MÉTODO PARA REVESTIR UN SUBSTRATO QUE INCLUYE CURADO SIMULTÁNEO
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención La presente invención generalmente se relaciona con un método para revestir un substrato, y más específicamente se relaciona con un método que incluye un paso de curar simultáneamente un electrorrevestimiento , un imprimador en polvo, y una capa superior. 2. Descripción del Ramo Relacionado Los procesos de pintura de producción en masa típicamente incluyen ya sea un proceso de aspersión de pintura líquida o un proceso de revestimiento de pintura en polvo. El proceso de aspersión de pintura líquida incluye un método que comprende preparar un substrato, que típicamente incluye un tratamiento previo con fosfato seguido por aplicación de una electrocapa. La electrocapa se aplica de preferencia mediante un proceso . conocido como electrodeposición, en el que el substrato se carga eléctricamente y se sumerge en un baño de una composición de electrocapa. La composición de electrocapa en el baño incluye una carga eléctrica opuesta relativa al substrato. Las partículas de la composición de electrocapa se atraen al
substrato, se neutralizan, y luego se curan. El método preferido incluye hacer del substrato el cátodo, en el cual el proceso se llama electrorrevestimiento catódico como es bien conocido en el ramo. La electrocapa, que se deposita hacia el substrato, luego se cura en un primer horno. Después de que se cura la electrocapa, la preparación final del substrato incluye enarenado de la electrocapa para reducir la aspereza superficial promedio (Ra) de la electrocapa. El substrato luego se mueve a una primera cabina de pintura, en donde un imprimador liquido se aplica sobre la electrocapa curada mediante una técnica de pintura por aspersión industrial convencional. El substrato luego se mueve a un segundo horno, en donde el imprimador liquido se cura luego. El substrato luego se mueve a una segunda cabina de pintura, en donde una capa de base liquida (capa de color) se aplica luego sobre el imprimador mediante la técnica de pintura por aspersión industrial convencional. La capa de base liquida se deja que forme una capa de película, es decir, se vaporice instantáneamente, después de lo cual se aplica una capa transparente líquida mediante la técnica de pintura por aspersión convencional. El substrato luego se mueve a un tercer horno, en donde la capa de base y la capa transparente luego se curan ambas en un horno simultáneamente
para proporcionar el producto terminado. El proceso de revestimiento de pintura en polvo tradicional incluye un método que comprende el mismo proceso de preparación de substrato como se describe arriba en el proceso de aspersión de pintura liquida. Después de que la electrocapa se cura en el primer horno, el substrato se mueve a una primera cabina de pintura, en donde un imprimador en polvo se plica sobre la electrocapa curada mediante una técnica de aspersión electrostática convencional, tal como con un cañón de aspersión electrostática. El substrato luego se mueve a un segundo horno, en donde el imprimador en polvo se cura luego. El substrato luego se mueve a una segunda cabina de pintura, en donde una capa de base en polvo se aplica al imprimador en polvo curado mediante la técnica de aspersión electrostática. Luego se aplica una capa transparente sobre la capa de base en polvo. El substrato luego se mueve a un tercer horno, en donde la capa de base en polvo y la capa transparente se curan en un horno para proporcionar un producto terminado. Se debe observar que el uso de un imprimador en polvo en el proceso de revestimiento en polvo es opcional, y usualmente sólo se utiliza cuando se requiere para mejorar la durabilidad del revestimiento en el substrato, y para mejorar la resistencia del revestimiento
sobre el substrato al astillado. Los diferentes pasos de aplicación y curado descritos arriba para el proceso de pintura por aspersión liquida y el proceso de revestimiento en polvo cada uno requiere de espacio significativo a lo largo de una linea de producción y el tiempo de recorrido entre los diversos hornos y cabinas de pintura. Adicionalmente, el proceso de curado requiere una cantidad grande de energía para calentar los hornos, añadiendo de esta manera el costo de producir el producto. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Y VENTAJAS La presente invención proporciona un método para revestir un substrato con una electrocapa, un imprimador en polvo, y una capa superior. El método comprende los pasos de aplicar la electrocapa hacia el substrato, aplicar el imprimador en polvo hacia la electrocapa, y luego aplicar la capa superior hacia el imprimador en polvo. El método comprende además curar simultáneamente la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa superior, en un horno mediante aplicación de calor. Consecuentemente, la presente invención proporciona un método para revestir un substrato que requiere solamente un horno único y elimina el paso de curar la electrocapa
