BR102013032886A2 - Composição de duas partes curável por umidade, método para revestir um substrato, e, artigo revestido - Google Patents

Composição de duas partes curável por umidade, método para revestir um substrato, e, artigo revestido Download PDF

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Abstract

são fornecidas composições de duas partes de revestimento curáveis por umidade capazes de formar redes de poliuretano-polissiloxano. as composições de revestimento que são úteis em revestimentos antiincrustação marinha fornecem uma composição de duas partes curável por umidade que compreende: (a) uma primeira parte que compreende pelo menos um poliol multifuncional; (b) uma segunda parte que compreende: (i) pelo menos um polímero de polissiloxano com pelo menos dois grupos funcionais isocianato ou mercapto e (i-i) pelo menos um composto orgânico isocianato-funcional; e (c) solvente. também são fornecidos métodos de revestir substratos com a composição curável e artigos produzidos a partir de tais substratos revestidos.

Description

COMPOSIÇÃO DE DUAS PARTES CURÁVEL POR UMIDADE, MÉTODO PARA REVESTIR UM SUBSTRATO, E, ARTIGO REVESTIDO [001] Esta invenção refere-se às composições de duas partes de revestimento curáveis por umidade capazes de formar redes de poliuretanopolissiloxano. As composições de revestimento são úteis no campo de revestimentos anti-incrustação marinha.
[002] Bioincrustação ocorre em qualquer lugar no ambiente marinho e é um problema significativo para objetos marinhos, como navios. Uma abordagem para limitar o acúmulo de micro-organismos incrustadores é o uso de revestimentos soltadores de incrustação autolimpantes baseados em elastômeros de silicone. Revestimentos soltadores de incrustação de elastômero de silicone baseado em polidimetilsiloxano (PDMS) têm uma elasticidade semelhante à da borracha, uma energia superficial baixa e uma superfície lisa; o que torna mais fácil a soltura de organismos marinhos da superfície de revestimento sob tensão cisalhante gerada pelo arrasto hidrodinâmico. Entretanto, PDMS é macio, facilmente se rasga, e necessita de reaplicações frequentes; custando com isso tempo e dinheiro para a sua manutenção.
[003] Uma abordagem efetiva para aprimorar as propriedades mecânicas de revestimento de silicone baseado em PDMS é misturar PDMS com outros polímeros com propriedades mecânicas melhores, como poliuretano (PU). Polissiloxanos e poliuretanos possuem propriedades físicas e mecânicas muito diferentes, mas elevadamente úteis, que têm levado ao seu uso difundido. Os poliuretanos distinguem-se por causa da resistência mecânica, da resistência de adesão e da resistência à abrasão quando combinados com polidimetilsiloxano em revestimentos soltadores de incrustação. Contudo misturas físicas uniformes de polissiloxanos e poliuretanos são difíceis de obter, devido às propriedades incompatíveis destas resinas e à sua tendência pronunciada para experimentar separação de
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 7/32 / 20 fases após misturação inicial.
[004] Patente dos Estados Unidos 8.299.200 (que reivindica prioridade à patente internacional publicada como WO2009/025924) revela um revestimento de poliuretano modificado com polissiloxano preparado pela reação de uma mistura que compreende poli-isocianato; poliol; e polissiloxano que tem grupos funcionais capazes de reagir com o poliisocianato. Os grupos funcionais capazes de reagir com o poli-isocianato estão ligados apenas em uma única extremidade da cadeia de poliorganossiloxano. É teorizado que os revestimentos que têm um polissiloxano ligado em apenas uma extremidade, podem resultar em uma superfície elevadamente móvel e podem permitir soltura mais fácil de organismos incrustadores. Entretanto, tais siloxanos são caros e os revestimentos preparados com este sistema falham em apresentar todos os parâmetros de desempenho necessários de revestimentos em um ambiente marinho. Patente dos Estados Unidos 5.820.491 revela um revestimento de topo de uretano de duas partes que inclui um componente poliol, um componente isocianato e um componente copolímero de polissiloxano poliéter-modificado, hidroxil-funcional. Os revestimentos preparados com este sistema falham em apresentar todos os parâmetros de desempenho necessários de revestimentos em um ambiente marinho. O que é necessário é uma composição de revestimento alternativa, barata, simples e uniforme que combina as propriedades de ambos PDMS e PU e apresenta os mesmos ou melhores parâmetros de desempenho de revestimentos necessários em um ambiente marinho.
[005] A presente invenção fornece uma composição de duas partes curável por umidade que compreende: (a) uma primeira parte que compreende pelo menos um poliol multifuncional; (b) uma segunda parte que compreende:
(i) pelo menos um polímero de polissiloxano com pelo menos dois grupos funcionais isocianato e (i-i) pelo menos um composto orgânico isocianato
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 8/32 / 20 funcional; e (c) solvente. A presente invenção adicionalmente fornece um Método para revestir um substrato que compreende: (a) formar uma composição de duas partes curável por umidade que compreende: (i) uma primeira parte que compreende pelo menos um poliol multifuncional; (i-i) uma segunda parte que compreende: (A) pelo menos um polímero de polissiloxano com pelo menos dois grupos funcionais isocianato e (B) pelo menos um composto orgânico isocianato-funcional; e (i-ii) solvente; (b) opcionalmente misturar na composição um ou mais dentre pigmentos, corantes, aditivos redutores de brilho, catalisadores de cura, agentes de alisamento e escoamento, aditivos de desgaseificação, promotores de adesão, auxiliares de dispersão, agentes retardantes de chama, estabilizadores térmicos, estabilizadores contra luz, antioxidantes, plastificantes, agentes antiestática, absorvedores de ultravioleta (UV), lubrificantes ou combinações dos mesmos; e (c) aplicar a composição de etapas (a) e (b) em um substrato e curar a composição.
