ES2238457T3 - Procedimiento para el revestimiento de chapas. - Google Patents

Procedimiento para el revestimiento de chapas.

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ES2238457T3 ES01949315T ES01949315T ES2238457T3 ES 2238457 T3 ES2238457 T3 ES 2238457T3 ES 01949315 T ES01949315 T ES 01949315T ES 01949315 T ES01949315 T ES 01949315T ES 2238457 T3 ES2238457 T3 ES 2238457T3
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Abstract

Procedimiento para el revestimiento de chapas, tales como p.ej. bobinas, con un revestimiento protector contra la corrosión, orgánico, exento de cromato, diluible con agua, que se endurece por UV, y para el endurecimiento total del revestimiento mediante irradiación con luz UV, caracterizado porque como agente de revestimiento que se endurece por UV, para la formación de un revestimiento protector contra la corrosión, se emplea una dispersión o emulsión, que consiste esencialmente en 25 a 80 % en peso de agentes aglutinantes, 1 a 8 % en peso de agente(s) fotoiniciador(es), 0 a 5 % en peso de aditivo(s), 20 a 70 % en peso de agua y por lo menos un pigmento, añadiéndose un contenido de pigmento situado en el intervalo de 0, 1 a 60 % en peso, y calculándose el contenido de pigmento por medio de la suma de todos los otros componentes de una mezcla, inclusive el disolvente = 100 %, teniendo los pigmentos individuales añadidos en cada caso un tamaño medio de partículas situado en el intervalo de0, 001 a 10 ìm, añadiéndose por lo menos un aditivo que se escoge entre dimetilsiloxanos, ceras y agentes adherentes (mediadores de adherencia), tales como p.ej. silanos, preparándose la dispersión o emulsión acuosa sin la adición de diluyentes reactivos de bajo peso molecular, aplicándose el agente de revestimiento con un espesor de la película húmeda situado en el intervalo de 1 a 40 ìm sobre la chapa, secándose para dar una película y endureciéndose con luz UV, de tal manera que el revestimiento protector contra la corrosión tiene un espesor de película seca situado en el intervalo de 0, 1 a 20 ìm.

Description

Procedimiento para el revestimiento de chapas.
El presente invento se refiere a un nuevo procedimiento para el revestimiento de chapas, en particular de chapas galvanizadas (zincadas) electrolíticamente o al fuego, tales como p.ej. bobinas (o bandas), con un revestimiento protector contra la corrosión, orgánico, exento de cromato, que se endurece por luz UV (ultravioleta), y para el endurecimiento total mediante irradiación con luz UV.
Debido a los exigentes requisitos planteados a la protección contra la corrosión, en las industrias de la construcción, de los aparatos domésticos y del automóvil, se están empleando en un grado creciente chapas delgadas previamente ennoblecidas metálicamente, en particular ennoblecidas por inmersión en una masa fundida. Junto a las acreditadas chapas galvanizadas al fuego, en una época reciente se emplean también unos revestimientos con aleaciones de zinc y aluminio y unas chapas galvanizadas electrolíticamente. Sobre zinc sin proteger o sobre revestimientos de zinc y aluminio, en el caso de estar presentes agua y oxígeno del aire, se forma rápidamente una capa voluminosa, relativamente descohesionada, a base de hidróxido de zinc (herrumbre blanca), que en el caso de unas mayores proporciones de aluminio presenta una coloración desde gris hasta negra (herrumbre negra), que solamente posee un pequeño efecto protector.
A fin de pasivar la superficie de zinc frente al ataque por agua y por oxígeno del aire, se ha acreditado por lo tanto, desde hace mucho tiempo, aplicar una delgada capa de cromato, aplicando una delgada capa de trióxido de cromo en agua, eventualmente en presencia de complejos de ácidos de zirconio o silicio, flúor e hidrógeno, y secándola por evaporación, con lo que se forma superficialmente una delgada capa de cromato de zinc, en la que están incorporados adicionalmente iones de zirconio y fluoruro, y que protege a la capa a base de zinc puro, que está situada debajo de ella.
Un mejoramiento adicional de la protección contra la corrosión se puede conseguir aplicando sobre esta capa de pasivación con cromo, adicionalmente, todavía una película protectora, por ejemplo sobre la base de poliacrilatos. También se ha descrito aplicar, en lugar de un cromato, directamente una película de poliacrilato, pero el efecto de pasivación es menos bueno que en el caso de una utilización combinada (compárese la cita de B. Schuhmacher y colaboradores, Bänder Bleche Rohre (Bandas, chapas, tubos) tomo 9 (1997), páginas 24 hasta 28).
