El proceso de recubrimiento en polvo implica tres pasos básicos: la preparación de la pieza o el pretratamiento, la aplicación del polvo y el curado.
Procesos y equipos de preparación de la piezaEditar
La eliminación del aceite, la suciedad, las grasas de lubricación, los óxidos metálicos, las incrustaciones de soldadura, etc. es esencial antes del proceso de recubrimiento en polvo. Se puede hacer por una variedad de métodos químicos y mecánicos. La selección del método depende del tamaño y del material de la pieza que se va a recubrir con polvo, del tipo de impurezas que hay que eliminar y de los requisitos de rendimiento del producto acabado. Algunos plásticos y compuestos sensibles al calor tienen tensiones superficiales bajas y el tratamiento con plasma puede ser necesario para mejorar la adherencia del polvo.
Los pretratamientos químicos implican el uso de fosfatos o cromatos en inmersión o aplicación por spray. A menudo se producen en múltiples etapas y consisten en el desengrasado, el grabado, el desmutado, varios enjuagues y el fosfatado o cromado final del sustrato & nuevo enlace químico nanotecnológico. El proceso de pretratamiento limpia y mejora la adhesión del polvo al metal. Recientemente se han desarrollado procesos adicionales que evitan el uso de cromatos, ya que éstos pueden ser tóxicos para el medio ambiente. El titanio-circonio y los silanos ofrecen un rendimiento similar contra la corrosión y la adherencia del polvo.
En muchas aplicaciones de alta gama, la pieza se recubre eléctricamente tras el proceso de pretratamiento y después de la aplicación del recubrimiento en polvo. Esto ha sido especialmente útil en aplicaciones de automoción y otras que requieren características de rendimiento de alta gama.
Otro método de preparación de la superficie antes del recubrimiento se conoce como chorreado abrasivo o chorro de arena y granallado. Los medios de chorreado y los abrasivos de chorreado se utilizan para proporcionar texturización y preparación de la superficie, grabado, acabado y desengrasado para productos hechos de madera, plástico o vidrio. Las propiedades más importantes a tener en cuenta son la composición química y la densidad; la forma y el tamaño de las partículas; y la resistencia al impacto.
El abrasivo de carburo de silicio es frágil, afilado y adecuado para el esmerilado de metales y materiales no metálicos de baja resistencia a la tracción. Los equipos de granallado con medios plásticos utilizan abrasivos plásticos que son sensibles a los sustratos, como el aluminio, pero que siguen siendo adecuados para el decapado y el acabado de superficies. Los equipos de chorreado de arena utilizan cristales de gran pureza con bajo contenido en metales. El medio de chorreado de perlas de vidrio contiene perlas de vidrio de varios tamaños.
La granalla de acero fundido o el grano de acero se utilizan para limpiar y preparar la superficie antes del recubrimiento. El granallado recicla el medio y es respetuoso con el medio ambiente. Este método de preparación es muy eficaz en piezas de acero como vigas en I, ángulos, tuberías, tubos y grandes piezas fabricadas.
Diferentes aplicaciones de revestimiento en polvo pueden requerir métodos alternativos de preparación como el chorreado abrasivo antes del revestimiento. El mercado de consumo en línea suele ofrecer servicios de chorreado de medios junto con sus servicios de recubrimiento con costes adicionales.
Un desarrollo reciente para la industria del recubrimiento en polvo es el uso del pretratamiento con plasma para plásticos y compuestos sensibles al calor. Estos materiales suelen tener superficies de baja energía, son hidrofóbicos y tienen un bajo grado de humectación, lo que afecta negativamente a la adhesión del revestimiento. El tratamiento con plasma limpia físicamente, graba y proporciona sitios de unión químicamente activos para que los revestimientos se anclen. El resultado es una superficie hidrofílica y mojable que se presta al flujo y a la adhesión del revestimiento.
Procesos de aplicación de polvoEditar
Ejemplo de pistolas de pulverización de recubrimiento en polvo
La forma más común de aplicar el recubrimiento en polvo a objetos metálicos es pulverizar el polvo utilizando una pistola electrostática, o pistola corona. La pistola imparte una carga negativa al polvo, que luego se rocía hacia el objeto conectado a tierra mediante una pulverización mecánica o de aire comprimido y luego se acelera hacia la pieza por la potente carga electrostática. Hay una gran variedad de boquillas de pulverización disponibles para su uso en el recubrimiento electrostático. El tipo de boquilla utilizada dependerá de la forma de la pieza a pintar y de la consistencia de la pintura. A continuación, se calienta el objeto y el polvo se funde en una película uniforme, y luego se enfría para formar un revestimiento duro. También es habitual calentar primero el metal y luego rociar el polvo sobre el sustrato caliente. El precalentamiento puede ayudar a conseguir un acabado más uniforme, pero también puede crear otros problemas, como las corridas causadas por el exceso de polvo. Véase el artículo «Recubrimientos epoxi por fusión»
Otro tipo de pistola es la llamada pistola tribo, que carga el polvo por fricción (triboeléctrica). En este caso, la pólvora adquiere una carga positiva mientras se frota a lo largo de la pared de un tubo de teflón dentro del cañón de la pistola. Estas partículas de polvo cargadas se adhieren entonces al sustrato conectado a tierra. La utilización de una pistola tribo requiere una formulación de polvo diferente a la de las pistolas corona más comunes. Sin embargo, las pistolas tribo no están sujetas a algunos de los problemas asociados a las pistolas corona, como la retro-ionización y el efecto jaula de Faraday.