[006] A presente invenção adicionalmente fornece uma composição de duas partes curável por umidade que compreende: (a) uma primeira parte que compreende: (i) pelo menos um poliol multifuncional e (i-i) pelo menos um polímero de polissiloxano com pelo menos dois grupos funcionais mercapto; (b) uma segunda parte que compreende pelo menos um composto orgânico isocianato-funcional; e (c) solvente. A presente invenção adicionalmente fornece um método para revestir um substrato que compreende: (a) formar uma composição de duas partes curável por umidade que compreende: (i) uma primeira parte que compreende: (A) pelo menos um poliol multifuncional e (B) pelo menos um polímero de polissiloxano com pelo menos dois grupos funcionais mercapto; (i-i) uma segunda parte que compreende pelo menos um composto orgânico isocianato-funcional; e (i-ii) solvente; (b) opcionalmente misturar na composição um ou mais dentre pigmentos, corantes, aditivos redutores de brilho, catalisadores de cura,
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 9/32
4/20 agentes de alisamento e escoamento, aditivos de desgaseificação, promotores de adesão, auxiliares de dispersão, agentes retardantes de chama, estabilizadores térmicos, estabilizadores contra luz, antioxidantes, plastificantes, agentes antiestática, absorvedores de ultravioleta (UV), lubrificantes ou combinações dos mesmos; e (c) aplicar a composição de etapas (a) e (b) em um substrato e curar a composição.
[007] O termo “poliol” é uma molécula de álcool que contém múltiplos grupos hidroxila. O termo “poliol multifuncional” significa um poliol que tem mais que um sítio reativo capaz de reticular. O termo “poliuretano” significa uma resina na qual as unidades poliméricas estão ligadas por ligações uretano, isto é, -O-CO-NH-, e/ou uma ou mais ligações ureia, isto é, -NH-CO-NH,-. O termo “isocianato” significa um grupo funcional com a fórmula -N=C=O. O termo “mercapto” significa um grupo funcional com a fórmula -SH, que também pode ser chamado de um grupo tiol.
[008] O polímero de polissiloxano da presente invenção tem a fórmula:
R2 R3 R4 R5 . I I I 1 I A
R^Si-O-Si-O---Si-0--Si—R6
I 1J[ i n I
Riõ R& R7 na qual cada grupo R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, ou R10 é independentemente selecionado de radicais hidrocarboneto Ci a C6o substituídos ou não substituídos, desde que (i) pelo menos um dos grupo R1 a R10 esteja substituído com um grupo funcional isocianato ou um grupo mercapto e (i-i) o polímero de polissiloxano tenha pelo menos dois grupos funcionais isocianato ou mercapto. Preferencialmente, pelo menos um dos grupos R1 a R10 está substituído com um grupo funcional isocianato e o polímero de polissiloxano tem pelo menos dois grupos funcionais isocianato. Cada um de m e n é independentemente um número inteiro de 0 e acima,
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5/20 desde que m+n > 1. Preferencialmente, o polissiloxano isocianato-funcional tem um peso molecular numérico médio na faixa de 4.000 a 15.000, mais preferencialmente de 6.000 a 10.000. O peso molecular numérico médio é determinado por GPC Viscotek VE2001 com o uso de uma coluna Mixed D e padrão de poliestireno. Exemplos de polissiloxanos isocianato-funcionais adequados incluem sem limitação, materiais Silmer® Di-50 e Di-100 da Siltech Corp., que são polissiloxanos difuncionais lineares representados pela fórmula:
CHj / ChA CHjo i í I 1 !II
R-N-C-O4CH * & * Ο-Si- O-& -(CHJj-C-C-hlH- H
I II I l I j I
Η O CH,\ CH»/a CH»o .o na qual R = -ch2- í)-nco na qual a > 1 e Silmer® C50 da Siltech Corp., um polissiloxano multifuncional representado pela fórmula:
CHj/ CHA / ChACH»
I 1 I lI
L lOSi- Jh O-Si-CHj __
II v i 'a ' i i ry Π.
Ch, CHi (CHA, CHj na qual R - -θΗ?-\^/-Νθθ
O-C-NH·R
II o
na qual a > 1 e b > 1.
[009] O polímero de polissiloxano da presente invenção totaliza 2 a por cento em peso com base no peso total de sólidos da composição curável (isto é excluindo o solvente, usado na composição curável). Preferencialmente o polímero de polissiloxano é de 5 a 30 por cento em peso com base no peso total de sólidos da composição curável e com preferência máxima é de 10 a 25 por cento em peso com base no peso total de sólidos da composição curável.
[0010] O poliol multifuncional da presente invenção pode ser selecionado dentre, polióis acrílicos, polióis de óleos naturais, poliésterpolióis, poliéter-polióis, policarbonato-polióis, e misturas dos mesmos. Os polióis acrílicos são preferidos. Os polióis acrílicos incluem polímeros
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 11/32 / 20 acrílicos que variam em Tg de 0-45°C preferencialmente de 10-40°C, e com a máxima preferência de 20-35°C e têm pesos moleculares numéricos médios (Mn) na faixa de 2.000-25.000 g/mol, preferencialmente 3.000-15.000 g/mol e com a preferência máxima de 4.000-8.000 g/mol. Exemplos de polióis acrílicos disponíveis para comercialização incluem Paraloid™ AU-750 da The Dow Chemical Company, Paraloid™ AU-S30 da The Dow Chemical Company, Desmophen® A365 da Bayer Material Science AG, e Joncryl® 500 da BASF Corporation. O poliol multifuncional da presente invenção totaliza de 35 a 60 por cento em peso com base no peso total da composição curável.
[0011] Preferencialmente o poliol multifuncional é de 40 a 55 por cento em peso com base no peso total da composição curável e com a preferência máxima de 40 a 50 por cento em peso com base no peso total da composição curável. A temperatura de transição vítrea (“Tg” aqui) dos polímeros acrílicos é medida com o uso de um “DSC TA Instruments Module Q100 V9.8 Build 296” com um “Standard Cell FC”.