En estos procedimientos es desventajoso, por una parte, el hecho de que los compuestos de cromo son tóxicos, y su utilización y elaboración se deberían evitar, por lo tanto, por motivos de protección del medio ambiente y, por otra parte, que la aplicación de películas protectoras poliméricas, en particular de barnices de acrilatos, incluso en las delgadas capas utilizadas de unos pocos micrómetros (\mum), requiere una desecación o curación en horno a unas temperaturas de hasta 150ºC en un horno que está situado directamente detrás del aparato revestidor destinado a la aplicación de la selladura, debiendo tener el horno, a las velocidades actuales de producción de tales bobinas, una longitud considerable, a fin de hacer posible una desecación y una curación en horno suficientemente uniformes del barniz. Los resultantes vapores de disolventes constituyen una desventaja adicional de este procedimiento. No es posible una elaboración de chapas que se reticulan por sí solas, y endurecen por medios térmicos a unas temperaturas de aproximadamente 120ºC (endurecimiento por cocción, del inglés "bake-hardening") de acuerdo con este procedimiento, puesto que las temperaturas de curación en horno del barniz están situadas más altas que la temperatura de reticulación y, por consiguiente, endurecerían prematuramente a tales chapas.
A partir del documento de solicitud de patente alemana DE 197.51.153 A1 se conoce un revestimiento, exento de cromato, para bobinas de chapas de acero, en el que se aplican sales de titanio, manganeso y/o zirconio con ácidos carboxílicos insaturados olefínicamente, polimerizables, y eventualmente otros comonómeros olefínicos en una capa con un espesor de 0,5 a 10 \mum, y se endurecen por luz UV en 3 minutos. Para la protección contra la corrosión es decisiva una alta proporción de las sales metálicas, puesto que se corroen los revestimientos exentos de sales. El largo período de tiempo de endurecimiento hace que tales revestimientos sean inapropiados para un empleo continuo en la producción de bobinas. Un contenido de disolventes y/o de comonómeros fácilmente evaporables constituye, debido al peligro de incendio, un riesgo adicional para la producción.
A partir del documento DE 25.21.986 se conocen unas composiciones para revestimiento, que se endurecen por radiaciones UV, a base de aductos de ácido acrílico y de una resina epoxídica, las cuales contienen todavía un monómero de acrilato reactivo, y se pueden aplicar como capas de barniz de 1 a 20 mg por cada 6,4 cm^{2}, es decir con un espesor de capa de aproximadamente 1,5 a 30 \mum, sobre un metale papel, cuero, etc. El endurecimiento total se efectúa mediante irradiación con luz UV durante 1 a 30 segundos, y endurecimiento posterior durante 6 minutos a 165ºC. Para revestimientos de bobinas, no son apropiados tales revestimientos, puesto que no son deformables debido a su espesor, y las altas temperaturas de curación en horno conducen a un endurecimiento prematuro de las chapas.
Además, a partir del documento de solicitud de patente europea EP 0.257.812 A2 es conocido además producir un revestimiento protector para metales, un material sintético o madera a partir de una mezcla de un copolímero de nitrilo o acrilato con un monómero multifuncional, en un diluyente reactivo a base de un monómero polimerizado, insaturado olefínicamente, tal como un éster acrílico, mediante endurecimiento por luz UV. El sistema está por consiguiente exento de disolventes que no reaccionan. El espesor de capa es de 2,5 a 76 \mum, el endurecimiento total con luz UV se efectúa a la temperatura ambiente, hasta que el revestimiento ya no sea pegajoso. Esto requiere un período de tiempo considerable, y además estas mezclas son combustibles debido a la proporción de los monómeros.
El documento de solicitud de patente europea EP-A1-0.012.339 describe dispersiones acuosas, endurecibles por radiaciones, de agentes aglutinantes, que consisten esencialmente en agua, prepolímeros dispersados, un agente coadyuvante de dispersión y un agente fotoiniciador.
El documento EP-A1-0.591.091 enseña un procedimiento de producción para revestimientos, que en estado húmedo presentan unas propiedades reductoras de la rozamiento, y que contienen agentes aglutinantes, un polímero hidrófilo, disolventes y eventualmente un compuesto que refuerza la ósmosis.
El documento DE-A1-198.56.990 se refiere a barnices acuosos para electroforesis en inmersión, sobre la base de una dispersión con un poli(uretano-acrilato) modificado aniónicamente, diluyentes reactivos, un agente fotoiniciador, así como eventualmente aditivos, materiales de carga o bien pigmentos.
El documento DE-A1-199.34.763 divulga asimismo unos barnices acuosos para electroforesis en inmersión, que están estructurados sobre la base de una dispersión con un poli(uretano-(met)acrilato) modificado aniónicamente, diluyentes reactivos, así como eventualmente agentes fotoiniciadores, agentes iniciadores por radicales activables térmicamente, aditivos, materiales de carga o bien pigmentos.
