BR112016000471B1

BR112016000471B1 - Composição de revestimento intumescente líquida curável à temperatura ambiente, substrato, e, método de proteção de estruturas contra incêndio

Info

Publication number: BR112016000471B1
Application number: BR112016000471-0A
Authority: BR
Inventors: Kevin Jeffrey Kittle; Rachel Butler
Original assignee: Akzo Nobel Coatings International B.V.
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2022-06-28
Also published as: KR102271076B1; WO2015007628A1; KR20160030515A; PL3022265T3; RU2016103914A; CN105358632A; US10131800B2; AU2014292278A1; RU2654760C2; TW201516102A; EP3022265A1; CN105358632B; JP2016528336A; RU2016103914A3; CA2917250C; SA516370362B1; EP3022265B1; BR112016000471A2; CA2917250A1; SG11201600097TA

Abstract

COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, SUBSTRATO, E, MÉTODO DE PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS CONTRA INCÊNDIO. A presente invenção refere-se a uma composição de revestimento intumescente termorretrátil que é adequada para a proteção de substratos contra incêndios de hidrocarboneto, tais como incêndios de jato. A composição de revestimento pode ser utilizada sem uma tela de suporte. A presente invenção também se refere a substratos revestidos pela composição de revestimento intumescente e a um método de proteção de estruturas contra incêndio.

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma composição intumescente líquida, substratos revestidos com a mencionada composição e um método de proteção de estruturas contra o fogo. As cinzas formadas a partir de um revestimento de acordo com a presente invenção possuem excelentes propriedades de resistência e isolamento térmico. Consequentemente, a composição de revestimento intumescente apresenta utilidade na proteção de estruturas, como instalações marítimas, contra um incêndio turbulento causado por hidrocarbonetos.

[002] O uso de estrutura de aço como método de construção civil é comum. A maioria da produção de aço mundial vai para a construção civil. Edifícios com estrutura de aço oferecem muitas vantagens em comparação com métodos tradicionais de construção, mas sofrem uma grande desvantagem, nomeadamente que, no caso de incêndio, a temperatura do aço não protegido aumenta rapidamente até um ponto em que o aço “amolece”, perde sua rigidez e isso compromete a integridade da estrutura. Com o tempo, o edifício entrará em colapso, mas, muito antes disso acontecer, a flexão da estrutura causará a liberação de placas, revestimento etc., que podem estar conectados à estrutura de aço, cuja liberação impõe risco significativo para as pessoas que tentam evacuar o edifício e para os bombeiros que tentam conter o incêndio.

[003] A forma mais simples de tentar superar a desvantagem acima mencionada das estruturas de aço é isolar o aço de alguma forma. O grau de isolamento afeta o tempo decorrido para alcançar o ponto em que a estrutura se torna instável e atinge-se várias classificações com o uso de testes oficiais.

[004] Revestimentos intumescentes são utilizados sobre muitas estruturas para retardar os efeitos de aquecimento de um incêndio. O revestimento reduz a velocidade de aumento da temperatura do substrato ao qual o revestimento é aplicado. O revestimento aumenta, portanto, o tempo até o colapso da estrutura devido ao calor do incêndio. O tempo adicional faz com que seja mais provável que os bombeiros sejam capazes de extinguir o fogo ou pelo menos aplicar água de refrigeração antes da estrutura desabar.

[005] Intumescer significa inchar e carbonizar. Quando exposto ao calor/fogo, um revestimento intumescente forma uma barreira de espuma sólida não inflamável, altamente isolante, espessa e porosa sobre a superfície coberta por ela.

[006] O principal benefício desses materiais intumescentes com relação às várias outras opções disponíveis é o fato de que, sob condições normais, eles não ocupam praticamente nenhum espaço (geralmente, as espessuras de revestimento encontram-se na região de 5 mm) e agregam peso adicional desprezível à estrutura. Revestimentos intumescentes são disponíveis comercialmente há muitos anos. A maior parte dos revestimentos intumescentes requer um revestimento de primer, uma ou mais camadas de material intumescente para acumular a espessura necessária de material e um revestimento de acabamento para aumentar a resistência às condições meteorológicas. Há necessidade de revestimentos intumescentes que produzem revestimentos mais duros que são danificados com menos facilidade.

[007] Revestimentos intumescentes convencionais que compreendem um aglutinante polimérico também compreendem tipicamente os componentes a seguir, que permitem que o revestimento seja intumescido ao ser exposto ao calor/fogo: uma fonte de ácido, um agente de carbonização e um agente de sopro.

[008] Quando o revestimento intumescente convencional é exposto ao fogo ou calor excessivo, a fonte de ácido decompõe-se para fornecer ácido. O agente de carbonização ou de formação de cinzas (também conhecido como carbonífico) reage com o ácido para formar cinzas carbonáceas. Exemplos de agentes de formação de cinzas incluem, por exemplo, álcoois póli-hídricos como pentaeritritol, dipentaeritritol ou suas misturas. As cinzas carbonáceas são obtidas mediante decomposição do álcool póli- hídrico. O agente de sopro produz um gás não inflamável (por exemplo, amônia) quando submetido ao calor ou chamas. Os agentes de sopro comumente utilizados possuem funcionalidade amina e incluem ureia, dicianodiamida, melamina e derivados de melamina. O gás evoluído do agente de sopro serve para formar uma espuma/cinzas carbonáceas expandidas.

