BR112013003834B1

BR112013003834B1 - método para formar um revestimento com múltiplas camadas sobre um substrato

Info

Publication number: BR112013003834B1
Application number: BR112013003834-9A
Authority: BR
Inventors: Peter William Uhlianuk; Alan E. Smith; Brian J. Ladd; Delson J. Trindade
Original assignee: E.I. Du Pont De Nemours And Company
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2020-10-27
Also published as: US9005712B2; BR112013003834A2; WO2012024594A2; US20130142956A1; KR20130097763A; EP2605863B1; EP2605863A4; WO2012024594A3; EP2605863A2; MX2013002033A; CA2807175A1

Abstract

MÉTODO PARA FORMAR UM REVESTIMENTO COM MÚLTIPLAS CAMADAS SOBRE UM SUBSTRATO A presente invenção refere-se a um método de aplicação de pelo menos uma camada de uma composição de primer de base aquosa, pelo menos uma camada de uma composição de camada base de base aquosa e pelo menos uma camada de uma composição de camada transparente a um substrato seguida por uma etapa de aquecimento que cura simultaneamente as camadas aplicadas de composição de revestimento.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] O presente relatório descritivo refere-se a um método de formação de revestimento com múltiplas camadas sobre um substrato. O método refere-se à aplicação de úmido sobre úmido sobre úmido de uma composição de primer de base aquosa, uma composição de camada base de base aquosa e uma composição de camada transparente seguida pela cura simultânea de todas as três camadas aplicadas. A composição de primer de base aquosa, a composição de camada base de base aquosa ou as duas composições compreendem um poliéster de base aquosa ou dispersível em água.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os sistemas de revestimento para automóveis normalmente compreendem uma série de revestimentos aplicados a um substrato de aço. Tipicamente, o aço é tratado com uma camada de fosfato à prova de corrosão e, em seguida, é aplicado e curado um primer de eletrorrevestimento catódico para proteção adicional contra a corrosão. Uma camada de uma composição de primer é aplicada em seguida e curada para suavizar a superfície e também para fornecer resistência a lascas ao sistema de revestimento durante o curso normal de direção. Em seguida, aplica-se uma ou mais camadas de uma composição de camada base, com pigmentos em flocos e/ou coloração sólida para fornecer a área de coloração para o substrato. Isso é seguido por uma ou mais camadas de uma composição de camada transparente, para proteger e preservar as qualidades estéticas atrativas do acabamento sobre o veículo, mesmo mediante exposição prolongada ao ambiente ou condições meteorológicas.

[003] A aplicação das composições de camada base e camada transparente normalmente é atingida por meio de aplicação de úmido sobre úmido, o que significa que uma camada da composição de camada transparente é aplicada à composição de camada base aplicada sem a cura da camada de camada base antes da aplicação da composição de camada transparente. A camada aplicada de composição de camada base pode ser submetida a uma etapa de secagem tipo flashantes da aplicação da camada transparente. Após a aplicação das duas composições, de camada base e camada transparente, elas são aquecidas em seguida até uma temperatura suficiente para formar um acabamento seco e curado. No método convencional de formação do filme de revestimento com múltiplas camadas, a camada aplicada de composição de primer é curada por meio de aquecimento antes da aplicação das composições de camada base e camada transparente. Historicamente, composições de primer curadas vêm sendo utilizadas não apenas para fornecer superfície macia, mas também para evitar a intermistura com a camada base sobrejacente e evitar prejuízos à aparência do acabamento geral. A resistência à intermistura (às vezes denominada resistência à “invasão”) é especialmente importante para a aparência de camadas base que contêm flocos de pigmentos metálicos. Qualquer distúrbio da orientação dos flocos de pigmentos metálicos após a aplicação sobre a composição de primer pode prejudicar o efeito metálico do acabamento. Deve- se, portanto, tomar cuidado para garantir que os flocos de pigmentos metálicos não sejam prejudicados após a aplicação.

