WO2013066141A1 - Metodo continuo para la aplicacion de recubrimientos a un elemento metalico - Google Patents

Metodo continuo para la aplicacion de recubrimientos a un elemento metalico Download PDF

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    • B05D3/0245—Pretreatment, e.g. heating the substrate with induction heating

Definitions

  • the present invention relates to methods for applying coatings to metal elements, and more particularly to a method for applying coatings to metal elements such as tapes, rolls, sheet metal sheets and metal fabricated components wherein said method comprises preheating the element. metal at a predefined temperature and apply the coating to the preheated metal element under predefined application parameters.
  • Traditional methods for applying coatings to a metallic element usually include the application of said coatings to the metallic element and subsequently curing it at room temperature or applying heat to reduce the curing time, where a drying area is traditionally used or a tunnel.
  • the applicant developed a continuous method for applying a coating to metal sheets, which comprises cleaning and heating the metal sheet at a predefined temperature and subsequently applying a coating, which It heals quickly, since the soluble evaporates when it has direct contact with the hot metal.
  • a coating which It heals quickly, since the soluble evaporates when it has direct contact with the hot metal.
  • the steel roll or tape can be preheated before putting it on the production line or warming up before applying the coating.
  • the method of the present invention it is possible to apply a coating to the metal sheet of a metal roll continuously, in a small area, since since the coating is cured almost instantaneously, the sheet can be rolled up. immediate, also reducing the curing time to a minimum.
  • the method of the present invention can be used to coat metal elements of any shape and size, and the coating works for any paint coating, be it epoxy paint, water-based paint, dielectric varnish.
  • the metallic element to be coated comprises a sheet of rolled steel and the coating comprises water-based paint, and wherein the method of the present invention comprising:
  • squeezer rollers or rakes can be used to remove excess coating from the surface of the steel sheet, thereby regulating the thickness of the coating before rolling the steel sheet with the coating already cured;
  • the curing time once the coating contacts the preheated metal is 1 to 3 seconds depending on the amount in kg of solute in cubic meter of water that contains the atomized coating on the steel sheet.
  • the steel roll is unwound and the entire length of the steel sheet is continuously preheated in a length of preferably 5 meters, whereby portions of the metal sheet may be preheated. and others to which preheating is being applied.
  • the production line comprises, means for unwinding the steel roll, a conveyor belt, which first passes through a radiant furnace that is 5 meters long and then under the coating application nozzles and finally means for winding the steel sheet.
  • the conveyor belt moves at a linear speed of 100 ft / min and takes the steel sheet through a radiant furnace that has a length of 5 meters and a width of 60 inches, where the radiants have an emissivity ( E h ) of 0.85.
  • the effective emissivity (E) of the oven is 0.2394 and the radiant temperature is 683.86 ° C theoretical and 748.73 ° C real.
  • the distance of the radiators to the steel sheet is 4 inches and each portion of the steel sheet roll remained inside the oven for a total time of 9.84 seconds, always moved by the conveyor belt, reaching a final temperature of 75 ° C . It was found that the heat required by the zero sheet to reach said final temperature was 6.98 watt / ln 2 theoretical and 9.07 watt / ln 2 real.
  • the steel sheet came out of the radiant furnace and entered through a chamber where spray paint was applied - paint diluted in water at a temperature of 50 degrees, of the type used to be applied in the background to delay oxidation. of steel - on the steel sheet by ten nozzles that dose the paint in an amount of 10 ml / sec in 30 inches on each side of the tape. The drying time of the paint was 2 seconds, generating a layer of 0.003 "of paint, which adhered to the surface of the steel sheet.
  • the nozzles used work with three pressures: an activation pressure of 40 Ib / inch, which allows the operation of the metering valve, a metering pressure regulated at 65 Ib / inch for a translation speed of the steel sheet over the 65 ft / min band and at a flow rate of 15 mi / sec, and a working pressure which is used to extend the spray paint curtain, regulated to 28 Ib / in.
  • Each nozzle is 4 "apart from the steel sheet and generates a 3.25" wide curtain. Thanks to that the paint dried two seconds after going through the paint chamber the steel sheet could be rolled up immediately without the paint sticking with the roll.