antes de la aplicación del imprimador en polvo, y también elimina el paso de curar el imprimador en polvo antes de la aplicación de la capa superior. Por lo tanto, la presente invención reduce los requerimientos de espacio dentro de una instalación de producción eliminando el horno para curar la electrocapa y el horno para curar el imprimador en polvo, reduce el tiempo de producción eliminando el movimiento del substrato entre el horno de electrocapa y la cabina de pintura de imprimador en polvo asi como entre la cabina de pintura de imprimador en polvo y el horno de imnprimador en polvo, y reduce la energía requerida para revestir el substrato eliminando los pasos separados de curar independientemente la electrocapa y el imprimador en polvo, reduciendo de esta manera los costos de producción. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Otras ventajas de la presente invención se apreciarán fácilmente, a medida que la misma queda mejor entendida mediante referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considere en conexión con los dibujos que se acompañan, en donde: La Figura 1A es una gráfica de flujo que ilustra un método de la presente invención; La Figura IB es una gráfica de flujo que ilustra
una aplicación especifica del método de la presente invención; y La Figura 1C es una gráfica de flujo que ilustra otra aplicación especifica del método de la ' presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Haciendo referencia a la Figura 1, se muestra un método para revestir un substrato. El método incluye la aplicación de una electrocapa, un imprimador en polvo, y una capa transparente hacia el substrato. El método incluye aplicar la electrocapa al substrato. El paso de aplicar la electrocapa se define adicionalmente como aplicando la electrocapa que tiene una película construida entre la escala de 20 micrones y 30 micrones. La electrocapa de preferencia se aplica mediante un proceso conocido como electrodeposición, en el que el substrato se carga eléctricamente y se sumerge en un baño de la electrocapa. Ejemplos de la electrocapa se proporcionan en la Patente de Estados Unidos No. 6,951,602, No. de Serie 10/009,161, la exposición de la cual se incorpora en la presente por referencia. Se debe entender que la electrocapa puede incluir otras electrocapasno específicamente descritas en la Patente No. 6,951,602. La electrocapa en el baño
incluye una carga eléctrica opuesta con relación al substrato. Las part'giculas de la electrocapa se atraen al substrato y se neutralizan. El método preferido incluye hacer del substrato el cátodo, en el que el proceso se llama electrorrevestimiento catódico como es bien sabido en el ramo. La electrocapa se deja secar, o deshidratar, y forma una película en el substrato, es decir, evaporación instantánea. La electrocapa se deshidrata de una manera apropiada, tal como exponiendo el substrato a aire ambiental sin ningún calor añadido. Sin embargo, la electrocapa también se puede deshidratar mediante aplicación de calor en tanto que el calor aplicado no sea suficiente para curar la electrocapa. Por ejemplo, un método apropiado para deshidratar la electrocapa incluye calentar el substrato en un horno a una temperatura de 100°C durante 10 minutos. Se debe entender que otros métodos para deshidratar la electrocapa se pueden utilizar en tanto que la electrocapa no se cure, es decir, no ocurra reticulación. Después de que la electrocapa se ha deshidratado, es decir, evaporado instantáneamente, el substrato se mueve a una primera cabina de pintura, en donde el imprimador en polvo se aplica hacia la electrocapa. Notablemente, el imprimador en polvo se aplica hacia la electrocapa sin curar