[004] Nos últimos anos, também se desejou fortemente reduzir a carga ou o impacto ambiental de instalações de montagem de automóveis reduzindo-se as emissões de VOC (compostos orgânicos voláteis) e as emissões de CO2 (dióxido de carbono) geradas pela operação de cabines de pintura e fomos de cozimento. Isso gerou o uso de teor de solvente mais baixo na tinta, maior uso de composições de revestimento de base aquosa e o desenvolvimento de “três tintas úmidas”, o que possibilita a aplicação das composições de primer, camada base e camada transparente úmido sobre úmido sobre úmido antes que elas sejam curadas todas de uma vez em um único cozimento. Com este processo de aplicação simplificado, pode ser possível eliminar a cabine de pintura de primer e o forno de primer separados e reduzir a mão de obra necessária para inspecionar e remover defeitos do primer curado, o que resulta em economias substanciais de custo para os fabricantes de automóveis. As barreiras técnicas desta simplificação de processo são, entretanto, significativas. Sangramento interfacial e aparência estética, bem como propriedades de filme tais como resistência a lascas, por exemplo, ainda são preocupações significativas e são barreiras significativas para a comercialização de sistemas de três tintas úmidas. Outro problema com as três tintas úmidas existentes é a necessidade de reformular a camada transparente para que resista à intermistura com a camada base.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[005] A presente invenção refere-se a um método para formar um revestimento com múltiplas camadas sobre um substrato, em que o método é um método de 3-úmidos que compreende as etapas de: (1) aplicar pelo menos uma camada de uma composição de primer de base aquosa; (2) aplicar pelo menos uma camada de uma composição de camada base de base aquosa; (3) aplicar de pelo menos uma camada de uma composição de camada transparente; e (4) aquecer as camadas aplicadas de composição de revestimento para curar as camadas aplicadas; em que um poliéster está presente na composição de primer de base aquosa, na composição de camada base de base aquosa ou está presente na composição de primer de base aquosa e na composição de camada base de base aquosa; em que o poliéster é um poliéster hidrossolúvel ou dispersível em água que é o produto de reação de uma mistura de monômeros em que a mistura de monômeros compreende: a) ) na faixa de 1 a 25% em peso de um ou mais monoalquil éteres de polialquileno glicol que possuem massa molar numérica média de menos de 1600; b) ) na faixa de 40 a 65% em peso de um ou mais ácidos policarboxílicos; e c) ) na faixa de 35 a 60% em peso de um ou mais álcoois polihidroxílicos; em que os percentuais em peso são baseados no peso total do poliéster.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[006] As características e vantagens da presente invenção serão mais facilmente compreendidas pelos técnicos comuns no assunto a partir da leitura da descrição detalhada a seguir. Deve-se apreciar que certas funções da presente invenção que, por questões de clareza, são descritas acima e abaixo no contexto de realizações separadas podem também ser fornecidas em combinação, em uma única realização. Por outro lado, diversas características da presente invenção que, por brevidade, são descritas no presente no contexto de uma única realização podem também ser fornecidas separadamente ou em qualquer subcombinação. Além disso, referências no singular podem também incluir o plural (“um” e “uma”, por exemplo, podem designar um ou um ou mais), a menos que o contexto indique especificamente o contrário.

[007] O uso de valores numéricos nas diversas faixas especificadas no presente pedido, a menos que indicado expressamente em contrário, é indicado como aproximações, muito embora os valores mínimo e máximo dentro das faixas indicadas fossem ambos precedidos pela expressão “cerca de”. Desta forma, leves variações acima e abaixo das faixas indicadas podem ser utilizadas para atingir substancialmente os mesmos resultados de valores dentro das faixas. Além disso, a descrição dessas faixas destina-se a ser uma faixa contínua, incluindo todos os valores entre os valores mínimo e máximo.

[008] Da forma utilizada no presente:

[009] A expressão “3-úmidos” indica a aplicação de três composições de revestimento diferentes a um substrato, seguida pela cura simultânea de todas as três composições de revestimento. A cura das camadas aplicadas é a primeira cura para cada uma das composições aplicadas.

[010] A expressão “secagem tipo flash” indica uma etapa que remove pelo menos uma parte do solvente de uma ou mais camadas aplicadas de composição de revestimento. A etapa de secagem tipo flash não se destina a iniciar o processo de cura. Em algumas realizações, a etapa de secagem tipo flash pode remover pelo menos 70% em peso do veículo líquido da composição de revestimento aplicada. Em outras realizações, a etapa de secagem tipo flash pode remover pelo menos 80% em peso do veículo líquido.

[011] A expressão composição de revestimento de “um componente” designa uma composição de revestimento que compreende um aglutinante formador de filme em que os componentes individuais do aglutinante formador de filme podem ser armazenados juntos à temperatura ambiente (menor ou igual a 25 °C) antes do uso sem reticula. Tipicamente, as composições de revestimento com um componente podem incluir polímeros e/ou oligômeros com funcionalidade hidroxila e resinas de melamina. Outras composições de revestimento com um componente podem incluir as composições em que os aglutinantes formadores de filme possuem grupos com funcionalidade ácida e epóxi.

[012] A expressão composição de revestimento com “dois componentes” designa uma composição de revestimento que compreende um aglutinante formador de filme em que os componentes individuais do aglutinante formador de filme podem ser armazenados juntos antes do seu uso. Composições de revestimento com dois componentes típicas compreendem, como primeiro componente, polímeros e/ou oligômeros com funcionalidade hidroxila e, como segundo componente, moléculas com funcionalidade poliisocianato. Quando combinados, os grupos com funcionalidade hidroxila e isocianato podem começar a reagir mesmo à temperatura ambiente.

[013] A expressão “aglutinante formador de filme” indica os componentes que se reticulam entre si para tornar-se uma parte da rede reticulada final da composição de revestimento. Os componentes que fazem parte da composição de revestimento, mas não fazem parte da rede reticulada, tais como pigmentos, estabilizantes etc., não são considerados parte do aglutinante formador de filme.

[014] A expressão “essencialmente livre de” indica que um componente específico está presente em níveis de menos de 5% em peso. Em outras realizações, o componente específico está presente em níveis de menos de 1% em peso. Em ainda outras realizações, o componente específico está presente em níveis de menos de 0,1% em peso, em que os percentuais em peso são baseados no total da composição.

[015] A presente invenção refere-se à aplicação de 3-úmidos de uma ou mais camadas de uma composição de primer de base aquosa, uma ou mais camadas de composição de camada base de base aquosa, seguida por uma ou mais camadas de composição de camada transparente. Em algumas realizações, a camada aplicada de composição de primer é submetida a uma etapa de secagem tipo flash antes da aplicação da camada de composição de camada base de base aquosa. Em algumas realizações, a camada aplicada de composição de camada base de base aquosa é submetida a uma etapa de secagem tipo flash antes da aplicação da composição de camada transparente. Em ainda outras realizações, a camada aplicada de composição de camada transparente é submetida a uma etapa de secagem tipo flash antes da cura simultânea das camadas aplicadas.

