BR112014023362B1

BR112014023362B1 - Método para o revestimento de substratos metálicos

Info

Publication number: BR112014023362B1
Application number: BR112014023362-4A
Authority: BR
Inventors: Thomas Reno; Robert Breitzman
Original assignee: Swimc Llc
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2020-08-11
Also published as: PL2828008T3; US20150004309A1; KR102190168B1; WO2013142149A1; US10793723B2; CN104220179B; RU2014134550A; US20190264036A1; MX369343B; RU2595707C2; KR20140146072A; BR112014023362A2; EP2828008B1; MX2014011119A; EP2828008A4; US10280314B2; EP2828008A1; CN104220179A

Abstract

método para o revestimento de substratos metálicos, e, sistema para otimizar a aplicação de uma composição de revestimento em pó a presente invenção refere-se a métodos e sistemas para o revestimento de substratos metálicos. os métodos e sistemas incluem uma composição de revestimento em pó que compreende um aglutinante polimérico e uma embalagem de aplicação. a embalagem de aplicação inclui ao menos um componente antiestática e pelo menos um componente pósmisturado. o uso de uma embalagem de aplicação reduz ionização posterior e efeitos de jaula de faraday durante aplicação eletrostática. os métodos descritos fornecem revestimentos com lisura de superficie e cobertura ótima de bordas.

Description

REFERÊNCIA REMISSIVA AO(S) PEDIDOS(S) RELACIONADO(S)

[0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório de patente US n° 61/712.110 depositado em 10 de outubro de 2012, do pedido provisório de patente US n° 61/613.647, depositado em 21 de março de 2012 e do pedido provisório de patente US n° 61/642.578, depositado em 4 de maio de 2012.

ANTECEDENTES

[0002] Os revestimentos em pó são sistemas de revestimento sem solvente, 100% sólidos, que têm sido usados como alternativas de baixo VOC e baixo custo a revestimentos líquidos e tintas tradicionais.

[0003] Revestimento em pó de partes de metal é uma prática comum. É difícil, entretanto, revestir certas partes de um substrato metálico, incluindo bordas e cantos, por exemplo, para se obter um revestimento uniforme com o uso de processos de revestimento em pó típicos, e corrosão da borda é um problema comum. Tipicamente, quando revestimentos em pó são aplicados a partes de metal, partículas de pó não fluem para o interior dos cantos, sobre bordas, ou para o interior de outras áreas rebaixadas devido aos efeitos da jaula de faraday. Adicionalmente, quando uma composição de revestimento em pó é aplicada a uma superfície já revestida com um pó não curado ou não gelificado, uma carga de superfície tende a se acumular sobre a superfície, levando a ionização posterior significativa. Isto pode resultar em mistura eletrostática indesejada das camadas no revestimento, e uma redução consequente da lisura e do brilho. Sistemas convencionais que tentam superar os efeitos de jaula de faraday e problemas de ionização posterior tipicamente exigem modificações na linha, modificações no aparelho de aspersão ou alterações das características físicas da própria composição em pó. Entretanto, tais métodos tipicamente levam a ineficiência do processo, custos maiores e atrasos.

[0004] A partir do supracitado, será entendido que existe uma necessidade por revestimento em pó eficaz de partes de metal, onde os efeitos de jaula de faraday e ionização posterior são eliminados, e onde o revestimento demonstra características de desempenho excelentes, como proteção contra a corrosão excelente, incluindo as bordas, e lisura ou brilho de superfície ótimos, sem modificação significativa do equipamento ou da linha.

SUMÁRIO

[0005] A invenção aqui descrita inclui métodos e sistemas para revestimento de substratos metálicos com o uso de uma ou mais composições em pó. Em uma modalidade, os métodos incluem fornecimento de um substrato metálico e aplicação de um primeiro revestimento em pó sobre o substrato. Um segundo revestimento em pó é então aplicado sobre o primeiro revestimento em pó, sendo que o segundo revestimento em pó inclui ao menos uma resina aglutinante polimérica e uma embalagem aditiva. Os dois revestimentos são então curados simultaneamente para produzir um revestimento com boa resistência à corrosão, incluindo os cantos, bordas e outras áreas rebaixadas, e lisura ou brilho de superfície ótimos.

[0006] Em outra modalidade, a presente invenção inclui sistemas para revestimento de um substrato metálico. O sistema inclui ao menos uma composição em pó com um aditivo de aplicação. Quando a composição em pó é aplicada eletrostaticamente sobre um revestimento em pó não gelificado sob um substrato, o revestimento resultante tem uma resistência ótima à corrosão e uma lisura ou brilho de superfície.

[0007] Em outra modalidade, a presente invenção inclui métodos para revestimento de um substrato metálico, onde os métodos incluem fornecimento de ao menos uma resina aglutinante polimérica, adição de uma embalagem de aplicação para formar uma mistura, e extrusão da mistura. Os métodos incluem, ainda, pulverização da mistura para formar uma composição de revestimento em pó.

[0008] Em ainda outra modalidade, a presente invenção inclui métodos e sistemas para revestimento de um substrato metálico, onde os métodos e sistemas incluem fornecimento de ao menos uma primeira composição em pó, que inclui uma embalagem de aplicação. A embalagem de aplicação inclui um componente antiestática e um componente altamente disperso.