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Abstract

Un método continuo para la aplicación de recubrimientos a un elemento metálico, específicamente láminas metálicas en rollo, en hojas o componentes metálicos el cual comprende el limpiar y calentar la lámina metálica a una temperatura predefinida y posteriormente aplicar un recubrimiento, el cual se cura rápidamente, ya que el soluble se evapora al tener contacto directo con el metal caliente.

Description

METODO CONTINUO PARA LA APLICACION DE RECUBRIMIENTOS A UN
ELEMENTO METALICO ANTECEDENTES DE LA INVENCION
A. CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención está relacionada con métodos para aplicar recubrimientos a elementos metálicos, y más particularmente con un método para aplicar recubrimientos a elementos metálicos tales como cintas, rollos, hojas planchas de metal y componentes fabricados de metal en donde dicho método comprende el precalentar el elemento metálico a una temperatura predefinida y aplicar el recubrimiento al elemento metálico precalentado bajo parámetros de aplicación predefinidos.
B. DESCRIPCION DEL ARTE RELACIONADO.
Los métodos tradicionales para la aplicación de recubrimientos a un elemento metálico, normalmente comprenden la aplicación de dichos recubrimientos al elemento metálico y posteriormente su curado a temperatura ambiente o aplicando calor para reducir el tiempo de curado, en donde tradicionalmente se utiliza una área de secado o un túnel.
Particularmente, el aplicar recubrimientos a láminas metálicas en rollo se complica, debido a que la lámina metálica se puede enrollar únicamente después de curar el recubrimiento, por lo que es necesario aumentar de manera importante el largo de la línea de curado para poder procesar la mayor longitud de lámina metálica posible con el fin disminuir el tiempo de curado. Además es necesario esperar a que la porción de lámina metálica que se está curando termine de ser procesada para poder procesar la porción remanente si la zona de procesamiento no es lo suficientemente larga para procesar toda la longitud del rollo, por lo que el proceso de recubrimiento no puede efectuarse de manera continua.
Un ejemplo de este tipo de método tradicional es descrito en la patente norteamericana No. 5,768,799, en el cual la lámina, después de haber recibido su recubrimiento es calentado por medio de inducción magnética en un horno de túnel con el fin de evaporar los solventes y curar el recubrimiento.
Aunque el método descrito en la solicitud de patente 5,768,799 calienta la lámina metálica para acelerar el curado del recubrimiento, aún necesita de un horno que tiene una longitud considerable para curar la mayor porción de lámina metálica posible, por lo que la velocidad a la cual puede ser procesado el rollo depende de la longitud del horno, lo cual es crítico para naves industriales de pequeño tamaño.
En vista de las desventajas de los métodos tradicionales anteriormente descritas, el solicitante desarrollo un método continuo para la aplicación de un recubrimiento a láminas metálicas, el cual comprende el limpiar y calentar la lámina metálica a una temperatura predefinida y posteriormente aplicar un recubrimiento, el cual se cura rápidamente, ya que el soluble se evapora al tener contacto directo con el metal caliente. Dependiendo del tipo de recubrimiento a utilizar pudiera ser necesario utilizar un sistema de extracción de vapores para alejarlos del personal que opera la línea de producción. El rollo o cinta de acero puede ser previamente precalentado, antes de meterlo a la línea de producción o calentarse antes de aplicar el recubrimiento.
Mediante el método de la presente invención, es posible el aplicar un recubrimiento a la lámina metálica de un rollo de metal de manera continua, en un área pequeña, ya que como el recubrimiento es curado casi de manera instantánea, la lámina puede ser enrollada de inmediato, reduciéndose además el tiempo de curado al mínimo.
Así mismo, el método de la presente invención puede ser utilizado para recubrir elementos metálicos de cualquier forma y tamaño, y el recubrimiento funciona tanto para cualquier recubrimiento de pintura ya sea pintura epoxi, pintura en base agua, barniz dieléctrico.
SUMARIO DE LA INVENCION
