El grosor de recubrimiento total para cada recubrimiento en la Tabla 1 (ya sea de una única capa o de doble capa) era de aproximadamente 75-90 micras (de 3,0 a 3,6 mil). A continuación se midieron el flujo, la cobertura de borde y la suavidad para cada tipo de recubrimiento.

Tabla 1

Ejemplo 2 (no dentro de las reivindicaciones)

Cobertura de borde y suavidad en función del flujo

Se prepararon paneles como se describió en el Ejemplo 1, excepto porque sólo se aplica una única composición en polvo, seleccionándose la composición según el flujo mostrado en la Tabla 2. A continuación, se determinan la cobertura de borde y la suavidad para cada panel.

Tabla 2

Como puede verse a partir de la Tabla 2, un recubrimiento con un flujo de menos de aproximadamente 40 proporciona una cobertura de borde aceptable mientras que un recubrimiento con un flujo de más de aproximadamente 40 proporciona una suavidad de superficie óptima.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método, que consiste en:

proporcionar un sustrato metálico;

aplicar un primer recubrimiento que comprende una composición de recubrimiento en polvo con flujo de no más de 40 mm;

aplicar un segundo recubrimiento que comprende una composición de recubrimiento en polvo con flujo de al menos 40 mm;

después del recubrimiento calentar para hacer que las partículas de polvo se fundan y fluyan juntas; y

curar el primer recubrimiento y el segundo recubrimiento simultáneamente mediante calentamiento continuado para formar un recubrimiento curado incluyendo en los bordes; en donde la primera y segunda composición de recubrimiento en polvo comprende un aglutinante polimérico que es un material termoestable seleccionado de resinas epoxídicas, poliésteres y materiales acrílicos; en donde el sustrato metálico no está tratado, no tiene imprimación, está limpiado con chorro, tiene imprimación o está tratado previamente; y

en donde el flujo se refiere al flujo de salida relativo de una composición en polvo al calentarse, medido colocando gránulos prensados de la composición en polvo sobre un panel de vidrio previamente calentado inclinado a un ángulo de 65° y después dejando fluir y gelificar, en donde la distancia que recorre la composición a través de la placa en mm representa el flujo de la composición.

2. El método de la reivindicación 1, en donde la primera composición de recubrimiento tiene un flujo de 15 mm a 40 mm.

3. El método de la reivindicación 1 o 2, en donde la segunda composición de recubrimiento tiene un flujo superior a 50 mm.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda composición de recubrimiento tiene un flujo superior a 70 mm.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda composición de recubrimiento tiene un flujo superior a 75 mm.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el recubrimiento curado tiene una cobertura de borde igual a al menos 2 % de la cobertura de cara.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el recubrimiento curado tiene un brillo a 20 grados de al menos 50 %.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sustrato metálico no tiene imprimación, está limpiado con chorro, o tratado previamente.