la electrocapa, eliminando de esta manera la necesidad de un horno y un paso de curado de la electrocapa antes de la aplicación del imprimador en polvo. El paso de aplicar el imprimador en polvo se define además como aplicar el imprimador en polvo que tiene una película formada entre la escala de 30 micrones y 50 micrones. El imprimador en polvo se aplica de preferencia utilizando un sistema de aspersión electrostática como es bien sabido en el ramo, en donde el imprimador en polvo se carga eléctricamente a medida que pasa a través del sistema de aspersión electrostática y se aplica al substrato mientras que el substrato está puesto a tierra. Se debe entender que el imprimador en polvo se puede aplicar hacia la electrocapa de alguna otra manera y todavía quedar dentro del alcance 'de las reivindicaciones. De preferencia, el imprimador en polvo comprende un poliuretano, es decir, el imprimador en polvo es un imprimador en polvo de poliuretano. Ejemplos del imprimador en polvo se proporcionan en la Patente de Estados Unidos No. 6,248,743, No. de Serie 09/156, 050, la exposición de la cual se incorpora en la presente por referencia. Se debe entender que el imprimador en polvo no está limitado a imprimadores en polvo de poliuretano, y que el imprimador en polvo puede incluir algún otro imprimador en polvo no específicamente descrito en la
Patente de Estados unidos No. 6,248,873. El método comprende además aplicar la capa superior hacia el imprimador en polvo. De preferencia, la capa superior incluye una capa de base y una capa transparente. Sin embargo, se debe entender que la capa superior puede incluir solamente la capa de base y no la capa transparente, o puede incluir solamente la capa transparente y no la capa de base. Si se utiliza, la capa transparente puede incluir ya sea una capa transparente en polvo o una capa transparente liquida. También si se utiliza, la capa der base puede incluir ya sea una capa de base en polvo o una capa de base liquida. Ya sea que la capa de base sea una capa de base en polvo o una capa de base liquida, de preferencia comprende un poliuretano, es decir, la capa de base es típicamente una capa de base de polvo de poliuretano o una capa de base líquida de poliuretano. Sin embargo, ni la capa de base en polvo ni la capa de base líquida están limitadas a químicas basadas en poliuretano. Si la capa de base se utiliza, entonces el paso de aplicar la capa superior se define además como aplicar la capa de base hacia el imprimador en polvo antes de curar el imprimador en polvo. Si la capa de base incluye la capa de base en polvo, entonces el paso de aplicar la capa de base en
polvo se define además como aplicar la capa de base en polvo que tiene una película formada entre la escala de 40 micrones y 50 micrones. Cuando se utiliza la capa de base en polvo, el espesor de la película formada del imprimador en polvo se puede reducir. Consecuentemente, el paso de aplicar el imprimador en polvo cuando la capa de base en polvo se utiliza se define además como aplicar el imprimador en polvo que tiene una película formada entre la escala de 30 micrones y 40 micrones. Si la capa de base incluye la capa de base líquida, entonces el paso de aplicar la capa de base líquida se define además como aplicar la capa de base líquida que tiene una película formada entre la escala de 20 micrones y 25 micrones. La capa de base en polvo se aplica de preferencia con sistema de aspersión electrostático como se describe arriba para aplicar el imprimador en polvo. Sin embargo, se debe entender que la capa de base en polvo se puede aplicar mediante algún otro sistema y todavía quedar dentro del alcance de las reivindicaciones. Como se indicó arriba, la capa de base en polvo de preferencia es una capa de base en polvo de poliuretano. Ejemplos de la capa de base en polvo se proporcionan en la Patente de Estados Unidos No. 6,992,149, No. de Serie 10/777,301, la exposición de la cual se
incorpora en la presente por referencia. Se debe entender que3 la capa de base en polvo no está limitada a capas de base en polvo de poliuretano y que la capa de base en polvo puede incluir otras capas de base en polvo no específicamente descritas en la Patente de Estados Unidos No. 6,992,149. Si la capa de base incluye la capa de base líquida, entonces la capa de base líquida se aplica mediante un sistema de aspersión de pintura líquida o lo semejante como es bien conocido en el ramo. Mientras que el imprimador en polvo y la capa de base en polvo son similares en composición, hay diversas diferencias que distinguen entre el imprimador en polvo y la capa de base en polvo. Algunas de las diferentes entre el imprimador en polvo y la capa de base en polvo se enumeran en el Cuadro 1 abajo. Se debe entender que la lista en el Cuadro 1 no es exhaustiva, y que pueden existir otras diferentes .