[009] Revestimentos intumescentes deverão ser diferenciados de revestimentos retardadores de fogo. O propósito de um retardador de fogo ou um revestimento retardador de chamas é o de reduzir a inflamabilidade e retardar a combustão do substrato que ele reveste. Não é necessário nem essencial causar o intumescimento de um retardador de fogo puro. Consequentemente, revestimentos retardadores de fogo geralmente possuem composição muito diferente de revestimentos intumescentes tradicionais. Revestimentos retardadores de fogo às vezes contêm, por exemplo, altas quantidades de materiais (certas cargas e pigmentos) que se destinam a evitar a passagem das chamas, mas esses materiais também inibem o intumescimento do revestimento.

[010] Revestimentos intumescentes são frequentemente classificados de acordo com o tipo de incêndio contra o qual são projetados para fornecer proteção. Por exemplo, alguns revestimentos intumescentes são projetados para fornecer proteção contra incêndios celulósicos, enquanto outros são projetados para fornecer proteção contra incêndios de hidrocarboneto.

[011] Proteção contra incêndio celulósico indica revestimentos que são formulados para proteger elementos de estrutura contra exposição de incêndio celulósico. Incêndio celulósico é caracterizado por uma fonte de combustível, como madeira, papéis, tecidos etc. Estes combustíveis são comuns em projetos comerciais e de infraestrutura dos dias atuais no ambiente construído, normalmente para aplicações arquitetônicas no ambiente construído, que incluem aço estrutural exposto interna e externamente. A curva de teste de incêndio padrão celulósico alcança 500 °C em cerca de cinco minutos e eleva-se até mais de 1100 °C ao longo do tempo.

[036] Proteção contra incêndios de hidrocarboneto indica revestimentos que foram formulados especificamente para proteger elementos estruturais de aço contra exposição a incêndio de hidrocarboneto. Incêndios de hidrocarboneto, ou incêndios em piscina, são incêndios que queimam acima de uma piscina de hidrocarboneto em vaporização. Descobriu-se que incêndios de hidrocarboneto são extremamente turbulentos e apresentam aumento muito rápido de calor até cerca de 1000 °C em cinco minutos, com aumento para 1100 °C pouco tempo depois. Um incêndio de piscina pode comprometer a integridade estrutural de aço comum utilizado em instalações de petróleo e gás em poucos minutos. Incêndios de jato são um grupo específico de incêndios alimentados por hidrocarboneto resultantes da combustão de combustível que é liberado continuamente sob alta pressão (2 bar ou mais). Incêndios de jato representam risco significativo para instalações marítimas devido aos altos fluxos de calor e forças erosivas que eles produzem.

[037] Revestimentos intumescentes protetores contra incêndios de hidrocarboneto necessitam ser mais resistentes, mais duradouros e ter maior resistência a condições meteorológicas que revestimentos intumescentes que protegem contra incêndios celulósicos. Além disso, revestimentos intumescentes que protegem contra incêndios de hidrocarboneto devem ser capazes de formar cinzas muito resistentes com boa integridade estrutural e adesão ao substrato para que não desmoronem nem se separem do substrato quando expostas aos altos fluxos de calor e forças erosivas extremas de incêndios de hidrocarboneto. Em alguns casos, se um revestimento intumescente produzir espuma de cinzas com resistência adequada (de forma a não poder proteger contra as forças turbulentas de um incêndio de hidrocarboneto), vários aditivos como fibras, sílica e materiais de reforço de vidro poderão ser adicionados à composição de revestimento intumescente com o objetivo de aumentar a resistência das cinzas. Todavia, o uso de quantidade alta demais de aditivos em composições de revestimento intumescente convencionais reduz a quantidade de inchaço do revestimento quando exposto a calor/fogo excessivo, o que resulta em comprometimento da sua proteção térmica.

[038] Em outros casos, caso um revestimento intumescente produza uma espuma de cinzas com isolamento térmico inadequado, adiciona-se mais agente de sopro, tal como um agente de sopro com funcionalidade amina, como ureia, dicianodiamida, melamina e derivados de melamina. O propósito da adição de mais agentes de sopro é aumentar a quantidade de gás produzida durante o processo intumescente para que seja formada uma espuma de isolamento mais expandida, com menor densidade e maior isolamento. Normalmente, entretanto, espuma altamente expandida possui baixa resistência e adesão.