[0009] Os detalhes de uma ou mais modalidades e aspectos da invenção são apresentados abaixo. Outros recursos, objetos e vantagens da invenção ficarão evidentes a partir da descrição e das reivindicações.

DEFINIÇÕES SELECIONADAS

[00010] Exceto onde especificado em contrário, os seguintes termos para uso na presente invenção têm os significados fornecidos abaixo.

[00011] O termo "sobre", quando usado no contexto de um revestimento aplicado sobre uma superfície ou substrato, inclui ambos os revestimentos aplicados direta ou indiretamente à superfície ou substrato. Desta forma, por exemplo, um revestimento aplicado a uma camada iniciadora que cobre um substrato constitui um revestimento aplicado sobre o substrato. Adicionalmente, o termo "substrato metálico", como usado aqui, refere-se a substratos que são não tratados, não escorvados ou limpos, e além disso a superfícies que foram escorvadas ou pré-tratadas por vários métodos conhecidos aos versado na técnica.

[00012] O termo "lisura", como usado aqui, refere-se ao brilho especular ou refletância de luz de uma superfície revestida com pó. Isto é tipicamente obtido pela comparação da refletância especular de uma amostra revestida a refletância especular de um vidro negro padrão. Como usado aqui, a lisura pode ser expressa por quaisquer meios conhecidos pelos versados na técnica de revestimento em pó, incluindo normas visuais desenvolvidas pelo Powder Coating Institute. Sob esta norma, uma escala visual de dez painéis revestidos com pó, graduada de 1 (alta rugosidade/casca de laranja) a 10 (muito lisa, acabamento de alto brilho) é usada. Para determinar a lisura relativa, uma amostra revestida com pó é comparada visualmente aos painéis padrão, e um grau de lisura é atribuído pelo julgamento de qual painel padrão está mais próximo da amostra. Na alternativa, a lisura da superfície pode ser expressa como brilho de 20 graus ou 60 graus, medido com o uso do método ASTM D523. Adicionalmente, a lisura pode ser avaliada por outros métodos conhecidos na técnica, incluindo, por exemplo, monitoramento da clareza da imagem (DOI), onde a reflexão de uma amostra revestida com pó em cada um dos painéis de teste de 10 PCI é fotografada, e a velocidade de um feixe de luz refletido a partir da superfície é medido por um instrumento especial. As superfícies que refletiram uma imagem perfeitamente têm um valor de DOI de 100, enquanto as superfícies com pouca ou nenhuma clareza de imagem têm um valor de DOI de 0. O método usado para determinar a lisura dependerá tipicamente da finalidade do substrato revestido com pó.

[00013] O termo "efeito de jaula de faraday", como usado aqui, refere- se a um fenômeno observado durante aplicação eletrostática de um revestimento em pó. Especifícamente, uma jaula de faraday é um invólucro eletrostático resultante do padrão de linhas de campo geradas entre o eletrodo no aparelho de aspersão e o substrato ligado à terra. A diferença na tensão entre as duas superfícies induz um campo elétrico forte entre o aparelho de aspersão e o substrato. Consequentemente, partículas de pó carregadas seguem as linhas de campo resultantes e não cobrem os cantos, bordas e outras áreas rebaixadas. Penetração da jaula de faraday refere-se a habilidade de certas partículas de pó de passar através dos orifícios no invólucro eletrostático ou jaula de faraday, e revestir o substrato.

[00014] Como usado aqui, o termo "ionização posterior" refere-se a um fenômeno que ocorre quando um revestimento em pó é aplicado sobre uma superfície não gelifícada, tipicamente um primeiro revestimento em pó que não foi totalmente curado. Conforme mais pó é aplicado, a superfície fica saturada com carga e partículas de pó são repelidas da superfície, resultando na mistura eletrostática das camadas em pó, levando a um revestimento não uniforme e acúmulo de filme.

[00015] O termo "eficiência de transferência", como usado aqui, refere- se a porcentagem de partículas de pó ou sólidos de revestimento que saem do aparelho de aspersão que são realmente depositados sobre o substrato. A ionização posterior e os efeitos de jaula de faraday reduzir a eficiência de transferência de modo geral.

[00016] Exceto onde indicado em contrário, o termo "polímero" inclui ambos fotopolímeros e copolímeros (isto é, polímeros de dois ou mais monômeros diferentes).

[00017] O termo "compreende" e as variações do mesmo não têm um significado limitador quando aparecem na descrição e nas reivindicações.

[00018] Os termos "preferencial" e "de preferência"referem-se a modalidades da invenção que podem fornecer determinados benefícios, sob determinadas circunstâncias. Entretanto, outras modalidades podem também ser preferenciais, sob circunstâncias iguais ou diferentes. Além disso, a menção a uma ou mais modalidades preferenciais não implica que outras modalidades não sejam úteis, e não se destina a excluir outras modalidades do escopo da invenção.

[00019] Para uso na presente invenção, "um", "uma", "o", "a", "ao menos um", "ao menos uma", "um ou mais"e "uma ou mais"são usados de maneira intercambiável. Desta forma, por exemplo, uma composição de revestimento que compreende "um" aditivo pode ser interpretada como significando que a composição de revestimento inclui "um ou mais"aditivos.