[0012] Os polióis de óleos naturais (NOPs, natural oil polyols) adequados incluem os NOPs não modificados, como, por exemplo, os diolmonômeros de óleos de sementes naturais; e os NOPs modificados, como, por exemplo, o “Gen 1 NOP DWD 2080” disponível para comercialização na The Dow Chemical Company, que são moléculas de NOP reconstruídas com os monômeros de mono-hidroxil-metil-éster saturado, bi-hidroxil-metil-éster saturado e tri-hidroxil-metil-éster saturado em uma proporção em peso de aproximadamente 32%, 38%, 28% e 2%. Em outro exemplo, um Gen 4 NOP disponível para comercialização é obtido pela reação de Unoxol™ diol e diolmonômeros de óleos de sementes que são separados do monômero de óleos de sementes. Unoxol™ diol é uma mistura de cis,trans-1,3-ciclo-hexanodimetanol e cis,trans-1,4-ciclo-hexano-dimetanol, e está disponível na The Dow Chemical Company. O Gen 4 NOP tem a seguinte estrutura com o peso
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Figure BR102013032886A2_D0001
[0013] Os polióis derivados de óleos naturais são baseados em ou derivados de matérias-primas renováveis como gorduras de origem animal e/ou óleos de sementes de vegetais. Tais óleos e/ou gorduras em geral são compreendidos de triglicerídeos, isto é, ácidos graxos ligados em glicerol. Os preferidos são óleos vegetais que têm pelo menos cerca de 70 por cento de ácidos graxos insaturados no triglicerídeo. O produto natural pode conter pelo menos cerca de 85 por cento em peso de ácidos graxos insaturados. Exemplos preferidos de óleos vegetais incluem, mas não se limitam a, por exemplo, óleo de rícino, óleo de soja, azeite de oliva, óleo de amendoim, óleo de semente de colza, óleo de milho, óleo de gergelim, óleo de algodoeiro, óleo de canola, óleo de açafroa, óleo de linhaça, óleo de palma, óleo de semente de videira, óleo de alcaravia preta, óleo de semente de abóbora, óleo de semente de borragem, óleo de germe de madeira, óleo de semente de damasqueiro, óleo de pistache, óleo de amêndoas, óleo de noz macadâmia, óleo de abacate, óleo de espinheiro-cerval-marítimo, óleo de cânhamo, óleo de avelã, óleo de prímula da noite, óleo de rosa silvestre, óleo de cardo, óleo de nogueira, óleo de girassol, óleo de semente de jatrofa, ou uma sua combinação.
[0014] Adicionalmente, óleos obtidos de micro-organismos como algas também podem ser usados. Exemplos de produtos animais incluem toicinho, sebo bovino, óleos de peixe, e misturas dos mesmos. Uma combinação de óleos/gorduras animais e vegetais também pode ser utilizada.
[0015] A funcionalidade hidroxila média do MOP está na faixa de 10; preferencialmente na faixa de 2 a 6. O NOP pode ter um peso molecular numérico médio na faixa de 100 a 3.000; preferencialmente de 300 a 2.000; e mais preferencialmente de 350 a 1.500.
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 13/32 / 20 [0016] Os compostos orgânicos isocianato-funcionais incluem poliisocianatos alifáticos ou cicloalifáticos como hexametilenodi-isocianato (HDI), isoforonadi-isocianato (IPDI), metilenobis(p-ciclo-hexilisocianato) (H12MDI); meta-tetrametilxilenodi-isocianato (m-TMXDI), ciclo-hexildiisocianato (CHDI), 1,3-bis(isocianatometil)ciclo-hexano e 1,4bis(isocianatometil)ciclo-hexano; trímeros de di-isocianatos como os trímeros de hexametilenodi-isocianato (HDI) vendidos sob o nome comercial Desmodur®N-3390 na Bayer Material Science AG, o trímero de isoforonadiisocianato (IPDI) vendido sob o nome comercial Tolanate® IDT-70 na Perstorp Polyols Inc., e misturas dos mesmos. Preferencialmente os compostos orgânicos isocianato-funcionais são trímeros de hexametilenodiisocianato (HDI) e isoforonadi-isocianato (IPDI); e com a preferência máxima trímeros de hexametilenodi-isocianato (HDI). Os compostos orgânicos isocianato-funcionais da presente invenção totalizam de 8 a 30 por cento em peso com base no peso total da composição curável. Preferencialmente compostos orgânicos isocianato-funcionais são de 10 a 30 por cento em peso com base no peso total da composição curável e com a preferência máxima de 15 a 25 por cento em peso com base no peso total da composição curável.
[0017] O solventes de grau uretano adequados incluem hidrocarbonetos aromáticos como xileno, tolueno, cetonas como metilisobutilcetona, metilamilcetona, ou acetona, ésteres como acetato de butila, ou acetato de hexila; glicol-éter-ésteres como acetato de propilenoglicol-monometiléter; ésteres como propionato de propila ou propionato de butila, e misturas dos mesmos. O solvente totaliza de 10 a 60 por cento em peso com base no peso total da composição curável. Preferencialmente o solvente é de 15 a 50 por cento em peso com base no peso total da composição curável e com a preferência máxima de 20 a 40 por cento em peso com base no peso total da composição curável.
[0018] As composições curáveis são úteis como revestimentos e
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 14/32 / 20 podem incluir vários aditivos comumente incorporados em composições deste tipo. Exemplos de aditivos adicionais incluem, mas não se limitam a, pigmentos, corantes, aditivos redutores de brilho, catalisadores de cura, agentes de alisamento e escoamento, aditivos de desgaseificação, promotores de adesão, auxiliares de dispersão, agentes retardantes de chama, estabilizadores térmicos, estabilizadores contra luz, antioxidantes, plastificantes, agentes antiestática, absorvedores de ultravioleta (UV), lubrificantes ou combinações que incluem um ou mais dos aditivos supramencionados.
[0019] Os promotores de adesão adequados incluem promotores de adesão de silano, como 3-glicidoxipropiltrimetoxissilano, que podem intensificar a adesão úmida do revestimento de topo soltador de incrustação sem a necessidade de um revestimento aderente ou intermediário. Preferencialmente o promotor de adesão de silano está na faixa de 0,5 a 3 por cento em peso com base no peso total da composição curável, mais preferencialmente de 1 a 3 por cento em peso com base no peso total da composição curável, e com a preferência máxima de 1,5 a 3 por cento em peso com base no peso total da composição curável.