[016] O método de aplicação de 3-úmidos de uma composição de primer de base aquosa, composição de camada base de base aquosa e composição de camada transparente pode compreender o uso de um poliéster na composição de primer de base aquosa, na composição de camada base de base aquosa ou em ambas as composições de primer e camada base de base aquosa. O uso desse poliéster permite a aplicação de úmido sobre úmido sobre úmido, fornecendo ainda as propriedades necessárias para as exigências rigorosas da indústria automotiva.

[017] Em algumas realizações, o poliéster é um poliéster hidrossolúvel ou dispersível em água que é o produto de reação de uma mistura de monômeros, em que a mistura de monômeros compreende ou consiste essencialmente de: d) na faixa de 1 a 25% em peso de um ou mais monoalquil éteres de polialquileno glicol que possuem massa molar numérica média de menos de 1600; e) na faixa de 40 a 65% em peso de um ou mais ácidos policarboxilicos; e f) na faixa de 35 a 60% em peso de um ou mais álcoois polihidroxílicos; em que os percentuais em peso são baseados no peso total do poliéster.

[018] O poliéster pode possuir massa molar ponderai média na faixa de 25.000 a 85.000, peso numérico médio na faixa de 2.000 a 8.000 e número ácido na faixa de 2 a 35 (mg de KOH/g de poliéster). Em outras realizações, a massa molar ponderai média encontra-se na faixa de 35.000 a 75.000, a massa molar numérica média encontra-se na faixa de 4.000 a 7.000 e o número ácido encontra-se na faixa de 4 a 30. Em ainda outras realizações, a massa molar ponderai média encontra-se na faixa de 45.000 a 65.000, a massa molar numérica média encontra-se na faixa de 5.000 a 6.000 e o número ácido encontra-se na faixa de 4 a 25.

[019] O componente monoalquil éter de polialquileno glicol pode ser representado pela fórmula: H(OX)n-OR em que X é -CH2CH2-, -CH(CH3)CH2-, -CH2CH2CH2- ou uma de suas combinações, n é um número inteiro de 7 a 25 e R é um grupo alquila com um a quatro átomos de carbono.

[020] O ácido policarboxílico pode incluir, por exemplo, ácidos aromáticos, alifáticos e cicloalifáticos carboxílicos, tais como ácido 1,4-ciclo- hexano dicarboxilico, ácido 1,3-ciclo-hexano dicarboxilico, ácido hexa-hidro-4- metilftálico; ácido tetra-hidroftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido trimelítico, ácido adípico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido succínico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido malônico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido fumárico, ácido itacônico ou uma de suas combinações. Ésteres e anidridos dos ácidos acima podem também ser empregados e são englobados pela expressão ácidos policarboxílicos.

[021] Álcoois polihidroxílicos apropriados podem incluir diois, triois e álcoois superiores. Em algumas realizações, eles podem incluir trimetilolpropano, trimetiloletano, isocianurato de tris(hidroxietila), glicerina, pentaeritritol, neopentil glicol, dimetilol hidantoína, etileno glicol, propileno glicol, 1,4-butileno glicol, dietileno glicol, dipropileno glicol, 1,4-ciclo-hexano dimetanol, mono-hidroxipivalato de neopentil glicol, 1,3-propano diol, 1,6-hexanodiol, ácido dimetilol propiônico ou suas combinações.

[022] Em algumas realizações, qualquer um dos poliésteres descritos acima pode ser preparado por meio de métodos de polimerização por condensação convencionais, utilizando as misturas de monômero descritas anteriormente. A polimerização prossegue até atingir-se o número ácido e o peso molecular desejados. Em algumas realizações, o poliéster é o produto de reação de uma mistura de monômeros em que a mistura de monômeros compreende ou consiste essencialmente de neopentil glicol, trimetilol propano, metóxi polietileno glicol, ácido isoftálico, ácido adípico e anidrido ftálico.

[023] A fim de ajudar a dispersar ou solubilizar o poliéster em água, pelo menos uma parte dos grupos ácidos pode ser neutralizada com uma base. A base pode ser uma amina. Em algumas realizações, a base pode ser amónia, alquil aminas, dialquil aminas, trialquil aminas, alquil aminas com funcionalidade hidróxi ou uma de suas combinações. Em realizações adicionais, a base pode ser 2-amino-2-metil-1 -propanol, dietanol amina, trietanol amina, trietil amina, n-metil etanol amina, amino metil propanol, amino etil propanol, dietil amina ou uma de suas combinações.

PRIMER DE BASE AQUOSA

[024] A composição de primer de base aquosa compreende um aglutinante de primer formador de filme em que o aglutinante de primer formador de filme compreende ou consiste essencialmente de 20 a 90% em peso do poliéster e na faixa de 10 a 80% em peso de um agente reticulante. Em outras realizações, o aglutinante de primer formador de filme compreende ou consiste essencialmente de 25 a 75% em peso do poliéster e na faixa de 25 a 75% em peso de um agente reticulante e, em ainda outras realizações, o aglutinante de primer formador de filme pode compreender na faixa de 30 a 70% em peso do poliéster e na faixa de 30 a 70% em peso de um agente reticulante. Os percentuais em peso são baseados no peso total do aglutinante de primer formador de filme.

