MXPA06002302A - Procesos de etapas multiples para secado y curado de substratos recubiertos con recubrimiento de base acuosa y un recubrimiento superior. - Google Patents

Procesos de etapas multiples para secado y curado de substratos recubiertos con recubrimiento de base acuosa y un recubrimiento superior.

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MXPA06002302A
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Abstract

Se describe un proceso multietapas para secar y curar substratos recubiertos con una capa base soportada en agua, liquida y una capa superior que incluye: (a) aplicar una composicion de recubrimiento base soportada en agua, liquida a la superficie del substrato, (b) exponer la composicion de recubrimiento base al aire que tiene una temperatura en el intervalo desde ambiente hasta alrededor de 40 degree C, por un periodo de alrededor de 30 segundos para volatilizar al menos una porcion de material volatil de la composicion de capa base liquida, la velocidad del aire en la superficie de la composicion de la capa base es de alrededor de 0.3 hasta alrededor de 1 metro por segundo; (c) aplicar el aire caliente a la composicion del recubrimiento base durante un periodo en el intervalo desde alrededor de 30 hasta alrededor de 45 segundos, la velocidad del aire en la superficie de la composicion del recubrimiento base esta en el intervalo desde alrededor de 1.5 hasta 15 metros por segundo, el aire tiene una temperatura en el intervalo desde alrededor de 30 degree C hasta alrededor de 90 degree C, (d) aplicar radiacion infrarroja y aire caliente simultaneamente a la composicion del recubrimiento base por un periodo en el intervalo desde alrededor de 30 hasta 45 segundos, la velocidad del aire en la superficie del recubrimiento base en el intervalo desde alrededor de 1.5 hasta 5 metros por segundo, el aire tiene una temperatura en el intervalo desde alrededor de 30 degree C hasta alrededor de 60 degree C, de tal manera que un recubrimiento base suficientemente seco se forma sobre la superficie del substrato; (e) aplicar una composicion de recubrimiento superior sobre el recubrimiento base; y (f) curar simultaneamente la composicion del recubrimiento base y la composicion del recubrimiento superior en conjunto.

Description

PROCESOS DE ETAPAS MULTIPLES PARA SECADO Y CURADO DE SUBSTRATOS RECUBIERTOS CON RECUBRIMIENTO DE BASE ACUOSA Y UN RECUBRIMIENTO SUPERIOR Campo de la Invención La presente invención se relaciona al secado de recubrimientos de suspensión de agua líquidos para aplicaciones de recubrimiento automotriz y, más particularmente, a procesos de etapas múltiples para secado de recubrimientos de suspensión de agua líquidos que incluyen una combinación de secado por convección y radiación infrarroja para la subsiguiente aplicación del recubrimiento superior, el cual también se refiere como el Proceso QwikDri™ de DuPont .
Antecedentes de la Invención Actualmente las carrocerías automotrices se tratan con capas múltiples de recubrimientos que mejoran la apariencia del automóvil, por ejemplo, color, efectos metálicos, brillo, etc., y también proporcionan protección de, por ejemplo, corrosión, despoetillado, luz ultravioleta, químicos y otras condiciones ambientales que pueden deteriorar la apariencia del recubrimiento y la carrocería fundamental del auto. Las formulaciones de estos recubrimientos pueden variar ampliamente. Sin embargo, un mayor reto que enfrentan todos REF:170070 los fabricantes automotrices es cómo secar y curar rápidamente estos recubrimientos con el mínimo de inversión en capital y espacio de piso, el cual se valora como algo de valor alto en las plantas de fabricación. Se han propuesto varias ideas para acelerar los procesos de secado y curado para recubrimientos de automóviles, tales como secado por convección de aire caliente. Mientras que el secado con aire caliente es rápido, puede formar una película sobre la superficie del recubrimiento la cual impide el escape de volátiles de la composición de recubrimiento y provocar pequeños estallidos, burbujas o ampollas las cuales arruinan la apariencia del recubrimiento seco. Otros métodos y aparatos para secar y curar un recubrimiento aplicado a una carrocería de automóvil se describen en las Patentes de EUA Nos. 4,771,728; 4,907,533; 4,908,231 y 4,943,447. Hoy en día los fabricantes automotrices también están respondiendo a las preocupaciones ambientales con sustitución aumentada de materiales a base de agua en lugar de materiales a base de solvente. Esto ocupa una carga adicional en el proceso de secado y curado, puesto que los materiales a base de agua generalmente requieren tiempos de secado más prolongados para la instantáneo del agua necesaria. También, los recubrimientos de suspensión de agua son propensos a ciertos defectos descritos como agujeros pequeños durante los procesos de secado y curado, debido al aire, el agua, y/o solvente atrapado en el recubrimiento provocado por un mecanismo similar a aquel descrito anteriormente. Esto ocupa un problema adicional en los fabricantes automotrices, puesto que estos defectos necesitan ser reparados en el lugar del acabado del vehículo. La Patente de EUA No. 6,291,027 describe un método para aceleración del secado y curado de los sistemas a base de agua que usan dos zonas de secado de radicación infrarroj a/aire caliente combinadas respaldo con respaldo. El mantenimiento de dos zonas infrarrojas no solamente es caro sino también cae en el desperdicio. Se necesita un proceso de secado de etapas múltiples económico y rápido el cual inhiba la formación de defectos en la superficie y penetre en el recubrimiento, particularmente para uso con recubrimientos de suspensión de agua líquidos para ser nuevamente cubierto con recubrimiento superior líquido . Breve Descripción de la Invención La presente invención proporciona un proceso para recubrimiento de un substrato y secado rápido del substrato recubierto usando solamente una zona de secado infrarroja, en combinación con secado por convección simultánea, particularmente para uso con recubrimientos de suspensión de agua líquidos, que incluyen pinturas de imprimación, pinturas para después de la imprimación, recubrimientos de base y recubrimientos transparentes . La presente invención particularmente se dirige a un proceso para secar rápidamente recubrimientos de suspensión de agua líquidos sobre un substrato para aplicación de recubrimiento superior subsiguiente, el cual comprende los pasos de: (a) aplicación, comúnmente en una cabina de esmaltado con aerógrafo, de una composición de recubrimiento de base soportada en agua líquido a una superficie del substrato; (b) exposición de la composición de recubrimiento base, preferiblemente en una zona de instantáneo, al aire que tiene una temperatura en el intervalo de desde alrededor de 20 °C (ambiente) hasta alrededor de 40 °C por un período de por lo menos alrededor de 30 segundos para volatilizar por lo menos una porción del material volátil de la composición del recubrimiento base líquido, la velocidad del aire en una superficie de la composición de recubrimiento base que es alrededor