WO2009027554A1 - Procedimiento de reparación de defectos de pintura en sector de la automoción por secado ultravioleta - Google Patents

Procedimiento de reparación de defectos de pintura en sector de la automoción por secado ultravioleta Download PDF

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Definitions

  • the procedure for repairing paint defects in the automotive sector is used within the chain manufacturing processes of bodywork components in their painting phase through the use of rapid drying by ultraviolet radiation object of the present invention.
  • UV treatment also called UV treatment or curing
  • Said curing involves the polymerization that involves the adhesion, bonding and hardening of two elements in the same product with plastic resin components that contain a photoinitiator.
  • the photoinitiator is a chemical reagent that causes polymerization to start when exposed to ultraviolet light.
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 2 ⁇ ) * inventions that combine layers of varnish such as the International Patent WO2005012816 of EISENMANN MASCHINENBAU (2005). Or in more detail, by set of UV and infrared radiation intervals and ranges of rays, the US patent US6528126 EI DU PONT DE NEMOURS (2003).
  • thermal energy excluding the use of ultraviolet radiation and electronic beam radiation .
  • the use of infrared radiation unlike ultraviolet radiation, means longer drying times and a greater thermal gradient with heating of the affected area.
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 2 ⁇ ) The singularities of the automotive parts demonstrate that without a specific procedure, a study of thicknesses and viscosities of the applied product, neither of the drying and aeration times, nor of the type of surface where it is applied, defects in the painted products and finishes that involve the detachment and peeling of the paint or varnish.
  • the repair procedure or treatment is carried out with the following phases: 1 o ).
  • Defect detection 2 o Classification of damage for deviation of the part (off line) or repair on line (on line), 3 o ) Preparation of the damaged surface. Leveling of payments, if applicable; 4 o ).
  • the emitters of ultraviolet radiation can be positioned at a distance of 2 to 60 cm from the surface of the substrate to be irradiated, and the time of ultraviolet radiation can be, for example, from 5 seconds to 5 minutes.
  • Radiation emitters being suitable the wavelength range, in nanometers, between 50 and 750 nm, and preferably between 50 and 650 nm.
  • the distance between the emitting bulb and the object can be, for example, from 2 to 60 cm, allowing irradiation on three-dimensional geometries.
  • the irradiation time can be, for example, between 5 and 300 seconds.
  • the cooling stage for subsequent polishing of the retouched or repaired area.
  • the coating layer thicknesses of the UV curing varnish that are curable by means of ultraviolet radiation are generally applied in layer thicknesses, in micrometers, from 10 to 1000 ⁇ m, and preferably from 10 to 250 ⁇ m.
  • the coating film has more than one layer, for example the application on a base layer, applying the layer or layers of transparent varnish for subsequent UV curing.
  • the coating compositions may be aqueous or be diluted with solvent or contain no solvents or water. In any case said solvent or water must be removed in the aeration phase.
  • the compositions referred to in the present invention must be photoinitiated and UV curable.
  • the coating layers comprising a defective area to be touched up can be considered as substrates formed by several layers, as usual protective coating, cataphoresis, electrolysis, primer, putty, and base layers, and in particular the final layers of transparent finish referred to in the present invention.
  • This invention consists of three advantages, two functional and one environmental.
  • the second advantage is that in this type of grammage and the industrial process used it facilitates its adaptation to environmental regulations and the reduction of volatile organic components (VOCs), since when the automotive material is treated the use of solvents and volatile chemical compounds which are harmful to the environment and of lower performance.
  • VOCs volatile organic components
  • the third and main advantage is the reduction of the drying time and the possibility of being able to carry out the almost instantaneous polishing phase, avoiding long drying periods that favor the possibility of dust or moisture contamination.
  • the UV heads or reflectors are arranged at a distance between 500 mm from the part to be repaired with an UV light emission between 35O and 450 nm wavelength, achieving a drying time included between 50 seconds and 1 minute, from which the piece with dried putty can continue in its manufacturing process.
  • the UV heads or reflectors are arranged at a distance between 300 mm from the part to be repaired with an UV light emission between 35O and 450 nm wavelength, achieving times drying between 20 and 30 seconds, after which the varnished parts can continue in their manufacturing process.
  • REPLACEMENT SHEET (Rule 2 ⁇ ) Figure 1: 1 o ) Retouching of the surface Primer or application of base putty, 2 o ) Drying of the putty printed by UV rays, or infrared, or by air drying; 3 o ) Sanding the printed putty; 4 o ).
  • the ultraviolet radiation drying is carried out by means of UV head or reflector systems arranged in the phases where it is operative between 100 mm and 1000 mm distance to adapt to the three-dimensionality of the part to be repaired with an emission of UV light included between 50 and 650 nm wavelength.
  • Said wavelength can be achieved using mercury and / or gallium vapor lamps, achieving drying times between 5 and 300 seconds.
  • the phases where radiation drying can be operative are: the drying phase of the printed putty (phase 2 a ), the varnishing phase of the surface repaired with UV varnish (phase 6 a ), the varnishing phase of the contour of The surface repaired with UV varnish (phase 7 a ), and the curing phase of the varnish layer by ultraviolet radiation (phase 9 a ).