[039] Para resumir o acima, (i) revestimentos intumescentes que produzem boas cinzas resistentes e compactas que são robustas o suficiente para resistir às forças erosivas extremas de um incêndio de hidrocarboneto frequentemente possuem baixa capacidade de isolamento térmico do substrato que revestem; e (ii) revestimentos intumescentes que produzem cinzas altamente expandidas com boa proteção térmica, as cinzas não são suficientemente resistentes para resistir às forças erosivas extremas de um incêndio de hidrocarboneto. Uma solução conhecida para fornecer um sistema de revestimento que fornece resistência, adesão e bom isolamento térmico é fornecer um sistema de revestimento que compreende duas camadas de revestimento conforme descrito em WO 96/03854. O sistema de revestimento de WO 96/03854 compreende uma primeira camada de revestimento que forma uma espuma de cinzas carbonífica rígida com resistência e densidade e a segunda camada de revestimento forma uma espuma de cinzas carbonífica isolante com densidade de cerca de metade da densidade da espuma de cinzas da primeira camada de revestimento. A primeira camada destina-se a proteger o substrato contra rompimento e exposição direta às condições do incêndio (ou seja, resistência) e a segunda camada destina-se a fornecer isolamento. Todavia, WO 96/03854 não ensina como fornecer resistência e isolamento com o uso de uma única composição de revestimento.

[040] Há necessidade de uma composição de revestimento intumescente que resulte em revestimento que, quando exposto ao calor, produza cinzas com excelente resistência e que forneçam excelente proteção térmica, para que seja adequado para uso em incêndios de hidrocarboneto turbulentos.

[041] É fornecida neste documento uma composição de revestimento intumescente que, quando curada e exposta ao calor em seguida, sofre intumescimento para formar uma barreira não inflamável que é resistente e possui bom desempenho em incêndios (propriedades de isolamento térmico), na medida em que é adequada para proteção contra incêndios de hidrocarboneto.

[042] A composição de revestimento de acordo com a presente invenção fornece uma película forte, durável e resistente ao ambiente (água/corrosão) com boa adesão, mesmo sem materiais de reforço de vidro ou fibras.

[043] Convenientemente, como a composição de revestimento de acordo com a presente invenção é líquida, a composição de revestimento é de fácil aplicação por meio de métodos convencionais como pulverização a vácuo, despejamento, aplicação com espátula e pincelamento. A composição de revestimento pode também ser formulada com pouco ou nenhum solvente. O teor de orgânicos voláteis (VOC) das composições de revestimento de acordo com a presente invenção pode ser de menos de 250 g/L. O VOC da composição de revestimento pode ser de menos de 100 g/L ou até menos de 50 g/L.

[044] Outra vantagem é que a composição de revestimento, quando curada, possui boa adesão ao substrato na medida em que é capaz de ser utilizada sem uma tela de reforço.

[045] A composição de revestimento intumescente líquida de acordo com a presente invenção compreende: a. 25,0-75,0% em volume de um ou mais polímero(s) termorretrátil(eis) orgânico(s) e agente(s) de cura para o(s) polímero(s) termorretrátil(eis) orgânico(s); b. 5,0-70,0% em volume de uma ou mais fonte(s) de ácido fosfórico e/ou ácido sulfônico; c. 1,0-60,0% em volume de uma ou mais fonte(s) de íon(s) metálico(s) e/ou de metaloide selecionado(s) a partir de óxidos, hidróxidos, carbonatos, bicarbonatos, fosfatos, cloretos, sulfatos, nitratos, silicatos e boratos de Al, Ti, Zn, Cu, Zr, Mg, Na ou Ca; óxidos, hidróxidos e carbonatos de Si e B; e seus complexos; e d. 0,0-5,0% em volume de agentes de sopro com funcionalidade amina selecionados a partir de ureia, dicianodiamida, melamina e seus derivados, desde que o volume total dos mencionados agentes de sopro com funcionalidade amina seja de não mais de 25% do volume de (c).

[046] Exceto se estabelecido em contrário neste documento, todos os valores % em volume (%vol) estabelecidos neste documento são calculados sobre o volume total dos componentes não voláteis na composição de revestimento à temperatura ambiente (25 °C). O volume de cada componente pode ser calculado com conhecimento da massa e densidade específica do componente.

[047] Os componentes não voláteis na composição de revestimento são os componentes que estão presentes no revestimento após a cura da composição de revestimento. Para o propósito da presente invenção, como regra geral, componentes não voláteis possuem ponto de ebulição de mais de 150 °C a 1 pressão atmosférica. Um solvente na composição de revestimento, que não está presente na película de revestimento, não é um componente não volátil.

[048] Preferencialmente, a composição de revestimento é uma composição de revestimento líquida curável à temperatura ambiente. Composição de revestimento líquida curável à temperatura ambiente é uma composição de revestimento líquida que pode ser curada sob temperatura/condições ambiente, tais como -5 a 50 °C (sob umidade relativa, “RH”, de 50%). Caso a composição de revestimento seja uma composição de revestimento curável à temperatura ambiente, o agente de cura compreende grupos funcionais capazes de reagir com os grupos funcionais do polímero termorretrátil orgânico à temperatura ambiente. Quando o revestimento intumescente de acordo com a presente invenção for exposto ao calor, são produzidos gases (tais como amônia, dióxido de carbono e água) por meio de reação entre a fonte de ácido e o polímero orgânico. Por exposição ao calor, indicamos preferencialmente exposição a temperaturas de cerca de 150 °C e superiores (por exemplo, 250 °C), normalmente em um incêndio. Esses gases agem como agente de sopro para formar espuma das cinzas carbonáceas.