de 0.3 hasta alrededor de 1 metro por segundo; (c) aplicación del aire calentado a la composición de recubrimiento de base, preferiblemente en una zona de horno de convección, por un período de alrededor de 30 segundos hasta 2 minutos, la velocidad del aire en la superficie de la composición del recubrimiento base que es alrededor de 1.5 hasta alrededor de 15 metros por segundo, el aire que tiene una temperatura en el intervalo desde alrededor de 30 °C hasta alrededor de 90 °C; (d) aplicación continua o pulsada de radiación infrarroja, preferiblemente a una densidad de polvo de alrededor de 25 KW por metro cuadrado o menos, y aire caliente simultáneamente para la composición de recubrimiento base, preferiblemente en una zona de horno de convección/radiación infrarroja combinada, por un período desde alrededor de 30 segundos hasta 2 minutos, la velocidad del aire en la superficie de la composición del recubrimiento base es alrededor de 1.5 hasta 5 metros por segundo, el aire tienen una temperatura de desde alrededor de 30 °C hasta alrededor de 60 °C, de manera que se forma un recubrimiento base suficientemente seco sobre la superficie del substrato; y (e) la aplicación de una composición de recubrimiento superior sobre el recubrimiento base . Breve Descripción de las Figuras El resumen anterior, además de la descripción detallada que continúa de las modalidades preferidas, serán mejor entendidas cuando se leen en conjunto con los dibujos anexos. En los dibujos: La FIG. 1 es un diagrama de flujo de un proceso para secado de un recubrimiento de base líquida para recubrimiento superior líquido de acuerdo con la presente invención; La FIG: 2 es un diagrama esquemático elevado lateral de una porción del proceso de secado rápido de la FIG: 1 realizado en un proceso de línea de ensamble continuo; La FIG. 3 es una vista elevada de frente tomada a lo largo de la línea 3—3 de una porción del diagrama esquemático de la FIG. 2; y La FIG: 4 es una vista elevada de frente tomada a lo largo de la línea 4—4 de una porción del diagrama esquemático de la FIG. 2. Descripción Detallada de la Invención Refiriéndose a las figuras, en las cuales los números similares indican elementos similares en todos, se muestra en la FIG: 1 un diagrama de flujo de un proceso de etapas múltiples para recubrimiento y secado de un substrato de acuerdo con la presente invención. El proceso de la presente invención es apropiado para secado de cualquier recubrimiento soportado en agua líquido, recubrimientos particularmente automotrices, pinturas de imprimación, pinturas para después de la imprimación, recubrimientos de base y recubrimientos transparentes . La presente invención se discutirá de forma general ahora en el contexto de secado de recubrimientos de suspensión de agua líquidos para aplicación subsiguiente de recubrimiento superior. Un experto en la técnica podría entender que el proceso de la presente invención, una vez localizado apropiadamente, también es útil para secado de substratos recubiertos con pinturas de imprimación, pinturas para después de la imprimación, y/o recubrimientos superiores de suspensión de agua líquidos. Este proceso también es apropiado para recubrir substratos de metal o poliméricos en un proceso de lotes o continuo. En un proceso de lotes, el substrato es estacionario durante cada etapa de tratamiento del proceso, si es en un proceso continuo el substrato está en movimiento continuo a lo largo de una línea de ensamble. La presente invención se discutirá generalmente en el contexto de recubrimiento de un substrato en un proceso de línea de ensamble continua, a pesar de que el proceso también es útil para recubrimiento de substratos en proceso de lotes . Los substratos útiles que pueden ser recubiertos de acuerdo con el proceso de la presente invención incluyen substratos de metal, substratos poliméricos, tales como materiales termofij os , y combinación de estos. Los substratos de metal útiles que pueden ser recubiertos de acuerdo con el proceso de la presente invención incluyen metales ferrosos tales como hierro, acero, y aleaciones de estos, metales no ferrosos tales como aluminio, zinc, magnesio y aleaciones de estos, y combinaciones de estos. Preferiblemente, el substrato se forma de acero laminado en frío, acero electrogalvanizado tal como acero electrogalvanizado por inmersión térmica o acero de hierro-zinc electrogalvanizado, aluminio o magnesio . Los materiales termofijos útiles incluyen poliésteres, epóxicos, fenólicos, poliuretanos tales como materiales termofijos de uretano de moldeo inyectado de reacción (RIM) y mezclas de estos. Los materiales termoplásticos útiles incluyen poliolefinas termoplásticas , tales como polietileno y polipropileno, poliamidas tales como nailon, poliuretanos termoplásticos, poliésteres termoplásticos, polímeros acrílicos, polímeros de vinilo, policarbonatos , copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno, hule EPD , copolimeros y mezclas de estos. Preferiblemente, los substratos se usan como componentes para fabricar vehículos automotrices, que incluyen pero no se limitan a automóviles, camiones y tractores. Los substratos pueden tener cualquier forma, pero preferiblemente en forma de componentes de carrocería automotriz tal como carrocerías (estructuras) , cubiertas, puertas, salpicaderas, defensas y/o accesorios de vehículos automotrices. La presente invención se discutirá primero de forma general en el contexto de recubrimiento de una carrocería automotriz metálica. Un experto en la técnica podría entender que el proceso de la presente invención también es útil para recubrimiento de componentes de metal y/o poliméricos no automotrices . Refiriéndose ahora a la FIG: 1, como se indicó anteriormente, el proceso completo se describe en el contexto de secado de substratos recubiertos con un recubrimiento de base soportado en agua liquido para aplicación subsiguiente de recubrimiento superior. Antes del tratamiento de acuerdo con el proceso de la presente invención, el substrato de metal se puede limpiar y desengrasar y se puede depositar sobre la superficie del substrato de metal un recubrimiento de pretratamiento, tal como pretratamiento BONDE ITE ® 958, suministrado por Henkel Technologies, Madison Heights, Michigan, alternativa o adicionalmente, se puede electrodeposxtar sobre el substrato de metal una composición de recubrimiento electrodepositable . Los métodos de electrodeposición útiles y las composiciones de recubrimiento electrodepositables incluyen composiciones de recubrimiento electrodepositables aniónicas o catiónicas convencionales, tales como los recubrimientos de base epoxi catiónicos discutidos en las Patentes de EUA Nos. 4,980,398; 5,095,051 y 5,356,960, las cuales están incorporadas aquí por referencia. Siguiendo la aplicación del recubrimiento de pretratamiento y recubrimiento electrodepositable, se puede aplicar una pintura de imprimación, o pintura para después de la imprimación, líquido o en polvo. Como se muestra en la FIG: 1, después del pretratamiento descrito anteriormente, se aplica una composición de recubrimiento base soportada en agua, líquida