PROCESO PARA CURAR REVESTIMIENTOS EN POLVO
Campo de la Invención La invención se relaciona con curar de revestimientos en polvo sobre sustratos metálicos y no metálicos por irradiación con radiación seleccionada cercana a infrarrojo (NIR, por sus siglas en inglés) . Antecedentes de la Invención A lo largo de los años, los revestimiento en polvo se han usado para muchas diferentes aplicaciones de revestimiento de superficie y numerosas formulaciones de revestimiento en polvo se ha desarrollado para varias áreas de uso . Una vez aplicadas sobre el sustrato, las formulaciones de revestimiento en polvo pueden curarse por varios procesos. Ejemplos son procesos térmicos que usan hornos de convección, emisores de luz infrarroja o combinaciones de los mismos, tratamiento con radiación UV e irradiación con radiación en el rango (NIR) cercano al infrarrojo del espectro. La radiación NIR es radiación de alta intensidad de longitud de onda en el rango desde 750 hasta 1200 nanometros. El rango de longitud de onda de emisores de radiación NIR convencionales generalmente cubre un espectro desde 250 hasta 5500 nanometros, con el enfoque primario en el rango de longitud de onda corta. La tecnología NIR hace posible curar revestimientos en polvo sin calentar sustancialmente el
No. Ref . : 161418 sustrato secundario. Los revestimientos en polvo pueden fundirse y curarse en un paso de proceso individual sin las desventajas de curado térmico convencional, tales como exposición a temperaturas elevadas, o las desventajas de curado UV, tales como pasos múltiples de proceso y curado incompleto en sistemas pigmentados. En procesos NIR, la capa de revestimiento completa se calienta uniformemente y la radiación se refleja desde las superficies metálicas, véase K. Bar, "Sekundenschnelle Aush rtung von Pulverlack" [Revestimientos en Polvo Curados en Segundos], JOT 2/98. EP-A 1 137 723 describe un proceso para curado de revestimientos en polvo con radiación NIR, en el cual los tiempos de curado y las temperaturas de la superficie de los sustratos revestidos con los revestimientos en polvo se controlan con contenidos apropiados de sulfato de bario y/o óxido de aluminio y/o carbón negro. EP-A 1 208 176 describe un proceso para la producción de revestimientos en polvo resistentes al agua usando composiciones de revestimiento en polvo basadas sobre ciertas resinas de poliéster y curado por radiación NIR. EP-A 1 056 811 describe un proceso para la producción de revestimientos en polvo y curado de los revestimientos por irradiación NIR, en el cual las composiciones de revestimiento en polvo contienen resinas con un contenido específico de grupos funcionales los cuales son capaces de formar enlaces de puente de hidrógeno. Cuando los revestimientos en polvo se curan con radiación NIR, en particular sobre sustratos metálicos, pueden surgir problemas con respecto a la calidad del revestimiento, especialmente en geometrías 3D (tridimensionales) complicadas. Debido a la alta velocidad de fusión y curado con irradiación NIR, la cual puede ser por ejemplo del orden de 1 a 7 segundos, cambios en la formación de película pueden algunas veces ser inevitables en comparación con sistemas convencionales (lo cual toma algunos 700 a 900 segundos) . Variaciones en la calidad de la superficie que toman la forma de ondulaciones, deslustrado, y picaduras pueden, por ejemplo, ocurrir. Además, cuando el espesor de la capa incrementa, el aire puede entramparse, lo cual puede atrofiar el flujo y las propiedades mecánicas de la película. Sumario de la Invención Esta invención proporciona un proceso para curar revestimientos en polvo lo cual hace posible fundir y curar revestimientos en polvo usando radiación NIR y lo cual proporciona revestimientos que tienen propiedades mecánicas mejoradas, flujo mejorado y uniformidad incrementada de brillo de la superficie del revestimiento. El proceso para curado de revestimientos en polvo se caracteriza por la fundición y curado de los revestimientos en polvo con radiación NIR, cuyo espectro de radiación está restringido por filtración controlada de radiación NIR para un rango de longitud de onda de 250 a 3000 nanometros, preferiblemente de 400 a 1800 nanometros, con el enfoque primario de la radiación estando en el rango de longitud de onda corta desde 750 hasta 1200 nanometros. Sorprendentemente, debido a la restricción del espectro de radiación de conformidad con la invención, el proceso de conformidad con la invención hace posible controlar la formación de película y el reticulado de los revestimientos en polvo en tal manera que la desgasificación de la capa de revestimiento puede proceder directamente, el revestimiento exhibe flujo mejorado y propiedades de superficie, tales como, uniformidad del brillo de la superficie así como las propiedades mecánicas del revestimiento curado pueden mejorarse significativamente en calidad. Breve Descripción de las Figuras Figura 1 Superficie después del curado sin filtro (longitud de onda >1800 nm) . Figura 2 Superficie después de curado con filtro (longitud de onda <1800 nm) .
