ES2259048T3 - Proceso para la aplicacion de revestimientos en polvo sobre sustratos no metalicos. - Google Patents
Proceso para la aplicacion de revestimientos en polvo sobre sustratos no metalicos.Info
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Abstract
Proceso para la aplicación de un revestimiento en polvo a un sustrato de tablero de fibras de densidad media, que comprende el tratamiento de la superficie de dicho sustrato con vapor y con calor a temperaturas de entre 70ºC y 140ºC durante un período de entre 5 segundos y 10 minutos, y la aplicación posterior de un revestimiento en polvo mediante pulverización electroestática.
Description
Proceso para la aplicación de revestimientos en
polvo sobre sustratos no metálicos.
La presente invención trata sobre un proceso
para la aplicación de revestimientos en polvo sobre sustratos no
metálicos tales como madera o plástico, productos con base de yeso y
cemento, y materiales compuestos, preferiblemente tableros de fibras
de densidad media (MDF) u otros sustratos con base de celulosa.
Los revestimientos en polvo se aplican
típicamente sobre sustratos metálicos conductores de la
electricidad. Las fuerzas electroestáticas potencian el depósito del
revestimiento en polvo sobre dichos materiales conductores de la
electricidad. El polvo se carga por fricción (carga triboeléctrica)
o por descarga en corona. A continuación, el polvo cargado se
pulveriza sobre un sustrato que acaba cubriéndose. La carga
electroestática de las partículas del revestimiento en polvo
permite la aplicación de una capa plana de polvo sobre el sustrato y
también provoca una adhesión temporal del polvo sobre la superficie
del sustrato. Esta adhesión es bastante fuerte y permite el
transporte de las partes revestidas desde la zona de aplicación del
polvo hasta el horno de curado, en el que el polvo se funde y forma
una película continua sobre el sustrato. La conductividad de los
sustratos metálicos es importante para la correcta aplicación de
los revestimientos en polvo.
El uso de revestimientos en polvo para revestir
sustratos no metálicos posee ventajas medioambientales, ya que
reduce las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV) y
produce una menor cantidad de residuos. Sin embargo, la aplicación
de éstos es mucho más difícil de realizar sobre sustratos
esencialmente no metálicos que sobre sustratos metálicos. La
conductividad de la superficie de la mayoría de materiales no
metálicos tales como los materiales compuestos de madera o los
plásticos no es suficiente para permitir una adhesión suficiente del
sustrato. Por lo tanto, el depósito del polvo sobre estos sustratos
no viene acompañado por una atracción electroestática que a menudo
provoca que el polvo no forme una capa plana y que no se adhiera
bien al sustrato antes del curado del revestimiento en polvo
aplicado.
En el pasado se han explorado diversas vías para
superar este problema.
El artículo "Powder Coatings of Wood based
Substrates" ("Revestimientos en polvo sobre sustratos
compuestos de madera", H. Bauch, JOT 1998, Vol. 10, p. 40ff)
describe el tratamiento previo con una base líquida conductora antes
de aplicar el polvo. Esta base aumenta la conductividad de la
superficie lo suficiente como para permitir un depósito
electroestático de un último revestimiento en polvo. No obstante,
este proceso requiere un paso adicional de revestimiento,
posiblemente con lijado intermedio entre la aplicación de la base y
el proceso de revestimiento en polvo, lo cual añade un coste
considerable a la totalidad del proceso de revestimiento.
En el mismo artículo se sugieren otras
propuestas para el tratamiento previo de sustratos no conductores,
tales como incrementar la conductividad de la superficie secándola
mediante voltaje alterno de alta frecuencia o usando revestimientos
en polvo curados mediante luz ultravioleta sin tratamiento previo de
la superficie. Los problemas son la consecución de revestimientos
uniformes, en particular para sustratos estructurales, y la
obtención de revestimientos con la opacidad o las propiedades de
mateado deseadas.
La patente DE-A 19533858
describe el precalentamiento de tableros de MDF mediante microondas
antes de aplicarle un revestimiento en polvo. Se cree que el
calentamiento mediante microondas provoca un aumento temporal del
porcentaje de humedad sobre la superficie de la MDF, lo cual reduce
la resistividad de la superficie. Sin embargo, el calentamiento de
objetos grandes como tableros de MDF mediante microondas es caro, y
resulta difícil conseguir dicho calentamiento aun usando
microondas.
Otro proceso que se ha usado es pulverizar la
superficie de sustratos no metálicos con agua antes del
revestimiento para aumentar la conductividad de la superficie. El
problema de este enfoque es la formación de vapor de agua bajo la
película de polvo durante el proceso de fundido/curado, provocando
porosidad y una pobre adhesión del polvo.