[025] Outros aglutinantes de primer formador de filme podem ser utilizados com o poliéster e o agente reticulante. Em algumas realizações, outros aglutinantes de primer formador de filme apropriados podem incluir, por exemplo, poliuretanos, polietileno glicol, polipropileno glicol, politrimetileno éter glicol, poliois acrílicos lineares e/ou ramificados, látex acrílico, látex aquoso, microgéis acrílicos, microgéis aquosos ou uma de suas combinações. Os outros aglutinantes de primer formadores de filme, quando presentes, podem estar presentes na faixa de 1 a 30% em peso. Em outras realizações, os outros aglutinantes de primer formador de filme podem estar presentes na faixa de 5 a 25% em peso e, em ainda outras realizações, podem estar presentes na faixa de 10 a 20% em peso. Todos os percentuais em peso são baseados no peso total do aglutinante de primer formador de filme. Agentes reticulantes apropriados podem incluir, por exemplo, melaminas, resinas amino, poliisocianatos, poliisocianatos bloqueados ou uma de suas combinações. Em algumas realizações, a composição de revestimento de primer de base aquosa é livre ou essencialmente livre de látex acrílico, látex aquoso, microgéis acrílicos, microgéis aquosos ou suas combinações.

[026] A composição de revestimento de primer de base aquosa pode compreender adicionalmente aditivos que são comuns para primers. Aditivos apropriados podem incluir, por exemplo, pigmentos, agentes de controle reológico, absorventes de UV, estabilizantes da luz, catalisadores, tensoativos, agentes antiespumantes ou suas combinações.

[027] Os pigmentos apropriados para uso em uma composição de primer são bem conhecidos na técnica. Os pigmentos apropriados podem incluir, por exemplo, preto de carvão, dióxido de titânio, óxidos de ferro, dióxido de silício, fosfato de zinco, sulfato de bário, outros corantes comuns na técnica ou uma de suas combinações. A razão entre pigmento e aglutinante formador de filme, às vezes denominada razão entre pigmento e aglutinante ou razão p/b, pode estar na faixa de 20/100 a 200/100. Em outras realizações, a razão p/b pode estar na faixa de 30/100 a 150/100 e, em ainda outras realizações, pode estar na faixa de 40/100 a 100/100.

[028] A fim de curar as composições aplicadas, as composições de revestimento podem conter cerca de 0,1 a 2,0%, com base no peso de aglutinante formador de filme, de um catalisador ácido forte ou seu sal de amina. Em uma realização, o catalisador é ácido dodecil benzil sulfônico bloqueado por aminometil propanol, disponível na forma de catalisadores NACURE® 5225 ou 3525, ambos disponíveis por meio da King Industries, Norwalk, Connecticut. Ácido fosfórico e seus sais também são catalisadores eficazes.

[029] A composição de revestimento de primer de base aquosa pode possuir teor de sólidos na faixa de 25 a 80% em peso. Em outras realizações, o teor de sólidos pode estar na faixa de 35 a 70% em peso e, em ainda outras realizações, o teor de sólidos pode estar na faixa de 40 a 60% em peso. Da forma utilizada no presente, a expressão “teor de sólidos” indica a quantidade total de ingredientes não de água e não de solvente na composição de revestimento. A composição de revestimento de primer de base aquosa pode conter ingredientes veículos líquidos diferentes de água. Em algumas realizações, o veículo líquido é mais de 50% em peso de água e, em outras realizações, o veículo líquido é mais de 60% em peso de água, com base na quantidade total de veículo líquido.

CAMADA BASE DE BASE AQUOSA

[030] A composição de camada base de base aquosa compreende um aglutinante de camada base formador de filme em que o aglutinante de camada base formador de filme ∞mpreeπde ou consiste essencialmente de 10 a 60% em peso do poliéster e na faixa de 0 a 70% em peso de um látex acrílico e na faixa de 10 a 50% em peso de um agente reticulante. Em outras realizações, o aglutinante de camada base formador de filme compreende ou consiste essencialmente de 15 a 55% em peso do poliéster, na faixa de 10 a 60% em peso de um látex acrílico e na faixa de 15 a 40% em peso de um agente reticulante e, em ainda outras realizações, o aglutinante de camada base formador de filme pode compreender ou consistir essencialmente de 20 a 50% em peso do poliéster, na faixa de 20 a 50% em peso de um látex acrílico e na faixa de 17 a 25% em peso de um agente reticulante. Os percentuais em peso são baseados no peso total do aglutinante de camada base formador de filme.

[031] Em algumas realizações, a composição de camada base de base aquosa pode utilizar um poliéster idêntico ou diferente do que foi empregado na composição de primer de base aquosa. Caso o poliéster não seja o mesmo poliéster que foi utilizado na composição de primer de base aquosa, ele é produzido com base nos parâmetros discutidos anteriormente. A composição de camada base de base aquosa e a composição de primer de base aquosa são formuladas de forma diferente devido à necessidade de que essas duas composições resistam à intermistura e forneçam as propriedades necessárias que se espera que os primers e camadas base forneçam a um revestimento com múltiplas camadas.