[00020] Na presente invenção, menções a intervalos de número com extremos incluem todos os números contidos dentro desta faixa (por exemplo, 1 a 5 inclui 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5, etc.). Além disso, a descrição de uma faixa inclui a descrição de todas as subfaixas incluídas na faixa mais ampla (por exemplo, 1 a 5 apresenta 1 a 4, 1,5 a 4,5, 1 a 2, etc.).

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00021] As modalidades da invenção aqui descritas incluem métodos e sistemas para revestimento em pó de um substrato metálico, incluindo os cantos, bordas e outras áreas rebaixadas. Os métodos incluem as etapas de aplicação de ao menos uma composição em pó a um substrato, sendo que o uso de uma embalagem de aplicação ou aditivo reduz os efeitos de jaula de faraday e ionização posterior, e aumenta a eficiência de transferência quando um revestimento em pó é aplicado eletrostaticamente sobre uma superfície ou pó não gelificado.

[00022] Consequentemente, em algumas modalidades, a presente invenção fornece métodos ou sistemas para revestimento de um substrato, incluindo os cantos, bordas ou outras áreas rebaixadas, com um processo que utiliza um aditivo de aplicação para aumentar a penetração da jaula de faraday enquanto limita a ionização posterior. Os métodos aqui descritos, portanto, eliminam a necessidade de se modificar o equipamento de aspersão ou linhas de aspersão a fim de se reduzir os efeitos jaula de faraday ou ionização posterior. Adicionalmente, uma vez que os métodos aqui descritos fornecem cobertura ótima para os cantos, bordas, e outras áreas rebaixadas dos substratos, métodos mecânicos alternativos para revestir os cantos ou bordas antes da aplicação de um revestimento em pó não são mais necessários. Portanto, os métodos aqui descritos reduzem o tempo, energia e custo de revestimento em pó de um substrato, incluindo as bordas, sem comprometer a resistência à corrosão ou lisura de superfície do revestimento.

[00023] Em uma modalidade, os métodos aqui descritos incluem aplicação de ao menos uma primeira composição em pó a um substrato. A composição em pó é uma composição fusível que se funde sob aplicação de calor para formar um filme de revestimento. O pó é aplicado com o uso de métodos conhecidos aos versado na técnica, como, por exemplo, métodos de aspersão eletrostática, a uma espessura do filme de cerca de 25 a cerca de 75 microns, de preferência de 35 a 65 microns. Em um aspecto, a composição em pó é aplicada a superfície de um substrato metálico ou limpa (isto é, não escorvada) ou pré-tratada, isto é, a composição em pó pode ser aplicada a uma superfície metálica que é não escorvada, que foi limpa ou revestida com elétrons, ou uma superfície que foi pré-tratada por vários métodos conhecidos pelos versado na técnica. Em um aspecto preferencial, a composição em pó é aplicada sobre uma primeira composição em pó que não foi curada ou é apenas parcialmente curada, isto é, um revestimento em pó não gelificado.

[00024] Em uma modalidade, o método aqui descrito inclui aplicação de ao menos uma segunda composição em pó a um substrato após ao menos uma primeira composição em pó ser aplicada. Em um aspecto, a segunda composição em pó pode ter a mesma composição química que a primeira composição, ou ela pode ser diferente. A primeira e a segunda composições em pó podem ser compatíveis ou incompatíveis. A segunda composição em pó é aplicada com o uso de métodos conhecidos pelos versado na técnica, como, por exemplo, métodos de aspersão eletrostática. A segunda composição em pó pode ser aplicada a um acúmulo de filme reduzido, uma vez que ela é, de preferência, aplicada sobre um revestimento da primeira composição em pó não gelificado ou não curado ou parcialmente curado, até um acúmulo de filme de 20 a 40 microns, de preferência de 25 a 100, com mais preferência de 50 a 75 microns. A espessura total ótima do filme formado pela composição em pó, ou pela primeira e segunda composições em pó pode ser de cerca de 50 a 175, de preferência de 85 a 135 microns (aproximadamente de 3,5 a 5,5 mil).

[00025] Em uma modalidade, os métodos aqui descritos incluem aplicação de ao menos uma segunda composição em pó após ao menos uma primeira composição em pó ter sido aplicada ao substrato metálico. As composições em pó são tipicamente aplicadas por métodos de aspersão eletrostática, onde as partículas da composição em pó são carregadas e o substrato é ligado à terra ou aterrado. As partículas de pó são carregadas ou pela interação da partículas com ar ionizado (isto é, carregadas por corona), ou por atrito (isto é, carregadas triboeletricamente). As complicações relacionadas a aplicação podem surgir durante a aspersão eletrostática, e o acúmulo de filme e eficiência de transferência são afetados pelas linhas de campo elétricas entre a pistola de aspersão e o substrato, isto é, efeitos de jaula de faraday. Estes problemas podem ser superados pela utilização de métodos de leito fluidizado para revestimento de um substrato, mas estes métodos produzem revestimentos substancialmente mais espessos e são impraticáveis para várias finalidades.