[049] As cinzas formadas pelo revestimento de acordo com a presente invenção possuem melhores propriedades de resistência e isolamento térmico em comparação com cinzas formadas com revestimentos que possuem a mesma composição mas compreendem quantidades maiores dos agentes de sopro com funcionalidade amina, ureia, diacinodiamida, melamina e seus derivados. Isso é surpreendente, particularmente porque ureia, dicianodiamida, melamina e seus derivados são os agentes de sopro mais comumente empregados na indústria e normalmente se esperaria que aumento da quantidade desses agentes de sopro aprimorasse pelo menos as propriedades de isolamento das cinzas.

[050] Os inventores descobriram, entretanto, que propriedades aprimoradas com relação à resistência e ao isolamento térmico das cinzas são atingidas restringindo-se a quantidade desses agentes de sopro com funcionalidade amina na composição. A razão pela qual esses agentes de sopro com funcionalidade amina possuem efeito prejudicial sobre as propriedades das cinzas é desconhecida.

[051] Além disso, os inventores também descobriram que a adição de outros agentes de sopro adicionais não aprimorou essas propriedades físicas do revestimento intumescente.

[052] Uma composição de revestimento intumescente preferida de acordo com a presente invenção compreende, portanto, um total de 0-5,0% em volume dos mencionados agentes de sopro com funcionalidade amina (d) e outros agentes de sopro (e), em que os mencionados outros agentes de sopro (e) são selecionados a partir de grafite expansível, THEIC, ácido sulfâmico, ácido bórico e sais de borato, tais como sais de tungstanato e borato de sódio, como tungstanato de sódio e seus derivados.

[053] Outra composição de revestimento intumescente preferida compreende um total de 0-5,0% em volume dos mencionados agentes de sopro (d) e (e) e quaisquer componentes adicionais (f) que sejam capazes de fornecer função de sopro para um revestimento curado.

[054] Ainda mais inesperadamente, os inventores descobriram que o uso de uma quantidade relativamente alta de íons metálicos/de metaloide na composição de revestimento com relação à quantidade de agente de sopro não evita o intumescimento da estrutura, mas, surpreendentemente, as cinzas formadas com essa composição fornecem excelente proteção térmica (isolamento) ao substrato revestido e as cinzas são inesperadamente fortes/duras.

[055] WO 01/05886, US 3.513.114 e WO 2006/067478 descrevem composições de revestimento termoplásticas, que compreendem preferencialmente um agente de sopro (preferencialmente com funcionalidade amina). Os Exemplos de todos os três relatórios descritivos exemplificam composições que compreendem quantidades aproximadamente iguais de agente de sopro com funcionalidade amina (melamina ou dicianodiamina) e fontes de íons metálicos/de metaloides (tais como TiO2). A composição de revestimento de acordo com a presente invenção requer, entretanto, um polímero termorretrátil orgânico e uma quantidade menor de agente de sopro com relação à quantidade da fonte de íons metálicos/metaloide. Não é sugerido o aprimoramento de propriedades da resistência das cinzas e isolamento térmico com a redução da quantidade do agente de sopro com funcionalidade amina com relação à quantidade de íons metálicos em uma composição de revestimento que contém polímero termorretrátil em nenhum desses relatórios descritivos.

[056] EP 1377644 descreve composições de revestimento em pó intumescentes retardantes de fogo que não necessitam compreender um agente de sopro ou carbonífico separado tal como melamina. EP 1377644 explica que a razão para dispensar o agente de sopro ou carbonífico é aumentar o teor de sistema aglutinante da composição de revestimento. O aumento do teor de sistema aglutinante garante que a composição de revestimento em pó, quando aplicada e fundida, apresentará coalescência adequada para formar revestimento coerente sobre o substrato. O ensinamento para reduzir e remover o carbonífico e o agente de sopro em EP 1377644 é, portanto, específico para composições de revestimento em pó e não é relevante para composições de revestimento líquidas.

[057] A composição de revestimento líquida de acordo com a presente invenção possui uma série de vantagens sobre as composições de revestimento em pó, incluindo o fato de que pode ser aplicada a superfícies grandes por meio de métodos convencionais tais como pulverização ou aplicação com espátula. Os revestimentos em pó, por necessitarem ser curados em forno, são apenas apropriados para o revestimento de superfícies menores. Além disso, a composição de revestimento líquida de acordo com a presente invenção pode ser formulada de maneira a ser curável à temperatura ambiente, enquanto composições de revestimento em pó necessitam de calor para a cura.

[058] O um ou mais polímero(s) termorretrátil(eis) e agente(s) de cura para o(s) polímero(s) termorretrátil(eis) orgânico(s) não são particularmente limitados.