preferida diseñada para nuestro proceso de secado rápido, a una superficie del substrato de metal (carrocería automotriz 16 mostrada en la FIG: 2) en un primer paso 110, preferiblemente sobre un recubrimiento electrodepositado como se describió anteriormente o pintura de imprimación. El recubrimiento base líquido se puede aplicar a la superficie del substrato en el paso 110 mediante cualquier proceso de recubrimiento apropiado bien conocido para aquellos expertos en la técnica, por ejemplo por recubrimiento por inmersión, recubrimiento de laminado directo, recubrimiento de laminado inverso, recubrimiento por cortina, recubrimiento por rocío, recubrimiento con cepillo y combinaciones de estos. El método y aparato para la aplicación de la composición de recubrimiento base líquida al substrato se determina en parte por la configuración y tipo de material del substrato. En plantas de ensamble automotriz, sin embargo, generalmente se prefiere que se use la aplicación de rocío en cabinas de esmaltado con aerógrafo, puesto que se logran los mejores resultados en términos de control del pigmento, especialmente de orientación del pigmento en hojuelas. Cualquiera de los procedimientos de rocío conocidos se puede adoptar, tal como rociado de aire comprimido, rociado electrostático (pistola o campana rotatoria) , rociado caliente y rociado sin aire, y cualquiera de los métodos manual o automático son apropiados. Más comúnmente, el recubrimiento base se aplica en dos recubrimientos, un recubrimiento con equipo de rocío electrostático convencional tal como un atomizador de campana rotatoria de alta velocidad (alrededor de 20,000 hasta alrededor de 100,000 revoluciones por minuto a un voltaje alto (alrededor de 60,000 hasta alrededor de 90,000 voltios) y un segundo recubrimiento con equipo de roclo atomizado de aire convencional. La composición de recubrimiento base líquida preferida usada en esta invención es una composición pigmentada la cual comprende un material que forma película o aglutinante, opcionalmente agentes de reticulado, material líquido volátil y partículas de pigmento dispersas en el líquido para color apropiado, efecto y cubrimiento. El material volátil empleado en el recubrimiento base de la presente invención es un medio líquido acuoso, el cual hace mucho más difícil secar el recubrimiento base. Esta se refiere comúnmente como una composición de recubrimiento base acuosa o soportada en agua, la cual se está usando incrementadamente en las plantas de ensamble automotrices para reducir emisiones de solventes. Por "medio líquido acuoso", significa cualquier agua sola o agua mezclada con uno o más solventes de coalescencia tales como alcoholes, cetonas, ásteres, éteres de glicol y lo similar. El medio acuoso también puede y preferiblemente contiene sustancias solubles en agua introducidas para el propósito de ajusfar el pH de la composición de recubrimiento base, como será apreciado por aquellos expertos en la técnica. Cualquiera de una amplia variedad de composiciones de recubrimiento base soportadas en agua automotrices disponibles comercialmente se pueden emplear en la presente invención, así como cualquiera de aquellas usadas hoy en dia en plantas de ensamble automotriz. Comúnmente, estas composiciones son ya sea de auto secado (seca físicamente) , auto reticulado, o composiciones de reticulado extremo (termofijos) , basadas en uno o más materiales que forman película o aglutinantes y opcionalmente agentes de reticulado, material líquido volátil, pigmentos y/o rellenos, y otros aditivos de la industria de pinturas . Un recubrimiento tal basado en tecnología látex de núcleo-cubierta se describe en la Patente de EUA No. 5,219,900 incorporada aquí por referencia. Preferiblemente, el recubrimiento base es una composición de recubrimiento reticulable que comprende por lo menos un material que forma película termofija compatible con agua, tal como acrílicos, poliésteres, (incluyendo alquidales) , poliuretanos y epóxicos, por lo menos una micropartícula o microgel de polímero reticulado dispersable en agua, tal como partículas o látex de microgel acrílicos, y por lo menos un material de reticulado, tal como aminoplastos, poliisocianatos, poliácidos, polianhídridos y mezclas de estos. También se pueden usar materiales que forman película termoplásticos y autoreticulables . La cantidad de material que forma película en el recubrimiento base líquido generalmente está en el intervalo desde alrededor de 40-98 por ciento en peso en una base de sólidos de peso total de la composición de recubrimiento base. El contenido de sólidos de la composición de recubrimiento base líquida generalmente está en el intervalo desde alrededor de 10-60 por ciento peso, y preferiblemente alrededor de 20-50 por ciento peso. La composición de recubrimiento base además puede comprender uno o más pigmentos u otros aditivos tales como catalizadores, absorbedores UV, agentes de control de reología y agentes tensoactivos . Los pigmentos de hojuelas útiles incluyen hojuela de aluminio, hojuelas de bronce, mica recubierta, hojuelas de níquel, hojuelas de estaño, hojuelas de cobre y combinaciones de estas . Otros pigmentos apropiados incluyen óxidos de hierro, negro de humo, dióxido de titanio y pigmentos orgánicos coloreados tales como ftalocianinas . El pigmento específico para la relación de aglutinante puede variar ampliamente tanto como este proporcione el ocultamiento requerido y efecto (tal como efecto de "color sólido", "metálico glamoroso" o "aperlado") en el espesor de la película deseada y los sólidos de la aplicación. Los recubrimientos base de suspensión de agua termofijos reticulables apropiados (también conocidos como esmaltes) para recubrimientos compuestos de color-más-transparente (también conocido como recubrimiento de base/recubrimiento transparente) incluyen aquellos descritos en las Patentes de EUA Nos. 4,403,003; 4,539,263; 5,198,490; 5,401,790 y 5,071,904, las cuales están incorporadas aquí por referencia. Los recubrimientos base de suspensión de agua de auto-secado no reticulables apropiados (también conocidos como lacas) para recubrimientos compuestos de color más transparente incluyen aquellos descritos en las Patentes de EUA Nos. 5,760,123 y 6,069,218, las cuales están incorporadas aquí por referencia. Los esmaltes de recubrimiento base de suspensión de agua auto- reticulables apropiados para recubrimientos de compuesto de color-más-transparente incluyen aquellos descritos en la Patente de EUA No. 5,681,622, la cual está incorporada aquí por referencia. El espesor de la composición de recubrimiento base aplicada al substrato puede variar con base en los factores como pigmentación, el tipo de substrato y uso propuesto del substrato, por ejemplo, el ambiente en el cual el substrato va a ser colocado y la naturaleza de los materiales de contacto. Generalmente, el espesor de la composición del recubrimiento base aplicada al substrato está en el intervalo desde alrededor de 0.4-1.5 milésimas de pulgada (alrededor de 10-40 micrómetros) , y más preferiblemente alrededor de 0.5-1.2 milésimas de pulgada (alrededor de 12-30 micrómetros).