[0020] As composições de revestimento curáveis da presente invenção podem ser revestimentos claros transparentes não pigmentados, ou sistemas pigmentados para aplicações de primeira demão (tinta de fundo), revestimento base e revestimento de topo. O pigmento pode ser qualquer pigmento orgânico ou inorgânico típico. Vários pigmentos diferentes podem ser necessários para se alcançar a cor desejável para uma aplicação específica. Exemplos de pigmentos adequados incluem sem limitação, dióxido de titânio, baritas, argila, carbonato de cálcio, óxido de ferro vermelho, Pigmento Amarelo CI 42, Pigmento Azul CI 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4 (ftalocianinas de cobre), Pigmento Vermelho CI 49:1, Pigmento Vermelho CI 57:1 e negro de fumo.
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 15/32 / 20 [0021] As composições de revestimento resultantes podem ser aplicadas sobre um substrato com o uso de técnicas conhecidas na técnica, por exemplo por revestimento por aspersão, revestimento por extensão, revestimento por rolo. A espessura nominal de filme seco (DFT, dry film thickness) do revestimento é maior que ou igual a 50,8 micrômetros, preferencialmente maior que 63,5 micrômetros e mais preferencialmente maior que 76,2 micrômetros. Exemplos de substratos que podem ser revestidos incluem sem limitação plásticos, madeira, metais como alumínio, chapa de aço galvanizada, aço estanhado, concreto, vidro, compósitos, elastômeros de uretano, substratos com tinta de fundo (pintados), e similares. Os revestimentos podem ser curados na temperatura ambiente ou em uma temperatura elevada em uma estufa com corrente de ar forçado ou com outras fontes de aquecimento.
[0022] Os seguintes exemplos são ilustrativos da invenção.
Métodos experimentais:
[0023] As matérias-primas usadas nos Exemplos são descritas abaixo.
Matérias-primas
Material Função Fornecedor
Poliol Acrílico A compreende em peso, sob forma polimerizada, 42% de metacrilato de metila (MMA), 30% de metacrilato de hidroxietila (HEMA) e 28% de acrilato de butila (BA), com uma Tg de 31°C, um peso equivalente de hidroxila em solução de 552 a 80,3% de sólidos e um Mn de 4600. Poliol Sintetizado em laboratório
Poliol Acrílico B compreende em peso, sob forma polimerizada, 30% de MMA, 30% de HEMA e 40% de BA, com uma Tg de 14°C, um peso equivalente de hidroxila em solução de 551 a 76,4% de sólidos e um Mn de 3800. Poliol Sintetizado em laboratório
Poliol Acrílico C compreende em peso, sob forma polimerizada, 16% de MMA, 30% de HEMA e 54% de BA, com uma Tg de -3°C, um peso equivalente de hidroxila em solução de 557 a 73,1% de sólidos e um Mn de 5.000. Poliol Sintetizado em laboratório
Poliol Acrílico D é de composição igual à do Poliol Acrílico A, mas com um peso equivalente de hidroxila em solução de 610 a 77,5% de sólidos e um Mn de 3.500. Poliol Sintetizado em laboratório
Poliéster 1 (Poliol de Óleo Natural) com um peso equivalente de hidroxila em solução de 170 a 77,5% de sólidos Poliol The Dow Chemical Company
Poliéster 2 (policaprolactona CAPATM 3091), Número CAS 37625-56-2 com um peso molecular de 900 Poliol Perstorp Polyols, Inc.
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Matérias-primas
Material Função Fornecedor
Poliéster 3 (policaprolactona CAPATM 3050), Número CAS 37625-56-2 com um peso molecular de 540. Poliol Perstorp Polyols, Inc.
Silmer® NCO Di-50, peso molecular de 4.300 g/mol de acordo com o fabricante PDMS isocianatofuncional Siltech Corp.
Silmer® NCO Di-100, peso molecular de 8.000 g/mol de acordo com o fabricante PDMS isocianatofuncional Siltech Corp.
Silmer® NCO C-50, peso molecular de 12.400 g/mol de acordo com o fabricante PDMS isocianatofuncional Siltech Corp.
Desmodur® N3390, poli-isocianato alifático (Trímero de HDI, 90% de sólidos em acetato de butila) Composto orgânico isocianato-funcional Bayer Material Science AG
Tolanate® IDT-70 poli-isocianato alifático (Trímero de IPDI, 70% de sólidos em acetato de butila) Composto orgânico isocianato-funcional Perstorp Polyols, Inc.
Siloxano 1 (MCR-C62, polidimetilsiloxano monodicarbinol-terminado), com um peso molecular de 5.000 PDMS hidroxifuncional Gelest, Inc.
Siloxano 2 (Dow Corning® 5 Additive, dimetilmetil(poli(óxido de propileno)siloxano), Número CAS 68957-00-6, Siloxano hidroxifuncional Dow Corning Corporation
Siloxano 3 (Dow Corning® 29 Additive, octametilciclotetrassiloxano e decametilciclopentassiloxano), Números CAS 556-672 e 541-02-6 Siloxano hidroxifuncional Dow Corning Corporation
Propionato de n-butila Solvente The Dow Chemical Company
Propionato de n-propila Solvente The Dow Chemical Company
Metilisobutilcetona (MIBK) Solvente Honeywell Burdick- Jackson, uma subsidiária da Honeywell International, Inc.
Silano Z-6040 (glicidoxipropiltrimetoxissilano) Promotor de adesão de silano Dow Corning Corporation
Dilaurato de dibutilestanho (DBTDL) Catalisador Sigma-Aldrich Co.
Procedimentos de teste:
Teste de resistência ao arrancamento de pseudo-craca [0024] O teste foi realizado de acordo com o procedimento modificado como descrito na referência (Kohl JG & Singer IL, “Pull-off behavior of epoxy bonded to silicone duplex coatings”, Progress in Organic Coatings, 1999, 36:15-20) com o uso de uma máquina Instron sob a designação comercial Instron™ Model 1122. Botões de alumínio de diâmetro de dez milímetros foram usados e colados na superfície de painéis revestidos com a utilização de um adesivo epoxídico (Hysol® 1C da Henkel Loctite Americas, www.loctite com). O excesso de adesivo epoxídico foi removido após cura durante cerca de uma hora. O adesivo epoxídico foi então permitido endurecer durante pelo menos três dias na temperatura ambiente. O botão foi
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 17/32 / 20 então puxado com o uso de uma máquina Instron até que o botão se soltasse da superfície de revestimento. Para cada teste, pelo menos duas e preferencialmente três amostras repetidas foram utilizadas e o valor médio para a resistência ao arrancamento (medida em unidades de MPa) foi anotada. O limite da resistência ao arrancamento de pseudo-craca foi 0,6 MPa.