[00026] E improvável que uma composição em pó aplicada ou borrifada sobre uma superfície revestida com um pó não gelifícado produza brilho ou lisura de superfície similares ou equivalentes a uma composição em pó borrifada diretamente sobre uma superfície metálica. Sem se ater à teoria, acredita-se que quando uma segunda composição em pó é aplicada sobre um primeiro pó não gelifícado, a acúmulo de partículas de pó carregadas sobre a superfície leva a ionização posterior, e as partículas de pó começam a levantar da superfície, resultando em um acúmulo de filme não uniforme. Adicionalmente, formação da jaula de faraday é típica, e inibe o revestimento das bordas, cantos, ou outras áreas rebaixadas do substrato, levando a um filme não uniforme e/ou lisura reduzida da superfície. Sem se ater à teoria, para superar os efeitos de jaula de faraday quando se aplica revestimentos em pó eletrostaticamente a superfícies com cantos, bordas, superfícies agudas ou outras geometrias rebaixadas ou não planares, é necessário diminuir a formação da jaula de faraday ou aumentar o número de partículas que podem penetrar a jaula de faraday.

[00027] Convencionalmente, os efeitos de jaula de faraday são diminuídos pela redução da saída da ferramenta de aplicação, como uma pistola de aspersão, por exemplo, para aumentar os orifícios na jaula de faraday, de modo que mais partículas de pó penetrem na jaula de faraday e sejam depositadas. Entretanto, tais métodos exigem redução da velocidade de linha, e uma diminuição geral na eficiência de transferência. Altemativamente, a penetração da jaula de faraday pode ser aumentada pela alteração das características das partículas de pó, conforme descrito, por exemplo, na patente US n° 6.130.281. Em geral, partículas menores têm uma penetração melhor, mas demonstram eficiência de transferência mais baixa. Portanto, a fim de se revestir um artigo ou substrato com acúmulo de filme e lisura ótimos, incluindo as bordas, cantos ou outras áreas rebaixadas, é preferencial modificar as características de aplicação da composição de revestimento.

[00028] Consequentemente, os métodos e sistemas aqui descritos incluem uma composição de revestimento em pó e uma embalagem de aplicação. A embalagem de aplicação aqui descrita ajuda a reduzir os efeitos de jaula de faraday e ionização posterior sem modificação significativa das características do pó ou do equipamento de aplicação. A embalagem de aplicação aqui descrita permite que um artigo ou substrato já revestido com uma composição em pó não gelifícada seja borrifado ou revestido por uma segunda composição em pó na espessura do filme ótima, e contrário às expectativas na indústria, fornece lisura da superfície ou brilho ao menos equivalente aos revestimentos em pó aplicados diretamente ao metal.

[00029] Em um aspecto, os métodos aqui descritos produzem lisura ótima de superfície. Os métodos aqui descritos produzem lisura de superfície na escala PCI de ao menos 4, de preferência ao menos 5. Medido como brilho a 20 graus ou brilho a 60 graus, os métodos aqui descritos produzem lisura de superfície relativa de cerca de 25 a 90%, de preferência acima de 60%, e com mais preferência acima de 80%. Tipicamente e de preferência, a lisura da superfície será determinada pela finalidade desejada para o substrato metálico revestido com pó.

[00030] Em uma modalidade, a composição em pó inclui ao menos um aglutinante polimérico. A composição em pó pode também incluir, opcionalmente, um ou mais pigmentos, agentes opacificantes ou outros aditivos.

[00031] Aglutinantes poliméricos adequados incluem, em geral, uma resina formadora de filme e, opcionalmente, um agente de cura para a resina. O aglutinante pode ser selecionado a partir de qualquer resina ou combinação de resinas que fornece as propriedades de filme desejadas. Exemplos adequados de aglutinantes poliméricos incluem materiais termofixos e/ou termoplásticos, e podem ser produzidos com epóxi, poliéster, poliuretano, poliamida, acrílico, cloreto de polivinila, náilon, fluoropolímero, silicone, outras resinas, ou combinações dos mesmos. Materiais termofixos são preferenciais para uso como aglutinantes poliméricos em aplicações de revestimento em pó, e epóxis, poliésteres e acrílicos são particularmente preferenciais. Se for desejado, resinas elastoméricas podem ser usadas para certas aplicações. Em um aspecto, aglutinantes poliméricos ou resinas específicos são incluídos nas composições em pó aqui descritas dependendo da finalidade desejada do substrato revestido com pó. Por exemplo, certos poliésteres de alto peso molecular mostram resistência à corrosão superior e são adequados ao uso sobre substratos usados para aplicações internas e externas. Em um aspecto preferencial, o aglutinante polimérico é um poliéster, de preferência um poliéster à base de isoftálico reticulado com isocianurato de triglicidila (TGIC).