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Abstract

Invenciónón de procedimiento por medio de una fase de secado de una masilla impresa en que intervienen cabezales o reflectores de rayos UV dispuestos entre 100 mm y 1000 mm de distancia de la pieza a reparar con una emisión de luz UV comprendida entre 50 y 650 nm de longitud de onda. Dicha longitud de onda se podrá alcanzar utilizando lamparas de vapor de mercurio, o alternativamente galio. Asimismo, pueden emplearse indistintamente sobre la superficie retocada y secada de pintura, una fase de barnizado de la superficie reparada con barniz UV, una fase de barnizado del contorno de la superficie reparada con barniz antivelo UV, y una fase de curado de la capa de barniz por radiación ultravioleta, todas ellas en que también intervienen cabezales o reflectores de rayos UV.

Description

PROCEDIMIENTO DE REPARACIÓN DE DEFECTOS DE PINTURA EN SECTOR DE LA AUTOMOCION POR SECADO ULTRAVIOLETA
Sector técnico
El procedimiento de reparación de defectos de pintura en el sector de Ia automoción se emplea dentro de los procesos de fabricación en cadena de componentes de carrocerías en su fase de pintado mediante Ia utilización de un secado rápido por radiación ultravioleta objeto de Ia presente invención.
Técnica anterior La tecnología de secado por radiación de rayos ultravioletas, también llamado tratamiento o curado por UV, es ya conocido y se emplea en el campo de Ia serigrafía y de adhesivos, de diseño de topografías de productos semiconductores, de aplicaciones médicas en odontología para Ia polimerización de productos. Dicho curado, supone Ia polimerización que implica Ia adherencia, unión y endurecimiento de dos elementos en un mismo producto con componentes de resina plástica que contiene un fotoiniciador. El fotoiniciador es un reactivo químico que provoca el inicio de Ia polimerización al exponerse a Ia luz ultravioleta.
La aplicación de rayos ultravioleta con determinadas longitudes de onda en el endurecimiento de películas o capas de poliéster sobre distintos productos es ya conocido, así Ia Patente de invención ES390290 de ROBERT HILDEBRANT MASCHINENBAU (1971). En el sector de Ia automoción, Ia aplicación de tecnología de tratamiento de polimerización por UV es muy reciente, y se está especializando ya que admite diversos procedimientos y resultados técnicos. Así, por ejemplo Ia Patente alemana DE 10309669 de VOLKSWAGEN AG (2004) que consiste en un procedimiento de secado por radiación ultravioleta de al menos una capa de laca sobre un substrato donde Ia capa de laca contiene por Io menos una laca UV fotoiniciada y donde se prevé un paso de secado previo por radiación infrarroja; al igual que
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2δ) * invenciones que combinan capas de barniz como Ia Patente internacional WO2005012816 de EISENMANN MASCHINENBAU (2005).O con más detalle, por juego de intervalos de radiación UV y radiación de rayos infrarrojos y rangos de espectro de los rayos, Ia patente norteamericana US6528126 E. I. DU PONT DE NEMOURS (2003).
Por otro lado Ia patente europea n° EP1463589 del mismo titular anterior, E.l. DU PONT DE NEMOURS (2004) referida a procedimiento para retocar superficies de sustrato recubiertas, donde hace mención a reparaciones de pintura en el sector automoción por el sistema de radiación infrarroja o "energía térmica" excluyendo el uso de radiación ultravioleta y radiación de haz electrónico. Sin embargo, el uso de radiación infrarroja a diferencia de Ia radiación ultravioleta supone unos mayores tiempos de secado y un mayor gradiente térmico con calentamiento de Ia zona afectada.
Problema técnico Los procedimientos de tratamiento o curado por radiación UV de endurecimiento y secado rápido de recubrimientos superficiales de pintura están planteados para su primer pintado de todo tipo de materiales o substratos (madera, metal, plásticos, etc.). Es conocido que, que para reparaciones o correcciones de piezas defectuosas, es posible repetir el proceso para conseguir un producto acabado conforme, pero suponen unos costes y tiempos más elevados que encarecen el producto final. Por ello, se plantea un tratamiento específico que no suponga una repetición del proceso completo de pintado, sino solamente de Ia zona afectada y de su contorno inmediato que sea compatible con el resto de Ia pieza pintada cumpliendo las exigencias de calidad y ensayos técnicos (tonalidad, brillo, dureza, adherencia, elasticidad, resistencia química, etc..) exigidos para Ia pieza completa, con carácter interno, por los fabricantes de Ia automoción.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2δ) Las singularidades de las piezas de automoción demuestran que sin un procedimiento específico, un estudio de espesores y viscosidades del producto aplicado, ni de los tiempos de secado y aireación, ni del tipo de superficie donde se aplica, se originan defectos en los productos pintados y acabados que suponen el desprendimiento y desconchado de Ia pintura o barniz.