Imprimador Capa de Base
Color Normalmente sin Típicamente incluye aditivo de escama aditivo de escama
Selección de Pigmentos de costo Pigmentos seleccionaPigmento inferior - no dos para durabilidad típicamente selecexterior cionados para durabilidad exterior
Pigmentos de Generalmente niveNormalmente sin Relleno les superiores, relleno ni pigmentos P/B de 0.2 de pigextendedores mentos de relleno o entendedores tales como sulfato de bario son típicos Funcionamien- Diseñado para pro- Frecuentemente no to Piedades de corrooptimizado para prosión y astillado piedades de corrosión
Dureza de Diseñado para duNo diseñada típicaPelícula reza de película y mente para arenado capacidad de arena
Energía de Diseñado para No diseñado típicaRelleno llenar aspereza de mente para relleno - electrocapa diseñado para flujo elevado y nivelación Horneado Típicamente horNormalmente usado neado como una húmedo sobre húmedo capa separada, con capa transparente típicamente 125°C y luego horneado con - 160°C capa transparente
Como se anota en el cuadro 1, la capa de base en polvo puede comprender un aditivo en escamas. De preferencia, el aditivo en escamas comprende cuando menos una escama de mica y una escama de metal. Se debe apreciar que el aditivo también puede incluir algún otro aditivo en escamas no específicamente descrito en la presente. Si la capa de base en polvo comprende el aditivo en escamas, entonces el paso de aplicar la capa de base en polvo se define además como aplicar la capa de base en polvo que comprende el aditivo en escamas hacia el imprimador en polvo. La capa de base en polvo se puede aplicar en la misma caseta de pintura que el imprimador en polvo, eliminando de esta manera el tiempo para transportar el
substrato entre cabinas de pintura para aplicar el imprimador en polvo y la capa de base en polvo, asi como el espacio requerido para las cabinas de pintura separadas. Se debe entender que las cabinas de pintura separadas también se pueden utilizar todavía si se desea. Si no se aplica capa transparente sobre la capa de base en polvo, entonces el substrato se mueve a un primer horno, en donde la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa de base en polvo se curan simultáneamente juntas en un horno. De preferencia la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa de base en polvo se curan a una temperatura de entre 150°C y 180°C durante un tiempo entre 15 minutos y 30 minutos. Más específicamente, la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa de base en polvo se curan a una temperatura de 170°C durante 20 minutos. Se debe entender que la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa de base en polvo se curan simultáneamente, pero que la temperatura y tiempo usados en el paso de curado de la electrocapa, el imprimador en polvo y la capa de base en polvo pueden diferir de aquellos arriba descritos. Si la capa superior incluye solamente la capa de base, en cuyo caso la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa de base se curan simultáneamente, entonces el método
puede comprender además el paso de aplicar la capa transparente hacia la capa superior después de curar simultáneamente la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa superior. Después de que la capa transparente se aplica a la capa superior, entonces el método comprende además curar la capa transparente. La capa transparente de preferencia se cura a una temperatura entre la escala de 150°C y 180°C durante un tiempo entre 15minutos y 30 minutos. Más preferentemente, la electrocapa se cura a una temperatura de 170°C durante 20 minutos. Se debe entender que la temperatura y los tiempos utilizados en el paso de curado de la capa transparente pueden diferir de aquellos descritos en la presente . Si se va a utilizar una capa transparente, entonces el método comprende además el paso de aplicar la capa transparente hacia la capa de base en polvo. El paso de aplicar la capa transparente se define además como aplicar la capa transparente que tiene una película formada entre la escala de 40 micrones y 50 micrones. Como se describe arriba, la capa transparente puede incluir ya sea una capa transparente líquida o una capa transparente en polvo. Si la capa transparente es una capa transparente en polvo, entonces la capa transparente en polvo se aplica con el sistema de
