Proceso para el recubrimiento de bandas de metal.

Método para recubrir bandas de metal caracterizado porque comprende los siguientes pasos de proceso:

(1) aplicar una composición acuosa de imprimado-recubrimiento (B), que contiene al menos un sistema aglutinante (BM) térmicamente entrelazable, al menos un componente de material de carga (BK), al menos un componente anticorrosivo (BK) y componentes volátiles (BL), a la superficie metálica opcionalmente limpiada, en cuyo caso la composición de recubrimiento (B) presenta un contenido de solventes orgánicos de menos de 5 % en peso, respecto de los componentes volátiles (BL) de la composición de recubrimiento (B),

(2) secar la capa de pretratamiento integrada, formada a partir de la composición de imprimado-recubrimiento (B),

(3) poner una capa de barniz de acabado (D) sobre la capa de pretratamiento integrada, secada según la etapa (2),

y

(4) curar conjuntamente las capas de composición de recubrimiento (B) y barniz de acabado (D),

en cuyo caso el secado de acuerdo con la etapa (2) del proceso se realiza a una temperatura máxima del metal (PMT) por debajo de la temperatura de inicio de DMA para la reacción de los componentes entrelazables del sistema aglutinante (BM), y en cuyo caso el sistema aglutinante (BM) contiene al menos un aglutinante hidrosoluble o dispersable en agua a base de poliésteres y/o poliuretanos.

Proceso para el recubrimiento de bandas de metal

Los métodos y composiciones para barnizar bandas de metal (bobinas) son conocidos. Por lo regular, las composiciones de recubrimiento se aplican en tres etapas de recubrimiento.

En la primera etapa, después que la banda de metal se ha desenrollado y limpiado con una solución decapante alcalina, seguido por un enjuague con agua, se aplica una composición de tratamiento previo a la banda metálica, con el fin de aumentar la resistencia a la corrosión. Para este propósito, más recientemente se ha pretendido el desarrollo de composiciones de pretratamiento exentas de cromo, que aseguran un control de corrosión muy bueno, comparable con aquel de las composiciones de recubrimiento que contienen cromo. En tal caso, las composiciones de pretratamiento que contienen sales y/o complejos de elementos del grupo d, como su componente inorgánico, se han destacado como particularmente adecuados. Soluciones de pretratamiento preferidas contienen además por lo regular promotores de adhesión, como por ejemplo silanos, que deben asegurar la adhesión al substrato de metal y a los recubrimientos subsiguientes, y una pequeña fracción de polímeros, preferiblemente hidrosolubles, que por lo regular sirven menos para formar películas que para el control dirigido del crecimiento de cristales de los componentes inorgánicos antes mencionados. La composición de pretratamiento por lo regularse aplica a la banda metálica mediante rociado (método de enjuague con lavado subsiguiente) o por medio de un recubrimiento químico (método sin enjuague, sin lavado). Después, la banda metálica recubierta con la composición de pretratamiento se seca a una temperatura máxima de la banda metálica (PMT = Peak Metal Temperature o temperatura máxima del metal) de aproximadamente 9 °C.

En la segunda etapa, sobre la banda de metal previamente recubierta según la primera etapa, se recubre una capa de imprimación (cebador o primer), preferiblemente aplicando con rodillo. Estos son casi exclusivamente sistemas de barniz a base de solventes, los cuales se aplican a un espesor de película húmeda, de modo que después de secar y curar resulta un espesor de película de 4 a 8 Dm. Por lo regular las composiciones de imprimación comprenden por lo regular poliésteres, poliuretanos, resinas epóxicas y/o, más raramente, poliacrilatos como componentes aglutinantes y resinas de melanina y/o poliisocianatos como componentes reticulantes. La curación de la película de Imprimación se efectúa por lo regular a una PMT entre 22 y 26°C en un horno secador, y la banda de metal se enfría por choque por una cortina de agua, después de abandonar el horno secador y se seca enseguida.

En la tercera etapa, final, la banda de metal, recubierta previamente en la segunda etapa, se barniza con un barniz de acabado (top coat), y estos barnices de acabado se aplican en un espesor de película en húmedo, de manera que después de secar resulte un espesor de película de 15 a 25 Dm y la curación de la capa de barniz superior se efectúa por lo regular a una PMT entre 22 y 26°C en un horno secador.

Puesto que el método anterior es costoso y consume mucha energía, no han faltado intentos para simplificar el método, principalmente para condensar las etapas del método y reducir el consumo de energía de dicho método.