[032] O látex acrílico pode compreender na faixa de 0 a 70% em peso da composição de camada base de base aquosa, em que o percentual em peso é baseado na quantidade total de aglutinante formador de filme. Látex acrílicos são bem conhecidos na técnica e podem ser produzidos por meio da polimerização de uma mistura de monômeros de acordo com qualquer um dos métodos conhecidos. Em alguns métodos, os monômeros apropriados que podem ser utilizados na mistura de monômeros incluem ácidos (meta)acrílicos e ésteres, tais ∞mo ácido (meta)acrílico, (meta)acrilato de metila, (meta)acrilato de etila, (meta)acrilato de propila, (meta)acrilato de butila e (meta)acrilato de 2-etil-hexila, (meta)acrilatos de hidroxialquila, (meta)acrilatos de hidroxietila, (meta)acrilatos de hidroxipropila ou uma de suas combinações. Outros monômeros apropriados podem incluir acetato de vinila, propionato de vinila, acrilonitrila, estireno e vinil tolueno. Resinas de látex acrílico tipicamente possuem reticula interna. A fim de fornecer a reticula interna, uma parte da mistura de monômeros pode incluir monômeros que contêm dois grupos etilenicamente insaturados polimerizáveis, tais ∞mo di(meta)acrilato de etileno glicol, di(meta)acrilato de 1,6-hexano diol, (meta)acrilato de alila ou divinilbenzeno. Em outras realizações, a mistura de monômeros pode incluir monômeros que conduzem partes de grupos químicos cuja reação entre si pode ser provocada durante ou após a reação de polimerização, tais ∞mo epóxi e carboxila, por exemplo metacrilato de glicidila e ácido (meta)acrílico; anidrido e hidroxila, por exemplo anidrido malei∞ e (meta)acrilato de hidroxietila; ou isocianato e hidroxila, por exemplo (meta)acrilato de 2-isocianatoetila e (meta)acrilato de hidroxietila.

[033] Outros aglutinantes de camada base formadores de filme podem ser utilizados com o poliéster e o látex acrílico opcional. Em algumas realizações, outros aglutinantes de camada base formadores de filme apropriados podem incluir, por exemplo, poliuretanos, polietileno glicol, polipropileno glicol, politrimetileno glicol, poliois acrílicos lineares e ramificados, látex aquoso, microgéis acrílicos, microgéis aquosos ou suas combinações. Agentes reticulantes podem também ser utilizados como parte do aglutinante de camada base formador de filme. Agentes reticulantes apropriados podem incluir, por exemplo, melaminas, resinas amino, poliisocianatos, poliisocianatos bloqueados ou uma de suas combinações.

[034] A ramposição de camada base de base aquosa pode ∞mpreender adicionalmente aditivos que são comuns para camadas base. Aditivos apropriados podem incluir, por exemplo, pigmentos, agentes de controle reológico, absorventes de UV, estabilizantes da luz, catalisadores, agentes antiespumantes ou suas combinações. Os pigmentos apropriados para uso em uma composição de camada base de base aquosa são bem conhecidos na técnica e podem incluir, por exemplo, preto de carvão, dióxido de titânio, óxidos de ferro, dióxido de silício, fosfato de zinco, sulfato de bário, pigmentos azo, pigmentos de ftalocianina, pigmentos de quinacridona, pigmentos de pirrolopirrol, pigmentos de perileno, pigmentos perolados, pigmentos metálicos revestidos com óxido metálico, alumínio revestido com dióxido de titânio, flocos de pérola ou mica revestida, mica revestida com dióxido de titânio, pigmentos de efeito de grafite, óxido de ferro similar a placa, pigmentos de ftalocianina de cobre similares a placa ou uma de suas combinações. A composição de camada base de base aquosa pode possuir razão p/b na faixa de 2/100 a 150/100. Em outras realizações, a razão p/b pode estar na faixa de 3/100 a 100/100 e, em ainda outras realizações, pode estar na faixa de 8/100 a 75/100.

[035] A composição de camada base de base aquosa pode possuir teor de sólidos na faixa de 10 a 50% em peso. Em outras realizações, o teor de sólidos pode estar na faixa de 15 a 40% em peso e, em ainda outras realizações, o teor de sólidos pode estar na faixa de 17 a 35% em peso. Da forma utilizada no presente, a expressão “teor de sólidos” indica a quantidade total de ingredientes não de água e não de solvente na composição de revestimento. A composição de revestimento de primer de base aquosa pode conter ingredientes veículos líquidos diferentes de água. Em algumas realizações, o veículo líquido é mais de 50% em peso de água e, em outras realizações, o veículo líquido é mais de 60% em peso de água, com base na quantidade total de veículo líquido.

COMPOSIÇÃO DE CAMADA TRANSPARENTE

[036] A composição de camada transparente pode ser qualquer composição de camada transparente de base aquosa, com base em solvente ou em pó que seja disponível comercialmente. Em algumas realizações, a composição de camada transparente pode ser uma composição de camada transparente com um componente. Em outras realizações, a composição de camada transparente pode ser uma composição de camada transparente com dois componentes. Em algumas realizações, a composição de camada transparente pode ser uma camada transparente de ácido epóxi com um componente de base aquosa ou com base em solvente. Em outras realizações, a composição de camada transparente é uma camada transparente de silano, camada transparente de acrilossilano, camada transparente de hidroxil silano ou camada transparente de isocianato/melamina bloqueado. Um exemplo apropriado de composição de camada transparente com um componente é camada transparente GEN IV® disponível por meio da DuPont, Wilmington, Delaware.

MÉTODO DE APLICAÇÃO

[037] As composições de revestimento descritas podem ser aplicadas por meio de um método de aplicação de 3-úmidos. O método com 3- úmidos compreende as etapas de: 1. aplicação de pelo menos uma camada da composição de primer de base aquosa; 2. aplicação de pelo menos uma camada de uma composição de camada base de base aquosa; 3. aplicação de pelo menos uma camada da composição de camada transparente; e 4. aquecimento das camadas aplicadas de composição de revestimento para curar as camadas aplicadas.

