MXPA02007002A

MXPA02007002A - Proceso para el revestimiento de superficies de substrato metalico.

Info

Publication number: MXPA02007002A
Application number: MXPA02007002A
Authority: MX
Inventors: Frank Zimmermann
Original assignee: Du Pont
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2003-01-28
Also published as: KR100655349B1; EP1251972A2; AU3094501A; PL366047A1; AU777149B2; TR200201816T2; DK1251972T3; CZ20022471A3; TR200402332T4; RU2002122087A; ATE270589T1; DE60104189T2; CN1395511A; PT1251972E; EP1251972B1; JP2003520128A; RU2241548C2; DE60104189D1; NO20023326L; US6280800B1

Abstract

La presente invencion se refiere a superficies metalicas las cuales se pre-tratan con radiacion de la NIR de alta energia y luego se revisten con* una composicion de revestimiento de polvo o de liquido, seguido por curado o secado de la composicion de revestimiento, muestran mejor adhesion al revestimiento y apariencia y rendimiento mejorados y el proceso es mas economico.

Description

PROCESO PARA EL REVESTIMIENTO DE SUPERFICIES DE SUBSTRATO METÁLICO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un proceso para el revestimiento de substratos metálicos con una capa de polvo o una capa de liquido que incluye el pre-tratamiento de la superficie de substrato. Utilizando capas de polvo para proporcionar revestimientos decorativos o funcionales de superficies han sido ampliamente utilizadas en el revestimiento de metales debido a la alta eficiencia económica del proceso asi como también su amplia aceptación desde el punto de vista de protección ambiental. Numerosas composiciones de capas de polvo se han desarrollado para diferentes aplicaciones. Los procesos conocidos para revestimiento con capas de polvo requieren que la superficie metálica que es revestida debe ser sometida a un proceso de pre-tratamiento generalmente acuoso, costoso. Sin tal pre-tratamiento, la adherencia de capas de revestimiento de polvo y por lo tanto es insuficiente el efecto protector a la corrosión. Tales pretratamientos costosos son también necesarios para la aplicación de revestimientos liquidos que contienen solvente o acuosos sobre superficies metálicas. REF 139934 Después de su aplicación, los revestimientos de polvo y de liquido se pueden curar, o secar y curar, por medio de radiación que tenga longitudes de onda en la región del "infrarrojo próximo (NIR). En el campo de revestimiento de polvo, la tecnología de la NIR permite la fusión y curación de revestimientos de polvo que se llevan a cabo en una etapa de proceso simple, ver por ejemplo K. Bar, JOT 2/98, pp. 26 a 29 y WO 99/41323. Un calentamiento uniforme de la capa de revestimiento total se logra. Tales procesos de curación con la NIR también requieren métodos de pre-tratamiento costosos para la superficie de substrato antes del revestimiento. El pre-tratamiento del acero o aluminio consiste por lo general de al menos varias etapas de procesamiento. Ante todo, se lleva a cabo la eliminación de grasas, aceites y otras , impurezas, por ejemplo por un lavado alcalino utilizando una técnica de inmersión o pulverización. Un enjuague subsecuente provisional es en general seguido por un depósito químico en húmedo de capas inorgánicas de protección a a la corrosión sobre la superficie (por ejemplo, fosfatación en el caso del acero, cromatización en el caso del aluminio) . Una ' operación de enjuague con agua fresca o agua desmineralizada se requiere de nuevo para eliminar completamente los químicos de reacción adheridos. La superficie metálica húmeda debe secarse completamente antes de la aplicación subsecuente de la capa de revestimiento de polvo o de líquido para evitar defectos de revestimiento. Los métodos de pre-tratamiento típicos para el revestimiento de polvo de superficies metálicas se describen por e emplo en T. Molz, Tagungsband der DFO-Pulverlac tagung, 23.-24.9.1996, páginas 201 a 207. Este pre-tratamiento de sustratos metálicos o partes de metal antes de revestir con revestimientos de polvo o de líquido requiere grandes depósitos de revestimiento húmedos o cámaras de pulverización que implican inversión considerable y costos de funcionamiento. Los químicos utilizados en las diferentes zonas de reacción deben ser mantenidos estrictamente separados entre sí, y las soluciones de pre-tratamiento agotado deben estar dispuestas de un alto costo. Si ocurren defectos en el pre-tratamiento, son inevitables los defectos en el revestimiento subsecuente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es por consiguiente proporcionar un proceso para el revestimiento de superficies metálicas con una composición de revestimiento de polvo o de líquido, que evita un pre-tratamiento costoso de la superficie de substrato antes de la aplicación del revestimiento . Este objeto se logra por un proceso en donde las superficies metálicas están irradiadas con radiación de alta intensidad .en la región de la NIR, las superficies metálicas irradiadas son revestidas subsecuentemente con una composición de revestimiento de polvo y/o de líquido, y la capa de revestimiento de polvo o de líquido que se seca y/o se cura. El proceso también se caracteriza en que el secado y/o curado de la capa de revestimiento de polvo o la capa de revestimiento de líquido se realiza de preferencia por medio de radiación de la NIR o de radiación de UV, de más preferencia por medio de radiación de la NIR.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la invención, las superficies metálicas que no son pre-tratadas "en la forma usual, están irradiadas con radiación de la NIR de alta intensidad, con una longitud de onda en general en el intervalo de 730 a 1200 nm (infrarrojo próximo) . La irradiación puede llevarse a cabo con una "intensidad de, por ejemplo más de 1 W/cm2, de preferencia más de 100 W/cm2, y durante un período de tiempo de preferencia que varía de 1 a 60 segundos, de más preferencia de 1 a 10 segundos. En general, la duración del pre-tratamiento de la NIR puede ser de 0.5 a 300 segundos. Después del pre-tratamiento por irradiación de la NIR de la superficie metálica de acuerdo con la invención, el revestimiento subsecuente con composiciones de revestimiento de polvo o de líquido se puede llevar a cabo, cuando sea apropiado como un revestimiento de una capa o varias capas. El secado o curado subsecuente de las capas de revestimiento se pueden llevar a cabo en la manera usual por métodos conocidos en la industria del revestimiento. De preferencia el proceso de secado y curado se puede llevar a cabo por medio de radiación de la NIR o radiación de UV, de más preferencia por medio de radiación de la NIR. Las superficies metálicas que son tratadas de acuerdo con la invención, no necesitan ser pre-tratadas, es decir . no se requieren métodos de pre-tratamiento convencionales, tales como por