El polvo también puede aplicarse utilizando discos electrostáticos específicamente adaptados.
Otro método de aplicación del recubrimiento en polvo, denominado método de lecho fluidizado, consiste en calentar el sustrato y luego sumergirlo en un lecho aireado y lleno de polvo. El polvo se adhiere y se funde al objeto caliente. Suele ser necesario un calentamiento posterior para terminar de curar el revestimiento. Este método se utiliza generalmente cuando el grosor deseado del revestimiento debe superar los 300 micrómetros. Así es como se recubren la mayoría de las rejillas de los lavavajillas.
Recubrimiento electrostático en lecho fluidizadoEditar
La aplicación electrostática en lecho fluidizado utiliza la misma técnica de fluidización que el proceso convencional de inmersión en lecho fluidizado, pero con mucha más profundidad de polvo en el lecho. Se coloca un medio de carga electrostática dentro del lecho para que el material en polvo se cargue a medida que el aire de fluidización lo eleva. Las partículas de polvo cargadas se mueven hacia arriba y forman una nube de polvo cargado por encima del lecho fluido. Cuando una pieza conectada a tierra pasa a través de la nube cargada, las partículas son atraídas hacia su superficie. Las piezas no se precalientan como en el proceso convencional de inmersión en lecho fluido.
Recubrimiento con cepillo magnético electrostático (EMB)
Un método de recubrimiento para materiales planos que aplica el polvo con un rodillo, lo que permite alcanzar velocidades relativamente altas y un grosor de capa preciso de entre 5 y 100 micrómetros. La base de este proceso es la tecnología de copiado convencional. Actualmente se utiliza en algunas aplicaciones de recubrimiento y parece prometedor para el recubrimiento comercial con polvo de sustratos planos (acero, aluminio, MDF, papel, cartón), así como en procesos de hoja a hoja y/o rollo a rollo. Este proceso puede integrarse potencialmente en una línea de recubrimiento existente.
CuradoEditar
TermoestableEditar
Cuando un polvo termoestable se expone a una temperatura elevada, comienza a fundirse, fluye y luego reacciona químicamente para formar un polímero de mayor peso molecular en una estructura similar a una red. Este proceso de curado, llamado reticulación, requiere una cierta temperatura durante un cierto tiempo para alcanzar el curado completo y establecer las propiedades completas de la película para las que se diseñó el material.
La arquitectura de la resina de poliéster y el tipo de agente de curado tienen un impacto importante en la reticulación.
Los polvos comunes (normalmente los) curan a 200 °C (390 °F)/temperatura del objeto durante 10 minutos, en el mercado europeo y asiático un programa de curado de 180 °C (356 °F) durante 10 minutos ha sido el estándar industrial durante décadas pero hoy en día está cambiando hacia un nivel de temperatura de 160 °C (320 °F) con el mismo tiempo de curado. Los sistemas híbridos avanzados para aplicaciones en interiores están establecidos para curar a un nivel de temperatura de 125-130 °C (257-266 °F) preferentemente para aplicaciones en tableros de fibra de densidad media (MDF); los polvos duraderos para exteriores con isocianurato de triglicidilo (TGIC) como endurecedor pueden funcionar a un nivel de temperatura similar, mientras que los sistemas sin TGIC con β-hidroxialquilamidas como agentes de curado están limitados a aprox. 160 °C (320 °F).
El enfoque de baja cocción supone un ahorro de energía, especialmente en los casos en los que el recubrimiento de piezas masivas es tarea de la operación de recubrimiento. El tiempo total de permanencia en el horno debe ser de sólo 18-19 minutos para curar completamente el polvo reactivo a 180 °C (356 °F).
Un reto importante para todos los sistemas de baja cocción es optimizar simultáneamente la reactividad, la fluidez (aspecto de la película de polvo) y la estabilidad de almacenamiento. Los polvos de curado a baja temperatura tienden a tener menos estabilidad de color que sus homólogos de horneado estándar porque contienen catalizadores para aumentar el curado acelerado. Los poliésteres HAA tienden a sobrecocido amarillo más que los poliésteres TGIC.
El programa de curado puede variar según las especificaciones del fabricante. La aplicación de energía al producto a curar puede llevarse a cabo mediante hornos de curado por convección, hornos de curado por infrarrojos o mediante un proceso de curado por láser. Este último demuestra una reducción significativa del tiempo de curado.
Curado UV
Los recubrimientos en polvo curados con rayos ultravioleta (UV) se utilizan comercialmente desde la década de 1990 y se desarrollaron inicialmente para el acabado de componentes de muebles de tablero de fibra de densidad media (MDF) sensibles al calor. Esta tecnología de recubrimiento requiere menos energía térmica y se cura mucho más rápido que los recubrimientos en polvo de curado térmico. Los tiempos típicos de permanencia en el horno de los recubrimientos en polvo curables por UV son de 1 a 2 minutos con temperaturas del recubrimiento que alcanzan los 110-130°C. El uso de sistemas de curado por LEDs UV, que son muy eficientes energéticamente y no generan energía IR del cabezal de la lámpara, hacen que el recubrimiento en polvo de curado UV sea aún más deseable para el acabado de una variedad de materiales y ensamblajes sensibles al calor. Una ventaja adicional de los recubrimientos en polvo de curado UV es que el ciclo total del proceso, desde la aplicación hasta el curado, es más rápido que otros métodos de recubrimiento.