[038] Em realizações adicionais, o método compreende a etapa de secagem tipo flash da camada aplicada de composição de primer de base aquosa antes da aplicação da composição de camada base de base aquosa. A etapa de secagem tipo flash pode ser realizada à temperatura ambiente por um período de tempo de um segundo a trinta minutos ou mais sob temperaturas na faixa da temperatura ambiente até 100 °C. Em ainda outras realizações, a etapa de secagem tipo flash pode ser realizada, em primeiro lugar, à temperatura ambiente por um segundo a cerca de vinte minutos, seguida por aquecimento sob temperatura na faixa de temperatura acima da ambiente até cerca de 100 °C por 1 segundo a 20 minutos.

[039] Em ainda outras realizações, o método pode compreender adicionalmente a etapa de secagem tipo flash da camada aplicada de composição de camada base de base aquosa antes da aplicação da composição de camada transparente. A etapa de secagem tipo flash pode ser realizada à temperatura ambiente por um período de tempo de um segundo a trinta minutos ou mais sob temperaturas na faixa da temperatura ambiente até 100 °C. Em ainda outras realizações, a etapa de secagem tipo flash pode ser realizada, em primeiro lugar, à temperatura ambiente por um segundo a cerca de vinte minutos, seguida por aquecimento sob temperatura na faixa de temperatura acima da ambiente até cerca de 100 °C por 1 segundo a 20 minutos.

[040] Em ainda outras realizações, o método pode compreender adicionalmente a etapa de secagem tipo flash da camada aplicada de composição de camada transparente antes da etapa de aquecimento das camadas aplicadas de composições de revestimento.

[041] A etapa de secagem tipo flash pode ser realizada à temperatura ambiente por um período de tempo de um segundo a trinta minutos ou mais sob temperaturas na faixa da temperatura ambiente até 100 °C.

[042] Em ainda outras realizações, a etapa de secagem tipo flash pode ser realizada, em primeiro lugar, à temperatura ambiente por um segundo a cerca de vinte minutos, seguida por aquecimento sob temperatura na faixa de temperatura acima da ambiente até cerca de 100 °C por 1 segundo a 20 minutos.

[043] Após a aplicação das camadas de composição de primer de base aquosa, composição de camada base de base aquosa e composição de camada transparente, as camadas são aquecidas para curar as composições de revestimento. A etapa de aquecimento é realizada sob temperatura que possa remover pelo menos parcialmente qualquer veículo líquido restante e curar as camadas aplicadas de composições de revestimento. Em algumas realizações, a etapa de aquecimento é conduzida sob temperatura de forno na faixa de 130 °C a 200 °C. O substrato pode possuir tempo de permanência no forno de cinco minutos a sessenta minutos. As temperaturas descritas para as etapas de secagem tipo flashe de aquecimento referem-se às temperaturas do forno ou do dispositivo de aquecimento através dos quais passa ou é colocado o substrato revestido durante a etapa específica.

[044] Também é descrito um substrato que possui aplicado sobre ele um revestimento com múltiplas camadas seco e curado de acordo com o método descrito. Os substratos apropriados incluem, por exemplo, carrocerias automotivas, todo e qualquer produto fabricado e pintado por subfornecedores de automóveis, trilhos de quadro, caminhões comerciais e carrocerias de caminhões, incluindo, mas sem limitações, carrocerias de bebidas, carrocerias utilitárias, carrocerias de veículos de fornecimento de concreto com mistura pronta, carrocerias de veículos de transporte de resíduos e carrocerias de veículos de emergência e bombeiros, bem como quaisquer potenciais conexões ou componentes dessas carrocerias de caminhões, ônibus, equipamento de fazenda e construção, tampas e coberturas de caminhões, trailers, veículos de recreação, incluindo, mas sem limitações, casas sobre rodas, acampamentos, vans de conversão, vans, veículos de lazer, veículos de lazer sobre neve, veículos para todo tipo de terreno, veículos aquáticos pessoais, motocicletas, barcos e aeronaves; revestimento de bobinas; vagões ferroviários, placas de circuito impresso; maquinaria; ferramentas de OEM; sinalização, estruturas de fibra de vidro; produtos esportivos; e equipamento esportivo.

EXEMPLOS

[045] A menos que especificado em contrário, todas as substâncias são disponíveis por meio da Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin.

[046] Solventes CELLOSOLVE® hexila, CELLOSOLVE® butila e DOWANOL® PNB são disponíveis por meio da Dow Chemical, Midland, Michigan.

[047] Poliéter ARCOL® PPG-425 é disponível por meio da Bayer Materials Science, Pittsburgh, Pensilvânia.

[048] Melamina CYMEL® 303 é disponível por meio da Cytec Industries, Stamford, Connecticut.

[049] FOAMSTAR® I-300 é disponível por meio da Cognis North America, Cincinati, Ohio.

[050] Absorvente de UV HOSTAVIN® 3310 é disponível por meio da Clariant Corporation, Charlotte, Carolina do Norte.

[051] AMP® 95 é disponível por meio da Ashland, Columbus, Ohio.

[052] ISOPAR® H é disponível por meio da ExxonMobil, Houston, Texas.