ejemplo desgrasante y pasivante (por ejemplo fosfatación, cromatización) . Es ventajoso limpiar las superficies metálicas que son tratadas de acuerdo con la invención de sus impurezas mecánicas, por ejemplo polvo abrasivo, fragmentos de perforación y molido, oxidación instantánea o ennegrecimiento i. * antes de su pre-tratamiento de la NIR. Para eliminar tales impurezas, pueden utilizarse métodos mecánicos conocidos por ejemplo cepillado, limpieza por aire a vacío o comprimido, 'barrido" así como también limpieza por chorro de arena para las impurezas más gruesas o para la oxidación instantánea. Como resultado de la irradiación con radiación de la NIR de alta energía de acuerdo con la invención, puede ocurrir calentamiento de la, superficie metálica. Tal calentamiento no tiene una influencia negativa sobre el proceso de revestimiento de polvo subsecuente o sobre la aplicación de la capa de revestimiento de líquido, pero en realidad sorprendentemente resulta en una operación de revestimiento mejorada. Lámparas de halógeno, especialmente lámparas de halógeno de alto funcionamiento, por ejemplo, adecuadas para la etapa de pre-tratamiento en el proceso de acuerdo con la invención, pueden utilizarse como la fuente de la NIR. Son adecuados tales emisores de radiación con una longitud de * onda máxima de espectro de emisión entre 730 y 1200 nm. Revestir con composiciones de revestimiento de reticulación térmicamente así como también de polvo curado de UV, o con composiciones de revestimiento de líquido que contiene solvente o a base de agua, de ^preferencia se lleva a cabo directamente después del pre-tratamiento de la NIR de la superficie metálica. Si se requiere, también es posible separar "a tiempo el pre-tratamiento de acuerdo con la invención del revestimiento subsecuente. Fundamentalmente, todos los procesos son adecuados para .a aplicación de composiciones de revestimiento de polvo y para" la aplicación de composiciones de revestimiento de líquido. Con respecto a la composición de polvo, son particularmente preferidas la técnicas de rocío electrostático como se utiliza en los procesos de efecto corona o tribo (fricción) . Es también posible utilizar otros métodos de aplicación de polvo conocidos, por ejemplo aplicación en la forma de una dispersión acuosa o * suspensión de polvo". Las composiciones de revestimiento de líquido se pueden aplicar' en el_ sustrato, por ejemplo por los métodos bien conocidos de inmersión o pulverización. Polvos de reticulación térmicamente convencionales conocidos pueden utilizarse como las composiciones de revestimiento de polvo. En este caso pueden utilizarse métodos de curado térmico para el curado subsecuente de los revestimientos de polvo, por ejemplo calentando por medio de hornos det convección o ,radiación infrarroja de longitud de onda media. , * Después del pre-tratamiento de acuerdo con la invención, es posible aplicar composiciones de revestimiento de polvo que pueden ser curados con radiación de UV. Tales revestimientos de polvo están descritos por ejemplo en las • solicitudes de patente Europea EP 739922, EP 702067 o EP 636660. Directamente después del pre-tratamiento de la NIR, se puede aplicar un revestimiento de polvo curado de UV sobre la superficie de substrato y se puede curar en unos pocos segundos por radiación de UV. El calor residual del pretratamiento de la NIR es suficiente para fundir el revestimiento de polvo de UV y para obtener el flujo de la capa de revestimiento, sin la entrada de calor adicional. _ Este proceso alternativo de acuerdo con la invención crea la posibilidad de un proceso de revestimiento de polvo con un consumo de energía muy baja. Pueden también ser utilizadas composiciones de revestimiento de polvo que son adecuadas para ser curadas por medio de radiación de la NIR. Tales revestimientos de polvo se describen por ejemplo en WO 99/41323. Cuando se utilizan tales revestimientos de polvo, se prefiere curar la capa de revestimiento de polvo directamente después de su aplicación al irradiarse con radiación de la NIR. En este caso de acuerdo con la invención, el polvo inicialmente se funde y luego se cura en un tiempo muy corto y se puede obtener un acortamiento distinto del tiempo de curado de los revestimientos de polvo en comparación con el pre-tratamiento convencional . De preferencia se utilizan composiciones de revestimiento de polvo que son adecuadas para ser curadas por medio de radiación de la NIR o radiación de UV, de más preferencia por medio de radiación de la NIR. Las revestimientos de líquido que se pueden utilizar, por ejemplo, son composiciones de revestimiento que contienen solvente o ^ que pueden diluirse en agua, que son comúnmente utilizados y conocidos por aquellos expertos en la técnica y que pueden utilizarse, por ejemplo, como revestimientos simples o de varias capas, coloreados o incoloros .sobre substratos para uso como cargas, revestimientos base o superiores o revestimientos claros en la industria automotriz o en el área de revestimiento industrial. Después de su aplicación, pueden secarse por métodos bien conocidos durante un período de tiempo más largo a temperatura ambiente o sometidos, cuando sea apropiado después de un tiempo de reposo de evaporación, para secar o curar a una temperatura superior. Además, es posible curar por medio de radiación de alta energía, por ejemplo radiación de UV. También es posible apagar la evaporación, secar o curar, por ejemplo, por medio de exposición a radiación de la NIR. Los revestimientos obtenidos por el proceso de acuerdo con la invención, especialmente los revestimientos de polvo, tienen una adherencia excelente, una buena resistencia a la corrosión y un flujo excelente. Los defectos de revestimiento tales como cráteres, ojos de pescado o defectos de adherencia que por lo general aparecen en el revestimiento de superficies metálicas sin tratar, pueden evitarse por los procesos de acuerdo con la invención. Los procesos para el pre-tratamiento de superficies metálicas con radiación de la NIR de acuerdo con la presente invención permiten ahorros considerables en inversión, energía y costos de funcionamiento, aguas residuales y materiales de desecho. Las impurezas orgánicas que son por lo general están presentes en la superficie, tales como residuos de grasa y aceite u otras impurezas, por ejemplo huellas digitales, son eliminadas por el proceso de acuerdo con la presente invención, por lo cual la necesidad de tiempo para el pre-tratamiento que varía de 10 a 30 minutos para los métodos de pre-tratamiento convencionales es acortado a unos pocos segundos. En particular, en combinación con curados de capas de revestimiento por medio de radiación de la NIR, es posible un rendimiento muy alto para el revestimiento, especialmente para el revestimiento de polvo.