Teste de ângulo de contato [0025] O ângulo de contato de água dos revestimentos foi medido com o uso de um dispositivo medidor de ângulo de contato VCA Optima da AST Products, Inc. Uma gotícula de água, 0,5-1 pL foi posicionada sobre a superfície de revestimento. Após o tempo de equilíbrio o ângulo de contato foi medido. Um ângulo de contato mais alto significa que a superfície de revestimento é hidrofóbica. Para um revestimento soltador de incrustação o ângulo de contato deve ser > 100°.
Resistência ao impacto [0026] A resistência ao impacto do revestimento foi determinada com o uso de um testador de impacto Gardner de acordo com ASTM D2794. Este teste envolve a queda de um peso sobre um corpo de indentação que está em repouso sobre a superfície do revestimento. O peso é deixado cair de uma altura conhecida e o corpo de indentação forma uma pequena mossa no painel revestido. O revestimento é observado para fendilhamento ou deslaminação sobre a ou ao redor da mossa. A força para produzir fendilhamento/deslaminação é anotada em metro-newton (m-N). A força mais alta que não resulta em falha do revestimento de até 18,1 m-N é anotada. O teste é realizado pelo impacto do revestimento diretamente (direto), com o revestimento faceando para cima. O limite da resistência ao impacto foi 9,0 m-N.
Adesão em hachura [0027] A adesão em hachura foi medida de acordo com ASTM D3359. Uma classificação de 4B ou 5B é considerada um nível aceitável de
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Adesão - Imersão em água quente [0028] Os painéis curados foram mantidos imersos em água quente (80°C) durante 5 dias. Após a completitude de 5 dias, os painéis foram removidos do banho de água quente, secos e permitidos esfriar para as temperaturas ambientes do laboratório. Os revestimentos foram visualmente inspecionados para deslaminação, empolamento, formação de bolhas, etc. na área traçada (hachurada) do teste de adesão em hachura. Se não foi observado dano, o revestimento de topo foi classificado como aprovado em adesão. Aplicação e cura de revestimento [0029] Os revestimentos foram aplicados em painéis de 10,2 centímetros por 30,5 centímetros de aço pré-tratados com fosfato e de alumínio pré-tratados com cromato, com o uso de bastão enrolado com arame ou um aplicador de filme úmido de 8 espessuras de revestimento diferentes selecionáveis. Os painéis foram pré-limpos por esfregação com um pano isento de fiapos e IPA para remover óleos e foram secos com nitrogênio ou ar comprimido. Os painéis revestidos foram permitidos curar durante um mínimo de 7 dias em umidade relativa (UR) de 50% e nas temperaturas ambientes do laboratório (~24°C) antes do teste.
Formulações:
Exemplos 1-29 e Exemplos Comparativos 1-3 [0030] As formulações de revestimento foram preparadas em uma centrífuga assimétrica dual FlackTek SpeedMixer™ (Model DAC 150 FV-K, FlackTek, Inc.). As formulações foram preparadas como segue:
1. Uma blenda de solventes foi preparada a partir de partes em peso iguais de MIBK, propionato de n-butila, e propionato de n-propila a não ser que outro solvente seja especificado nas tabelas de formulação.
[0031] 2. Uma solução de catalisador 1% foi preparada com o uso da blenda de solventes acima e 1% de DBTDL.
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14/20 [0032] 3. Os polióis, solventes, solução de catalisador, e promotor de adesão (se presente na formulação) foram carregados em um copo de SpeedMixer.
[0033] 4. A blenda foi misturada durante 30 segundos a -3.000 rpm.
[0034] 5. Os componentes isocianato-funcionais foram adicionados no copo de SpeedMixer.
[0035] 6. A blenda foi misturada durante 30 segundos a -3.000 rpm.
[0036] 7. Os painéis foram revestidos e permitidos curar como descrito acima.
Exemplos
1 2 3 4 5 6
Sólidos Peso Eq. G G G G G G
Material
Poliol Acrílico A 80,3 552 11 11
Poliol Acrílico B 76 4 551 12 12
Poliol Acrílico C 73,1 557 12 12
Desmodur N3390 90 214 4,4 4,8 4,8 4,4 4,8 4,8
Silmer NCO C-50 100 4.133 1,5 1,5 1,5
Silmer NCO Di-100 100 3.950 1,4 1,5 1,5
DBTDL 1% 1 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3N 0,3
Blenda de Solventes 0 4,7 4,3 3,7 4,6’ 4,4 3,6
[0037] Resultados de teste para Exemplos 1-6
Exemplo Ângulo de Contato Adesão de Pseudo-craca Resistência ao Impacto
Direto Indireto
MPa m-N m-N
1 107° 0,18 >18,1 >18,1
2 109° 0,23 >18,1 >18,1
3 106° 0,23 >18,1 >18,1
4 106° 0,11 >18,1 >18,1
5 106° 0,12 >18,1 >18,1
6 106° 0,16 >18,1 >18,1
[0038] Estes resultados ilustram que os polióis acrílicos de temperaturas de transição vítrea diferentes dão revestimentos com excelente tenacidade conforme ilustrada pelos resultados de resistência ao impacto e pelas propriedades de soltura. Também ilustram que o nível de funcionalidade isocianato nos polímeros PDMS (Silmer C-50 é trifuncional enquanto que Silmer Di-100 é difuncional) fornece os mesmos resultados. O teor de PDMS isocianato-funcional nestes exemplos é 10% com base nos sólidos totais na formulação.