[053] Acrílico VISCALEX® HV30 é disponível por meio da BASF, Florham Park, Nova Jérsei.

[054] Silicato LAPONITE® é disponível por meio da Southern Clay Products, Gonzales, Texas.

[055] Preparação de poliuretano A: Foi preparado um poliéster intermediário por meio da reação de 512,95 gramas de 1,6-hexano diol, 342,105 gramas de ácido adípico e 180,37 gramas de ácido isoftálico sob temperatura máxima de 250 °C. Água foi recolhida da mistura de reação até atingir-se um número ácido de 3. O poliéster foi recolhido e utilizado como se encontrava.

[056] Os ingredientes da Tabela 1, parte 1, foram adicionados a um reator e aquecidos a 65 °C para dissolver o ácido dimetilol propiônico. A dissolução foi completa após cerca de 3,5 horas. Os ingredientes da porção 2 foram adicionados ao reator ao longo de um período de dez minutos e a reação foi mantida em exoterma a 75 °C. Após o término da adição, a mistura de reação foi agitada por quatro horas a 75 °C. A mistura foi resfriada em seguida a 35 °C e os ingredientes da porção 4 foram adicionados todos de uma vez e misturados por cinco minutos. Os ingredientes da porção 5 foram adicionados e a dispersão de poliuretano foi utilizada como se encontrava. O teor de sólidos do poliuretano foi determinado como sendo de 35,5%.

[057] Preparação de poliéster 1: Foi preparado um poliéster por meio da formação de uma mistura de 359,9 partes de neopentil glicol, 134,2 partes de trimetilol propano, 104,5 partes de metóxi polietileno glicol (Mw 550), 103,8 partes de ácido isoftálico, 438,5 partes de ácido adípico e 103,6 partes de ácido ftálico em 248,9 partes de xileno. A mistura foi aquecida a 230 °C e a temperatura foi mantida a 230 °C até 240 °C até a destilação de 140,5 partes de água. A mistura foi resfriada a 100 °C e foram adicionadas 129,5 partes de DOWANOL® DPM e 129,5 partes de butanol. O número ácido do poliéster foi determinado como sendo de 9,12, a massa molar ponderai média foi de 56.225 e a massa molar numérica média foi de 8.430.

[058] Preparação de poliéster comparativo: Foi preparado um poliéster por meio da formação de uma mistura de 268,98 partes de neopentil glicol, 283,1 partes de ácido adípico, 67,47 partes de metóxi polietileno glicol, 86,62 partes de trimetilol propano, 66,88 partes de anidrido ftálico e 67,04 partes de ácido isoftálico. A mistura foi aquecida a 235 °C e a água foi removida por meio de destilação. Quando o número ácido era de 6 a 7, a mistura de reação foi resfriada a 160 °C e foram adicionadas 84,71 partes de metil éter de dipropileno glicol. A reação foi adicionalmente resfriada a 100 °C e foram adicionadas 84,71 partes de butanol. A massa molar ponderai média do poliéster foi determinado como sendo de 6039 e a massa molar numérica média foi de 1914.

[059] Preparação de látex acrílico: É produzido um polímero acrílico por meio da polimerização de uma mistura de monômeros que compreende 2,3 partes de metacrilato de alila, 35,6 partes de metacrilato de metila, 58,2 partes de acrilato de butila, 2,3 partes de acrilato de hidroxil etila e 1,6 partes de ácido metacrílico. O látex acrílico continha teor de sólidos de 35% em peso em água.

[060] Preparação de composições de primer de base aquosa e primer de base aquosa, comparativo:

1. Ácido dodecil benzeno sulfônico neutralizado a 110% com 2-amino-2-metil-1 -propanol, 38% de sólidos em água.

[061] Os ingredientes dos primers de base aquosa foram adicionados a um recipiente apropriado e foram agitados para mistura. As composições foram utilizadas como se encontravam.

[062] Preparação de composições de camada base de base aquosa e camada base de base aquosa, comparativo:

1. Dispersão de 2,8% de LAPONITE® em 3% de ARCOL® PPG-425. 2. Ácido dodecil benzeno sulfônico neutralizado a 110% com 2-amino-2-metil-1-propanol, 38% de sólidos em água. 3. Dispersão de 11% de flocos de alumínio em 18% de látex acrílico.

[063] Os ingredientes das composições de camada base de base aquosa foram adicionados a um recipiente apropriado e foram agitados para mistura completa dos ingredientes. As composições foram utilizadas como se encontravam.

[064] Quatro painéis de aço foram revestidos com uma camada da composição de primer de base aquosa A e quatro painéis de aço foram revestidos com composição de primer comparativo B. As composições foram aplicadas utilizando uma pistola de pulverização eletrostática Turbobell para ter uma construção de filme seco de 20 micrometres. As composições de primer de base aquosa aplicadas foram secas tipo flash por noventa segundos à temperatura ambiente e aquecidas em seguida por três minutos a 82 °C. Os painéis foram mantidos em resfriamento à temperatura ambiente em seguida, antes da aplicação das camadas base de base aquosa.

[065] Dois dos painéis que foram revestidos com uma camada de composição de primer de base aquosa A foram revestidos em seguida com composição de camada base de base aquosa A e dois painéis revestidos que foram revestidos com uma camada de primer de base aquosa A foram revestidos em seguida com camada base de base aquosa, comparativo B. Dois dos painéis que foram revestidos com uma camada de composição de primer comparativo B foram revestidos em seguida com uma camada de composição de camada base de base aquosa A e os dois painéis restantes que foram revestidos com uma camada de composição de primer comparativo B foram revestidos em seguida com uma camada de composição de camada base de base aquosa, comparativo B.