[00032] Exemplos de aglutinantes preferenciais incluem os seguintes: resinas de poliéster funcionalizadas com carboxila curadas com compostos funcionalizados com epóxido (por exemplo, isocianurato de triglicidila), resinas de poliéster funcionalizadas com carboxila curadas com resinas epóxi poliméricas, resinas de poliéster funcionalizadas com carboxila curadas com amidas de hidróxi alquila, reinas de poliéster hidróxi-funcionais curadas com isocianatos ou uretdiona bloqueados, resinas epóxi curadas com aminas (por exemplo, diciandiamida), resinas epóxi curadas com resinas fenólico- funcionais, resinas em epóxi curadas com curativos funcionalizados com carboxila, resinas acrílicas funcionalizadas com carboxila curadas com resinas epóxi poliméricas, resinas acrílicas hidróxi-funcionais curadas com isocianatos ou uretdionas bloqueados, resinas insaturadas curadas através de reações de radical livre, e resinas de silicone usadas ou como o único aglutinante ou em combinação com resinas orgânicas. A reação de cura opcional pode ser induzida termicamente, ou mediante a exposição a radiação (por exemplo, UV, UV-vis, luz visível, IV, IV próximo, e feixe eletrônico).

[00033] Os métodos e sistemas aqui descritos incluem ao menos uma composição em pó com uma embalagem de aplicação. Embalagens de aplicação adequadas incluem uma combinação de vários ingredientes, incluindo, de preferência, um componente antiestática, um componente altamente disperso e similares. O componente antiestática é, de preferência, um componente extrusável, e o componente altamente disperso é, de preferência, um componente aditivo misturado subsequentemente.

[00034] Em uma modalidade, o aditivo antiestática é um componente extrusável. Componentes antiestática extrusáveis adequados incluem, por exemplo, sais de metais alcalinos, sais de metais alcalino-terrosos, sais de amónio quaternário, agentes antiestática poliméricos, tensoativos, e similares. Sais metálicos adequados para uso como o componente antiestática incluem sais de ácidos monocarboxílicos C1-C20 ou ácidos dicarboxílicos C2-C20, sais de ácidos sulfônicos C1-C20, sais de ácido orgânico de metais alcalinos ou metais alcalino-terrosos, sais de ácidos hidro-hálicos, sais de ácidos inorgânicos, e similares. Exemplos incluem, mas não se limitam a, sais de ácidos carboxílicos como ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácido oxálico, ácido succínico, etc., sais de ácidos sulfônicos como ácido metanossulfônico, ácido p-toluenossulfônico, etc., sais de ácidos orgânicos como ácido tiociânico etc., sais de ácidos hidro-hálicos, como HC1, HBr, etc., e sais de ácidos inorgânicos como HCIO4, H2SO4, H3PO4, etc. Sais de haleto, acetatos e percloratos de metais alcalinos são preferenciais.

[00035] Sais de amónio quaternário adequados para uso como o componente antiestática incluem sais inorgânicos e orgânicos, isto é, sais formados pela reação de um composto de amina terciária com um ácido inorgânico ou orgânico. Sais de amónio quaternário inorgânicos incluem, por exemplo, sais de amónio quaternário de HF, HC1, HBr, HI, HNO3, H2SO4, H3PO4, H3BO3, HCIO4, e similares, bem como misturas ou complexos destes ácidos. Sais de amónio quaternário orgânicos incluem, mas não se limitam a, compostos que têm a estrutura N(R)4+X‘, sendo que cada R é independentemente uma alquila ou arila C1-C18 substituída ou não substituída, e X é um radical aniônico. Sais de amónio quaternário orgânicos preferenciais incluem sais de alquil amónio ou de dialquil amónio, com mais preferência sais de metil etil amónio ou dimetil etil amónio de ácidos orgânicos, com a máxima preferência sais de metil etil amónio ou dimetil etil amónio de ácido láurico, ácido mirístico, ácido esteárico, ácido oleico, e similares. O radical aniônico é, de preferência, sulfatos de alquila Cj-Cio, com mais preferência sulfato de etila, propila ou butila, com a máxima preferência sulfato de etila.

[00036] Agentes antiestática poliméricos adequados incluem resinas termoplásticas com grupos ou blocos antiestática incorporados a cadeia polimérica, como, por exemplo, copolímeros em bloco com poliolefmas, amidas de poliéter éster, e similares. Exemplos de copolímeros em bloco adequados para os métodos aqui descritos incluem, mas não se limitam a, polímeros ou copolímeros obtidos mediante a polimerização de uma ou mais olefinas com 2 a 30 átomos de carbono, de preferência de 2 a 10 átomos de carbono, e com mais preferência átomos de carbono de propileno ou etileno. Exemplos de amidas de poliéter éster adequadas para os métodos aqui descritos incluem, mas não se limitam a, amidas de poliéter éster produzidas a partir de bisfenol A.

[00037] Tensoativos adequados para uso nos métodos aqui descritos incluem, por exemplo, tensoativos não iônicos, aniônicos, catiônicos ou zwiteriônicos. Exemplos de tensoativos não iônicos incluem, mas não se limitam a, tensoativos do tipo polietilenoglicol, tensoativos do tipo álcool poli-hídrico, e similares. Tensoativos aniônicos incluem, por exemplo, carbonatos, sais de éster de ácido sulfúrico, sulfonatos, sais de metais alcalinos de éster de ácido fosfórico, álcoois superiores, alquil éteres superiores, alquilbenzeno, parafina e similares. Exemplos de tensoativos catiônicos incluem sais de amónio quaternário como sais de alquil trimetil amónio e similares, conforme descrito acima. Tensoativos zwiteriônicos incluem, por exemplo, tensoativos do tipo aminoácido, zwiteriônico do tipo betaína, e similares. Os tensoativos podem ser usados sozinhos ou em combinação com outros tensoativos ou classes de tensoativos. De preferência, o tensoativo é um tensoativo aniônico, com mais preferência sulfonatos, e, com a máxima preferência, sulfonatos de alquilbenzeno, sulfonatos de alquila, sulfonatos de parafina, e similares.