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15/20
Exemplos
7 8 9 10 11 12
Sólidos Peso Eq. 6 G G G G G
Material
Poliol Acrílico A 80,3 552 13 12,5 11 13,1 12,4 11
Desmodur N 3390 90 214 5,2 4,9 42 5,3 5 4,3
Silmer NCO Di-50, 100 2.150 0,8 1,6 3,1
Silmer NCO Di-100 100 3.950 0,8 1,6 3,2
1% DBTDL 1 0,4 0,4 0,3 0,4 0,4 0,3
Blenda de Solventes 0 4,2 5,2 6,9 4,2 5,2 71
[0039] Resultados de teste para Exemplos 7-12
Exemplo Ângulo de Contato Adesão de Pseudo-craca Resistência ao Impacto
Direto Indireto
MPa m-N m-N
1 103° 0,24 >18,1 >18,1
8 103° 0,3 >18,1 >18,1
9 109° 0,24 >18,1 >18,1
10 105° 0,23 >18,1 >18,1
11 103° 0,16 >18,1 >18,1
12 100° 0,08 >18,1 > 18,1
[0040] Estes resultados ilustram que o nível diferente de PDMS isocianato-funcional fornece revestimentos tenazes (resistência ao impacto) e de boas propriedades de soltura. A faixa de PDMS isocianato-funcional nestas formulações está entre 5% e 20% com base nos sólidos totais na formulação. Também realçam que polímeros PDMS isocianato-funcionais de PM diferentes podem ser usados: Silmer NCO Di-50 (PM 4.300 g/mol) e Silmer
NCO Di-100 (PM 8.000 g/mol).
Exemplos
13 14 15
Sólidos Peso Eq. G G G
Material
Poliol Acrílico A 80,3 552 10,2 9,2 11
Desmodur N3390 90 214 3,9 3,5 4,4
Silmer NCO Di-100 100 3.950 3,9 4,5 3,0
DBTDL 1% 1 0,3 0,3 0,3
Blenda de Solventes 0 7,9 8,6 7,1
[0041] Resultados de teste para Exemplos 16 e 17
Exemplos
16 17
Sólidos Peso Eq. G G
Material
Poliol Acrílico D 80,27 552 10,2 11
Desmodur N 339 90 214 3,6 3,9
Silmer NCO Di-100 100 3.950 3,7 3
DBTDL 1% 1 0,3 0,3
Blenda de Solventes 0 6,9 6,8
[0042]
Resultados de teste para Exemplos 13-15
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16/20
Exemplo Ângulo de Contato Adesão de Pseudo-craca Resistência ao Impacto
Direto Indireto
MPa m-N m-N
13 102° 0,1 >18,1 13,6
14 101° 0,11 >18,1 9,0
15 100° 0,13 >18,1 11,3
[0043] Estes resultados adicionalmente expandem o nível de PDMS isocianato-funcional para obter revestimentos tenazes (resistência ao impacto) e com boas propriedades de soltura. A faixa de PDMS isocianato-funcional nestas formulações está entre 20% e 30% dos sólidos totais na formulação.
Exemplo Ângulo de Contato Adesão de Pseudo-craca Resistência ao Impacto
Direto Indireto
MPa m-N m-N
16 103° 0,24 >18,1 >18,1
17 101° 0,26 >18,1 >18,1
[0044] Estes dados confirmam que os dados iniciais a 20% e 25% de
PDMS isocianato-funcional nas formulações com o uso de um lote novo de Poliol Acrílico A, chamado de Poliol Acrílico D (com peso equivalente de OH um pouco maior) ainda ilustra excelentes propriedades de soltura e tenacidade (resistência ao impacto).
Exemplo Exemplo
18 19
Sólidos Peso Eq. G G
Material
Poliéster 1 100 165 7,2 0
Poliéster 2 100 306,6 0 8
Desmodur N3390 90 214 5,5 5,6
SilmerNCO Di-100 100 3.950 54 4,4
DBTDL1% 1 0,3 0,3
Blenda de Solventes 0 13,1 10,9
[0045] Resultados de teste para Exemplos 18 e 19
Exemplo Ângulo de Contato Adesão de Pseudo-craca Resistência ao Impacto
Direto
MPa m-N
18 105° 0,2 >18,1
19 121° 0,57 >18,1
[0046] Estes dados confirmam que polióis diferentes de acrílicos podem ser usados. Entretanto, os polióis acrílicos são preferidos.
Exemplos
20 21 22 23 24 25
Sólidos Peso Eq. G G G G G G
Material
Poliol Acrílico D 77,5 609,7 4,5 4,5 4,5 4,5 11 10,2
Desmodur N3390 90 214 1,6 16 1,6 1,6 3,9 3,6
SilmerNCO Di-100 100 3.950 17 1,7 1,7 17 3 3,7
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 22/32 / 20
DBTDL 1% 1 01 0,1 0,1 0,1 0,3 0,3
Blenda de Solventes 0 3,1 3,1 3,1 3,1 6,8 6,9
[0047] Resultados de teste para Exemplos 20-25
Exemplo Intervalo entre aplicação de sobrerrevestimento e aplicação de tinta de fundo Pseudo-craca Hachura Água quente
Adesão Adesão Adesão
Horas MPa
20 24 0,32 5B Aprovada
21 48 0,29 5B Aprovada
22 72 0,23 5B Aprovada
23 96 031 5B Aprovada
24. 168 0,2 5B Reprovada
25 168 0,23 5B Reprovada
[0048] Os Exemplos 20-25 demonstram que uma camada de revestimento aderente ou intermediária não é necessária para se alcançarem adesão no revestimento de tinta de fundo e propriedades de soltura de incrustação aceitáveis. Exemplos 20-25 foram preparados como descrito acima e aplicados em painéis metálicos tratados que foram revestidos com primeira demão de uma tinta de fundo epoxídica marinha comercial (Interguard 264 fabricada por International Paint) conforme as recomendações do fabricante. A tinta de fundo foi aplicada nos painéis e permitida curar durante 24, 48, 72, 96, e 168 horas respectivamente (Ex 20-25 - exemplos 24 e 25 aplicados após 168 horas - teores diferentes de silicone) e permitido curar como descrito acima.
