ES2259048T3 - Proceso para la aplicacion de revestimientos en polvo sobre sustratos no metalicos. - Google Patents

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.

Antecedentes de la invención

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.

El novedoso proceso de esta invención supera las deficiencias anteriormente mencionadas de los procesos del estado de la técnica.

Resumen de la invención

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.

Descripción detallada de la invención

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.

Ejemplos Ejemplo 1

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.

Ejemplo 2

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.

Ejemplo 3

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.

Ejemplo 4

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.

Ejemplo 5

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.