Refiriéndose ahora a las FIGS . 1 y 2, después de la aplicación del recubrimiento base, el proceso de la presente invención incluye un segundo paso 12, 112 de exposición de la composición del recubrimiento base a aire de baja velocidad o aire deshidratado que tiene una temperatura en el intervalo desde alrededor de 20°C (ambiente) hasta alrededor de 40°C, y preferiblemente alrededor de 20 °C hasta alrededor de 30°C, por un período de por lo menos alrededor de 15 segundos, preferiblemente por lo menos alrededor de 30 segundos, para volatilizar por lo menos una porción del material volátil de la composición de recubrimiento base líquida y "fusionarse" el recubrimiento base tal que se forma una película. Este paso de secado forzado inicial comúnmente es referido como un paso de "instantáneo" o secado instantáneo" , el cual preferiblemente tiene lugar en lo que es conocido como la "zona de instantáneo" la cual se localiza después de la cabina de esmaltado con aerógrafo en el proceso de línea de ensamble continuo. Preferiblemente, existe una zona de calma (no mostrada) posicionada entre la cámara de esmaltado con aerógrafo y la zona de instantáneo, en donde el recubrimiento base se expone virtualmente a ningún movimiento de aire por un máximo de alrededor de 15-30 segundos antes de que el paso de secado instantáneo se realice. Una vez en la zona de secado instantáneo 12, 112, la velocidad del aire en una superficie de la composición de recubrimiento base durante este paso preferiblemente está en el intervalo desde alrededor de 0.3 hasta alrededor de 1 metro por segundo, como para no perturbar o estropear (la onda u ondulación) la película por corrientes de aire que pasan soplando la superficie recubierta de base. La volatilización o instantáneo de volátiles del recubrimiento base 14 durante este paso se puede llevar a cabo en el aire abierto, pero es preferible que se lleve a cabo en una cámara de secado instantáneo 18 en la cual el aire deshidratado o calentado se circula a baja velocidad, como se muestra en la FIG: 2, para minimizar la contaminación de partículas soportadas en aire y también para minimizar los efectos no favorables de aire de ambiente húmedo, como se muestra en la FIG: 2. La carrocería automotriz 16 se coloca en la entrada a la cámara de secado instantáneo 18 y se mueve a través de ésta en la manera de la línea de ensamble a una velocidad que permita la volatilización del recubrimiento base como se discutió anteriormente. No se usan calentadores infrarrojos en este paso. La velocidad a la cual la carrocería automotriz 16 se mueve a través de la primera cámara de secado 18 y las otras cámaras de secado discutidas después depende en parte de la longitud y configuración de la cámara de secado 18, pero preferiblemente está en el intervalo desde alrededor de 3 metros por minuto hasta alrededor de 9 metros por minuto para un proceso continuo. Un experto en la técnica podría entender que se pueden usar secadores individuales para cada paso del proceso o que se puede usar un secador único que tiene una pluralidad de cámaras o secciones de secado individuales (mostradas en la FIG. 2) configuradas para corresponder a cada paso del proceso si se desea. El aire preferiblemente se suministra a la cámara de secado instantáneo 18 por un soplador opcional 20 o secador, mostrado en fantasma en la FIG: 2. El aire se puede circular a temperatura ambiente o calentado, si es necesario, al intervalo de temperatura deseado de alrededor de 20 °G hasta alrededor de 40 °C. Preferiblemente, la composición de recubrimiento base se expone a aire por un período en el intervalo desde alrededor de 30 segundos hasta alrededor de 2 minutos antes de que la carrocería del automóvil 16 se mueva a la siguiente etapa del proceso de secado. Refiriéndose una vez más a las FIGS. 1 y 2, el proceso comprende un paso siguiente 114 de aplicación de aire calentado relativamente a alta velocidad (secado por convección) a la composición del recubrimiento base por un período de por lo menos alrededor de 15 segundos, preferiblemente por lo menos alrededor de 30 segundos, y más preferiblemente alrededor de 45 segundos hasta alrededor de 2 minutos, con el propósito de remover una porción mayor del material líquido volátil del recubrimiento base. Este paso comúnmente es referido como un paso de "secado por convección" , el cual preferiblemente tiene lugar en una "zona de horno de convección" que viene después de la zona de instantáneo . Este secado por convección de volátiles del recubrimiento base 14 preferiblemente se lleva a cabo en una cámara de secado por convección 22 en la cual el aire caliente (esto es, aire de tibio a caliente) se circula a alta velocidad sobre la superficie del vehículo para continuar para deshidratar la película de recubrimiento. Durante esta etapa, es deseable formar ya sea una película ligeramente pegajosa o preferiblemente una película libre de pegamento (resiste a la adherencia de polvo y otros contaminantes soportados en aire) en la superficie del vehículo. Refiriéndose ahora a las FIGS . 2 y 3, los aparatos de secado por convección preferidos 22 incluyen paredes laterales con deflectores 24 que tienen boquillas o aberturas de ranuras 26 a través de las cuales el aire 28 se pasa para entrar al interior de la cámara de secado 22. Durante este paso, la velocidad del aire en la superficie 30 de la composición de recubrimiento base está en el intervalo desde alrededor de 1.5 metros por segundo hasta alrededor de 15 metros por segundo, preferiblemente desde alrededor de 2.0 hasta alrededor de 10.0 metros por segundo y, más preferiblemente, desde alrededor de 3.0 hasta alrededor de 7.0 metros por segundo. La temperatura del aire 28 en la zona de convección generalmente está en el intervalo desde alrededor de 30 °C hasta alrededor de 90 °C, y preferiblemente alrededor de 40 °C hasta alrededor de 80°C. Cualquiera que pueda ser el caso, el aire debe ser mantenido debajo de 90 °C para evitar que hierva el agua que permanece en el recubrimiento y se dañe la película. El aire se suministra por un soplador 32 o secador y puede ser calentado externamente o por el paso del aire sobre elementos de calentamiento (no mostrados) montados en la cámara. También, los vapores del solvente indeseables se pueden remover del interior de la cámara de secado por convección 22 a través de conductos formados en las paredes externas o pueden ser circulados a través del interior de la cámara de secado 22 vía el piso inferior 34. Preferiblemente, el flujo de aire se recircula para aumentar la eficiencia. Una porción del flujo de aire puede ser purgada para remover contaminantes y el aire fresco filtrado se puede agregar para cubrir cualquier pérdida. La carrocería del automóvil 16 se coloca en la entrada de la cámara de secado por convección 22 y se mueve lentamente a través de esta en la manera de la línea de ensamble a una velocidad que permita la volatilización de agua en el recubrimiento base como se discutió anteriormente.
No se usan calentadores infrarrojos en este paso. Si se instalan calentadores infrarrojos en esta cámara de secado por convección (no mostrados en la FIG: 3) , deben ser apagados . Refiriéndose nuevamente a las FIGS : 1 y 2, el proceso de la presente invención comprende otro paso de secado 116, también referido aqui como un paso de "secado por combinación de convección /IR", el cual preferiblemente tiene lugar en una combinación de "zona de horno de convección/lR" que sigue la zona de horno de convección descrita anteriormente. Este paso constituye el último paso de secado antes de que un sobre recubrimiento se pueda aplicar al recubrimiento base. La convección continuamente remueve el agua conforme ésta se evapora y la temperatura suficiente continúa la instantáneo a la velocidad deseada. Sin embargo, conforme los sólidos del recubrimiento base en el substrato aumentan, el agua se vuelve incrementadamente difícil de remover debido a que ésta se remueve por un proceso de difusión más lento que requiere mayor entrada de energía. Es cuando la energía radiante es más útil y el costo efectivo, puesto que ésta penetra en el recubrimiento y activa directamente las moléculas de agua vaporizando así el agua muy efectivamente. Esto proporciona una fuerza de conducción interna para la remoción del agua en las últimas etapas del secado lo que es mucho más efectivo que el secado por convección en la superficie sola. Sin embargo, el secado por convección todavía se necesita en esta etapa para remover agua de la superficie. En contraste con lo enseñado en la Patente de EUA No. 6,291,027, la cual se mencionó previamente, en la presente invención la radiación infrarroja no solamente se usa durante este paso de secado final 116 del proceso de secado del recubrimiento base, como opuesto tanto en el segundo del final como en el paso final .