[00038] Os métodos e sistemas aqui descritos incluem uma embalagem de aplicação que inclui um componente antiestática e um componente altamente disperso. Em uma modalidade, o componente altamente disperso é um componente pós-misturado. O termo "pós-misturado"refere-se a um ingrediente ou componente ativo adicionado à composição em pó após extrusão, mas durante ou antes da etapa de pulverização. Componentes pós- misturados adequados para uso nos métodos aqui descritos incluem, por exemplo, ceras, óxidos metálicos, hidróxidos metálicos, misturas dos mesmos, e similares. Exemplos de ceras incluem ceras naturais (carnaúba, lanolina, cera de abelha, e similares), ceras derivadas de petróleo (parafina e similares), ceras à base de polímero (cera de polietileno, cera de politetrafluoroetileno (PTFE), cera modificada com poliamida, e similares), e cera de hidrocarboneto (cadeia longa (isto é, ao menos CIÓ), ácido graxo ou ceras à base de éster, e similares). Exemplos de óxidos metálicos incluem sílica hidrofóbica, sílica hidrofílica, óxido de alumínio (isto é, alumina), e similares. Exemplos de hidróxidos metálicos incluem hidróxido de alumínio, e similares. Misturas de óxido metálico e hidróxido metálico são componentes pós-misturado adequados, assim como óxidos metálicos e hidróxidos metálicos revestidos de cera. De preferência, o componente pós-misturado é um óxido metálico de fumo altamente disperso, com mais preferência uma alumina defumada. De preferência, o componente pós-misturado é um óxido metálico de fumo altamente disperso com um tamanho de partícula D50 de cerca de 6 a 60 microns, de preferência de cerca de 10 a 30 microns, ou um tamanho de partícula de aglomeração de cerca de 1 a 100 nm, de preferência de 5 a 50 nm.

[00039] Em uma modalidade preferencial, os métodos e sistemas aqui descritos incluem uma embalagem de aplicação que inclui um componente antiestática e um óxido metálico de fumo altamente disperso. O componente antiestática é, de preferência, um aditivo pré-extrusão, enquanto o óxido metálico de fumo é, de preferência, um componente pós-misturado. O agente antiestática está, de preferência, presente em uma quantidade de 0,1 a 3%, com mais preferência de 0,05 a 2,5%, e, com a máxima preferência, de 0,01 a 2%, com base no total peso da composição em pó. O óxido metálico de fumo está, de preferência, presente em uma quantidade de até cerca de 2%, com mais preferência de cerca de 0,005 a 1,5%, e, com a máxima preferência, de cerca de 0,01 a 1%, com base no total peso da composição em pó.

[00040] A composição em pó pode opcionalmente incluir outros aditivos. Estes outros aditivos podem otimizar a aplicação do revestimento em pó, a fusão e/ou cura deste revestimento, ou o desempenho ou aparência do revestimento final. Exemplos de aditivos opcionais que podem ser úteis no pó incluem: catalisadores de cura, antioxidantes, estabilizantes de cor, aditivos de deslizamento e imperfeição, absorventes de UV, fotoestabilizantes de amina impedida, fotoiniciadores, aditivos de condutividade, aditivos de tribocarga, aditivos anticorrosão, cargas, agentes de textura, aditivos de desgaseificação, agentes para controle de fluxo, tixotropos, e aditivos de cobertura de borda.

[00041] Nos métodos aqui descritos, o aglutinante polimérico e o agente antiestática são, de preferência, misturados a seco juntos, junto com quaisquer aditivos opcionais, e, então, são tipicamente misturados em estado fundido pela passagem através de uma extrusora. O extrusado resultante é solidificado por resfriamento, o componente pós-misturado é adicionado, e o extrusado é moído ou pulverizado para formar um pó. Outros métodos podem também ser usados. Por exemplo, um método alternativo utiliza um aglutinante que é solúvel em dióxido de carbono líquido. Neste método, os ingredientes secos são misturados no dióxido de carbono líquido e, então, borrifados para formar as partículas de pó. Se for desejado, pós podem ser classificados ou peneirados para se alcançar um tamanho de partícula desejado e/ou uma distribuição de tamanhos de partícula. Em um aspecto preferencial, o componente pós-misturado é adicionado durante a etapa de pulverização.

[00042] O pó resultante tem um tamanho que pode ser usado efetivamente pelo processo de aplicação. Virtualmente, partículas menores que 10 microns em tamanho são difíceis de se aplicar efetivamente com o uso de métodos de aspersão eletrostática convencionais. Consequentemente, pós que têm um tamanho médio de partícula menor que cerca de 25 microns são difíceis de aspergir eletrostaticamente pois estes pós têm tipicamente uma ampla fração de partículas pequenas. De preferência a trituração é ajustada (ou peneiração ou classificação é realizada) para se alcançar um tamanho médio de partícula de pó de cerca de 25 a 150 microns, com mais preferência de 30 a 70 microns, com a máxima preferência de 30 a 50 microns.