El documento EP-A1-1.118.627 describe poliuretanos endurecibles por radiaciones, estables frente a la meteorización, sobre la base de poliisocianatos, dioles cicloalifáticos o bien diaminas cicloalifáticas, así como de compuestos, que tienen, por una parte, por lo menos un grupo reactivo frente a un isocianato, y por lo menos un grupo insaturado, polimerizable por radicales, o bien, por otra parte, por lo menos un grupo reactivo frente a un isocianato y por lo menos un grupo activo para dispersar.
Por lo tanto, se planteó la misión de encontrar un procedimiento para el revestimiento de chapas, en particular de chapas galvanizadas, con el que se pueda aplicar y endurecer una delgada película protectora contra la corrosión con rapidez y sin la aplicación de altas temperaturas, y que haga posible una suficiente estabilidad frente a la corrosión, de manera preferida también sin ningún tratamiento previo con cromo.
La solución del problema planteado por esta misión se hace posible por medio de las características de la reivindicación principal y se favorece por las características de las reivindicaciones subordinadas.
El concepto de "chapa" en el sentido de esta solicitud abarca una chapa para planchas, una bobina ("banda"), segmentos de bandas y piezas estampadas o troqueladas. La chapa es preferiblemente bien conformable (cambiable de forma).
Fundamentalmente, se pueden utilizar muchísimas diferentes superficies metálicas de chapas como substrato para el revestimiento. Se cuentan entre ellas en particular aluminio, aleaciones que contienen aluminio, aleaciones de magnesio, aceros, aceros finos (inoxidables), titanio, aleaciones de titanio, zinc puro, aleaciones que contienen zinc y superficies galvanizadas, sobre todo superficies galvanizadas al fuego o electrolíticamente.
Los agentes de revestimiento endurecibles con luz UV, utilizados conforme al invento, son conocidos. Junto a sistemas de barnices sobre la base de disolventes, sistemas acuosos o barnices en polvo para curación en horno, que son elaborados predominantemente en el barnizado industrial, tales resinas endurecibles por radiaciones, con solamente un 4% de cuota de mercado, constituyen, sin embargo, unos productos más bien exóticos. Los sistemas de barnices acuosos, endurecibles por radiaciones, se emplean sobre todo en el sector de los barnices para madera, seguido de los barnices para sobreimpresiones, y finalmente de tintas de impresión. Una aplicación adicional es el endurecimiento por radiaciones de una capa sólida a través de una máscara, de tal manera que las superficies no iluminadas puedan ser separadas por lavado, y a partir de los sitios endurecidos se pueda formar, por ejemplo, un relieve impreso. Otras aplicaciones son los barnizados para materiales sintéticos de pavimentos de suelos de PVC, esquís, y la utilización de mezclas de polímeros y diluyentes reactivos en masas dentales endurecibles por luz (fotoendurecibles).
El hecho de que con unas suspensiones acuosas de unas masas, endurecibles por UV, se puedan formar unos delgados revestimientos que se adhieran firmemente sobre superficies metálicas y que no se desconchen ni siquiera en el caso de una solicitación térmica y de una solicitación por flexión, no era conocido hasta ahora.
Frente a los revestimientos de barnices conocidos hasta ahora, las masas acuosas, endurecibles por UV, conformes al invento, tienen la gran ventaja de que se endurecen totalmente con rapidez incluso a unas temperaturas comparativamente bajas, de manera preferida a unas temperaturas situadas en el intervalo de 20 a 40ºC, de que no se tienen que poner en libertad disolventes orgánicos de ningún tipo, y de que se forman unos revestimientos densos, firmes, que forman una buena protección contra la corrosión.
Sorprendentemente, el agua añadida como agente regulador de la viscosidad se puede expulsar rápidamente desde las delgadas capas que son necesarias para la protección contra la corrosión de bobinas, de manera preferida unas capas con unos espesores de película seca situados en el intervalo de 1 a 2 \mum, a unas temperaturas situadas en el intervalo de 50 a 100ºC, en particular en un período de tiempo de 6 a 2 segundos, de tal manera que es posible una elaboración continua.