[066] Cada uma das composições de camada base de base aquosa foi aplicada utilizando uma pistola de pulverização turbossino com acúmulo de filme seco de 15 micrômetros. A camada aplicada de composições de camada base foi seca tipo flashpor noventa segundos à temperatura ambiente e, em seguida, por três minutos a 82 °C. Os painéis foram resfriados em seguida à temperatura ambiente antes da aplicação da composição de camada transparente.

[067] A cada um dos painéis, foi aplicada uma composição de camada transparente. A composição de camada transparente foi aplicada utilizando uma pistola de pulverização turbossino eletrostática para fornecer espessura de filme seco de 40 micrômetros. Os painéis foram secos tipo flash por oito minutos e meio à temperatura ambiente e cozidos em seguida em um forno a 140 °C por trinta minutos. Um de cada painel foi cozido em posição horizontal e um de cada foi cozido em posição vertical. Foi determinado o número Ford combinado dos painéis. Os resultados são exibidos na Tabela 2. TABELA 2

[068] Os resultados demonstram que a presença do poliéster com peso molecular mais alto 1 em cada uma das camadas fornece valores de aparência substancialmente melhores para os painéis vertical e horizontal, em comparação com o de composições de primer e camada base que possuam o poliéster comparativo (peso molecular relativamente mais baixo).

Claims

1. MÉTODO PARA FORMAR UM REVESTIMENTO COM MÚLTIPLAS CAMADAS SOBRE UM SUBSTRATO, em que o método é um método de 3-úmidos, caracterizado por compreender as etapas de: (1) aplicar pelo menos uma camada de uma composição de primer de base aquosa; (2) aplicar pelo menos uma camada de uma composição de camada base de base aquosa; (3) aplicar pelo menos uma camada de uma composição de camada transparente; e (4) aquecer as camadas aplicadas de composição de revestimento para curar as camadas aplicadas; em que um poliéster está presente na composição de primer de base aquosa, na composição de camada base de base aquosa ou está presente, em ambas, na composição de primer de base aquosa e na composição de camada base de base aquosa; em que o poliéster é um poliéster hidrossolúvel ou dispersível em água que é o produto de reação de uma mistura de monômeros em que a mistura de monômeros compreende: (5) na faixa de 1 a 25% em peso de um ou mais monoalquil éteres de polialquileno glicol que possuem massa molar numérica média de menos de 1600; (6) na faixa de 40 a 65% em peso de um ou mais ácidos policarboxilicos; e (7) na faixa de 35 a 60% em peso de um ou mais álcoois polihidroxílicos; em que os percentuais em peso são baseados no peso total do poliéster e o poliéster tem uma massa molar ponderai média de 25.000 a 85.000.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela composição de camada base de base aquosa compreender um aglutinante de camada base formador de filme em que o aglutinante de camada base formador de filme compreende na faixa de 10 a 60% em peso do poliéster; na faixa de 0 a 70% em peso de um látex acrílico; e na faixa de 20 a 80% em peso de um agente reticulante; e em que os percentuais em peso são baseados no peso do aglutinante de camada base formador de filme, e em que a resina de poliéster possui um número ácido na faixa de 2 a 35, e os grupos ácidos são pelo menos parcialmente neutralizados com uma base.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo aglutinante de camada base formador de filme compreender na faixa de 15 a 55% em peso da resina de poliéster, na faixa de 10 a 60% em peso de um látex acrílico e na faixa de 15 a 40% em peso de um agente reticulante, em que os percentuais em peso são baseados na quantidade total de aglutinante de camada base formador de filme.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela composição de primer formadora de filme compreender um aglutinante de primer formador de filme em que o aglutinante de primer formador de filme compreende na faixa de 20 a 90% em peso do poliéster e na faixa de 10 a 80% em peso de um agente reticulante; em que os percentuais em peso são baseados na quantidade total de aglutinante de primer formador de filme, e em que a resina de poliéster possui um número ácido na faixa de 2 a 35, e os grupos ácidos são pelo menos parcialmente neutralizados com uma base.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo aglutinante de primer formador de filme compreender na faixa de 25 a 75% em peso do poliéster e na faixa de 25 a 75% em peso do agente reticulante, em que os percentuais em peso são baseados na quantidade total de aglutinante de primer formador de filme.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela composição de primer de base aquosa ser essencialmente livre de látex acrílico.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente a etapa de secagem tipo flash das uma ou mais camadas aplicadas de composição de primer de base aquosa antes da aplicação da composição de camada base de base aquosa, ou em que o método compreende adicionalmente a etapa de secagem tipo flash das uma ou mais camadas aplicadas de composição de camada base de base aquosa antes da aplicação da composição de camada transparente, ou em que o método compreende adicionalmente a etapa de secagem tipo flash da camada aplicada de composição de camada transparente antes da etapa de aquecimento das camadas aplicadas de composições de revestimento.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela etapa de aquecimento compreender aquecer as camadas aplicadas de composição de revestimento a uma temperatura na faixa de 130 °C a 200 °C.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo poliéster possuir massa molar ponderai média na faixa de 35.000 a 75.000.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo poliéster possuir massa molar ponderai média na faixa de 35.000 a 75.000.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela composição de camada transparente ser um componente de composição de camada transparente.