Otro método conocido de tratamiento previo
consiste en calentar en seco un sustrato no conductor, tal como un
compuesto de madera o madera natural, y a continuación aplicar el
polvo sobre la superficie caliente. La patente EP-A
933140, por ejemplo, describe el uso de radiaciones infrarrojas para
precalentar el tablero. Acto seguido, el polvo se aplica al
tablero, que tiene una temperatura de superficie determinada (por
ejemplo 55ºC). Este proceso presenta el inconveniente de que los
tableros a menudo no están cubiertos suficientemente debido a las
pérdidas de
calor.
calor.
El novedoso proceso de esta invención supera las
deficiencias anteriormente mencionadas de los procesos del estado
de la técnica.
La presente invención se refiere a un proceso
para la aplicación de revestimientos en polvo a un sustrato no
conductor, tratando en primer lugar el sustrato con vapor y calor
antes de la aplicación electroestática de un revestimiento en
polvo. Este método de tratamiento previo, simple y fiable, permite
una aplicación efectiva de revestimientos en polvo a sustratos no
conductores depositándolos de igual manera sobre la totalidad de la
superficie, incluyendo bordes, y sin efectos adversos sobre el
posterior curado de la película de polvo.
En el proceso de la presente invención, la
superficie de un sustrato no conductor se expone a una combinación
de vapor y calor a temperaturas de entre 70ºC y 140ºC durante un
período de entre 5 segundos y 10 minutos, seguida por la aplicación
electroestática de un material de revestimiento en polvo al sustrato
que acaba cubriéndose.
Preferiblemente se emplean temperaturas de
tratamiento previo de entre 80ºC y 130ºC y un período de tratamiento
previo de entre 5 segundos y 5 minutos.
Para evitar que se introduzca agua en la
película de polvo durante el proceso de fundido/curado, es necesario
un control intensivo sobre los parámetros de temperatura y tiempo
del tratamiento previo del vapor y del calor en función del sustrato
que se trata, ya que el agua produciría defectos en la película
tales como agujeros o burbujas.
En el proceso de la presente invención, es
esencial aplicar la combinación de vapor y calor para que la
superficie tratada no se sature o padezca una condensación.
El sustrato que se ha de revestir mediante el
proceso según la presente invención se coloca en una atmósfera
saturada de vapor a las temperaturas y durante los períodos
anteriormente mencionados.
La cámara de vapor se puede calentar
exteriormente 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 llevar a cabo
haciendo pasar las piezas que se han de revestir por delante de
boquillas de vapor diseñadas para cubrir la totalidad de la
superficie de las piezas de igual manera.
Después del tratamiento previo con vapor y
calor, se aplica un revestimiento en polvo al sustrato que sirve de
base. La temperatura de la superficie del sustrato durante la
aplicación de polvo puede estar comprendida entre la temperatura
ambiente y los 90ºC. Es preferible aplicar el polvo a una
temperatura situada por debajo de la temperatura de transición
vítrea del material de revestimiento en polvo. Las temperaturas de
transición vítrea del revestimiento en polvo suelen estar
comprendidas entre los 45ºC y los 70ºC.
Después del tratamiento previo con vapor y calor
y antes de la aplicación de polvo sobre la superficie del sustrato,
es preferible un período de estabilización de entre 5 segundos y 5
minutos, por ejemplo un período de entre 30 segundos y 1 minuto.
El material de revestimiento en polvo utilizado
para el proceso de la presente invención puede ser cualquier polvo
de curado térmico o por radiación, que sea adecuado para el sustrato
en cuestión, entre los cuales se encuentran los ya conocidos agentes
aglutinantes, agentes de reticulación, pigmentos y/u otros aditivos.
El revestimiento resultante puede ser por ejemplo un acabado suave,
un acabado texturado o un efecto metálico.
En las patentes EP-A 739922,
EP-A 702067 y EP-A 636660 se pueden
encontrar ejemplos de composiciones de revestimientos en polvo que
se pueden curar con radiaciones ultravioleta.
En la patente WO 99/41323 se describen
composiciones de revestimientos en polvo que son adecuadas para su
curado mediante radiaciones cercanas al infrarrojo (CIR).
Tras el paso de la aplicación del revestimiento
en polvo, el material del revestimiento en polvo se funde y se cura
a través de medios adecuados. Para el paso de fundido se puede
utilizar calor por convección, calor radiante (por ejemplo
infrarrojo, infrarrojo catalítico de gas, radiaciones cercanas al
infrarrojo) o combinaciones de diferentes fuentes de calor. Si se
emplean revestimientos en polvo con curado térmico, se puede hacer
uso de la misma fuente de calor para llevar a cabo el paso del
curado. Si se emplean revestimientos en polvo con curado por
radiaciones ultravioleta o haz de electrones, se puede llevar a cabo
el curado mediante la irradiación de la capa fundida por
radiaciones ultravioleta o por tratamiento con haz de
electrones.
