MXPA02006361A - Proceso para la aplicacion de revestimientos en polvo a substratos no metalicos. - Google Patents

Abstract

La presente invencion describe un proceso para la aplicacion de un revestimiento en polvo a un substrato no conductor, primero exponiendo el substrato no conductor a una combinacion de vapor y calor a temperaturas entre 70°C y 140°C por un periodo entre 5 segundos y hasta 10 minutos, seguido por la aplicacion electrostatica de un revestimiento en polvo al substrato el cual esta puesto a tierra; este metodo de pre-tratamiento simple y confiable permite una aplicacion eficiente de los revestimientos en polvo a substratos no conductores que resulta en la deposicion uniforme y pareja del revestimiento en polvo sobre la superficie completa incluyendo los bordes y sin efectos adversos sobre el curado subsiguiente de la pelicula en polvo.

Description

PROCESO PARA. LA APLICACIÓN DE REVESTIMIENTOS EN POLVO A SUBSTRATOS NO METÁLICOS Antecedentes de la Invención Esta invención se refiere a un proceso para la aplicación de revestimientos en polvo a substratos no metálicos tales como madera o plásticos, productos a base de cemento y yeso, y materiales compuestos, preferiblemente cartón de densidad media (por sus siglas en inglés, MDF) u otros substratos a base de celulosa. Los revestimientos en polvo tipicamente se aplican a substratos metálicos eléctricamente conductores. La deposición del revestimiento en polvo sobre estos materiales eléctricamente conductores se aumenta por fuerzas electrostáticas. El polvo se carga por medio de fricción (carga triboeléctrica) o por descarga en corona. El polvo cargado luego se rocia sobre un substrato que está puesto a tierra. La carga electrostática sobre las partículas del revestimiento en polvo, permite la aplicación de una capa de polvo uniforme sobre el substrato y también resulta en una adhesión temporal del polvo a la superficie del substrato. Esta adhesión es claramente fuerte y permite transportar las piezas revestidas desde el área de aplicación del polvo al REF 139917 horno de curado donde el polvo se funde y forma una película continúa sobre el substrato. La conductividad de los substratos metálicos es importante para el éxito de los revestimientos en polvo. El uso de revestimientos en polvo para revestir substratos no metálicos es ambientalmente ventajoso para reducir el desgaste del revestimiento y emisiones COV (compuesto orgánico volátil) . Sin embargo, la aplicación esencialmente sobre substratos no conductores es mucho más dificil de realizar que sobre substratos metálicos. La conductividad de la superficie de la mayoria de los materiales no metálicos similares a materiales compuestos de madera o plásticos no es suficiente para permitir la puesta a tierra eficiente del substrato. La deposición del polvo sobre estos substratos por lo tanto, no se ayuda por la atracción electrostática que con frecuencia resulta en la deposición del polvo no uniforme y pobre adhesión del polvo al substrato previo al curado del revestimiento en polvo aplicado. En el pasado se han explorado diferentes rutas para superar este problema. El articulo "Powder Coatings of Wood based Substrates" (H. Bauch, JOT 1998, Vol. 10, p. 40ff) describe el pre-tratamiento con un imprimador conductor liquido previo a la aplicación del polvo. Este imprimador incrementa la conductividad de la superficie lo suficiente para permitir una deposición electrostática de una capa de pintura final en polvo. Este proceso, sin embargo, requiere un paso de revestimiento adicional, posiblemente con limpieza con arena intermediaria entre la aplicación del imprimador y el proceso de revestimiento en polvo que agrega costo significativo al proceso de revestimiento total. En el mismo articulo otras propuestas para el pre-tratamiento de substratos no conductores se sugieren tal como incrementar la conductividad de la superficie secándola via voltaje alterno de alta frecuencia o usando revestimientos en polvo de curado con UV (luz ultravioleta) sin el pretratamiento de la superficie. Los problemas son para lograr revestimientos uniformes particularmente para substratos estructurales y obtener revestimientos con las propiedades de deslustramiento u opacidad deseadas. El DE-A 19533858 describe el precalentamiento de cartones MDF con microondas previo a "la aplicación de un revestimiento en polvo. Se cree que el calentamiento con microondas resulta en un incremento temporal del contenido de humedad sobre la superficie de los MDF lo cual reduce la resistividad de la superficie. Sin embargo, el calentamiento de los objetos grandes similares a cartones DMF con microondas es costoso y es dificil de realizar el calentamiento uniforme de tales objetos grandes con microondas . Otro proceso que se ha usado es rociando la superficie de los substratos no metálicos con agua previo al revestimiento para incrementar la conductividad de la superficie. El problema con esta propuesta es la formulación de vapor de agua bajo la película de polvo durante el proceso de fusión/curado que origina porosidad y adhesión pobre del polvo. Otro método de pre-tratamiento conocido consiste de exponer un substrato no conductor simiJar a madera natural o materiales compuestos de madera a calor seco y luego aplicar el polvo sobre la superficie caliente. El EP-A 933140 por ejemplo, describe el uso de radiación infrarroja para precalentar el cartón. El polvo luego se aplica al cartón que tiene una temperatura de superficie particular (por ejemplo 55CC). Este proceso tiene la desventaja que los bordes de los cartones con frecuencia no se cubren lo suficiente debido a la pérdida de calor.