Así, por ejemplo, la publicación WO-A-27/12538 describe un método de recubrir bandas de metal en el que se integra la composición de pretratamiento a un recubrimiento acuoso de imprimación. Esto se logra con la ayuda de copolímeros especiales que contienen unidades estructurales monoméricas con N-heterociclos, unidades estructurales monoméricas con grupos de ácido y unidades estructurales monoméricas vinilaromáticas, como productos anticorrosivos. Como aglutinantes entrelazares es posible emplear aglutinantes que sean típicos en el campo de los barnices para recubrimiento de bobinas (coil-coating), que exhiben suficiente flexibilidad. Aglutinantes preferidos, de acuerdo con la publicación WO-A-27 /12538 son los poli(met)acrilatos y/o los copolímeros de estireno-acrilato, copolímeros de estireno-alcadieno, poliuretanos y resinas alquídicas. Las capas de imprimación descritas son horneadas antes de aplicar los barnices de acabado. La nivelación y la capacidad de recubrimiento de tales capas de imprimación, sin embargo, son muy dependientes de la selección de los componentes aglutinantes y son a menudo difíciles de ajustar. Principalmente, la etapa separada de horneado para el recubrimiento de imprimación consume mucha energía y por consiguiente no es óptima desde el punto de vista ecológico ni económico.

En la WO-A-25/4739 se describen cebadores (primers) que contienen poliuretanos dispersables en agua, con grupos ácidos como aglutinantes, los cuales se neutralizan con aminas que contienen grupos entrelazares. Antes de aplicar la capa de barniz de acabado, se curan, es decir que se reticulan, las capas de imprimación en una etapa separada de horneado que consume mucha energía, en cuyo caso la selección específica de las aminas impide que se obstruya la curación, catalizada por ácido, del barniz de acabado, lo cual, de otra manera, conduce a la formación de arrugas y a defectos de la apariencia metálica en la capa de barniz de acabado. También en sistemas de este tipo, la nivelación y la capacidad de re-barnizado del recubrimiento de imprimación dependen mucho de la selección de los componentes aglutinantes y la etapa separada de horneado para el recubrimiento de imprimación consume mucha energía y por consiguiente no es óptima desde el punto de vista ecológico ni económico.

En WO-A-1/43888 se describe un proceso en el que la capa de barniz de acabado se aplica sobre una capa sin secar de una composición de pretratamiento, en cuyo caso la capa sin secar de la composición de pretratamiento debe tener una determinada conductividad que es necesaria para la aplicación de la capa de barniz de acabado y el barniz de acabado es preferiblemente un material de recubrimiento en polvo. Al usar materiales de recubrimiento de 5 este tipo, dependiendo del grado de humedad de la capa de material de pretratamiento, para altos grados de humedad se presenta una mezcla indeseada de material de pretratamiento y de barniz de acabado; para bajos grados de humedad, la nivelación y la capacidad de sobre-recubrimiento de la capa del material de pretratamiento dependen mucho a su vez de la selección de los componentes aglutinantes.

Otro proceso para aplicar un material de imprimación de recubrimiento de bobinas que es térmicamente curable, se 1 conoce de la DE27 36 542 A1.

Problema y solución

A la luz del estado de la técnica previamente mencionada, el objetivo de la invención fue encontrar un proceso para la aplicación de materiales de recubrimiento integrados, bajos en solventes, que combinen la función anticorrosiva y de imprimación, sobre bandas de metal, el cual permita la amplia aplicabilidad de aglutinantes en composiciones 15 integradas de recubrimiento y principalmente conduzca a recubrimientos que tienen una nivelación y una capacidad de sobre-recubrimiento muy buenos. Al mismo tiempo, el ensamblaje de las capas de imprimación y de barniz de acabado debe cumplir con exigencias estrictas tales como las impuestas a las bobinas recubiertas con tales ensamblajes, principalmente estabilidad ante la corrosión, flexibilidad y resistencia química, principalmente si estas bobinas se modifican y se someten a la intemperie. El proceso debe permitir principalmente una reducción de los 2 costes en términos de aparatos y de energía por la condensación de etapas individuales en el proceso de recubrimiento de bobinas (coil coating).