En una modalidad alterna, otro arreglo posible de cámaras de secado que se pueden usar en la presente invención coloca la zona de IR/convección 116 delante de la zona de convección 114. A pesar de que este arreglo es menos deseable que el uso de IR en la zona de secado final, puede haber circunstancias de linea de ensamble automotriz individual en donde este arreglo se adecúa y podría todavía ahorrar gastos, mantenimiento y complicaciones asociadas con dos zonas de IR: Nuevamente refiriéndose a la modalidad preferida mostrada en las FIGS . 1 y 2, el paso de secado final 116 antes de la aplicación del recubrimiento superior empleado en la presente invención comprende de esa manera la aplicación tanto de la radiación infrarroja como de aire caliente (esto es, tibio) simultáneamente a la composición del recubrimiento base en el substrato de metal (carrocería del automóvil 16) por un período de por lo menos alrededor de 15 segundos, preferiblemente por lo menos alrededor de 30 segundos, y más preferiblemente alrededor de 45 segundos hasta alrededor de 2 minutos. La velocidad del aire en la superficie de la composición del recubrimiento base en este paso de secado generalmente es menor que alrededor de 5 metros por segundo, y preferiblemente en el intervalo de alrededor de 1.5 hasta alrededor de 5 metros por segundo. El aire de secado caliente generalmente tiene una temperatura en el intervalo de desde alrededor de 30 °C hasta alrededor de 60 °C. Los sólidos del recubrimiento aplicado, en este punto en el proceso, deben ser por lo menos 70% a 100%, preferiblemente 80% hasta 95%, más preferiblemente 85% hasta 95%, formando así una capa base seca sobre la superficie del substrato. Por "seco" se entiende que el recubrimiento base se seca suficientemente tal que la calidad del recubrimiento superior (o recubrimiento aperlado semiclaro en el caso de un acabado de tres recubrimientos) aplicado ahí encima no será afectado adversamente . Este paso de secado de combinación IR/convección se puede llevar a cabo en una cámara de secado por radiación infrarroj a/convección combinada 38. La carrocería del automóvil 16 se coloca en la entrada de esta cámara de secado por combinación 38 y se mueve lentamente a través de ésta en la manera de la línea de ensamble a una velocidad que permite la volatilización del recubrimiento base como se discutió anteriormente . Generalmente, cualquier aparato de secado infrarroj o/convección de combinación convencional se puede usar en el paso 116 tal como los hornos de radiación infrarroja y convección de aire caliente combinados que se describen a continuación. Los emisores infrarrojos individuales se pueden configurar como se discute a continuación y se controlan individualmente o en grupos mediante un microprocesador (no mostrado) para proporcionar el calentamiento deseado y las velocidades de transmisión de energía infrarroj a . La energía radiante aplicada está dentro del espectro de radiación desde alrededor de 0.7 hasta 100,000 µ?. Este intervalo incluye al región infrarroja de las longitudes de onda desde alrededor de 0.7 hasta 100 µ?. Preferiblemente el intervalo de radiación incluye la región infrarroja cercana (0.7 hasta 1.5 micrómetros) y la radicación de la región infrarroja intermedia (1.5 hasta 20 micrómetros), y más preferiblemente el intervalo de longitud de onda desde alrededor de 0.7 hasta alrededor de 4 micrómetros . La radiación también puede incluir radiación de microondas con longitudes de onda desde alrededor de 100 hasta 100,000 µ?, y más preferiblemente la designación de Frecuencia FCC para Fabricantes desde 462.200 hasta 462.500 MHz . La radiación que se aplica calienta las superficies Clase A (externas) 40 del substrato recubierto las cuales están expuestas a la radiación. La mayoría de las superficies no de Clase A no están expuestas directamente a radiación pero serán calentadas a través de conducción a través de la carrocería del automóvil y mejor dispersión de la radiación. El uso de microondas requiere requerimientos de seguridad específicos bien conocidos para aquellos expertos en la técnica y más discusión describirá solamente el uso del infrarrojo. Refiriéndose ahora a las FIGS . 2 y 4, la radiación infrarroja se emite por una pluralidad de emisores 42 arreglados en el interior de la cámara de secado 44 del aparato de secado infrarrojo/convección combinado 38. Cada emisor 42 preferiblemente es una lámpara infrarroja de alta intensidad, preferiblemente una lámpara envuelta en cuarzo que tiene un filamento de tungsteno. Las lámparas de alta intensidad de longitud de onda (0.76 hasta 2 micrómetros) útiles incluyen las lámparas Modelo No. T-3 tal como están disponibles comercialmente de General Electric Co., Sylvania, Phillips, Heraeus and Ushio y tienen una velocidad de emisión de entre 75 y 100 vatios por pulgada (25.4 mm) lineal en la fuente de luz. Mientras que las lámparas de longitud de onda corta se pueden usar en menos que el 100% de energía para evitar problemas asociados con estos bulbos, generalmente se desea usar lámparas de longitud de onda media (2 hasta 4 micrómetros) , por lo menos al principio, para evitar que la superficie se selle tan rápidamente que impida el escape de volátiles de la composición de recubrimiento y provoque pequeños estallidos, poros, burbujas o ampollas las cuales arruinan la apariencia del recubrimiento seco. Las lámparas IR de onda media preferidas están disponibles de los mismos proveedores. La lámpara emisora 42 preferiblemente es generalmente de forma redonda y tiene una longitud de onda que puede ser variada para adaptar la configuración del horno, pero generalmente es preferiblemente alrededor de 0.75 hasta alrededor de 1.5 metros de longitud. Preferiblemente, las lámparas emisoras en las paredes laterales 46 del interior de la cámara de secado 44 están arregladas generalmente verticalmente con referencia a la tierra 48, excepto para unas pocas líneas 50 (preferiblemente alrededor de 3 hasta alrededor de 5 líneas) de emisores en el fondo del interior de la cámara de secado 44 las cuales están arregladas generalmente horizontalmente a la tierra 48. El número de emisores 42 puede variar dependiendo de la intensidad deseada de energía a ser emitida. En una modalidad preferida, el número de emisores 42 montados en el techo 52 del interior de la cámara de secado 44 es alrededor de 24 hasta alrededor de 32 arreglados en un arreglo lado a lado lineal con los emisores espaciados alrededor de 10 hasta alrededor de 20 centímetros partiendo de centro a centro, y preferiblemente alrededor de 15 centímetros. El ancho del interior de la cámara de secado 44 es suficiente para acomodar la carrocería del automóvil o cualquier componente de substrato a ser secado ahí dentro, y preferiblemente es alrededor de 2.5 hasta 3.0 metros de ancho. Preferiblemente, cada pared lateral 46 de la cámara 44 tiene alrededor de 50 hasta alrededor de 60 lámparas con las lámparas espaciadas alrededor de 15 hasta alrededor de 20 centímetros partiendo de centro a centro . La longitud de cada pared lateral 46 es suficiente para abarcar la longitud de la carrocería del automóvil y el soporte de la carrocería o cualquier componente de substrato que se seca ahí dentro, y preferiblemente es alrededor de 7 hasta alrededor de 8 metros. La pared lateral 46 preferiblemente tiene cuatro secciones horizontales que están anguladas para conformar la forma de los lados de la carrocería del automóvil . La sección superior de la pared lateral 46 preferiblemente tiene 24 lámparas paralelas divididas en 6 zonas . Las tres zonas más cercanas a la entrada a la cámara de secado 44 se operan en longitudes de onda medias , las tres más cercanas a la salida a longitudes de ondas cortas . La sección media de la pared lateral se configura similarmente a la sección superior. Las dos secciones menores de las paredes laterales cada una preferiblemente contiene 6 bulbos en un arreglo de 2 por 3. La primera sección de los bulbos más cercanos a la entrada preferiblemente se opera a longitud de onda media y las otras dos secciones a longitudes de onda cortas.