[0049] Estes exemplos demonstram que propriedades de soltura excelentes podem ser alcançadas sem o uso de um revestimento aderente ou intermediário aplicado entre uma tinta de fundo e o revestimento de topo soltador de incrustação. Estes resultados também mostram um período de tempo de sobrerrevestimento preferido entre a aplicação de revestimento de topo sobre a tinta de fundo e a aplicação de tinta de fundo de entre 24 horas e 144 horas, preferencialmente entre 24 horas e 120 horas, e mais preferencialmente entre 48 horas e 96 horas com excelente adesão conforme demonstrada pelo teste de adesão em água quente.
Exemplos
26 27 28 29
| | Sólidos | Peso Eq. G G G G
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 23/32
18/20
Material
Poliol Acrílico D 77,5 609,7 4,2 4,2 4,2 4,2
Desmodur N3390 90 214 1,4 1,5 1,5 1,5
SilmerNCO Di-100 100 3.950 1,6 1,6. 1,6 1,6
Z-6040 100 0,2 0,2 0,2 0,2
DBTDL 1% 1 0,1 0,1 0,1 0,1
B lenda de Solventes 0 3,1 3,0, 3,0 3,0
[0050] Resultados de teste para Exemplos 26-29
Exemplo Intervalo entre aplicação de sobrerrevestimento e aplicação de tinta de fundo Pseudo-craca Hachura Água quente
Adesão Adesão Adesão
Horas MPa
26 24 0,32 5B Aprovada
27 48 0,24 5B Aprovada
28 72 0,26 5B Aprovada
29 96 0,25 5B Aprovada
[0051] Exemplos 26-29 demonstram que um promotor de adesão de silano pode ser usado para adicionalmente intensificar a adesão a úmido do revestimento de topo soltador de incrustação sem a necessidade de um revestimento aderente ou intermediário.
[0052] Exemplos 24-27 foram preparados como descrito acima e aplicados nos painéis metálicos tratados que foram pintados com primeira demão com o uso de uma tinta de fundo epoxídica marinha comercial (Interguard 264 fabricada por International Paint) de acordo com as recomendações do fabricante. A tinta de fundo foi aplicada nos painéis e permitida curar durante 24, 48, 72 ou 96 horas respectivamente (Ex 24-27). A espessura de filme seco (DFT) nominal da tinta de fundo ficou entre 101,6 micrômetros e 114,3 micrômetros. O revestimento de topo foi aplicado para se alcançar uma DFT de > 63,5 micrômetros e foi permitido curar como descrito acima.
[0053] Estes exemplos demonstram que excelentes propriedades de soltura podem ser alcançadas sem o uso de um revestimento aderente ou intermediário aplicado entre uma tinta de fundo e o revestimento de topo soltador de incrustação com excelente adesão conforme demonstrada pelo teste de adesão em água quente quando um promotor de adesão de silano é adicionado na formulação de revestimento de topo. Visualmente os painéis
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 24/32
19/20 dos exemplos 26-29 parecerem-se melhores conforme o teste de adesão em água quente do que aqueles dos exemplos 20-23. A faixa de promotor de adesão de silano deve estar entre 0,5% e 3% com base no peso, preferencialmente entre 1% e 3% com base no peso, e mais preferencialmente entre 1,5% e 3% com base no peso.
EXEMPLOS COMPARATIVOS [0054] Os exemplos comparativos abaixo mostram sistemas de uretano 2K. Entretanto são diferentes da presente invenção em desempenho e em composição de revestimento curada.
Exemplos Comparativos
1 2 3
Sólidos Peso Eq. G G G
Material
Poliéster 3 90 201 5,5 5,5 5,5
Tolanate IDT 70 70 343 10,50 10,6 10,8
Siloxano 1 100 2.500 140 0 0
Siloxano 2 100 2.000 0 1,4 0
Siloxano 3 100 1.200 0 0 1,4
DBTDL1% 1 0,3 0,3 0,3
Acetato de n-butila 0 34 3,4 3,5
[0055] Resultados dos Exemplos Comparativos 1-3
Exemplo Comparativo Ângulo de Contato Adesão de Pseudocraca Adesão em Hachura Adesão em Água quente
MPa
1 91° 0,06 5B Reprovada
2 74° 0,13 5B Reprovada
3 50° 0,02 5B Reprovada
[0056] Nenhuns dos ângulos de contato atenderam ao limite para um revestimento soltador de incrustação que apresenta um ângulo de contato de água de > 100°. A qualidade do revestimento de cada um dos exemplos comparativos foi extremamente insatisfatória devido à exsudação do componente silano que podia ser facilmente esfregado da superfície. Embora a adesão de pseudo-craca atenda à exigência, nenhuns dos revestimentos foram aprovados no teste de adesão em água quente, após imersão todo o revestimento deslaminou excessivamente do substrato e fendilhou. Estes exemplos comparativos realçam as vantagens de desempenho da presente invenção em comparação com as outras tecnologias de soltura de incrustação
Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 25/32 / 20 com o uso de uretano 2K pela apresentação de melhor adesão sem um revestimento aderente ou intermediário e melhor qualidade de revestimento.

Claims (18)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Composição de duas partes curável por umidade, caracterizada pelo fato de compreender:
    (a) uma primeira parte que compreende pelo menos um poliol multifuncional;
    (b) uma segunda parte que compreende: (i) pelo menos um polímero de polissiloxano com pelo menos dois grupos funcionais isocianato e (i-i) pelo menos um composto orgânico isocianato-funcional; e (c) solvente.
  2. 2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero de polissiloxano tem um peso molecular numérico médio na faixa de 4.000 a 15.000.
  3. 3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero de polissiloxano é de 2 a 40 por cento em peso com base no peso total de sólidos da composição curável.
  4. 4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero de polissiloxano é:
    (i) um polissiloxano difuncional com a fórmula:
    CHj / ChA CHjo i í I 1 !II
    R-N-C-O-ÇH Ju * S* * Ο-Si- O-& -(CHjh-O-C-hJH-A
    I II I l I j I
    Η O CHj\ CH»/a CH»o .o naqualR=í J-CHa-í )-nco na qual a > 1; ou (i-i) um polissiloxano multifuncional com a fórmula:
    CHj/ CHã / CHj\CH» > I i I i ti
    CHj-Si * I O-& - L tosi- Jh O-Si-CHj
    11 v i 'a ' i i ryΠ,
    Ch, CHi (CHj), CHj na qual R - -θΗ?-(^/-Νθθ
    O-C-NH·R II o na qual a > 1 e b > 1.