. EJEMPLOS Los ejemplos siguientes ilustran la invención: Ejemplo 1: pre-tratamiento de la NIR de una superficie de acero y revestimiento subsecuente con una capa de polvo que cura la NIR Un tubo de acero cilindrico sucio con aceites y grasas que resultan de su proceso de producción y de su tratamiento para protección contra oxidación instantánea se irradió, mientras que giraba, a partir de una distancia de 6 cm con un emisor de, radiación de la NIR convencional (energía de 1000 W) por 10 segundos, por lo cual la superficie se calentó hasta una temperatura entre 100°C y 120°C. Una capa de polvo de la NIR DUROTHERM RAY-TEC NIR-9216 (producto comercial de DuPont Pulverlack GmbH & Co.KG) se aplicó sobre la superficie que ha sido pre-tratada en esta manera, y se fundió sobre la superficie pre-templada. Un emisión de radiación de la NIR adicional subsecuentemente curó completamente la capa de revestimiento de polvo en 8 segundos. Una superficie de flujo homogéneo, libre de poros y burbujas, con excelente adherencia al substrato y con las siguientes propiedades: Ejemplo Comparativo 2: Revestimiento de una superficie de acero sin tratar con una capa de polvo de curado de la NIR Un tubo de acero sucio con aceites y grasas análogos al Ejemplo 1 se revistió, sin pre-tratamiento de acuerdo con la invención con una capa de polvo de la NIR DUROTHERM RAY-TEC NIR-9216 y se irradió subsecuentemente, mientras que giraba, a partir de una distancia de 6 cm con un emisor de radiación de la NIR con una energía de 1000 W por una duración de 18 segundos. Durante este tiempo, ocurrió la fusión y curación de la capa de revestimiento de polvo. Las burbujas se desarrollan en la superficie durante el proceso de fusión, se formaron cráteres debido a la insuficiente humectación y algunas regiones permanecieron sin humectado sobre grandes áreas. La prueba de las propiedades de revestimiento proporciona los siguientes resultados: Ejemplo 3: pre-tratamiento de la NIR de una superficie de acero y revestimiento subsecuente de laca de polvo y curado de convección Se utilizó una placa de acero sucia con aceites y grasas' que resultan de su proceso de producción y de su tratamiento para protección contra oxidación instantánea. La placa * se irradió con un emisor de radiación de la NIR convencional (1000 W) a partir de una distancia de 8 cm por una duración de 12 segundos. La superficie de la placa de acero se activó térmicamente de ese modo y se calentó superficialmente a una temperatura de 130°C. La placa de acero se revistió subsecuentemente con una capa de polvo termorreactiva convencional sobre una base de poliéster/resina de isocianurato de triglicidilo/sistema endurecedor y la capa de revestimiento de polvo se curó en un horno de convección a 200 °C por 15 minutos. Un análisis del revestimiento obtenido produjo los siguientes resultados: Ejemplo 4: pre-tratamiento de la NIR de una superficie de aluminio y revestimiento subsecuente con un cebador de agua Un perfil de aluminio en una condición sucia para uso en la industria de la construcción de ventanas se irradió con un emisor de radiación de la NIR con una energía de 1500 W a partir__ de una distancia de 5 cm y a una velocidad transportadora de 8 /minuto . Después de una distancia de enfriamiento de 4 m, el perfil de la lámina se revistió con un cebador acuoso convencional que se secó subsecuentemente con un emisor de radiación de la NIR con una energía de 500 W a partir de una distancia de 10 cm. Se obtuvo un revestimiento libre de poro con buena adherencia, las propiedades de las cuales corresponden a un revestimiento con el cebador sobre un soporte pre-tratado convencionalmente.