Refiriéndose nuevamente a la PIG: 4, cada una de las lámparas emisoras 42 se deposita dentro de un reflector de forma irregular 54 que preferiblemente se forma de aluminio pulido. Los reflectores apropiados incluyen reflectores de aluminio o chapeados en oro integrales que están disponibles comercialmente de BGK-ITW Automotive, Heraeus y Fannon Products . Los reflectores 54 recogen la energía transmitida desde las lámparas emisoras y enfocan la energía sobre la carrocería del automóvil 16 para disminuir la dispersión de energía. Dependiendo de factores tales como la configuración y posicionamiento de la carrocería de automóvil 16 dentro del interior de la cámara de secado 44 y el color del recubrimiento base a ser secado, las lámparas emisoras 42 pueden ser controladas independientemente mediante microprocesador (no mostrado) tal que las lámparas emisoras más alejadas de una superficie Clase A 40 puedan ser iluminadas en una intensidad mayor que las lámparas más cercanas a una superficie Clase A para proporcionar calentamiento uniforme. Por ejemplo, conforme el techo 56 de la carrocería del automóvil 16 pasa debajo de una sección de lámparas emisoras, las lámparas emisoras en esa zona se pueden ajustar a una intensidad menor hasta que el techo ha pasado para evitar que el techo se doble bajo el calor, luego la intensidad se puede incrementar para calentar la tapa de la cubierta 58 que está a una mayor distancia de las lámparas emisoras 42 que el techo 56. También, con el propósito de minimizar la distancia desde las lámparas emisoras 42 a las superficies de Clase A 40, la posición de las paredes laterales 46 y las lámparas emisoras 42 se pueden ustar hacia o fuera de la carrocería del automóvil como se indica por las flechas direccionales 60, 62, respectivamente, en la FIG: 4. Un experto en la técnica entendería que entre más cercanas estén las lámparas emisoras a las superficies de Clase A de la carrocería del automóvil 16, mayor el porcentaje de energía disponible que se aplica para calentar las superficies y recubrimientos presentes ahí. Generalmente, la radiación infrarroja se emite a un intervalo de densidad de energía desde alrededor de 10 hasta alrededor de 25 kilovatios por metro cuadrado (kW/m2) de la superficie de pared emisora, y preferiblemente alrededor de 12 kW/m2 para las lámparas emisoras 42 frente a los laterales 64 de la carrocería del automóvil 16 (puertas o salpicaderas) las cuales están más cerca que las lámparas emisoras 42 frente a la cubierta y a la tapa de cubierta 58 de la carrocería del automóvil 16, la cual preferiblemente emite alrededor de 24 kW/m2. Las lámparas emisoras 42 también se pueden pulsar para evitar en la carrocería del automóvil el sobrecalentamiento y la deformación bajo el calor de alta intensidad. La frecuencia de pulso también puede ser controlada independientemente mediante el microprocesador (no mostrado) .
Ejemplos sin limitación de aparatos de secado de infrarrojo/convección de combinación apropiados son aquellos disponibles comercialmente de Durr de Wixom, Mich. , Thermal Innovations de Manasquan, N. J., Thermovation Engineering de Cleveland, Ohio, Dry-Quick de Greenbrug, Ind., y isconsin Oven and Infrarred Systems de East Troy, Wis. Otros hornos de secado de IR/convención útiles, que se han usado en el pasado en plantas de ensamble automotriz, es un horno de radiación infrarroj y convección de aire caliente combinado de BGK, el cual está disponible comercialmente de BGK Automotive Group de Minneapolis, Minn. La configuración general de este horno se describirá a continuación y se describe en las Patentes de EUA Nos. 4,771,728; 4,907,533; 4,908,231; y 4,943,447, las cuales están incorporadas aquí por referencia. Otros aparatos de secado de infrarrojo/convección de combinación útiles serán evidentes para aquellos expertos en la técnica. Refiriéndose ahora a la FIG. 4, se muestran los aparatos de secado por infrarro o/convección de combinación preferidos 38. En algunos casos, esos aparatos pueden ser del mismo tipo de aparatos usados en el paso de secado previo excepto que en el paso de secado previo, los emisores infrarrojos serán apagados. La cámara de secado por convección previa, el aparato de secado por infrarroj o/convección de combinación preferido 38 incluye paredes laterales de ranuras 46 que tienen boquillas o aberturas de ranura 66 a través de las cuales el aire 68 se pasa para entrar al interior de la cámara de secado 38 a una velocidad de no menos que alrededor de 5 metros por segundo. Durante este paso, la velocidad del aire en la superficie 36 de la composición del recubrimiento base es menor que alrededor de 5 metros por segundo, preferiblemente en el intervalo desde alrededor de 1.5 hasta alrededor de 5 metros por segundo y, más preferiblemente, alrededor de 2 hasta alrededor de 4 metros por segundo. La temperatura del aire 68 generalmente está en el intervalo de desde alrededor de 30°C hasta alrededor de 60 °C, y preferiblemente alrededor de 30°C hasta alrededor de 40 °C. El aire de secado caliente de baja velocidad 68 se suministra por un soplador 70 o secador y puede ser calentado externamente o mediante el paso del aire sobre las lámparas emisoras infrarrojas calentadas 42 y sus reflectores 54. Mediante el paso del aire 68 sobre los emisores 42 y reflectores 54, la temperatura de trabajo de estas partes se puede disminuir, extendiendo de esa manera su vida útil. También, los vapores de solvente indeseables se pueden remover del interior de la cámara de secado. El aire también se puede circular a través del interior de la cámara de secado de combinación vía el piso inferior 48. Preferiblemente, el flujo de aire se recircula para aumentar la eficiencia. Una porción del flujo de aire se puede purgar para remover los contaminantes y se suple con aire fresco filtrado para cubrir cualquier pérdida. Como lo entendería un experto en la técnica, mediante el control de la velocidad a la cual la temperatura del substrato se incremente y la temperatura del substrato máxima, la combinación de los pasos 112, 114 y 116 pueden proporcionar recubrimientos de compuesto de capa base líquida y de capa superior de polvo o líquida con un mínimo de defectos en la apariencia de la superficie, tales como pequeños estallidos, poros y burbujas. También se pueden lograr acumulaciones altas de película en un periodo corto de tiempo con mínima alimentación de energía y las condiciones de operación flexibles pueden disminuir la necesidad de reparaciones en el lugar. El recubrimiento base 36 que se forma sobre la superficie de la carrocería del automóvil 16 durante el paso de secado combinado de infrarrojo/convección 116 se seca suficientemente para hacer posible la aplicación del recubrimiento superior tal que la calidad del recubrimiento superior (o recubrimiento intermedio en algunos casos) o apariencia del recubrimiento base no se ve afectada adversamente . Si está presente mucha agua, el recubrimiento superior aplicado ahí encima puede exhibir fracturas, burbujas, pequeños estallidos, o poros durante el secado del recubrimiento superior conforme el vapor de agua del recubrimiento base intente pasar a través del recubrimiento superior. Demasiada agua también puede provocar que el recubrimiento superior penetre el recubrimiento base y crear una película con apariencia pobre, esto es, recubrimiento base moteado, brillo pobre y DOI (peculiaridad de imagen) . El proceso de la presente invención puede comprender una etapa de secado y/o curado opcional 118, mostrado en la FIG: 1. Una cámara de secado adicional 118 es especialmente útil con procesos húmedo-sobre-húmedo automotriz que emplean recubrimientos adicionales para agregar efectos de color, por e emplo, los acabados de los dos tonos menores. Por e emplo, puede ser deseable rociar un recubrimiento de tono dos menor soportado en agua o solvente para un efecto de color adicional antes de que el recubrimiento superior se aplique. De ahí en adelante el automóvil se puede enviar a la cámara de secado adicional 118 para secar suficiente y enmascarar antes de la aplicación de color al recubrimiento base superior y pasa a través de los pasos 110 hasta 116. En una modalidad alterna, el vehículo puede ser enviado de regreso a través de las zonas de proceso de rocío y secado rápido 110, 112, 114 y 116 una segunda ocasión (no mostrada) para secar rápidamente el acabado del tono dos antes que el