Una ventaja adicional de tales sistemas de revestimientos endurecibles por UV consiste en que éstos se endurecen totalmente sólo, o casi solamente, bajo luz UV, y por lo tanto pueden ser almacenados bien, y las impurezas y suciedades de las máquinas y los restos del agente de revestimiento, que no se habían sometido a la luz UV, se pueden enjugar, o eliminar por lavado, fácilmente con agua en los sistemas de aplicación, mientras que en el caso de los barnices usuales, que contienen disolventes, unos restos secados superficialmente forman unas películas firmemente adherentes, que se pueden eliminar de nuevo sólo con dificultades. Una ventaja adicional de los agentes de revestimiento conformes al invento se encuentra en el hecho de que éstos tienen un coeficiente de rozamiento con deslizamiento comparativamente pequeño, preferiblemente situado en el intervalo de 0,10 a 0,14, el cual hace posible una buena conformabilidad de las chapas, por ejemplo en el caso de perfiles laminados, al embutir profundamente o al descantear, siendo determinado tal comportamiento de embutición límite, por ejemplo, con el usual ensayo de embutición de pequeñas copas, y siendo definido como la relación del diámetro de la mayor rodaja de chapa que se puede hacer pasar a través del aparato sin formar pliegues, al diámetro de la estampa o del troquel. Para chapas galvanizadas se alcanza con una selladura conforme al invento en el espesor de aproximadamente 1 \mum, por ejemplo un coeficiente de rozamiento con deslizamiento de 0,1. Los revestimientos conformes al invento se pueden pegar normalmente bien, o unir con barnizados en color adicionales, de tal manera que actúan al mismo tiempo como imprimadores.
Los agentes de revestimiento endurecibles por radiaciones se componen de una resina de base endurecible por radiaciones, diluible con agua, eventualmente de resinas para elastificación, así como de uno o varios agentes fotoiniciadores. Adicionalmente, se pueden añadir ventajosamente todavía ciertos aditivos, tales como agentes que mejoran el contacto con el metal o bien que regulan la polimerización, por ejemplo, acrilatos de ácidos fosfóricos, poli(dimetil-siloxanos) con funciones acrílicas, fosfato de aluminio o compuestos amínicos.
Los agentes de revestimiento exentos de disolventes, endurecibles por radiaciones, de acuerdo con el estado de la técnica, para poder ser elaborables, necesitan unas considerables cantidades de los "diluyentes reactivos", que actúan al mismo tiempo como disolvente y como componente polimerizador. En este caso, es conocido que estos diluyentes reactivos aumentan en cuanto a la viscosidad con un peso molecular creciente y, por otra parte, en el caso de un peso molecular más bajo -en particular en el intervalo de 100 a 250 g/mol (20 s (segundos) / norma ISO 2431/5)- tienen ciertamente una baja viscosidad y, por lo tanto, propiedades de disolventes, pero también tienen una presión de vapor correspondientemente más alta, de tal manera que durante la elaboración son emitidos al medio ambiente, o bien -siempre y cuando que no sean incorporados totalmente dentro de la matriz de barniz- pueden ser emitidos posteriormente desde el barniz totalmente endurecido.
Conforme al invento se utilizan, por lo tanto, unos barnices acuosos, endurecibles por radiaciones, que pueden ser elaborados como dispersiones o emulsiones acuosas, de tal manera que pueden prescindir de las adiciones de diluyentes reactivos de bajo peso molecular. Como agentes aglutinantes, tales productos pueden contener resinas de base, en forma de dispersiones o emulsiones acuosas a base de un poliacrilato, resinas de ésteres acrílicos insaturados y/o resinas de uretano y acrílicas, así como emulsionantes, agentes tensioactivos y/o sustancias conservantes y agua. Estos productos forman al secarse unas películas, que se pueden endurecer posteriormente mediante irradiación. Las resinas para elastificación y los agentes fotoiniciadores, así como los otros aditivos, corresponden a los productos conocidos en el caso de mezclas anhidras, pudiendo añadirse en pequeñas cantidades, como aditivos, adicionalmente todavía agentes emulsionantes para las resinas, coloides protectores, etc.
La composición de los barnices para UV, conformes al invento, se puede hacer variar dentro de unos límites relativamente amplios, conteniendo las recetas usuales, por ejemplo
agentes aglutinantes, de 25 a 80% en peso, preferiblemente de 30 a 50% en peso,
agentes fotoiniciadores, de 1 a 8% en peso, preferiblemente de 2 a 6% en peso,
aditivos, de 0 a 5% en peso, preferiblemente de 1 a 3% en peso, y
agua, de 70 a 20% en peso de agua, preferiblemente de 60 a 40% en peso.
Sin embargo, es posible una dilución adicional con agua de los sistemas, a fin de conseguir unas capas de películas secas especialmente delgadas. Entonces las mezclas contienen en particular:
agentes aglutinantes, de 5 a 40% en peso, preferiblemente de 10 a 30% en peso,
agentes fotoiniciadores, de 0,1 a 6% en peso, preferiblemente de 0,5 a 5% en peso,
aditivos, de 0 a 4% en peso, preferiblemente de 0,3 a 2,5% en peso, y
agua, de 90 a 60% en peso, preferiblemente de 80 a 65% en peso.