  5. 5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada
    Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 27/32
    2 / 5 pelo fato de que o poliol multifuncional é selecionado do grupo consistindo em polióis acrílicos, polióis de óleos naturais, poliéster-polióis, poliéterpolióis, policarbonato-polióis, e misturas dos mesmos.
  6. 6. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o poliol multifuncional é um poliol acrílico com uma Tg na faixa de 0°C a 45°C e um peso molecular numérico médio na faixa de 2.000 g/mol a 25.000 g/mol.
  7. 7. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o poliol multifuncional é de 35 a 60 por cento em peso com base no peso total da composição curável.
  8. 8. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o composto orgânico isocianato-funcional é selecionado do grupo consistindo em hexametilenodi-isocianato (HDI), isoforonadiisocianato (IPDI), metilenobis(p-ciclo-hexilisocianato) (H12MDI), metatetrametilxilenodi-isocianato (m-TMXDI), ciclo-hexildi-isocianato (CHDI),
    1,3-bis(isocianatometil)ciclo-hexano, 1,4-bis(isocianatometil)ciclo-hexano, trímeros de di-isocianatos, e misturas dos mesmos.
  9. 9. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o composto orgânico isocianato-funcional é de 8 a 30 por cento em peso com base no peso total da composição curável.
  10. 10. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender um ou mais dentre pigmentos, corantes, aditivos redutores de brilho, catalisadores de cura, agentes de alisamento e escoamento, aditivos de desgaseificação, promotores de adesão, auxiliares de dispersão, agentes retardantes de chama, estabilizadores térmicos, estabilizadores contra luz, antioxidantes, plastificantes, agentes antiestática, absorvedores de ultravioleta (UV), lubrificantes ou combinações dos mesmos.
  11. 11. Composição de acordo com a reivindicação 10,
    Petição 870190053777, de
  12. 12/06/2019, pág. 28/32
    3 / 5
    caracterizada pelo fato de que o promotor de adesão é 3- glicidoxipropiltrimetoxissilano. 12. Composição de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que:
    (a) o polímero de polissiloxano é de 2 a 40 por cento em peso com base no peso total de sólidos da composição curável e tem um peso molecular numérico médio na faixa de 4.000 a 15.000;
    (b) o poliol multifuncional é de 35 a 60 por cento em peso com base no peso total da composição curável e é um polímero acrílico com uma Tg na faixa de 0°C a 45°C e um peso molecular numérico médio na faixa de 2.000 g/mol a 25.000 g/mol; e (c) o composto orgânico isocianato-funcional é de 8 a 30 por cento em peso com base no peso total da composição curável e é selecionado do grupo consistindo em hexametilenodi-isocianato (HDI), isoforonadiisocianato (IPDI), metilenobis(p-ciclo-hexilisocianato) (H12MDI), metatetrametilxilenodi-isocianato (m-TMXDI), ciclo-hexildi-isocianato (CHDI),
    1,3-bis(isocianatometil)ciclo-hexano, 1,4-bis(isocianatometil)ciclo-hexano, trímeros de di-isocianatos, e misturas dos mesmos.
  13. 13. Método para revestir um substrato, caracterizado pelo fato de compreender:
    (a) formar uma composição de duas partes curável que compreende:
    (i) uma primeira parte que compreende pelo menos um poliol multifuncional;
    (i-i) uma segunda parte que compreende: (A) pelo menos um polímero de polissiloxano com pelo menos dois grupos funcionais isocianato e (B) pelo menos um composto orgânico isocianato-funcional; e (i-ii) solvente;
    (a) opcionalmente misturar na composição um ou mais dentre
    Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 29/32
    4 / 5 pigmentos, corantes, aditivos redutores de brilho, catalisadores de cura, agentes de alisamento e escoamento, aditivos de desgaseificação, promotores de adesão, auxiliares de dispersão, agentes retardantes de chama, estabilizadores térmicos, estabilizadores contra luz, antioxidantes, plastificantes, agentes antiestática, absorvedores de ultravioleta (UV), lubrificantes ou combinações dos mesmos;
    (b) aplicar a composição de etapas (a) e (b) em um substrato e curar a composição
  14. 14. Artigo revestido, caracterizado pelo fato de ser revestido pelo método como definido em reivindicação 13.
  15. 15. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de ter uma espessura de filme seco (DFT) nominal do revestimento maior que ou igual a 50,8 micrômetros.
  16. 16. Composição de duas partes curável por umidade, caracterizada pelo fato de compreender:
    (a) uma primeira parte que compreende:
    (i) pelo menos um poliol multifuncional e (i-i) pelo menos um polímero de polissiloxano com pelo menos dois grupos funcionais mercapto;
    (b) uma segunda parte que compreende pelo menos um composto orgânico isocianato-funcional; e (c) solvente.
  17. 17. Método para revestir um substrato, caracterizado pelo fato de compreender:
    (a) formar uma composição de duas partes curável por umidade que compreende:
    (i) uma primeira parte que compreende: (A) pelo menos um poliol multifuncional e (B) pelo menos um polímero de polissiloxano com pelo menos dois grupos funcionais mercapto;
    Petição 870190053777, de 12/06/2019, pág. 30/32
    5 / 5 (i-i) uma segunda parte que compreende pelo menos um composto orgânico isocianato-funcional; e (i-ii) solvente;
    (b) opcionalmente misturar na composição um ou mais dentre pigmentos, corantes, aditivos redutores de brilho, catalisadores de cura, agentes de alisamento e escoamento; aditivos de desgaseificação, promotores de adesão, auxiliares de dispersão, agentes retardantes de chama, estabilizadores térmicos, estabilizadores contra luz, antioxidantes, plastificantes, agentes antiestática, absorvedores de ultravioleta (UV), lubrificantes ou combinações dos mesmos;
    (c) aplicar a composição de etapas (a) e (b) em um substrato e curar a composição.
  18. 18. Artigo revestido, caracterizado pelo fato de ser revestido pelo método como definido na reivindicação 17.
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