[059] O(s) polímero(s) termorretrátil(eis) de (a) pode(m) compreender pelo menos um dos grupos funcionais a seguir: grupos epóxi, amina, éster, vinila, vinil éster, amida, uretano, mercaptan, ácido carboxílico, acriloíla, metacriloíla, isocianato, alcoxissilila, anidrido, hidroxila, alcóxi e politiol. Em um incêndio/calor, esses grupos orgânicos reagem com o ácido gerado pela fonte de ácido para fornecer funções de sopro e carbonização ao revestimento intumescente. (a) pode compreender, por exemplo, um polímero termorretrátil orgânico selecionado a partir de uma resina epóxi, uma resina de organopolissiloxano ou uma de suas combinações e um agente de cura selecionado a partir de agente de cura com funcionalidade amina, tiol, ácido carboxílico, anidrido e/ou álcool.

[060] Adequadamente, (a) compreende uma resina com funcionalidade epóxi e um agente de cura com funcionalidade amina.

[061] Adequadamente, (b) é selecionado a partir de polifosfato de amônio (APP) ou ácido paratolueno sulfônico.

[062] Adequadamente, (c) pode ser selecionado a partir de um ou mais óxidos, hidróxidos, carbonatos, bicarbonatos, fosfatos, cloretos, sulfatos, nitratos, silicatos e boratos de Al, Ti, Zn, Cu, Zr, Mg, Na, Ca ou seus complexos.

[063] Além disso, (c) pode ser selecionado a partir de um ou mais dentre TiO2, ZnO, ZnPO4, Al(OH)3, Al2O3, AlPO4, caulim, MgO, MgPO4 ou ZrO2.

[064] O percentual em volume de uma ou mais fonte(s) de íon(s) metálico(s) e/ou de metaloide (c), por exemplo, pode variar de 5,0 a 12,0% em volume.

[065] Em um caso específico, por exemplo, (a) pode compreender uma resina com funcionalidade epóxi e um agente de cura com funcionalidade amina, (b) pode ser uma fonte de ácido fosfórico e (c) pode ser um ou mais dos seguintes: TiO2, ZnO, ZnPO4, Al(OH)3, Al2O3, AlPO4, caulim, MgO, MgPO4 ou ZrO2.

[066] A composição de revestimento compreende preferencialmente 0% em volume de ureia, melamina ou seus derivados (d). O revestimento compreende preferencialmente 0% em volume de (d) e (e).

[067] Preferencialmente, o volume total de (d) é de não mais de 5,0% do volume de (c).

[068] Adequadamente, a composição de revestimento intumescente compreende um total de 0-5,0% em volume dos mencionados agentes de sopro (d) e (e) e quaisquer componentes adicionais (f) que sejam capazes de fornecer função de sopro a um revestimento curado.

[069] Preferencialmente, o volume total de (d)+(e) ou (d)+(e)+(f) é de não mais de 5,0% do volume de (c).

[070] Também dentro do escopo da presente invenção, encontram-se um substrato revestido com as composições de revestimento descritas neste documento e um método de proteção de estruturas contra incêndios por meio do revestimento (aplicação) da estrutura com uma composição de revestimento conforme descrito no presente, permitindo-se a cura da composição de revestimento, preferencialmente à temperatura ambiente (por exemplo, -5 a 50 °C) .

[071] Polímero termorretrátil orgânico e agente de cura (a):

[072] A composição de revestimento de acordo com a presente invenção compreende um polímero termorretrátil orgânico e agente de cura para o polímero termorretrátil orgânico. O um ou mais polímero(s) termorretrátil(eis) e agente(s) de cura para o(s) polímero(s) termorretrátil(eis) orgânico(s) não são particularmente limitados.

[073] O polímero termorretrátil orgânico e o agente de cura são capazes de reagir/curar para formar uma camada de revestimento. Como a composição de revestimento compreende uma fonte de ácido e uma fonte de íons metálicos, a camada de revestimento curada também compreenderá uma fonte de ácido e a fonte de íons metálicos.

[074] O polímero termorretrátil orgânico possui natureza orgânica. Por natureza orgânica, indica-se que o sistema de polímero contém carbono. Portanto, por definição, o polímero orgânico pode não compreender estruturas de silicato inorgânico puramente polimérico ou oligomérico, por exemplo, silicato de sódio ou de potássio. Revestimentos em que o ligante é apenas um silicato alcalino seriam lixiviáveis e não forneceriam película duradoura/resistente ao ambiente (água/corrosão) adequada para proteção contra incêndios de hidrocarboneto.

[075] O(s) polímero(s) termorretrátil(eis) orgânico(s) pode(m), todavia, conter heteroátomos e podem, por exemplo, conter grupos com funcionalidade alcoxissilila. O polímero termorretrátil orgânico pode compreender um organopolissiloxano, tal como um polissiloxano com grupos pendentes orgânicos, tais como grupos alquila C1-C10 (metila, etila, fenila), amino e epóxi.

[076] Como o polímero termorretrátil orgânico contém carbono, um agente de carbonização adicional não é um componente essencial na composição de revestimento.

[077] O polímero termorretrátil orgânico pode ser um ou uma mistura de mais de um polímero termorretrátil orgânico diferente.