Solución técnica
Con un estudio y ensayos privados sobre el procedimiento empleado en piezas de automoción, se obtiene una solución técnica que permite Ia recuperación de las piezas defectuosas sin necesidad del desmontaje total del componente afectado centrándose solamente en Ia zona deteriorada. Para ello, es necesario presentar un procedimiento o tratamiento que de forma drástica acelera los procesos de secado, con las consiguientes ventajas.
Habitual y convencionalmente, el procedimiento o tratamiento de reparación se desarrolla con las siguientes fases: 1o). Detección del defecto 2o). Clasificación del daño para desvio de Ia pieza (off line) o reparación en línea (on line), 3o) Preparación de Ia superficie dañada. Nivelación de abonamientos, en su caso; 4o). Imprimación o aplicación de masilla base, 5o) Secado de Ia masilla impresa por rayos infrarrojos o por secado con aire; 6°) Lijado de Ia masilla impresa; 7o). Pintado de Ia superficie dañada y difuminado de Ia zona; 8o) Secado de Ia pintura por rayos infrarrojos o por secado con aire; 9o) Barnizado de Ia superficie reparada con laca; 10°) Barnizado del contorno de Ia superficie reparada con barniz antivelo., 11°) Aireación del barniz, 12°) Secado de Ia capa de barniz, por rayos infrarrojos, o por secado con aire caliente, 13°) Enfriamiento de zona de reparación ( 20 - 40 minutos), 14°). Pulido de Ia zona de reparación, y 15°). Restitución a zona on line, o almacenamiento a zona de piezas reparadas.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2δ) En conclusión, a Io largo de todo el proceso de reparación intervienen tres etapas donde es necesario mantener unos tiempos de secado: Secado de pintura, aireación y secado de Ia capa de barniz, y enfriamiento de Ia zona de reparación para su pulido. Con esta invención se acortan los tiempos de secado de estas etapas mediante el empleo de un curado de rayos ultravioleta, haciendo innecesario, en Ia mayoría de los casos, el desmontaje de Ia pieza dañada por Ia notable reducción de Ia temperatura de secado.
En función de Ia clase de sustrato ( plásticos, PP1 ABS, PA, chapa, metales,...) y dimensiones del daño localizado del recubrimiento, a menudo no es necesario repintar por completo toda Ia carrocería o componente de Ia misma, por ejemplo un paragolpes. No solo se obtiene un sistema simplificado, sino mucho más rápido y necesario tanto en el ámbito de reparaciones de pintura en talleres, sino también en el ámbito de retoques durante el recubrimiento original en Ia línea de producción en serie.
Son conocidos procedimientos de retoques simplificados donde sin perder calidad, se obtienen superficies que son lisas y ópticamente impecables con buena resistencia, satisfaciendo las exigencias convencionales que están establecidas con respecto al retoque de recubrimientos de vehículos, tales como resistencias a los disolventes y a Ia alteración ocasionada por Ia exposición al agua y a Ia intemperie.
Los emisores de radiación ultravioleta pueden ser posicionados a una distancia de 2 a 60 cm de Ia superficie del sustrato a irradiar, y el tiempo de radiación ultravioleta puede ser, por ejemplo, de 5 segundos a 5 minutos.
Siendo adecuados emisores de radiación Ia gama de longitudes de onda, en nanómetros, entre 50 y 750 nm, y preferiblemente entre 50 y 650 nm.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) La distancia entre el foco emisor y el objeto puede ser, por ejemplo, de 2 a 60 cm, permitiendo Ia irradiación sobre geometrías tridimensionales. El tiempo de irradiación puede ser, por ejemplo entre 5 y 300 segundos.
Refiriéndose a Ia duración de una irradiación continua o a Ia suma de los periodos de distintos ciclos de irradiación. Buscando entre los distintos parámetros soluciones de manera que podamos evitar altas temperaturas superficiales, como por ejemplo de 50 a 150 0C. Evitando de esta manera los efectos perjudiciales de las altas temperaturas, que prolongan preferiblemente
Ia etapa de enfriamiento para su posterior pulido de Ia zona retocada o reparada.
Los espesores de capa de recubrimiento del barniz de curado UV que son curables por medio de radiación ultravioleta son en general aplicadas en espesores de capa, en micrómetros, de 10 a 1000 μm, y preferiblemente de 10 a 250 μm.
Es posible, manteniendo los tiempos de aireación necesarios, que Ia película de recubrimiento disponga de más de una capa, siendo por ejemplo Ia aplicación sobre una capa base, aplicar Ia capa o capas de barniz transparente para su posterior curado UV.
También puede ser necesario para evitar los efectos de escalón, aplicar el barniz hacia los bordes, con una concentración en sólidos inferior, evitando los cercos, y al que definiremos a partir de ahora como antivelo, por su mayor facilidad a Ia evaporación.