recubrimiento superior se aplique. Además de los acabados de tono dos, también puede ser deseable tener un paso de curado de recubrimiento base individual 119 para ciertas composiciones termofijas, en el cual el aire caliente se aplica al recubrimiento base seco 36 comúnmente por un período de por lo menos alrededor de 6 minutos, preferiblemente alrededor de 6 hasta 20 minutos después del paso 116 para mantener el substrato recubierto a una temperatura de metal máxima en el intervalo desde alrededor de 110 °C hasta 135 CC y curar el recubrimiento base. Como se usa aguí, "curar" significa que cualquiera de los componentes reticulables del recubrimiento base seco son sustancialmente reticulados . Estos pasos de secado y/o curado 118 y 119 adicionales se pueden llevar a cabo usando un secador de convección de aire caliente, tal como se discutió anteriormente o en una manera similar a aquel del paso 116 anterior usando un aparato de secado de combinación de radiación infrarroj a/convección. El proceso de la presente invención además puede comprender un paso de enfriamiento (no mostrado) en el cual la temperatura de la carrocería del automóvil 16 que tiene un recubrimiento base curado ahí encima desde los pasos 116 y/o 119, comúnmente alrededor de 50-60°C, se enfría. Sin embargo, un experto en la técnica podría apreciar que este paso comúnmente no es necesario para instalaciones automotrices, puesto que los recubrimientos superiores claros usados hoy en día se diseñan para ir sobre las carrocerías calientes. Después de que el recubrimiento base sobre la carrocería del automóvil 16 se ha secado (y se cura y/o enfría, si se desea) , la composición de recubrimiento superior se aplica sobre el recubrimiento base en un paso de recubrimiento superior 120. Cualquiera de una amplia variedad de recubrimientos transparentes automotrices disponibles comercialmente se pueden emplear en la presente invención, incluyendo transparentes soportados en solvente estándar, soportado en agua o polvos, transparentes de polvo en suspensión espesa, transparentes a UV, transparentes 2K y los similares. El recubrimiento superior transparente se puede aplicar mediante equipo de rocío electrostático convencional tal como un atomizador de campana rotatoria de alta velocidad (alrededor de 20,000 hasta alrededor de 100,000 revoluciones por minuto) a un voltaje alto (alrededor de 60,000 hasta alrededor de 90,000 voltios para un espesor de alrededor de 40 hasta alrededor de 65 micrómetros en uno o dos pasos. Preferiblemente, la composición del recubrimiento superior transparente es un recubrimiento reticulable que comprende por lo menos un material que forma película termofija y por lo menos un material de reticulación, a pesar de que se pueden usar los materiales que forma película termoplásticos tales como poliolefinas . Los recubrimientos transparentes soportados en solvente de altos sólidos que tienen bajo VOC (contenido orgánico volátil) y cumplen con regulaciones de contaminación actuales generalmente son los preferidos . Comúnmente los recubrimientos superiores soportados en solvente de altos sólidos incluyen aquellos basados en resinas de carbamato/melamina o acrilosilano/melamina de altos sólidos, las cuales se describen en las Patentes de EUA Nos. 6, 607, 833; 5,162,426; y 4,591,533, las cuales están incorporadas aquí por referencia, los recubrimientos transparentes 2K basados en poliisocianato descritos en la Patente de EUA No. 6,544,593, la cual está incorporada aquí por referencia y Super Solids™, recubrimiento de muy altos sólidos, basados en silanos oligoméricos descritos en la Patente de EUA No. 6,080,816 la cual está incorporada por referencia aquí . La composición de recubrimiento superior transparente también puede incluir otros materiales de reticulado e ingredientes adicionales tal como se discutieron anteriormente. Las composiciones pueden ser sin pigmento, o pueden contener pequeñas cantidades de pigmento proporcionando el recubrimiento transparente que resulta es sustancialmente transparente . La cantidad de la composición de recubrimiento superior aplicada al substrato puede variar basada en los factores como el tipo de substrato y el uso propuesto del substrato, esto es, el medio ambiente en el cual el substrato será colocado y la naturaleza de los materiales de contacto. Generalmente se prefiere un recubrimiento superior soportado en solvente líquido sobre un recubrimiento base soportado en agua para dar una apariencia automotriz atractiva con brillo excelente y DOI (peculiaridad de imagen) . En una modalidad preferida, el proceso de la presente invención además incluye un paso de curado 122, también referido como un paso de horneado, (mostrado en la FIG: 1) , para curar la composición de recubrimiento superior líquida después de la aplicación sobre el recubrimiento base seco. El espesor del recubrimiento transparente seco y reticulado generalmente es alrededor de 1 hasta alrededor de 5 milésimas de pulgada (alrededor de 25 hasta 125 micrómetros) , y preferiblemente alrededor de 1.5 hasta alrededor de 3 milésimas de pulgada (alrededor de 37 hasta 75 micrómetros) . El recubrimiento superior líquido se puede curar mediante secado por convección de aire caliente y, si se desea, calentamiento infrarrojo, tal que cualquiera de los componentes reticulables del recubrimiento superior líquido se reticulan a un grado tal que la industria del automóvil acepta el proceso de recubrimiento como suficientemente completo para transportar la carrocería del automóvil recubierta sin dañar el recubrimiento superior. El recubrimiento líquido se puede curar usando cualquier secador de convección de aire caliente convencional o secador de combinación de convección/infrarrojo tal como se discutió anteriormente. Generalmente, el recubrimiento superior líquido se calienta a una temperatura de alrededor de 120 °C hasta alrededor de 150 °C por un período de alrededor de 20 hasta alrededor de 40 minutos para curar el recubrimiento líquido . Alternativamente, si el recubrimiento base no se curó antes de aplicar el recubrimiento superior (lo cual comúnmente ser refiere como aplicación "húmedo-sobre-húmedo" , esto es, el recubrimiento superior se aplica al recubrimiento base sin curar o secar completamente el recubrimiento base) , ambos, el recubrimiento base y la composición del recubrimiento superior líquido pueden ser curado juntos por aplicación de convección de aire caliente y/o calentamiento infrarrojo usando aparatos tales como se describieron en detalle anteriormente para curar individualmente ambas, el recubrimiento base y la composición de recubrimiento líquida. Para curar el recubrimiento base y la composición de recubrimiento líquida, el substrato generalmente se calienta a una temperatura de alrededor de 120 °C hasta alrededor de 150 °C por un período de alrededor de 20 hasta alrededor de 40 minutos para curar ambos recubrimientos el base y el superior líquidos. La aplicación húmedo-sobre-húmedo del recubrimiento superior al recubrimiento base generalmente se prefiere hoy en dia en las plantas de ensamble automotriz, puesto que esto minimiza la necesidad de espacio de piso para correr la operación de pintado, lo cual se valora en un valor alto en las plantas de ensamble. Para hacer posible la aplicación húmedo-sobre-húmedo, los pasos 114 y 116 se manejan tal que las películas no se calientan a una temperatura suficiente para inducir el secado completo o la reacción química o reticulado significante de los componentes del recubrimiento base antes de la aplicación del recubrimiento superior. Otro aspecto de la presente invención es un proceso para recubrimiento de un substrato polimerico automotriz. El proceso incluye pasos similares a aquellos usados para recubrimiento de un substrato de metal anterior, con la excepción de que el proceso no se corre arriba de la temperatura de deformación o distorsión del substrato. La temperatura de distorsión de calentamiento es la temperatura a la cual el substrato polimerico físicamente se deforma y es incapaz de reanudar su forma anterior. Por ejemplo, las temperaturas de distorsión de calentamiento para varios materiales termoplásticos comunes son como siguen: olefinas termoplásticas alrededor de 138°C (280 °F) , poliuretanos termoplásticos alrededor de 149°C (300°F) , y copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno alrededor de 71-82 °C (160-180°F) .