En particular, los pigmentos pueden estar contenidos además de esto con un contenido situado en el intervalo de 0,1 a 60% en peso, en particular de más que 5 o incluso de más que 8% en peso, preferiblemente de menos que 32, o incluso de menos que 25% en peso. El contenido de pigmento se calcula en este caso por medio de la suma de todos los otros componentes de una mezcla, inclusive los disolventes = 100% en peso, de tal manera que una mezcla con p.ej. 12% en peso de pigmento(s) tiene en total 112% en peso.
Puesto que las películas endurecidas por radiaciones, constituidas sobre la base de acrilatos, son eventualmente demasiado quebradizas por causa de la dureza en sí deseada en determinadas mezclas y, por lo tanto, pueden tender al desconchamiento desde el substrato, es ventajoso añadir en estos casos un agente aglutinante elastificante, para lo que se ha acreditado la adición de prepolímeros de uretanos y acrilatos alifáticos insaturados, o de dispersiones de poliuretanos, a las mezclas. Estas sustancias se añaden eventualmente en unas proporciones de hasta 15% en peso, preferiblemente de 1 a 10% en peso.
Como aditivos se pueden añadir p.ej. agentes antioxidantes, biocidas, agentes dispersantes, antiespumantes, materiales de carga, agentes adherentes (mediadores de adherencia), tales como p.ej. silanos, agentes humectantes, pigmentos, ceras o/y estabilizadores, o bien éstos pueden estar ya contenidos en el producto que se ha de añadir a las mezclas. Pueden servir en este caso los dimetil-siloxanos como un aditivo de deslizamiento y de humectación, las ceras de polietilenos como un agente de ayuda para la conformación, y los fosfatos de aluminio, los óxidos de metales alcalino-térreos y los derivados de morfolina como un aditivo protector contra la corrosión.
Como pigmentos se pueden añadir ventajosamente, entre otros, agentes inhibidores de la corrosión, inorgánicos o/y orgánicos, polímeros conductores de la electricidad, partículas conductoras de la electricidad, tales como p.ej. óxidos, fosfatos, fosfuros, en particular de aluminio o/y hierro, o bien grafito / negro de carbono, pigmentos inorgánicos tales como p.ej. carbonatos, óxidos, fosfatos, fosfuros, silicatos, grafito - mica, en particular en forma de partículas estratificadas o de nanopartículas.
Unas mezclas preferidas de resinas de base, resinas para elastificación, agentes fotoniciadores y aditivos pueden ser p.ej. las de:
poliésteracrilato - uretanoacrilato - fenilcetona - dimetilsiloxano, o
poliéster- y estirenoacrilato - uretanoacrilato - fenilcetona - dimetilsiloxano, o
poliéster- y acrilato puro - uretanoacrilato - fenilcetona - dimetilsiloxano, o
poliéster-, estireno- y acrilato puro - uretanoacrilato - fenilcetona - dimetilsiloxano, o
poliésteracrilato - uretanoacrilato - fenilcetona - dimetilsiloxano y ésteres de ácido fosfórico.
Las mezclas se presentan como dispersiones, en particular como emulsiones, que se designan en este contexto también como agentes de revestimiento. El agente de revestimiento sirve preferiblemente como imprimador, en particular como imprimador para deslizamiento.
Antes de la aplicación del agente de revestimiento sobre la superficie metálica del substrato, se ha de preparar una mezcla homogénea a base de los componentes del agente de revestimiento, que eventualmente se diluye todavía con una cantidad mayor de agua totalmente desalinizada y se homogeneiza. La homogeneización se puede efectuar removiendo por agitación. Con la adición de esta cantidad se puede ajustar ventajosamente también al mismo tiempo la viscosidad para elaboración. Durante la elaboración puede ser necesario completar con hasta 10% en volumen de agua totalmente desalinizada y homogeneizar.
La viscosidad del agente de revestimiento está situada, al efectuar la aplicación mediante rodillos, preferiblemente en el intervalo de 20 a 40 s / ISO 2431/5, y al efectuar la aplicación por proyección preferiblemente en el intervalo de 12 a 20 s / ISO 2431/5.
La proporción de materiales sólidos del agente de revestimiento está situada, al efectuar la aplicación con rodillos, preferiblemente en el intervalo de 20 a 35%, y al efectuar la aplicación por proyección, preferiblemente en el intervalo de 15 a 25%, no habiéndose tomado en cuenta todavía el contenido de pigmentos. Los pigmentos individuales añadidos pueden tener en cada caso un tamaño medio de partículas situado en el intervalo de 0,001 a 10 \mum, preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 4 \mum.