El nuevo proceso de esta invención supera las deficiencias antes mencionadas de los procesos de la técnica previa.

Sumario de la Invención Esta invención se dirige a un proceso para la aplicación de revestimientos en polvo a un substrato no conductor, primero calentando el substrato con vapor y calor previo a la aplicación electrostática de un revestimiento en polvo. Este método de pre-tratamiento confiable y simple permite la aplicación eficiente de revestimientos en polvo a substratos no conductores con deposición uniforme sobre la superficie completa incluyendo los bordes y sin efectos adversos sobre el curado subsiguiente de la película en polvo.

Descripción Detallada de la Invención En el proceso de esta invención, la superficie de un substrato no conductor se expone a una combinación de vapor y calor a temperaturas entre 70°C y 140°C por un periodo entre 5 segundos y hasta 10 minutos, seguido por la aplicación electrostática de un material de revestimiento en polvo al substrato el cual se pone a tierra.

Preferiblemente, se usan las temperaturas de pretratamiento entre 80°C y 130°C y un periodo de pretratamiento entre 5 segundos y 5 minutos. El control preciso de los' parámetros de tiempo y de temperatura del pre-tratamiento con vapor y calor que depende del substrato a ser tratado es necesario para evitar la posibilidad de emisión de agua a través de la película en polvo durante el proceso de fusión/curado lo cual conduce a defectos de la película tales como agujeros minúsculos o ampollas. Lo esencial en el proceso de esta invención es aplicar la combinación de vapor y calor de modo que la superficie tratada no llegue a saturarse o que tenga condensación sobre la superficie. El substrato a ser revestido por el proceso de acuerdo con la invención se coloca en una atmósfera saturada de vapor a las temperaturas antes mencionadas por el periodo de tiempo antes mencionado. La cámara de vapor se puede calentar externamente para mantener su temperatura interior. También es posible aplicar vapor de alta presión a una temperatura adecuada para ajustar la temperatura al valor deseado. El tratamiento con vapor también se puede realizar haciendo pasar las piezas a ser revestidas en frente de las boquillas de vapor las cuales están diseñadas para cubrir igualmente el área de la superficie total de las piezas . Después del pre-tratamiento con vapor y calor, un revestimiento en polvo se aplica al substrato que está puesto a tierra. La temperatura de la superficie del substrato durante la aplicación del polvo puede estar entre la temperatura ambiente y 90 °C. Se prefiere aplicar el polvo a una temperatura por debajo de la temperatura de transición vitrea del material de revestimiento en polvo. Las temperaturas de transición vitrea del revestimiento en polvo, típicas están entre 45 y 70°C. Después del pre-tratamiento con calor y vapor y antes de la aplicación del polvo a la superficie del substrato, se prefiere nn período de estabilización entre 5 segundos y hasta 5 minutos, por ejemplo un período de 30 segundos a 1 minuto. El material de revestimiento en polvo usado para el proceso de acuerdo con la invención puede ser cualquier polvo de curado por radiación o curado térmico que es adecuado para el substrato en cuestión, que comprende los aglutinantes en polvo conocidos, agentes de reticulación, pigmentos y/o aditivos. El revestimiento resultante puede ser, por ejemplo, un terminado suave, un terminado texturizado o un efecto metálico. Los ejemplos de las composiciones de revestimiento en polvo que se pueden curar con radiación UV se describen en la EP-A 739922, EP-A 702067 o EP-A 636660. Las composiciones de revestimiento en polvo que son adecuadas para ser curadas por medio de radiación cerca de la infrarroja (RCI) se describen en la WO 99/41323. Después del paso de aplicación del revestimiento en polvo, el material en polvo de revestimiento se funde y cura por medios adecuados. Para el paso de fusión, se puede usar, calor por convección, calor radiante (por ejemplo, radiación cerca de la infrarroja (NIR) , infrarroja de gas catalítico, infrarroja) o combinaciones de diferentes fuentes de calor. Si los revestimientos en polvo de curado térmico se emplean, la misma fuente de calor se puede usar para realizar el paso de curado. Si los revestimientos en polvo de curado por haz de electrones o UV se usan, el curado se puede realizar por irradiación de la capa fundida con tratamiento por haz de electrones o radiación UV. El proceso de acuerdo con la invención se puede aplicar a varios substratos no conductores similares a tablero de aglomerado, MDF, HDF (fibra de alta densidad) , papel, cartón grueso u otros materiales a base de celulósicos, plásticos de madera natural, materiales a base de yeso o cemento y materiales compuestos. El proceso de acuerdo con la invención, es especialmente útil para el revestimiento de cartones MDF delgados, con un espesor por debajo de 15 mm el cual puede contener perfiles que se han cortado con bordes afilados. Tales cartones son difíciles de revestir usando los métodos de pre-tratamiento conocidos similares a calor seco. El proceso de acuerdo con la invención permite una aplicación eficiente de polvos de revestimiento a substratos no conductores con una deposición uniforme y muy reproducible del polvo sobre el substrato y calidad de opacidad y flujo óptimo. El pre-tratamiento con calor más vapor permite una aplicación uniforme de polvos en todas partes del substrato incluyendo molduras, borde afilados o bordes de orificios. El pre-tratamiento no interfiere con la fusión subsiguiente de la capa de polvo y el proceso de curado. Esencialmente, se obtienen los revestimientos libres de defectos con una buena calidad.