Las composiciones de recubrimiento pueden ser acuosas o bien estar diluidas con disolvente o bien no contener disolventes ni agua. En cualquier caso dicho disolvente o agua debe ser eliminado en Ia fase de aireación. Las composiciones a las que hace referencia Ia presente invención deberán estar fotoiniciadas y endurecibles por UV.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2δ) Las capas de recubrimiento que comprenden una zona defectuosa a retocar, pueden ser consideradas como sustratos formados por varias capas, como recubrimiento habituales de protección, cataforesis, electrólisis, imprimación, de masilla, y capas de base, y en particular de las capas finales de acabado transparente a las que hace referencia Ia presente invención.
Efectos ventajosos
Esta invención consta de tres ventajas, dos funcionales y otra medioambiental. La primera, a efectos funcionales con el uso de los espesores anteriormente mencionados en los diversos tipos de recubrimiento se logra un secado en profundidad del material tratado, que dota un gran poder de adherencia del barniz con el sustrato, en beneficio de Ia calidad de producto, y de los procedimientos de homologación técnica y acreditación industrial (NORMAS UNE y NORMAS ISO) en el sector de Ia automoción.
La segunda ventaja reside en que en este tipo de gramajes y el proceso industrial empleado facilita su adecuación a Ia normativas medioambientales y de reducción de componentes orgánicos volátiles (COVs), puesto que al tratarse el material de automoción el uso de disolventes y compuestos químicos volátiles que son perjudiciales para el medioambiente y de menor rendimiento.
La tercera ventaja y principal es Ia reducción del tiempo de secado y Ia posibilidad de poder realizar Ia fase de pulido casi instantánea, evitando largos periodos de secado que favorecen Ia posibilidad de contaminaciones de polvo o humedad.
Mediante los siguientes ejemplos de ensayos practicados, se resuelven las siguientes soluciones de tiempos de secado:
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) EJEMPLO.1
Para un secado de masilla impresa, se disponen los cabezales o reflectores de rayos UV a una distancia entre 500 mm de de Ia pieza a reparar con una emisión de luz UV comprendida entre 35Oy 450 nm de longitud de onda, consiguiendo unos tiempos de secado comprendidos entre 50 segundos y 1 minuto, a partir de Ia cual Ia pieza con masilla secado puede continuar en su proceso fabril.
EJEMPLO .2
Para un secado de barniz UV y barniz antivelo, se disponen los cabezales o reflectores de rayos UV a una distancia entre 300 mm de de Ia pieza a reparar con una emisión de luz UV comprendida entre 35Oy 450 nm de longitud de onda, consiguiendo unos tiempos de secado comprendidos entre 20 y 30 segundos minuto, a partir de Ia cual las piezas barnizadas pueden continuar en su proceso fabril.
Descripción de las figuras
Para una mejor comprensión de las características generales anteriormente mencionadas, se acompaña un dibujo a Ia presente invención el cual expone como se especifica a continuación las fases completas de un proceso de reparación, de entre las cuales intervienen los procedimientos de secado :
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2δ) Figura 1: 1o) Retoque de Ia superficie Imprimación o aplicación de masilla base, 2o) Secado de Ia masilla impresa por rayos UV, o por infrarrojos, o por secado con aire; 3o) Lijado de Ia masilla impresa; 4o). Pintado de Ia superficie retocada y difuminado de Ia zona; 5o) Secado de Ia pintura por rayos infrarrojos o por secado con aire; 6o) Barnizado de Ia superficie reparada con barniz UV; 7o) Barnizado del contorno de Ia superficie reparada con barniz antivelo UV., 8o) Aireación del barniz, 9o) Curado de Ia capa de barniz por radiación ultravioleta, 10°) Enfriamiento de zona de reparación (5-10 minutos), 11°). Pulido de Ia zona de reparación, y 12°). Reposición a zona on line, o almacenamiento a zona de piezas reparadas.
Modo de realizar Ia invención
El secado por radiación ultravioleta se realiza mediante unos sistemas de cabezales o reflectores de rayos UV dispuestos en las fases donde se encuentra operativo entre 100 mm y 1000 mm de distancia para adaptarse a Ia trídimensionalidad de Ia pieza a reparar con una emisión de luz UV comprendida entre 50 y 650 nm de longitud de onda. Dicha longitud de onda se podrá alcanzar utilizando lámparas de vapor de mercurio y/o galio, consiguiendo unos tiempos de secado comprendidos entre 5 y 300 segundos.
Las fases donde puede encontrarse operativo el secado por radiación son: Ia fase de secado de Ia masilla impresa (fase 2a) , Ia fase de barnizado de Ia superficie reparada con barniz UV (fase 6a) , Ia fase de barnizado del contorno de Ia superficie reparada con barniz antivelo UV (fase 7a), y Ia fase de curado de Ia capa de barniz por radiación ultravioleta (fase 9a).
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2δ)