[078] O polímero termorretrátil orgânico pode compreender um ou mais dos grupos funcionais a seguir: grupos epóxi, amina, éster, vinila, vinil éster, amida, uretano, mercaptano, ácido carboxílico, acriloíla, metacriloíla, isocianato, alcoxissilila, anidrido, hidroxila, alcóxi e politiol.

[079] Um polímero termorretrátil orgânico adequado para uso na presente composição pode ser: uma resina com funcionalidade epóxi.

[080] Normalmente, a resina epóxi possui peso molecular numérico médio Mn na faixa de 300 a cerca de 6.000, preferencialmente 300 - 3.000.

[081] Resinas com funcionalidade epóxi adequadas incluem (i) poliglicidil éteres derivados de álcoois póli-hídricos como etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, 1,2-propilenoglicol, 1,4-butilenoglicol, 1,5-pentanodiol, 1,2,6-hexanotriol, glicerol, trimetilolpropano, bisfenol-A (produto de condensação de acetona e fenol), bisfenol-F (produto de condensação de fenol e formaldeído), bisfenol-A hidrogenado ou bisfenol-F hidrogenado; (ii) poliglicidil éteres de ácidos policarboxílicos, formados por meio da reação de um composto epóxi como epicloro-hidrina com um ácido policarboxílico alifático ou aromático, como ácido oxálico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido tereftálico, ácido 2,6-naftaleno dicarboxílico ou ácido linoleico dimerizado; (iii) materiais alicíclicos olefinicamente insaturados epoxidados, como éteres e ésteres alicíclicos de epóxi; (iv) resinas epóxi que contêm grupos de oxialquileno; (v) resinas novolac de epóxi, que são preparadas por meio de reação de uma epi-halo-hidrina (por exemplo, epicloro-hidrina) com o produto de condensação de aldeído com um fenol mono-hídrico ou póli-hídrico (por exemplo, condensado de fenolformaldeído); e (vi) suas misturas.

[082] A resina com funcionalidade epóxi possui preferencialmente peso equivalente em epóxi na faixa de 100 a 5.000, de maior preferência 160 - 1.000 g/eq.

[083] Outras resinas apropriadas incluem resinas de vinil éster, tais como resinas de (meta)acrilato, resinas com funcionalidade vinila, tais como polissiloxanos com funcionalidade vinila e poliésteres insaturados, poliuretanos, alquídeos e resinas orgânicas com funcionalidade alcoxissilila, ou suas combinações. Resinas epóxi disponíveis comercialmente incluem, por exemplo, DER 331® (Dow Chemicals) e Epikote 828® (Momentive Performance Chemicals).

[084] As composições de revestimento intumescente de acordo com a presente invenção com base em polímeros termorretráteis orgânicos não apenas produzem cinzas resistentes com proteção térmica excelente, como os próprios revestimentos podem também ter boa resistência de película e resistência ao ambiente e corrosão em comparação com o uso de polímero(s) termoplástico(s). Ademais, é possível formular as composições de revestimento de acordo com a presente invenção com polímeros termorretráteis com baixo teor de orgânicos voláteis (VOC), por exemplo, menos de 250 g/L, preferencialmente menos de 100 g/L e, de maior preferência, menos de 50 g/L. O teor de orgânicos voláteis (VOC) pode ser determinado de acordo com o método de ISO11890-2. Se a composição de revestimento for fornecida na forma de uma composição de duas embalagens, os valores de VOC referem-se ao teor volátil dos dois pacotes quando misturados na razão correta. Por outro lado, polímeros termoplásticos são geralmente formulados com comparativamente mais solvente, já que a evaporação do solvente é necessária para afetar o endurecimento da película de revestimento. Ter VOC mais baixa não é apenas vantajoso devido ao menor impacto ambiental, mas também é compreendido pelos inventores como aprimorando propriedades mecânicas e reduzindo a inflamabilidade da película de revestimento. Sem desejar limitações à teoria, os inventores deduziram que isso se deve ao fato de que o uso de menos solvente reduz as chances de retenção de solvente na película de revestimento à medida que a película endurece. Solvente orgânico preso no revestimento pode afetar negativamente as propriedades mecânicas da película de revestimento e também aumentar sua inflamabilidade. Além disso, baixo VOC permite a aplicação da composição de revestimento em alta espessura sem os problemas de retenção de solvente de uma tinta com base em solvente.

[085] A composição de revestimento intumescente também compreende um agente de cura para curar o polímero termorretrátil orgânico. A escolha de agente de cura não é particularmente limitada, exceto que ele necessita compreender grupos funcionais que sejam capazes de reagir com os grupos funcionais do polímero termorretrátil orgânico para afetar a retícula. A determinação de um agente de cura adequado encontra-se dentro do conjunto geral de capacidades e do conhecimento do técnico no assunto que formula composições de revestimento.

[086] Por exemplo, se o polímero termorretrátil orgânico for uma resina epóxi, agente de cura adequado poderá compreender os grupos funcionais a seguir: aminas (por exemplo, agentes de cura do tipo amina primária, amina secundária e amina terciária/imidazol), tióis, ácidos carboxílicos, anidridos e álcoois como fenóis. Exemplos apropriados são agentes de cura de resina de fenol, agentes de cura de poliamina, agentes de cura de politiol, agentes de cura de polianidrido e agentes de cura de ácido policarboxílico.

