Procedimiento y dispositivo ultrasónico para la eliminación de burbujas ocluidas en recubrimientos con pinturas y/o barnices aplicados a alta velocidad.

Esta invención se refiere a un nuevo procedimiento ultrasónico y a un dispositivo para su implementación tecnológica destinado a eliminación de las burbujas ocluidas en las capas líquidas que constituyen los recubrimientos de superficies con pinturas y/o barnices. En estos procesos la formación de burbujas y microburbujas dentro de la capa líquida es relativamente frecuente. Tales burbujas, que se forman como consecuencia de la retención de aire, son difíciles de eliminar y particularmente en las aplicaciones a alta velocidad y en los procesos de secado rápido son causantes de imperfecciones e inhomogeneidades en el recubrimiento.

El procedimiento objeto de la presente invención consiste en la aplicación de radiación ultrasónica de alta intensidad por vía aérea sobre la superficie de la capa líquida, inmediatamente después que esta haya sido depositada sobre el substrato y antes de que se produzca el secado del mismo

Procedimiento y dispositivo ultrasónico para la eliminación de burbujas ocluidas en recubrimientos con pinturas y/o barnices aplicados a alta velocidad.

Objeto de la invención

Esta invención se refiere a un nuevo procedimiento ultrasónico y a un dispositivo para su implementación tecnológica destinado a eliminación de las burbujas ocluidas en las capas líquidas que constituyen los recubrimientos de superficies con pinturas y/o barnices. En estos procesos la formación de burbujas y microburbujas dentro de la capa líquida es relativamente frecuente. Tales burbujas, que se forman como consecuencia de la retención de aire, son difíciles de eliminar y particularmente en las aplicaciones a alta velocidad y en los procesos de secado rápido son causantes de imperfecciones e inhomogeneidades en el recubrimiento.

El procedimiento objeto de la presente invención consiste en la aplicación de radiación ultrasónica de alta intensidad por vía aérea sobre la superficie de la capa líquida, inmediatamente después que esta haya sido depositada sobre el sustrato y antes de que se produzca el secado del mismo.

Para la implementación de este procedimiento se ha realizado un dispositivo basado en un generador macrosónico para radiación aérea con un radiador de placa escalonada con el que se obtiene una emisión coherente para la irradiación homogénea de la superficie a tratar. El radiador se sitúa paralelamente a la superficie a tratar. La intensidad y frecuencia de la radiación se determinan según la concentración y tamaño de las burbujas a eliminar así como del tipo de sustrato.

Estado de la técnica

En los procesos actuales de recubrimiento, el procedimiento convencional para paliar los problemas relativos a la retención de aire, consiste en la utilización de aditivos químicos en la pintura o barniz a aplicar con el fin de desgasificarlo. Si los aditivos no son los adecuados o su concentración no es exacta, pueden dar lugar a defectos, tales como perforaciones o cráteres, que son aún más peligrosos que la retención de aire. Por otra parte, incluso en el caso de que los aditivos sean eficaces, y el líquido del recubrimiento esté bien desgasificado, este puede tomar aire de nuevo justamente en el momento de su aplicación sobre la superficie a recubrir. Esta situación es particularmente evidente en el caso de la aplicación por cortina.

Por lo que se refiere a la aplicación de los ultrasonidos de alta intensidad en los procesos de recubrimiento, los estudios desarrollados han estado enfocados al tratamiento del líquido de recubrimiento para desgasificarlo previamente al proceso con el fin de evitar la formación de burbujas durante la aplicación. Estos estudios se han llevado a cabo principalmente en Japón, EEUU, Alemania, Reino Unido y Francia. Los documentos [1-16] que se citan al final de este apartado incluyen soluciones relacionadas.

Los métodos empleados se han basado prácticamente en todos los casos, en dos procesos bien conocidos: la desespumación ultrasónica y la desgasificación ultrasónica.

La desespumación ultrasónica, tal y como se describe en los documentos [17, 18] descritos al final de este apartado, consiste en la destrucción de las burbujas que forman la espuma mediante las ondas ultrasónicas de alta intensidad. La espuma es una dispersión de gas en líquido con una densidad próxima a la del gas, constituida por una aglomeración de burbujas de gas separadas unas de otras por una delgada película líquida. Las ondas ultrasónicas de alta intensidad aplicadas a la espuma inducen mecanismos de ruptura tales como, resonancias de las burbujas, atomización de la película líquida, fuerzas de radiación, fricción entre burbujas, etc.

La desgasificación ultrasónica, según el documento [19] señalado al final de este apartado, es un proceso para extraer el gas del interior de un líquido. Las burbujas o acumulaciones de gas dentro de un líquido oscilan por la acción de las ondas ultrasónicas y crecen al atrapar el gas disuelto. Como consecuencia de ese crecimiento, suben hasta la superficie libre del líquido donde escapan hacia el aire.

Ambos procesos, al igual que el uso de los aditivos químicos, se emplean como pre-acondicionamiento del líquido de recubrimiento. Sin embargo, estos proceso son generalmente lentos y de escaso efecto para eliminar las burbujas pequeñas o las microburbujas. Por tanto, su aplicación requiere un cierto tiempo previo al proceso de revestimiento, lo que ha dificultado y en la práctica impedido su aplicación industrial. Además la aplicación de un pretratamiento al líquido de recubrimiento no evita que este pueda capturar aire durante el proceso de aplicación, particularmente en el caso de la aplicación en cortina.

Referencias

1. "Method for preparing and defoaming coating liquid", U. Nobutaka, N. Yasuo, Japanese Patent no JP1 1262601, 1999.