Los siguientes ejemplos demuestran adicionalmente el proceso de esta invención. En cada uno de los siguientes ejemplos, se usa un revestimiento en polvo de epoxi poliéster y se aplica por aplicaciones de Corona usando condiciones de aplicación convencionales y el substrato al cual el polvo se aplica está puesto a tierra.

Ejemplos Ejemplo 1 Un cartón MDF de 6 mm de espesor se acondicionó para que se pase a través de una cámara donde se expone a vapor y aire circulante caliente a 80°C, por un minuto. Después de que sale de la cámara el cartón se deja estabilizar por un minuto antes del revestimiento en polvo usando una pistola de rocío electrostática, de alto voltaje, convencional. La aplicación del polvo es excelente incluyendo la cobertura total de los bordes del cartón y las envolturas de la parte posterior del cartón.

Ejemplo 2 Otra pieza del mismo cartón se revistió de la misma manera pero sin la etapa de acondicionamiento con calor-vapor. La aplicación del polvo fue pobre, en particular no fue posible lograr la cobertura en los bordes del cartón, y la envoltura fue limitada.

Ejemplo 3 Otra pieza del mismo cartón se precalentó por radiación infrarroja a una temperatura de superficie de 80 °C, luego se revistió con polvo como anteriormente dentro de 1 minuto. El polvo no se adhirió a los bordes del cartón.

Ejemplo 4 Una caja de 3 dimensiones pre-ensamblada que mide 300 x 150 mm de cartones MDF de 15 mm se revistió con polvo sin algún acondicionamiento de la caja y además otra caja, descrita anteriormente, se revistió con polvo después del pre-calentamiento de la caja en un horno a convección por 15 minutos a 130°C. En ambos casos, la penetración del revestimiento en polvo en las esquinas de las cajas fue pobre con áreas significativas no revestidas.

Ejemplo 5 Una caja como se describe en el Ejemplo 4 se hizo pasar a través de una cámara donde se expuso a vapor y calor a 85°C por un minuto. Después de la remoción de la cámara y la estabilización por un minuto, se revistió con polvo como anteriormente, en este tiempo, la aplicación del polvo fue excelente con la cobertura completa internamente y externamente . 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 (8)

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

1. Un proceso para la aplicación de un revestimiento en polvo a un substrato no conductor, caracterizado porque comprende tratar la superficie del substrato no conductor con vapor y calor a temperaturas entre 70°C y 140°C por un período de tiempo entre 5 segundos y hasta 10 minutos y de manera subsiguiente aplicar un revestimiento en polvo por una aplicación de rocío electrostático del revestimiento en polvo.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las temperaturas de calor y vapor están entre 80°C y 130°C y el período de tiempo está entre 5 segundos y 5 minutos.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque existe un período de estabilización entre el tratamiento con calor y vapor y el revestimiento en polvo subsiguiente de la superficie del substrato.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el período de estabilización está entre 5 segundos y hasta 5 minutos.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el período de estabilización está entre 30 segundos y hasta 1 minuto.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el substrato a ser tratado se coloca en una atmósfera saturada de vapor seguido por aire caliente circulado.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de la superficie del substrato durante la aplicación de polvo se mantiene entre la temperatura ambiente y 90 °C.

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de la superficie del substrato durante la aplicación del revestimiento en polvo está entre 45 y 70 °C y por debajo de la temperatura de transición vitrea del revestimiento en polvo.