El objetivo de la invención se logra de manera sorprendente mediante un proceso para recubrir bandas de metal con las siguientes etapas de proceso:

(1) aplicar sobre la superficie metálica opcionalmente limpiada una composición acuosa de recubrimiento de 25 imprimación (B) que contiene al menos un sistema aglutinante térmicamente entrelazare (BM), al menos un

componente de material de carga (BF), al menos un componente de anticorrosivo (BK), componentes volátiles (BL), en cuyo caso la composición de recubrimiento (B) tiene un contenido de solvente orgánico de menos de 15% en peso respecto de los componentes volátiles (BL) de la composición de recubrimiento (B),

(2) secar la capa de pretratamiento integrada, formada a partir de la composición de recubrimiento (B), en cuyo caso 3 el secamiento se realiza preferentemente a PMT (Peak-Metal-Temperature o temperatura máxima del metal) por

debajo de la temperatura de inicio de DMA para la reacción de los componentes entrelazares del sistema aglutinante (BM),

1. Método para recubrir bandas de metal caracterizado porque comprende los siguientes pasos de proceso:

(1) aplicar una composición acuosa de imprimado-recubrimiento (B), que contiene al menos un sistema aglutinante (BM) térmicamente entrelazare, al menos un componente de material de carga (BK), al menos un componente anticorrosivo (BK) y componentes volátiles (BL), a la superficie metálica opcionalmente limpiada, en cuyo caso la composición de recubrimiento (B) presenta un contenido de solventes orgánicos de menos de 5 % en peso, respecto de los componentes volátiles (BL) de la composición de recubrimiento (B),

(2) secar la capa de pretratamiento integrada, formada a partir de la composición de imprimado-recubrimiento (B),

(3) poner una capa de barniz de acabado (D) sobre la capa de pretratamiento integrada, secada según la etapa (2),

y

(4) curar conjuntamente las capas de composición de recubrimiento (B) y barniz de acabado (D),

en cuyo caso el secado de acuerdo con la etapa (2) del proceso se realiza a una temperatura máxima del metal (PMT) por debajo de la temperatura de inicio de DMA para la reacción de los componentes entrelazares del sistema aglutinante (BM), y en cuyo caso el sistema aglutinante (BM) contiene al menos un aglutinante hidrosoluble o dispersable en agua a base de poliésteres y/o poliuretanos.

2. Proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque el secado se realiza de acuerdo con la etapa (2) del proceso a temperaturas máximas de metal (PMT) entre 4 y 12°C.

3. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la capa de pretratamiento integrada, formada de acuerdo con la etapa de proceso (2) aún después del secado contiene todavía un contenido residual de máximo 1 % en peso, de componentes volátiles (BL) respecto de la composición de recubrimiento (B).

4. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al menos uno de los componentes aglutinantes del sistema aglutinante (BM) es una dispersión acuosa de un aglutinante hidrosoluble o dispersable en agua, en cuyo caso la dispersión tiene un contenido de solvente residual de máximo 1,5 % en peso, respecto de los componentes volátiles de la dispersión.

5. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la composición de recubrimiento contiene al menos un reticulante (V) con un contenido de solvente residual de menos de 1, % en peso, respecto de los componentes volátiles del reticulante (V).

6. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el componente anticorrosivo (BK) contiene al menos una combinación de agentes anticorrosivos inorgánicos y orgánicos, en cuyo caso el componente anticorrosivo (BK) presenta contenidos de solvente residual de menos de 1 % en peso, respecto de los componentes volátiles del componente anticorrosivo (BK).

7. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el curado según la etapa (4) del proceso se realiza a temperaturas máximas de metal (PMT) entre 15 y 26°C.

8. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la composición de recubrimiento (B) se aplica a la banda de metal en la etapa (1) mediante un proceso de "forward-roller-coating" o recubrimiento con rodillo hacia delante (restregado en la misma dirección) o mediante un proceso de "reverse-roller-coating" o recubrimiento con rodillo en reversa (restregado en dirección contraria).

9. Proceso según la reivindicación 8, caracterizado porque la velocidad de la banda se encuentra entre 8 y 15 m/min, el rodillo de aplicación tiene una velocidad de rotación que es de 11 a 125% de la velocidad de la banda y el rodillo de recogida tiene una velocidad de rotación que es de 15 a 4% de la velocidad de la banda.

1. Proceso según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la banda de metal que va a recubrirse se compone de un material seleccionado del grupo de hierro, acero, zinc o aleaciones de zinc, magnesio o aleaciones de magnesio, aluminio o aleaciones de aluminio.