[087] Exemplos de agentes de cura de resina de fenol são resina de novolac fenol, resina de novolac bisfenol e póli p-vinilfenol.

[088] Exemplos de agentes de cura de poliamina são dietileno triamina, trietileno tetramina, tetraetileno pentamina, dicianodiamida, poliamidoamina, resina de poliamida, compostos de cetimina, isoforona diamina, m-xileno diamina, m-fenileno diamina, 1,3-bis(aminometil)ciclo-hexano, bis(4-aminociclo-hexil) metano, N-aminoetil piperazina, 4,4’- diaminodifenil metano, 4,4’-diamino-3,3’-dietildifenil metano e diaminodifenil sulfona, fenalcamina e bases de Mannich. Agentes de cura de qualidade de grau comercial de qualquer dessas poliaminas podem ser utilizados. Adutos de qualquer dessas aminas podem também ser utilizados. Esses adutos podem ser preparados por meio de reação da amina com um composto adequadamente reativo, como uma resina epóxi. Isso reduzirá o teor de amina livre do agente de cura, o que o tornará mais adequado para uso sob condições de baixa temperatura e/ou alta umidade.

[089] Exemplos de agentes de cura de ácido policarboxílico incluem anidrido ftálico, anidrido tetra- hidroftálico, anidrido metiltetra-hidroftálico, anidrido 3,6- endometilenotetra-hidroftálico, anidrido hexacloroendometilenotetra-hidroftálico e anidrido metil-3,6- endometilenotetra-hidroftálico.

[090] Em uma realização, (a) é uma resina epóxi e um agente de cura com funcionalidade amina. Convenientemente, esta realização é capaz de ser curada em condições ambiente (por exemplo, de -5 a 50 °C a 50% RH).

[091] Agente de cura é normalmente utilizado em quantidade para que a estequiometria de grupos reativos sobre o agente de cura para o grupo reativo sobre a resina termorretrátil orgânica seja de 0,4 a 1,5:1, preferencialmente 0,5-1,3:1. Por exemplo, se o polímero termorretrátil orgânico for uma resina epóxi e o agente de cura possuir funcionalidade amina, a estequiometria de hidrogênio ativo sobre o agente de cura com funcionalidade amina para epóxi sobre a resina epóxi é de 0,4 a 1,5:1, preferencialmente de 0,6-1,2:1.

[092] A composição de revestimento de acordo com todas as realizações da presente invenção compreende de 25,0 a 75,0% em volume, preferencialmente de 25,0 a 60,0% em volume, de preferência ainda maior de 25,0 a 50,0% em volume e, de preferência superior, de 25,0 a 40,0% em volume do polímero termorretrátil orgânico e agente de cura para o polímero termorretrátil orgânico.

FONTE DE ÁCIDO FOSFÓRICO OU SULFÔNICO (B):

[093] A fonte de ácido fosfórico ou sulfônico é um ou mais componentes que produz(em) ácido fosfórico ou sulfônico mediante exposição ao calor. Exposição ao calor tipicamente indica exposição a temperaturas de cerca de 150 °C e acima, normalmente no caso de incêndio.

[094] Exemplos dessas fontes incluem sais de sódio, potássio ou amônio de ácido fosfórico ou sulfônico, tais como polifosfato de amônio (APP), fosfato de monoamônio, fosfato de diamônio, fosfato de potássio (como tripolifosfato de potássio), fosfato de sódio, ácido paratolueno sulfônico, sulfato de amônio, sulfato de potássio e sulfato de sódio. Fontes preferidas incluem polifosfato de amônio (APP) e ácido paratolueno sulfônico.

[095] Adequadamente, (b) é uma fonte de ácido fosfórico. Uma fonte preferida de ácido é polifosfato de amônio, que é disponível comercialmente como Exolit AP422® da Clariant.

[096] Quando um revestimento produzido a partir da composição de revestimento de acordo com a presente invenção é exposto ao calor, normalmente em um incêndio, ácido é produzido pela fonte de ácido. O ácido gerado a partir da fonte de ácido reage com o polímero. Esta reação transmite funções de carbonização e sopro ao revestimento intumescente.

[097] A composição de revestimento compreende de 5,0 a 70,0% em volume da fonte de ácido. Preferencialmente, o volume da fonte de ácido varia de 10,0 a 60,0% em volume, de 20,0 a 50,0% em volume ou de 30,0 a 50,0% em volume, de preferência superior de 35,0 a 45,0% em volume.

[098] Para evitar dúvidas, o percentual em volume da fonte de ácido é o volume de toda a fonte de ácido (ou seja, o volume de polifosfato de amônio) e não o volume do ácido que é produzido pela fonte (ou seja, não o volume do ácido fosfórico).