La densidad del agente de revestimiento, al efectuar la aplicación con rodillos está situada preferiblemente en el intervalo de 1,1 a 1,2 g/cm^{3}, y al efectuar la aplicación por proyección está situada preferiblemente en el intervalo de 1,05 a 1,1 g/cm^{3}, no habiéndose tomado en cuenta todavía el contenido de pigmentos.
El valor del pH del agente de revestimiento al efectuar la aplicación con rodillos o/y por proyección está situado preferiblemente en el intervalo de 1 a 3.
Las mezclas se escogen ventajosamente de tal manera que se pueda conseguir una reticulación, o bien un endurecimiento, suficiente o total, tan sólo por medio de una irradiación actínica, sin que se necesiten ni una reticulación térmica ni un endurecimiento térmico adicionales.
El agente de revestimiento puede ser aplicado con los procedimientos fundamentales conocidos sobre la(s) superficie(s) metálica(s) del substrato. La aplicación del agente de revestimiento se puede efectuar a chapas individuales o a una chapa en forma de una banda (bobina). Es especialmente ventajosa una aplicación con rodillos p.ej. con un aparato revestidor por rodadura (en inglés rollcoater), una aplicación por proyección y una separación por apriete con un rodillo, o una inmersión y una separación por apriete con un rodillo, en particular en el procedimiento en línea. Por la expresión de "procedimiento en línea" se entiende una aplicación de un agente de revestimiento, en particular una aplicación de un imprimador, en una línea (instalación) de galvanización. Alternativamente es posible, entre otras cosas, un revestimiento en una línea (instalación) de revestimiento de bobinas (fuera de línea, en inglés off-line). Antes de la aplicación del agente de revestimiento, o para aplicarlo, éste no debe de ser calentado. Preferiblemente, el agente de revestimiento, al efectuar su aplicación sobre la superficie metálica, tiene una temperatura situada en el intervalo de 18 a 40ºC, en particular de 20 a 25ºC. A la inversa, es ventajoso que el substrato con la superficie metálica, que se ha de revestir, al efectuar su aplicación tenga una temperatura situada en el intervalo de 18 a 60ºC, en particular de 25 a 40ºC.
El agente de revestimiento se puede aplicar con un espesor de película húmeda situado en el intervalo de 0,2 a 100 \mum, en particular en el intervalo de 0,5 a 75 \mum, de manera especialmente preferida en el intervalo de 1 a 40 \mum, de manera muy especialmente preferida en el intervalo de 2 a 20 \mum. Después de la desecación y tras de una irradiación actínica, el espesor de la película seca del revestimiento protector contra la corrosión, que se ha producido, es de manera preferida de 0,1 a 20 \mum, de manera especialmente preferida de 0,3 a 12 \mum, de manera muy especialmente preferida de 0,5 a 8 \mum, sobre todo de 0,8 a 6 \mum. El espesor de capa se puede determinar, por ejemplo, por medios gravimétricos.
La aplicación del agente de revestimiento sobre la superficie metálica se efectúa preferiblemente sobre una superficie recientemente revestida con una capa metálica, tal como p.ej. una capa de galvanización, o sobre una superficie metálica limpiada o/y decapada y eventualmente activada adicionalmente. Además de esto, se puede haber aplicado por lo menos una capa de tratamiento previo, tal como p.ej. una capa de fosfato, sobre la que se puede aplicar luego el agente de revestimiento conforme al invento.
Evidentemente, la película de resina que contiene agua, después de la aplicación sobre por lo menos una de las superficies de la chapa, debe ser secada primeramente, antes de que se puedan efectuar una reticulación y un endurecimiento total por irradiación con UV. Las desventajas de la etapa de desecación adicional son compensadas, no obstante, de nuevo por la renuncia a componentes monoméricos y por la dureza y la resistencia mecánica, mayores, de las películas secadas resultantes. Por lo demás, el agua contenida se puede separar por desecación a unas temperaturas del substrato situadas en el intervalo de 50 a 100ºC, de tal manera que no se alcance la temperatura de transformación de p.ej. 120ºC, ni siquiera en el caso de chapas autoendurecibles. Dependiendo de la naturaleza de la instalación de revestimiento y de las temperaturas escogidas, resultan diferentes períodos de tiempo de desecación. En el caso de una temperatura del substrato situada en el intervalo de 60 a 80ºC, se pueden emplear p.ej. de 2 a 10 segundos, en particular de 4 a 8 segundos, para obtener la desecación suficiente. Una desecación previa insuficiente perjudica al subsiguiente endurecimiento total por UV. Después de una desecación suficiente, se pueden efectuar la reticulación y el endurecimiento total mediante irradiación con una radiación actínica.