2. "Method and device for coating", O. Koji, S. Yasuyuki, Japanese Patent no JP04344462, 1992.

3. "Roll coater coating device" A. Takashi, Y. Keiji, S. Masaru, Japanese Patent no JP09164353, 1997.

4. "Method for continuously coating sheet", M. Takafumi, Japanese Patent no JP63242374, 1988.

5. "Method for coating photosensitive liquid to photosensitive printing plate", K. Shigeru, K. Hideyuki, G. Sei, S. Shinichi, S. Tomoyoshi, Japanese Patent no JP63231352, 1988.

6. "Roll coater coating device", K. Hiroyuki, K. Kefichi, S. Tatsuya, Japanese Patent no JP11300253, 1999.

7. "Method and device for debbubling a liquid using ultrasonic waves", N. Yasuo, U. Nobuhiro, S. Takeshi, European patent no EP0885641, 1998.

8. "Apparatus for liquefying bubbles using ultrasonic wave", I. Toshiyuki, S. Goro, European Patent no EP0631801, 1995.

9. "Ultrasonic debubbling method and apparatus", T. Norio, F. Noboru, M. Sadayuki, US Patent nº US4612018, 1986.

10. "Ultrasonic debubbling method and apparatus therefor", N. Tsuboi, N. Furukawa, N. Miyokawa, European Patent no EP01 18273131, 1987.

11. "Apparatus and method for debubbling a discrete sample of liquid", P. R. Kraus, S. K. Clyde, European Patent no EP0824948, 1998.

12. "Sonic apparatus for removing gas from photgraphic emulsion", Barbee Eugene Hartzell, Brown Robert Cushman, US Patent nº US4070167, 1978.

13. "Apparatus and method for debubbling a discrete sample of liquid", R. P. Kraus, S. K. Clyde, European Patent nº EP0824948A3, 1998.

14. "Reduction of air bubble content in paint", KSK Industrielackierungen GMBH, German Patent no DE19733211, 1998.

15. "Debubbling apparatus", Bryan Michael, Pearson ldwal V, US Patent no US5853456, 1998.

16. "Ultrasonic liquid degassing", E. Jacquot, French Patent no FR2722707, 1996.

17. "High power ultrasound", en Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering, J. A. Gallego Ed. John G. Webster, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1999, (ISBN:0-471-13946-7) Vol. 9, pp. 49-59.

18. "High-power ultrasonics: Theory and Applications" L. Bjorno, Proc. 13^th International Congress on Acoustics 1989, pp-77-89

19. "Degassing of liquids" en "Physical Principles of Ultrasonic Technology", O. A. Kadputina, Ed. L. D. Rozemberg, Plenum Press, New York, pp. 379-510

Descripción de la invención

Esta invención se refiere a un procedimiento ultrasónico y a un dispositivo para su implementación tecnológica destinado a eliminación de las burbujas ocluidas en las capas líquidas que constituyen los recubrimientos de superficies con pinturas y/o barnices.

El procedimiento objeto de la presente invención consiste en la aplicación por vía aérea de una radiación ultrasónica de alta intensidad sobre la superficie de la capa líquida de un recubrimiento, inmediatamente después que ésta haya sido depositada sobre un sustrato y antes de que se produzca el secado del mismo.

Para la implementación de este procedimiento es asimismo objeto de esta invención un dispositivo que comprende un generador macrosónico para radiación aérea con un radiador de...

1. Procedimiento ultrasónico para la eliminación de las burbujas ocluidas en recubrimientos con pinturas y/o barnices aplicados a alta velocidad caracterizado por la aplicación por vía aérea de radiación ultrasónica coherente de alta intensidad sobre la superficie de la capa líquida (2) del recubrimiento, inmediatamente después que esta haya sido depositada sobre el sustrato (1) y antes de que se produzca su secado, mediante un generador macrosónico para radiación aérea con un radiador de placa escalonada (6) que vibra a flexión que se sitúa con su cara radiante paralela a la superficie del sustrato (1).

2. Procedimiento ultrasónico para la eliminación de burbujas ocluidas en recubrimientos con pinturas y/o barnices aplicados a alta velocidad según la reivindicación 1 caracterizado porque el generador aplica una frecuencia e intensidad de radiación ultrasónica en función de la concentración, tamaño de las burbujas a eliminar y del tipo de sustrato.

3. Procedimiento ultrasónico para la eliminación de burbujas ocluidas en recubrimientos con pinturas y/o barnices aplicados a alta velocidad según reivindicación 1 caracterizado porque el generador macrosónico permanece estático, moviéndose el sustrato (1).

4. Procedimiento ultrasónico para la eliminación de burbujas ocluidas en recubrimientos con pinturas y/o barnices aplicados a alta velocidad según reivindicación 1 caracterizado porque el generador macrosónico se mueve sobre la superficie del sustrato (1) que permanece fijo.

5. Dispositivo ultrasónico para la eliminación de burbujas ocluidas en recubrimientos con pinturas y/o barnices aplicados a alta velocidad caracterizado porque consiste en un generador macrosónico que comprende un transductor (12) que emite radiación coherente que a su vez comprende un radiador de placa escalonada (6) que vibra a flexión, en el que los escalones están situados alternativamente en las zonas que se mueven en contrafase, para compensar las diferencias de fase.

6. Dispositivo ultrasónico para la eliminación de burbujas ocluidas en recubrimientos con pinturas y/o barnices aplicados a alta velocidad según reivindicación 5 caracterizado porque el radiador de placa escalonada (6) del generador macrosónico tiene un área extensa respecto a la longitud de onda, tal que el campo acústico radiado pueda cubrir superficies como mínimo superiores al centenar de centímetros cuadrados.