Es por lo tanto un objetivo principal de la presente invención el proporcionar un método continuo para la aplicación de recubrimientos a un elemento metálico, específicamente láminas metálicas en rollo, cintas, hojas y componentes metálicos y el procedimeinto el cual comprende el limpiar y calentar la lámina metálica a una temperatura predefinida y posteriormente aplicar un recubrimiento con pintura o barniz, el cual se cura rápidamente, ya que el soluble se evapora al tener contacto directo con el metal caliente. Es aún otro objetivo principal de la presente invención el proporcionar un método continuo para la aplicación de recubrimientos a un elemento metálico de la naturaleza anteriormente descrita, en el cual el rollo o cinta de acero puede ser previamente precalentado, antes de meterlo a la línea de producción o calentarse antes de aplicar el recubrimiento.
Es otro objetivo adicional de la presente invención el proporcionar un método continuo para la aplicación de recubrimientos a un elemento metálico de la naturaleza anteriormente descrita, mediante el cual es posible el aplicar un recubrimiento a la lámina metálica de un rollo de metal de manera continua, en un área definida, ya que como el recubrimiento es curado casi de manera instantánea, la lámina puede ser enrollada de inmediato, reduciéndose además el tiempo de curado al mínimo.
Es todavía un objetivo adicional de la presente invención el proporcionar un método continuo para la aplicación de recubrimientos a un elemento metálico de la naturaleza anteriormente descrita, el cual puede ser utilizado para recubrir elementos metálicos de cualquier forma y tamaño.
Estos y otros objetivos y ventajas de la presente invención se harán aparentes a las personas con conocimientos normales en el ramo, de la siguiente descripción detallada de la invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
El método de la presente invención será ahora descrito de conformidad con una modalidad preferida del mismo, en donde el elemento metálico a recubrir comprende una lámina de acero en rollo y el recubrimiento comprende pintura en base agua, y en donde el método de la presente invención comprendiendo:
precalentar un rollo de lámina de acero limpio o una porción desenrollada de la lámina de acero a recubrir a una temperatura de entre 40 a 90 grados centígrados, preferentemente a 75° C mediante uno de los siguientes métodos: a) calentamiento por horno de rollos, b) calentamiento por resistencias eléctricas a través del contacto físico del metal y por medio de - resistencias calefactores, ) el calentamiento por medio de un horno de inducción calentando el rollo completo de metal, d) calentamiento por medio de un arco eléctrico regulando el voltaje para controlar la corriente que pasa sobre el metal;
pasar la lámina metálica precalentada bajo uno o más rociadores de recubrimiento que comprende pintura en base agua, mediante una banda transportadora que mueve la lámina metálica a una velocidad de entre 10 a 400 pies/min, preferentemente a una velocidad de 100 pies/min, en donde la una o más boquillas generan una cortina atomizada del flujo de recubrimiento, regulando el flujo del material a una cantidad de entre 8 a 25 mi/ seg.
Opcionalmente, de ser necesario, se pueden utilizar rodillos exprimidores o rastrillos para retirar un exceso de recubrimiento de la superficie de la lámina de acero, de esta manera regulando el espesor del recubrimiento antes de enrollar la lámina de acero con el recubrimiento ya curado;
El tiempo de curado una vez que el recubrimiento contacta el metal precalentado, es de 1 a 3 segundos dependiendo de la cantidad en kg de soluto en metro cúbico de agua que contiene el recubrimiento atomizado sobre la lámina de acero.
Debido a que el curado del recubrimiento sucede de forma casi inmediata debido a la evaporación casi inmediata del soluble, es posible enrollar la lámina de acero conforme el rollo de acero se va procesando, requiriéndose por lo tanto de un espacio de procesamiento menor que el que requieren los métodos tradicionales.
De manera preferente el rollo de acero es desenrollado y la totalidad de la longitud de la lámina de acero es precalentada de manera continua en un que tiene una longitud de preferentemente 5 metros, por lo que pueden existir porciones de la lámina metálica que se estén precalentando y otras a las cuales se les esté aplicando el precalentado.
En esta modalidad preferente, la línea de producción comprende, medios para desenrollar el rollo de acero, una cinta transportadora, la cual pasa primeramente por un horno de radiantes que tiene una longitud de 5 mts y posteriormente bajo las boquillas de aplicación de recubrimiento y finalmente medios para enrollar la lámina de acero. EJEMPLOS