Para el endurecimiento total por irradiación, tales mezclas se pueden reticular, de manera conocida, directamente con haces de electrones, que dan lugar a la formación de radicales, siendo los equipos de haces de electrones, no obstante, demasiado costosos en un caso normal. Por lo tanto, para realizar el endurecimiento total, se preferirá una irradiación por iluminación con radiación UV, que se puede producir por medio de unas baratas lámparas de vapor de mercurio, siendo necesaria no obstante una adición de agentes fotoiniciadores a la mezcla. Los agentes fotoiniciadores, que en un intervalo de longitudes de onda de 200 a 400 nm forman radicales activos, que provocan la polimerización, son conocidos en el estado de la técnica. Se emplean, entre otros, éteres de benzoína, tales como benzoína-isopropil-éter o benzil-dimetil-cetal, 1-hidroxiciclohexil-fenil-cetona, 2-hidroxi-2-metil-1-fenil-propan-1-ona, benzofenonas o también óxido de 2,4,6-trimetilbenzoíl-difenil-fosfina. Estos compuestos tienen en común el hecho de que forman radicales benzoílo o bencilo que reaccionan fácilmente por adición con enlaces dobles, los cuales inician la polimerización por radicales de los componentes principales.
Como fuentes de UV se utilizan usualmente hoy en día lámparas de vapor de mercurio a alta presión, que tienen, por ejemplo, una potencia por centímetro de longitud de la lámpara de 70 a 240 W, o en el futuro también mayor, en particular de 80 a 160 W, y que emiten una fuerte radiación de manera preferida en el intervalo de 180 a 500 nm, de manera especialmente preferida en el intervalo de 200 a 400 nm, en particular en el intervalo de 220 a 350 nm, es decir la absorción principal de los agentes fotoiniciadores. Dependiendo de la reactividad de los agentes fotoiniciadores y de la composición de la mezcla que se ha de endurecer, se efectúa un endurecimiento total predominante en el transcurso de unos pocos segundos, parcialmente ya por debajo de un segundo, desempeñando también un cierto cometido la movilidad de las moléculas en la masa de reacción, de tal manera que se trabaja usualmente a unas temperaturas de 50 a 100ºC, resultando unos grados de conversión hasta de por encima de 96% de los enlaces dobles presentes. La irradiación se puede efectuar en aire o en una atmósfera de un gas inerte, en particular en nitrógeno.
Para el endurecimiento total por UV se puede trabajar p.ej. con una velocidad de la banda de 30 m por minuto, con una distancia entre el substrato y la fuente de radiación de 8 cm, con una lámpara dopada por mercurio, que tiene una potencia de 160 W por cm de longitud de la lámpara, y a una temperatura del substrato de 60ºC. En el caso de utilizarse cuatro de tales lámparas se puede aumentar la velocidad de la banda hasta aproximadamente 120 m por minuto.
El desprendimiento del agente de revestimiento o bien de la capa protectora contra la corrosión, que se endurece totalmente o se ha endurecido totalmente, se puede efectuar con un disolvente orgánico o con una mezcla de disolventes orgánicos, ventajosamente como muy tarde inmediatamente después de la irradiación con UV. El agua sin la adición de un disolvente orgánico se puede utilizar solamente antes de la irradiación con UV.
El material revestido conforme al invento, entonces, según sea la finalidad de utilización, se puede tratar ulteriormente muy bien, tal como p.ej. se puede conformar, embutir profundamente, cortar, estampar, troquelar, pegar y/o revestir, en particular barnizar.
El procedimiento de revestimiento conforme al invento ofrece, en comparación con procedimientos alternativos del estado de la técnica, las siguientes ventajas: La instalación de revestimiento se ensucia sólo insignificantemente y se puede limpiar con facilidad, puesto que el agente de revestimiento usualmente no se comienza a secar a la temperatura ambiente, y sólo se endurece totalmente con radiación actínica. En el caso de la producción en régimen continuo se pueden ajustar unas altas velocidades de la banda, en particular unas velocidades de la banda situadas en el intervalo de 10 a 200 m por minuto. La temperatura máxima del substrato está situada, por ejemplo, sólo en 80ºC durante la reticulación y el endurecimiento, lo cual ahorra también energía y costes. Se pueden ajustar unos coeficientes de rozamiento con deslizamiento especialmente pequeños. El substrato revestido conforme al invento es bien conformable, y también el revestimiento protector contra la corrosión muestra una alta elasticidad. El revestimiento protector contra la corrosión se puede emplear por lo tanto sobresalientemente como imprimador para deslizamiento.
La ventaja del imprimador para deslizamiento conforme al invento consiste, entre otras cosas, en que ya no se necesita ningún agente adicional para conformación, tal como un aceite para conformación o un aceite para embutición, si bien éste se podría emplear fundamentalmente. En el caso de que se tenga que emplear de todas formas un aceite como agente para conformación, éste se ha de eliminar después de la conformación y antes del revestimiento adicional.