Como podría ser entendido por un experto en la técnica, el proceso de la presente invención también se puede usar para secar rápidamente bases soportadas en agua líquidas, alisadores de base y recubrimientos superiores (esto es, recubrimientos transparentes) recubiertos sobre una superficie de un substrato. Los bloques 124 y 126 mostrados en fantasma en la FIG. 1 indican que los pasos de secado y opcionalmente curado 112, 114, 116 y 118 también se pueden usar con bases soportadas en agua y recubrimientos superiores soportado en agua respectivamente. Se apreciará por un experto en la técnica que cambios hachos de las modalidades hasta ahora descritas pueden no resultar en un alejamiento del concepto inventivo. Por lo tanto se entiende que esta invención no se limita a las modalidades particulares descritas, sino que se proyecta para cubrir modificaciones que están dentro del espíritu y alcance de la invención como se define por las reivindicaciones anexas . 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 (12)

  1. REIVINDICACIONES
  2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un proceso para secado de substratos recubiertos con recubrimientos base de suspensión de agua líquidos, caracterizado porque comprende los pasos de: (a) aplicación de una composición de recubrimiento de base soportada en agua a una superficie del substrato; (b) exposición de la composición de recubrimiento base al aire que tiene una temperatura en el intervalo de desde alrededor de 20 °C hasta alrededor de 40 °C, por un período de por lo menos alrededor de 30 segundos para volatilizar por lo menos una porción del material volátil de la composición del recubrimiento base líquida, la velocidad del aire en una superficie de la composición de recubrimiento base que es alrededor de 0.3 hasta alrededor de 1 metro por segundo; (c) aplicación del aire caliente a la composición de recubrimiento de base por un período de alrededor de 30 segundos hasta 2 minutos, la velocidad del aire en la superficie de la composición del recubrimiento base que es alrededor de 1.5 hasta alrededor de 15 metros por segundo, el aire que tiene una temperatura en el intervalo desde alrededor de 30 °C hasta alrededor de 90 °C; (d) aplicación de radiación infrarroja y aire caliente simultáneamente para la composición de recubrimiento base por un período desde alrededor de 30 segundos hasta 2 minutos, la velocidad del aire en la superficie de la composición del recubrimiento base es alrededor de 1.5 hasta 5 metros por segundo, el aire tiene una temperatura de desde alrededor de 30 °C hasta alrededor de 60 °C, de manera que se forma un recubrimiento base suficientemente seco sobre la superficie del substrato; y (e) la aplicación de una composición de recubrimiento superior sobre el recubrimiento base. 2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el substrato es metal que se selecciona del grupo que consiste de hierro, acero, aluminio, zinc, magnesio, aleaciones y combinaciones de estos.
  3. 3. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el substrato de metal es un componente de carrocería automotriz.
  4. 4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el período está en el intervalo desde alrededor de 30 segundos hasta alrededor de 2 minutos en el paso (b) .
  5. 5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la radiación infrarroja aplicada en el paso (d) se emite en una longitud de onda en la región cercana al infrarrojo hasta intermedia al infrarojo desde alrededor de 0.7 hasta alrededor de 20 micrómetros .
  6. 6. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la radiación infrarroja aplicada en el paso (d) se emite a una longitud de onda en la región cercana al infrarrojo en el intervalo desde alrededor de 0.7 hasta alrededor de 4 micrómetros .
  7. 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el período está en el intervalo desde alrededor de 30 segundos hasta alrededor de 45 segundos en el paso (c) .
  8. 8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porgue el período está en el intervalo desde alrededor de 30 segundos hasta alrededor de 45 segundos en el paso (d) .
  9. 9. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento superior se aplica sobre el recubrimiento base húmedo sobre húmedo.
  10. 10. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un paso adicional de curado simultáneamente de la composición del recubrimiento base y la composición del recubrimiento superior después de aplicación de la composición del recubrimiento superior.
  11. 11. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el substrato es un substrato polimérico y en donde la temperatura máxima del substrato durante el proceso no excede la temperatura de distorsión de calentamiento del material polimérico.
  12. 12. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de radiación es energía de microondas . RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describe un proceso multietapas para secar y curar substratos recubiertos con una capa base soportada en agua, líquida y una capa superior que incluye: (a) aplicar una composición de recubrimiento base soportada en agua, liquida a la superficie del substrato; (b) exponer la composición de recubrimiento base al aire que tiene una temperatura en el intervalo desde ambiente hasta alrededor de 40 °C, por un periodo de alrededor de 30 segundos para volatilizar al menos una porción de material volátil de la composición de capa base liquida, la velocidad del aire en la superficie de la composición de la capa base es de alrededor de 0.3 hasta alrededor de 1 metro por segundo; (c) aplicar el aire caliente a la composición del recubrimiento base durante un periodo en el intervalo desde alrededor de 30 hasta alrededor de 45 segundos, la velocidad del aire en la superficie de la composición del recubrimiento base está en el intervalo desde alrededor de 1.5 hasta 15 metros por segundo, el aire tiene una temperatura en el intervalo desde alrededor de 30°C hasta alrededor de 90°C; (d) aplicar radiación infrarroja y aire caliente simultáneamente a la composición del recubrimiento base por un periodo en el intervalo desde alrededor de 30 hasta 45 segundos, la velocidad del aire en la superficie del recubrimiento base en el intervalo desde alrededor de 1.5 hasta 5 metros por segundo, el aire tiene una temperatura en el intervalo desde alrededor de 30°C hasta alrededor de 60°C, de tal manera que un recubrimiento base suficientemente seco se forma sobre la superficie del substrato; (e) aplicar una composición de recubrimiento superior sobre el recubrimiento base; y (f) curar simultáneamente la composición del recubrimiento base y la composición del recubrimiento superior en conjunto.
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