[00043] Opcionalmente, outros aditivos podem também ser usados nos métodos e sistemas da presente invenção. Conforme discutido acima, estes aditivos opcionais podem ser adicionados antes da extrusão e serem parte do pó de base, ou podem ser adicionados após a extrusão e/ou durante a pulverização. Aditivos adequados para adição após a extrusão incluem materiais que não teriam bom desempenho se eles fossem adicionados antes da extrusão; materiais que causariam desgaste adicional no equipamento de extrusão, ou outros aditivos.

[00044] Adicionalmente, aditivos opcionais incluem materiais que podem ser adicionados durante o processo de extrusão, mas que podem também ser adicionados subsequentemente. Os aditivos podem ser adicionados por si sós ou em combinação com outros aditivos para fornecer um efeito desejado no acabamento em pó ou na composição em pó. Estes outros aditivos podem otimizar a aplicação, a fusão e/ou cura do pó, ou seu desempenho ou aparência final. Exemplos de aditivos opcionais que podem ser úteis incluem: catalisadores de cura, antioxidantes, estabilizantes de cor, aditivos de deslizamento e imperfeição, absorventes de UV, fotoestabilizantes de amina impedida, fotoiniciadores, aditivos de condutividade, aditivos de tribocarga, aditivos anticorrosão, cargas, agentes de textura, aditivos de desgaseificação, agentes para controle de fluxo, tixotropos, e aditivos de cobertura de borda.

[00045] Outros aditivos preferenciais incluem aditivos de desempenho como emborrachantes, redutores de atrito, e microcápsulas. Adicionalmente, o aditivo poderia ser um abrasivo, um catalisador sensível ao calor, um agente que ajuda a criar um revestimento final poroso, ou que otimiza o umedecimento do pó.

[00046] Técnicas para o preparo de composições em pó de baixo fluxo e alto fluxo são conhecidas pelos versado na técnica. A mistura pode ser executada por qualquer misturador mecânico disponível ou por mistura manual. Alguns exemplos de misturadores possíveis incluem misturadores Henschel (disponíveis, por exemplo, junto à Henschel Mixing Technology, de Green Bay, WI, EUA), misturadores Mixaco (disponíveis junto à, por exemplo, Triad Sales, de Greer, SC, EUA ou Dr. Herfeld GmbH, de Neuenrade, Alemanha), misturadores Marion (disponíveis junto à, por exemplo, Marion Mixers, Inc., 3575 3rd Avenue, de Marion, IA, EUA), misturadores inversíveis, misturadores Littleford (disponíveis junto à Littleford Day, Inc.), misturadores de haste horizontal e moinhos de esfera. Misturadores preferenciais incluiriam aquelas que são mais facilmente limpos.

[00047] O revestimento é opcionalmente curado, e tal cura pode ocorrer através de aquecimento contínuo, aquecimento subsequente, ou calor residual no substrato. Em outra modalidade da invenção, se uma base de revestimento em pó curável por radiação é selecionada, o pó pode ser fundido por um ciclo de aquecimento relativamente curto ou de baixa temperatura, e, então, pode ser exposto à radiação para iniciar o processo de cura. Um exemplo desta modalidade é um pó curável por UV. Outros exemplos de cura por radiação incluem o uso de UV-vis, luz visível, IR próximo, IR e feixe eletrônico.

[00048] As composições e métodos aqui descritos podem ser usados com uma ampla variedade de substratos. Tipicamente e de preferência, as composições de revestimento em pó aqui descritas são usadas para revestir substratos metálicos, incluindo, mas não se limitando a, metal não escorvado, metal limpo, e metal pré-tratado, incluindo substratos folheados e substratos metálicos tratados por revestimento com elétrons. Pré-tratamentos típicos para substratos metálicos incluem, por exemplo, tratamento com fosfato de ferro, fosfato de zinco, e similares. Substratos metálicos podem ser limpos e pré- tratados com o uso de uma variedade de processos padrão conhecidos na indústria. Exemplos incluem, mas não se limitam a, fosfatação com ferro, fosfatação com zinco, tratamentos com nanocerâmica, vários pré-tratamentos a temperatura ambiente, pré-tratamentos contendo zircônio, decapagem com ácido, ou qualquer outro método conhecido na técnica para produzir uma superfície limpa, livre de contaminantes em um substrato.

[00049] As composições e métodos de revestimento aqui descritos não se limitam a revestimentos de conversão, isto é, partes ou superfícies tratadas com revestimentos de conversão. Adicionalmente, as composições de revestimento aqui descritas podem ser aplicadas a substratos anteriormente revestidos por vários processos conhecidos pelos versados na técnica, incluindo, por exemplo, métodos de revestimento por elétrons, métodos de plaqueamento, e similares. Não há expectativa de que os substratos a serem revestidos com as composições aqui descritas sejam sempre substratos metálicos expostos ou não escorvados.