Descripción Detallada de la Invención El proceso se lleva a cabo de conformidad con la invención en donde la radiación desde lámparas NIR se filtra usando varios filtros que tienen características específicas. En esta manera, la distribución espectral de la radiación desde lámparas NIR puede restringirse a la longitud de onda en el rango desde 250 hasta 3000 nanometros, preferiblemente desde 400 hasta 1800 nanometros y más preferiblemente, desde 750 hasta 1200 nanometros. El rango de longitud de onda de lámparas NIR convencionalmente incluye el espectro desde 250 hasta 5500 nanometros , en donde el enfoque primario está en el rango de longitud de onda corta, con aproximadamente 80% de la salida de radiación integrada estando en el rango de longitud de onda corta desde 750 hasta 2500 nanometros. Usando filtros específicos, es posible restringir el rango de longitud de onda de las lámparas en tal manera que la radiación de la longitud de onda superior a 1800 nanometros es completamente virtualmente enmascarada. La radiación de rango de longitud de onda <400 nanometros, preferiblemente de <750 nanometros, puede enmascararse de manera simi1ar . La composición de revestimiento en polvo aplicada puede, por ejemplo, curarse usando emisores de radiación NIR de energía alta convencionales. Es, por ejemplo, posible usar emisores de radiación NIR con un emisor de temperatura de superficie de la bobina incandescente de entre 2000 y 3500 K. La salida de energía es, por ejemplo, mayor de l.W/cm2, preferiblemente mayor de 10 W/cm2. El período de irradiación puede, por ejemplo, estar dentro del rango desde 0.5 hasta 300 segundos, preferiblemente desde 1 a 60 segundos. En la irradiación, el polvo primero se funde y después se cura, por ejemplo, en un período desde 0.5 hasta 60 segundos. Los emisores de radiación NIR los cuales pueden usarse son convencionales, por ejemplo basados en lámparas de halógeno, en particular lámparas de halógeno de alta energía. Los emisores de radiación apropiados para el proceso de conformidad con la invención están disponibles comercialmente, por ejemplo, de Adphos AG, por ejemplo aquellos basados en lámparas de halógeno con una temperatura de bobina de hasta -3773°C (-3500° ) . También es posible usar una combinación con fuentes de calor convencionales (radiación infrarroja, hornos de convección, emisores de radiación infrarrojos de gas) , opcionalmente junto con sistemas reflector/lente adicionales. En particular, el proceso de conformidad con la invención también es apropiado para curar objetos de tres dimensiones revestidos con polvo, en este caso la irradiación uniforme puede lograrse usando adicionalmente una combinación con fuentes de calor convencionales y/o reflectores para la radiación NIR.
Las composiciones de revestimiento en polvo utilizables de conformidad con la invención pueden contener sistemas de agente aglutinante/ curado convencionales, tales como, por ejemplo, resinas de poliéster con epoxi de bajo peso molecular y/o agentes de curado de hidroxialquilamida y/o isocianatos dimerizados (uretidionas) y/o isocianatos bloqueados, sistemas híbridos de epoxi /pol iéster , resinas epoxi con agentes de curado de diciandiamida , agentes de curado de ácido carboxilico o agentes de curado fenólico, o también resinas de acrilato funcionari zadas con epoxi con ácido carboxilico o agentes de curado de anhídrido carboxilico, junto con pigmentos convencionales y/o entendedores y aditivos convencionales, tales como, por ejemplo, agentes de nivelación, agentes desgasificantes, agentes texturi zantes , agentes deslustradores y similares. Las composiciones de revestimiento en polvo de conformidad con la presente invención pueden aplicarse color utilizando pigmentos orgánicos o inorgánicos convencionales o tinturas así como agentes que imparten efecto especial no metálico. Los revestimientos en polvo los cuales son apropiados para curado con radiación NIR se describen, por ejemplo, en WO 99/41323.