Una lámina de acero ASTM A101 1 DS completamente limpia, en rollo, con una densidad 7.850 kg/m2, un calor específico de 0.12 Kcal/(Kg-°C), un espesor de 0.6 mm, una emisividad de acero (Ep) de 0.25 y una temperatura inicial de 30° C es desenrollada y colocada en una banda transportadora.
La banda transportadora se mueve a una velocidad lineal de 100 ft/min y lleva a la lámina de acero a través de un horno de radiantes que tiene una longitud de 5 mts y un ancho de 60 pulgadas, en donde los radiantes tienen una emisividad (Eh) de 0.85. La emisividad efectiva (E) del horno es de 0.2394 y la temperatura de los radiantes es de 683.86 °C teórica y 748.73 °C real.
La distancia de los radiadores a la lámina de acero es de 4 pulgadas y cada porción del rollo de lámina de acero permaneció dentro del horno durante un tiempo total de 9.84 segundos, siempre movido por la banda transportadora, alcanzando una temperatura final de 75 °C. Se encontró que el calor requerido por la lámina de cero para alcanzar dicha temperatura final fue de 6.98 watt/ln2 teórico y 9.07 watt/ln2 real.
Una vez que la lámina de acero fue precalentada, salió del horno de radiantes e ingresó por una cámara donde se aplicó pintura atomizada - pintura diluida en agua a una temperatura de 50 grados, del tipo que se utiliza para aplicarse de fondo para retardar la oxidación del acero- sobre la lámina de acero mediante diez boquillas que dosifican la pintura en una cantidad de de 10 mi/ seg en 30 pulgadas por cada lado de la cinta. El tiempo de secado de la pintura fue de 2 segundos, generando una capa de 0.003" de pintura, la cual se adhirió a la superficie de la lámina de acero. Las boquillas utilizadas trabajan con tres presiones: una presión de activación de 40 Ib/pulgada, la cual permite la operación de la válvula dosificadora, una presión dosificadora regulada a 65 Ib/pulgada para una velocidad de translación de la lámina de acero sobre la banda de 65 pies/ min y a una cantidad de flujo de 15 mi/ seg , y una presión de trabajo la cual se utiliza para ampliar la cortina de pintura atomizada, regulada a 28 Ib/ pulg. Cada boquilla se encuentra a 4" de separación de la lámina de acero y genera una cortina de 3.25" de ancho. Gracias a que la pintura se secó dos segundos después de pasar por la cámara de pintura la lámina de acero pudo ser enrollada inmediatamente sin que la pintura se pueda pegar con el rollo.
Deberá finalmente entenderse que el método continuo para la aplicación de recubrimientos a un elemento metálico de la presente invención no se limita a la modalidad descrita anteriormente y que los expertos en el ramo quedarán capacitados, por las enseñanzas que aquí se establecen, para efectuar cambios en el método continuo para la aplicación de recubrimientos a un elemento metálico de la presente invención, cuyo alcance quedará establecido exclusivamente por las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES.
1. Un método para la aplicación de un recubrimiento base agua a un elemento metálico comprendiendo:
precalentar el elemento metálico a una temperatura de entre 40 a 90 °C;
aplicar el recubrimiento sobre el elemento metálico de tal forma que al contactar el recubrimiento con el metal precalentado, el soluble se evapora y el recubrimiento se cura.
2. Un método para la aplicación de un recubrimiento de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el elemento metálico es precalentado a una temperatura de preferentemente 75° C.
3. Un método para la aplicación de un recubrimiento de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el elemento metálico comprende una lámina de acero decapado, limpio en rollo, y es precalentado mediante un método seleccionado de: a) calentamiento por horno de rollos, b) calentamiento por resistencias eléctricas a través del contacto físico del metal y las resistencias calefactores, c) calentamiento por medio de un horno de inducción calentando el rollo completo de metal, d) calentamiento por medio de un arco eléctrico regulando el voltaje para controlar la corriente que pasa sobre el metal.
4. Un método para la aplicación de un recubrimiento de conformidad con la reivindicación 2, en donde la lámina metálica precalentada es pasada bajo uno o más rociadores de recubrimiento por medio de una banda transportadora que mueve la lámina metálica a una velocidad de entre 10 a 400 pies/min, preferentemente a una velocidad de 100 pies/min, en donde la una o más boquillas generan una cortina atomizada del flujo de recubrimiento, regulando el flujo del material a una cantidad de entre 8 a 25 ml/seg.
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