El proceso según la presente invención se puede
aplicar a varios sustratos no conductores como tableros de
partículas, MDF, HDF (fibras de densidad alta), papel, cartón u
otros materiales con base de celulosa, plásticos de madera natural,
materiales con base de yeso o cemento y materiales compuestos.
El proceso según la presente invención es
especialmente útil para revestir tableros finos de MDF con un grosor
menor de 15 mm que pueden contener perfiles recortados con bordes
afilados. Dichos tableros son difíciles de revestir mediante los
tratamientos previos conocidos tales como el calor en seco.
El proceso según la presente invención permite
una aplicación efectiva de polvos para revestimiento en sustratos
no conductores con un depósito del polvo sobre el sustrato uniforme
y muy reproducible y unas cualidades óptimas de fluidez y
opacidad.
El tratamiento previo con vapor y con calor
permite una igual aplicación del polvo sobre todas las partes del
sustrato, incluyendo molduras, bordes afilados o bordes de agujeros.
El tratamiento previo no interfiere con el fundido posterior de la
capa de polvo ni con el proceso de curado. Se obtienen en general
revestimientos sin defectos y de alta calidad.
Los siguientes ejemplos muestran el proceso de
la presente invención. En cada uno de dichos ejemplos se utilizó un
revestimiento en polvo de epoxi poliéster y se aplicó mediante
Corona utilizando condiciones de aplicación convencionales, y se
cubrió el sustrato al cual se aplicó el polvo.
Se acondicionó un tablero de MDF de 6 mm de
grosor haciéndolo pasar a través de una cámara en la que estuvo
expuesto a vapor y a aire circulante a 80ºC durante un minuto. Tras
su salida de la cámara, el tablero se dejó estabilizar durante un
minuto antes de revestirlo en polvo usando un pulverizador
electroestático de alto voltaje convencional. La aplicación del
polvo fue excelente, incluyendo el cubrimiento total de los bordes
del tablero y la envoltura de la parte trasera del mismo.
Se revistió otra pieza del mismo tablero de la
misma manera, pero sin el paso de acondicionamiento con vapor y con
calor. La aplicación del polvo fue pobre; en particular, no fue
posible conseguir cubrir los bordes del tablero, y la envoltura fue
limitada.
Se precalentó otra pieza del mismo tablero
mediante radiación infrarroja a una temperatura de superficie de
80ºC; a continuación, se revistió en polvo durante un minuto tal
como se ha descrito anteriormente. El polvo no se adhirió a los
bordes del tablero.
Se revistió en polvo una caja tridimensional de
300 x 150 mm hecha con MDF de 15 mm de grosor y montada previamente,
sin ningún acondicionamiento, y también se revistió en polvo otra
caja como la descrita anteriormente tras precalentarla en un horno
de convección durante 5 minutos a 130ºC. En ambos casos, la
penetración del revestimiento en polvo en las esquinas de las cajas
fue pobre, con grandes áreas sin revestir.
Se hizo pasar una caja como la descrita en el
ejemplo 4 a través de una cámara en la que estuvo expuesta a vapor y
a una temperatura de 85ºC durante un minuto. Tras extraer la caja de
la cámara y dejarla estabilizar durante un minuto, se revistió en
polvo como se describe anteriormente; esta vez, la aplicación del
polvo fue excelente, con un cubrimiento total tanto interior como
exteriormente.
Claims (8)
1. Proceso para la aplicación de un
revestimiento en polvo a un sustrato de tablero de fibras de
densidad media, que comprende el tratamiento de la superficie de
dicho sustrato con vapor y con calor a temperaturas de entre 70ºC y
140ºC durante un período de entre 5 segundos y 10 minutos, y la
aplicación posterior de un revestimiento en polvo mediante
pulverización electroestática.
2. Proceso según la reivindicación 1, en el que
las temperaturas del vapor y del aire caliente están comprendidas
entre los 80ºC y los 130ºC y el período está comprendido entre los 5
segundos y los 5 minutos.
3. Proceso según la reivindicación 1, en el que
hay un período de estabilización entre el tratamiento con vapor y
con calor y el revestimiento en polvo posterior de la superficie del
sustrato.
4. Proceso según la reivindicación 3, en el que
el período de estabilización está comprendido entre los 5 segundos y
los 5 minutos.
5. Proceso según la reivindicación 3, en el que
el período de estabilización está comprendido entre los 30 segundos
y el minuto.
6. Proceso según la reivindicación 1, en el que
el sustrato que se ha de tratar se coloca en una atmósfera saturada
de vapor seguida por aire caliente circulante.
7. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la temperatura de la superficie del sustrato durante la aplicación
del polvo se mantiene entre la temperatura ambiente y los 90ºC.
8. Proceso según la reivindicación 1, en el que
la temperatura de la superficie del sustrato durante la aplicación
del revestimiento en polvo está comprendida entre los 45ºC y los
70ºC y por debajo de la temperatura de transición vítrea del
material de revestimiento en polvo.
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