Ejemplos
En las siguientes Tablas se reproducen a modo de ejemplo recetas, condiciones de procedimiento y resultados para sistemas endurecibles por radiaciones, conformes al invento, sin que el invento deba de ser limitado con ello de ninguna manera.
Se prepararon previamente unas mezclas bien entremezcladas de manera correspondiente a la Tabla 1, que se habían aplicado sobre chapas que tenían un espesor situado en el intervalo de 0,6 a 5 mm, preferiblemente en el intervalo de 0,8 a 1,5 mm. Las condiciones especiales de elaboración y los resultados de las subsiguientes investigaciones en el laboratorio se incorporan en la Tabla 2.
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1
2

Claims (11)

1. Procedimiento para el revestimiento de chapas, tales como p.ej. bobinas, con un revestimiento protector contra la corrosión, orgánico, exento de cromato, diluible con agua, que se endurece por UV, y para el endurecimiento total del revestimiento mediante irradiación con luz UV, caracterizado porque como agente de revestimiento que se endurece por UV, para la formación de un revestimiento protector contra la corrosión, se emplea una dispersión o emulsión, que consiste esencialmente en
25 a 80% en peso de agentes aglutinantes,
1 a 8% en peso de agente(s) fotoiniciador(es),
0 a 5% en peso de aditivo(s),
20 a 70% en peso de agua
y por lo menos un pigmento,
añadiéndose un contenido de pigmento situado en el intervalo de 0,1 a 60% en peso, y calculándose el contenido de pigmento por medio de la suma de todos los otros componentes de una mezcla, inclusive el disolvente = 100%, teniendo los pigmentos individuales añadidos en cada caso un tamaño medio de partículas situado en el intervalo de 0,001 a 10 \mum,
añadiéndose por lo menos un aditivo que se escoge entre dimetilsiloxanos, ceras y agentes adherentes (mediadores de adherencia), tales como p.ej. silanos,
preparándose la dispersión o emulsión acuosa sin la adición de diluyentes reactivos de bajo peso molecular,
aplicándose el agente de revestimiento con un espesor de la película húmeda situado en el intervalo de 1 a 40 \mum sobre la chapa, secándose para dar una película y endureciéndose con luz UV, de tal manera que el revestimiento protector contra la corrosión tiene un espesor de película seca situado en el intervalo de 0,1 a 20 \mum.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el agente aglutinante contiene como resina de base un poliacrilato, resinas de ésteres acrilatos insaturados y/o resinas de uretano y acrílicas.
3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como agente fotoiniciador se utiliza un éter de benzoína, tal como benzoína-isopropil-éter o benzil-dimetil-cetal, o 1-hidroxiciclohexil-fenil-cetona, 2-hidroxi-2-metil-1-fenil-propan-1-ona, benzofenonas o también óxido de 2,4,6-trimetilbenzoíl-difenil-fosfina.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a la mezcla se le añade como aditivo una resina para elastificación a base de un prepolímero de uretano y acrilato alifático insaturado.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como aditivo se añade un emulsionante para el agente aglutinante.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el revestimiento protector contra la corrosión tiene un espesor de película seca situado en el intervalo de 0,3 a 12 \mum, de manera muy especialmente preferida de 0,5 a 8 \mum, sobre todo de 0,8 a 6 \mum.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la desecación de la chapa revestida con el agente de revestimiento se efectúa a unas temperaturas situadas en el intervalo de 50 a 100ºC.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la luz UV se genera con lámparas de vapor de mercurio con una radiación situada en el intervalo de 180 a 500 nm, en particular en el intervalo de 220 a 350 nm.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la chapa, con el revestimiento protector contra la corrosión totalmente endurecido, se conforma, se corta y/o se estampa o troquela, así como eventualmente se barniza adicionalmente.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la chapa conformada, cortada y/o estampada o troquelada es unida con otro elemento de construcción mediante remachado, pegamiento, soldadura y/u otro procedimiento de unión.
11. Utilización de chapas con revestimientos contra la corrosión, que se endurecen por UV, preparados de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la tecnología de los vehículos, de la industria aeronáutica o astronáutica, en particular para una carrocería o una pieza de una carrocería, o bien como una pieza de un vehículo, un remolque, un coche-vivienda o un aparato volador (cohete), como cubrimiento, alojamiento, lámpara, luminaria, elemento de semáforo, pieza de mobiliario o elemento de mobiliario, elemento de un aparato doméstico, elementos de estantes, elementos de fachadas, un bastidor, un perfil, una pieza moldeada con una geometría complicada, un elemento de una banda de guía, de un aparato de calefacción o de una valla, un parachoques, un marco de ventana o de puerta o un bastidor de bicicleta.
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