Ejemplo 5: pre-tratamiento de la NIR y revestimiento subsecuente con una capa de polvo de curado de UV Una placa de hierro fundido gris de aproximadamente 12 mm de espesor se irradió a partir de una distancia de 5 cm con un emisor de radiación de la NIR con una energía de 1500 W por 10 segundos. La placa se calentó superficialmente hasta una temperatura de 130°C. La placa de hierro fundido gris se revistió subsecuentemente con una capa de polvo de curado de UV convencional (UV-TEC UP-023-9490-0, comercialmente disponible de DuPont Pulverlack GmbH&Co. KG) , fundida con un emisor de radiación de IR convencional y curada con un emisor de radiación de UV convencional. El revestimiento obtenido fue libre de defectos superficiales y mostró excelente adherencia en el soporte. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Proceso para revestir superficies metálicas, caracterizado porque comprende las etapas de: (a) pre-tratar una superficie metálica con "radiación de NIR de alta energía a una longitud de onda que varía de 730 a 1200 nm con una intensidad de más de 1 W/cm2; y (b) aplicar una composición de revestimiento a la superficie metálica, la composición de revestimiento se selecciona del grupo que consiste de composiciones de polvo y composiciones de líquido.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende la etapa de irradiar la composición de revestimiento con radiación de NIR o radiación de UV para llevar a cabo el secado y curado.

* . El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento es una composición de polvo.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (a) de pre-tratamiento perdura de 1 a 60 segundos en duración.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (b) sigue inmediatamente de la etapa (a) .

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (a) es el único proceso de pre-tratamiento aplicado a la superficie metálica.

7. Una superficie metálica revestida por un proceso, caracterizada porque comprende las etapas de: (a) pre-tratar la superficie metálica con radiación de NIR de alta energía a una longitud de onda que varía de 730 a 1200 nm con una intensidad dé más de 1 W/cm2; y (b) aplicar una composición de revestimiento a la superficie metálica, en donde la composición de revestimiento se selecciona del grupo que consiste de composiciones de polvo y composiciones de líquido.