aspersión electrostática como se describe arriba para aplicar el imprimador en polvo y la capa de base en polvo. La capa transparente en polvo también se puede aplicar en la misma cabina utilizada para suministrar el imprimador en polvo y la capa de base en polvo, si se desea. Se debe entender que un método distinto al sistema de aspersión electrostática también se puede utilizar para aplicar la capa transparente en polvo y todavía quedar dentro del alcance de las reivindicaciones. Si la capa transparente es una capa transparente líquida, entonces la capa transparente líquida se aplica mediante un sistema de aspersión de pintura líquida o lo semejante como es bien sabido en el ramo. La capa transparente, ya sea la capa transparente líquida o la capa transparente en polvo, comprende una resina de preferencia seleccionada del grupo de polímeros acrílicos, polímeros de poliéster, polímeros de poliuretano, y combinaciones de los mismos. En términos de un agente de reticulación, la capa transparente de preferencia se basa en un isocianato bloqueado o uretano bloqueado de triazol. Los ejemplos de la capa transparente en polvo se proporcionan en la Patente de Estados Unidos No. 6,992,149, No. de Serie 10/777, 301, la exposición de la cual se incorpora en la presente por referencia. Se debe entender que la capa
transparente en polvo puede incluir otras capas transparentes en polvo no descritas en la Patente de Estados Unidos No. 6, 992, 149. Si la capa transparente se utiliza en el proceso de revestimiento y se aplica sobre la capa de base en polvo, entonces el substrato se mueve a un primer horno, y el método comprende además curar simultáneamente la electrocapa, el imprimador en polvo, la capa de base en polvo, y la capa transparente en un horno mediante aplicación de calor. Preferentemente, la electrocapa, el imprimador en polvo, la capa de base en polvo, y la capa transparente se curan a una temperatura entre la escala de 150°C y 180°C durante un tiempo de entre 15 minutos y 30 minutos. Más preferentemente, la electrocapa, el imprimador en polvo, la capa de base en polvo y la capa transparente se curan a una temperatura de 170°C durante 20 minutos. Se debe entender que la electrocapa, el imprimador en polvo, la capa de base en polvo y la capa transparente se curan simultáneamente, pero que las temperaturas y tiempos utilizados en el paso de curado de la electrocapa, el imprimador en polvo, la capa de base en polvo y la capa transparente pueden diferir de aquellos arriba descritos . Si no se utiliza capa de base, entonces la capa
superior comprende la capa transparente solamente, y la capa transparente se aplica sobre el imprimador en polvo. El substrato se mueve a un primer horno, y el método comprende además curar simultáneamente la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa transparente en un horno mediante la aplicación de calor. De preferencia, la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa transparente se curan a una temperatura entre la escala de 150°C y 180°C durante un tiempo entre la escala de 15 minutos y 30 minutos. Más preferentemente, la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa transparente se curan a una temperatura de 170°C durante 20 minutos. Se debe entender que la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa transparente se curan simultáneamente, pero que la temperatura y tiempo utilizados en el paso de curado de la electrocapa, el imprimador en polvo, y la capa transparente pueden diferir de aquellos descritos arriba. Un método adicional comprende recoger cualquier exceso del imprimador en polvo para uso posterior. Asimismo, el método incluye los pasos de recoger cualquier exceso de capa de base en polvo para uso posterior y recoger cualquier exceso de capa transparente en polvo para uso posterior. El método incluye además recircular el imprimador en polvo
recogido, la capa de base en polvo recogida, y la capa transparente en polvo recogida para uso en los pasos de aplicar el imprimador en polvo hacia la electrocapa, aplicar la capa de base en polvo hacia el imprimador en polvo y, aplicar la capa transparente en polvo sobre la capa de base en polvo respectivamente. El método de recoger y recircular el imprimador en polvo, la capa de base en polvo, y la capa transparente en polvo son bien conocidos en el ramo y no se describen con detalle en la presente. La invención anterior se ha descrito de conformidad con las normas legales relevantes; de esta manera, la descripción es de ejemplo más bien que limitativa en naturaleza. Varias y modificaciones de las modalidades descritas se pueden hacer evidentes a aquellos expertos en el ramo y quedan dentro del alcance de la invención. Consecuentemente, el alcance de protección legtal proporcionada a esta invención solamente se puede determinar estudiando las siguientes reivindicaciones.