Claims

REIVINDICACIONES
JL- Procedimiento de reparación de defectos de pintura en sector de Ia automoción por secado ultravioleta caracterizado porque consiste en una fase de secado de Ia masilla impresa en que intervienen cabezales o reflectores de rayos UV dispuestos entre 100 mm y 1000 mm de distancia de Ia pieza a reparar con una emisión de luz UV comprendida entre 50 y 650 nm de longitud de onda. Dicha longitud de onda se podrá alcanzar utilizando lámparas de vapor de mercurio, o alternativamente galio.
%- Procedimiento de reparación de defectos de pintura en sector de Ia automoción por secado ultravioleta caracterizado porque consiste en una fase de barnizado de Ia superficie reparada con barniz UV en que intervienen cabezales o reflectores de rayos UV dispuestos entre 100 mm y 1000 mm de distancia de Ia pieza a reparar con una emisión de luz UV comprendida entre
50 y 650 nm de longitud de onda. Dicha longitud de onda se podrá alcanzar utilizando lámparas de vapor de mercurio, o alternativamente galio.
3.- Procedimiento de reparación de defectos de pintura en sector de Ia automoción por secado ultravioleta caracterizado porque consiste en una fase de barnizado del contorno de Ia superficie reparada con barniz antivelo UV en que intervienen cabezales o reflectores de rayos UV dispuestos entre 100 mm y 1000 mm de distancia de Ia pieza a reparar con una emisión de luz UV comprendida entre 50 y 650 nm de longitud de onda. Dicha longitud de onda se podrá alcanzar utilizando lámparas de vapor de mercurio, o alternativamente galio.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2δ)
4.- Procedimiento de reparación de defectos de pintura en sector de Ia automoción por secado ultravioleta caracterizado porque consiste en una fase de curado de Ia capa de barniz por radiación ultravioleta, en que intervienen cabezales o reflectores de rayos UV dispuestos entre 100 mm y 1000 mm de distancia de Ia pieza a reparar con una emisión de luz UV comprendida entre 50 y 650 nm de longitud de onda. Dicha longitud de onda se podrá alcanzar utilizando lámparas de vapor de mercurio, o alternativamente galio.
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 2S)
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