[00050] De preferência, o substrato revestido tem propriedades físicas e mecânicas desejáveis, incluindo cobertura de borda de bordas agudas e lisura ótima de superfície. Tipicamente, o revestimento de filme final terá uma espessura de 25 a 200 microns, de preferência de 50 a 150 microns, com mais preferência de 75 a 125 microns.

[00051] Os seguintes exemplos são oferecidos para ajudar no entendimento da presente invenção e não devem ser considerados limitadores do seu escopo. Exceto onde indicado em contrário, todas as partes e porcentagens são expressas em peso.

[00052] A descrição completa de todas as patentes, pedidos de patente, publicações, e material disponível eletronicamente citado na presente invenção estão aqui incorporadas a título de referência. A descrição detalhada e os exemplos anteriormente mencionados foram oferecidos somente por uma questão de clareza de entendimento. Nenhuma limitação desnecessária deve ser inferida das mesmas. A invenção não se limita aos detalhes exatos mostrados e descritos, pois variações óbvias para o versado na técnica estarão incluídas na invenção definida pelas reivindicações. A invenção ilustrativamente aqui descrita pode ser adequadamente praticada, em algumas modalidades, na ausência de algum elemento que não seja aqui especificamente descrito.

EXEMPLOS

[00053] Exceto onde indicado em contrário, foram usados os seguintes métodos de teste nos um ou mais Exemplos apresentados a seguir.

Brilho

[00054] O brilho da superfície do revestimento é medido como brilho a 20 graus ou brilho a 60 graus com o uso do procedimento descrito no ASTM D523 (método de teste padrão para brilho especular).

Medição da espessura do filme

[00055] A espessura do filme seco é medida com o uso de um medidor de espessura de revestimento digital. Nas superfícies de metal magnéticas, o medidor digital opera através de indução eletromagnética, e em metais não ferrosos, correntes de Foulcault são usadas para medir a espessura do filme. Estes métodos são padrão e bem conhecidos pelos versados na técnica.

Exemplo 1 Preparação da composição de revestimento

[00056] As formulações de controle de uma composição em pó foram preparadas com o uso de poliésteres à base de isoftálicos reticulados com isocianurato de triglicidila (TGIC) para produzir uma composição com gravidade específica de 1,34. Formulações alteradas A e B foram preparadas de uma maneira similar, com cerca de 0,5% de agente antiestática adicionados antes da extrusão, com base no total peso da composição em pó. Cerca de 0,2% de óxido de alumínio de fumo foram adicionados como um ingrediente pós-mistura durante a pulverização da formulação de controle e da formulação alterada A, mas não da formulação alterada B. As composições em pó preparadas foram aplicadas a painéis de aço laminados a frio sobre um revestimento existente de um pó não gelificado na superfície do painel. A lisura, registrada como brilho a 20 graus e 60 graus, é mostrada na Tabela 1. Uma lisura de superfície maior sugere ionização posterior menor e penetração maior da jaula de faraday. Tabela 1 A: valores de brilho dentro da jaula de faraday (formulação de controle)

Tabela 1B: valores de brilho dentro da jaula de faraday (formulação alterada A)

Tabela 1C: valores de brilho sobre pó não gelifícado (formulação alterada B)

Exemplo 2 Espessura de revestimento como uma função da penetração na jaula de faraday

[00057] Os painéis foram preparados conforme descrito no Exemplo 1, e a espessura do filme curado final dentro da jaula de faraday foi medido e é ( mostrado na Tabela 2. Um aumento na espessura do filme curado, particularmente nos cantos, sugere um aumento na penetração na jaula de faraday pelas partículas de pó durante a aplicação. Tabela 2A: medição da espessura do filme curado (formulação de controle)

Tabela 2B: medição da espessura do filme curado (formulação alterada a)

Tabela 2C: medição da espessura do filme curado (formulação alterada B)

Claims

1. Método para o revestimento de substratos metálicos, caracterizadopelo fato de compreender as etapas de: fornecer um substrato metálico, aplicação de uma primeira composição de revestimento em pó; aplicação de uma segunda composição de revestimento em pó sobre a primeira composição de revestimento não gelificada, a segunda composição compreendendo: ao menos uma resina aglutinante polimérica; e um aditivo de aplicação usado para aumentar a penetração na jaula de faraday enquanto limitando ionização posterior, em que o aditivo de aplicação compreende um componente antiestático extrusável; e um componente pós-misturado altamente disperso.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o componente extrusável é um sal de amónio quaternário.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o componente pós-misturado é um óxido metálico de fumo.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a composição em pó compreende: de 0,1 a 2% em peso, do componente antiestático, com base no total peso da composição em pó; e de 0,01 a 1% em peso, do óxido metálico de fumo altamente disperso, com base no total peso da composição em pó.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que um filme curado formado pela composição de revestimento em pó tem um brilho a 20 graus aprimorado em relação a um filme curado formado por uma composição de revestimento em pó que não inclui o aditivo de aplicação.

6. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que um filme curado formado pela composição de revestimento em pó tem um brilho a 60 graus aprimorado em relação a um filme curado formado por uma composição de revestimento em pó que não inclui o aditivo de aplicação.