Los revestimientos en polvo utilizables de conformidad con la invención pueden producirse de manera convencional, por ejemplo, utilizando procesos de extrusión/pulverización conocidos, la producción de polvos por rocío a partir de soluciones supercríticas, los procesos de dispersión no acuosa (NAD, por sus siglas en inglés) o procesos de atomización de onda estacionaria de ultrasonido (USWA, por sus siglas en inglés). El polvo puede aplicarse sobre el sustrato a revestirse utilizando procesos de rocío electrostáticos, por ejemplo, utilizando pistolas de rocío corona o tribo o con otros proceso de aplicación de polvo apropiados, por ejemplo, aplicación en la forma de dispersión acuosa (ignífugo en polvo) o por medio de procesos de esparcimiento de banda ancha . Pueden usarse varios filtros con características específicas individualmente o en combinación con otro para filtrar la radiación de lámparas NI . Tales filtros son, por ejemplo, filtros basados en vidrio borosilicato (con óxidos de hierro) , vidrio de sílice, cerámica vitrea. Tales filtros pueden revestirse adicionalmente sobre uno o ambos lados, por ejemplo con sustancias absorbentes o reflejantes. Ejemplos de tales filtros son Borofloat®, Borofloat®-I , Robax®, Robax®-IR, Quarz-IR de las compañías Irlbacher Glas Technick & Handel, U AXIS Optics, Schott, Melles, Griot . Filtros basados en cerámicas de vidrio y vidrios borosilicatos , por ejemplo, Robax® IR revestido sobre ambos lados y Borofloat® IR, son utilizables preferiblemente. Los revestimientos obtenidos usando los procesos de conformidad con la presente invención tienen flujo excelente, sin tomar en cuenta el espesor de la capa, propiedades mecánicas mejoradas y exhiben uniformidad mejorada de brillo de la superficie sin defectos. El revestimiento puede adicionalmente directamente ser desgasificado sobre el rango de espesor de revestimiento de relevancia a aplicaciones prácticas de 50 a 150µ??, resultando así en propiedades de película mejoradas sustancialmente . Los revestimientos en polvo obtenidos usando el proceso de conformidad con la invención pueden usarse para cualesquier aplicaciones de revestimiento en polvo convencionales. Los sustratos que pueden usarse son, por ejemplo, metales, tales como, aluminio, acero, así como productos derivados de madera o superficies de plástico. En particular, revestimientos funcionales pueden aplicarse sobre tuberías, componentes de metal para reforzamiento de concreto o elementos estructurales, y también pueden aplicarse revestimientos sobre objetos de tres dimensiones complicados. El proceso de conformidad con la invención también puede usarse a varias velocidades de revestimiento en el proceso de revestimiento de bobina.
Los siguientes ejemplos ilustran la invención. Ej emplos Producción de Revestimiento en Polvo Las materias primas se pesan por sus porcentajes de peso y mezclan en estado seco en un mezclador de distribución-pistón durante 10 min. Para formar una mezcla previa homogénea. Esta mezcla previa entonces se dispersa por medio de un extrusionador, por ejemplo, del tipo ZSK 25 de Messrs. Werner & Pfleiderer, a temperaturas entre 80 y 120 centígrados. La mezcla extruida resultante se cubre como película de aproximadamente 1-2 mm de espesor usando un rodillo de presión enfriado y enfriado <35°C tal que la película pueda quebrarse subsecuentemente en piezas pequeñas (trozos, aproximadamente 0.5 a 1 cm) por medio de un triturador. Estos trozos se pulverizan hasta polvo que tiene una distribución de tamaño de partícula estadística de 1 a 100 mieras por medio de un molino clasificador, por ejemplo del tipo ikropul CM 2 L de Messrs. Mikropul. Ejemplo 1; Producción de un revestimiento en polvo basado en resina de poliéster Los siguientes componentes se mezclan previamente: 62.6% resina de poliéster Alftalat® 03640 (Compañía Solutia) , 4.86% agente de curado Araldit PT 910 (Compañía Vantico) , 3.3% agente de flujo y agente de desgasificación Benzoin (Compañía Químicos VAT) y Additol® VXL 9824 (Compañía Solutia) , 4.3% relleno Blanc fixe (Compañía Sachtleben) asi como 25% pigmento de dióxido de titanio Tipure 960 (Compañía DuPont) . Ejemplo 2 : Producción de revestimiento en polvo basado en resina epóxida
Los siguientes componentes se mezclan previamente: 57.2% resina epóxida Epikote® 1002 (Compañía Shell), 17.1% agente de curado HT 3082 (Compañía Vantico) , 0.7% agente de flujo Resiflow® PV 88 (Compañía orlee) , 3% relleno Blanc fixe así como 22% pigmento de dióxido de titanio Tipure 960. Aplicación y Msdición de propiedades de la superficie Todas las pruebas de revestimiento en polvo se realizaron sobre hoja de aluminio cromada de lmm de espesor. Los revestimientos en polvo se aplicaron en espesores de capa convencionales de un promedio de 70 y 80 pm y se fundieron y curaron por medio de radiación NIR. Resultados: Véase la Tabla y Figuras 1 y 2 Tabla: Parámetro Evaluación sin Evaluación con filtro filtro Aire entrampado Cantidad: m 5 Cantidad: ninguna (sección transversal Tamaño: g 2-3 Tamaño : no de la base) aplicable Brillo (ángulo 60°) 60 85 (DIN 67530) Flujo (Barrido de Longitud de Onda: Longitud de Onda) 40-50 onda:<20 Prueba de Impacto Ejemplo 1: <10 >40. (inchp) Ejemplo 2: <10 >60 (AST D 2794) Prueba flexional Ejemplo 1: >10 <3 (DIN EN ISO 1519) Ejemplo 2: >8 <3 Después del curado por medio de radiación NIR filtrada, las superficies revestidas de las hojas metálicas no muestran nada de aire atrapado y adicionalmente exhiben brillo mejorado significativamente del revestimiento, mostrado por la Tabla anterior y por las Figuras 1 y 2. Además de esto, las propiedades de flujo del revestimiento están mejoradas (véase los resultados del barrido de Onda en la Tabla) . La prueba de impacto así como las pruebas de estiramiento (prueba Flexional) en la Tabla muestran resultados mejorados comparados con el curado por medio de radiación NIR sin filtrar. 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.