FONTE DE ÍONS METÁLICOS E/OU DE METALOIDE (C):

[099] A composição de revestimento intumescente compreende de 1,0 a 60,0% em volume de uma ou mais fonte(s) de íon(s) metálico(s) e/ou de metaloide selecionada(s) a partir de óxidos, hidróxidos, carbonatos, bicarbonatos, fosfatos, cloretos, sulfatos, nitratos, silicatos e boratos de Al, Ti, Zn, Cu, Zr, Mg, Na ou Ca; óxidos, hidróxidos e carbonatos de Si e B; e seus complexos. Al, Ti, Zn, Cu, Zr, Mg, Na ou Ca são metais. Si e B são íons de metaloide.

[0100] Preferencialmente, o volume da fonte de íons metálicos/de metaloide varia de 1,0 a 50,0% em volume, de 1,0 a 40,0% em volume, de 1,0 a 30,0% em volume, de 5,0 a 60,0% em volume, de 5,0 a 50,0% em volume, de 5,0 a 40,0% em volume, de 5,0 a 30,0% em volume, de 5,0 a 20,0% em volume, por exemplo de 5,0 a 12,0% em volume.

[0101] Caso TiO2 esteja presente na composição de revestimento intumescente, TiO2 pode estar presente em teor de mais de 8,0% em volume.

[0102] Óxidos metálicos e óxidos de metaloide são compostos nos quais átomos de metal/metaloide são ligados a oxigênio. Óxidos metálicos simples possuem apenas um tipo de íon metálico, que se liga a um íon de óxido (O2-) em proporção suficiente para equilibrar as cargas sobre o íon metálico. Óxidos de metaloide simples contêm apenas um tipo de íon de metaloide, que se liga a um íon de óxido (O2-) em proporção suficiente para equilibrar as cargas sobre o íon de metaloide. Por exemplo, o íon de cobre Cu+, o íon de magnésio Mg2+, o íon de alumínio Al3+ e o íon de silício Si4+ combinam- se com o íon de óxido íon O2- para formar Cu2O (cuprita), MgO (periclase), Al2O3 (corindo) e SiO2 (sílica). Óxidos metálicos misturados compreendem mais de um tipo de íon metálico, por exemplo, MgAl2O4 (espinela) e FeTiO3 (ilmenita).

[0103] Fontes adequadas de óxidos metálicos que podem ser utilizadas isoladamente ou em combinação nas composições de acordo com a presente invenção são: Al2O3, TiO2, ZnO, ZrO2, SiO2, MgO, silicato de alumínio (às vezes denominado caulim) e argila de porcelana. Uma fonte adequada de óxido de metaloide inclui sílica (SiO2).

[0104] Hidróxidos metálicos compreendem ligações de metal-hidróxi e hidróxidos de metaloide compreendem ligações de metaloide-hidróxi. Hidróxidos de metal e metaloide também compreendem às vezes ligações de metal/metaloide-oxigênio.

[0105] Hidróxidos simples de metal/metaloide contêm um tipo de íon de metal ou metaloide que é ligado a um íon de hidróxido (OH-) e opcionalmente também um íon de óxido (O2-), em proporção suficiente para equilibrar as mudanças sobre o íon de metal/metaloide. Hidróxidos misturados de metal/metaloide contêm mais de um tipo de íon de metal e/ou metaloide, em que os íons de metal/metaloide são ligados a íons de hidróxido (OH-) e opcionalmente também íons de óxido (O2-), em proporção suficiente para equilibrar as alterações sobre os íons metálicos.

[0106] Um hidróxido metálico particularmente adequado para uso na presente invenção é Al(OH)3.

[0107] Carbonatos metálicos, bicarbonatos metálicos, fosfatos metálicos, cloretos metálicos, sulfatos metálicos, nitratos metálicos e boratos metálicos são compostos em que átomos de metal são ligados a íons de carbonato, bicarbonato, cloreto, sulfato, nitrato e borato, respectivamente. Nestes compostos, os íons metálicos são ligados aos íons funcionais relacionados acima em proporção suficiente para equilibrar as cargas sobre o íon metálico. Eles podem conter um ou mais tipos diferentes de íons metálicos. Estes compostos são conhecidos pelo técnico no assunto. Por exemplo, fontes de fosfatos metálicos incluem AlPO4 e MgPO4.

[0108] Uma fonte de átomos de metal/metaloide pode também ser um complexo que compreende íons de metal/metaloide ligados a mais de um dos contraíons a seguir: íons de óxido, hidróxido, carbonato, bicarbonato, cloreto, sulfato, nitrato e borato.

[0109] Fontes preferidas de íons metálicos para uso na presente invenção incluem um ou mais dentre TiO2, ZnO, ZnPO4, Al(OH)3, Al2O3, AlPO4, caulim (alumino silicato), MgO, MgPO4 e ZrO2.

[0110] Para evitar dúvidas, o percentual em volume da fonte de íons de metal/metaloide é o volume de toda a fonte de íons de metal/metaloide (ou seja, volume de TiO2) e não o volume do(s) íon(s) metálico(s) derivado(s) da fonte (ou seja, não o volume de Ti).

AGENTES DE SOPRO COM FUNCIONALIDADE AMINA SELECIONADOS A PARTIR DE UREIA, DICIANODIAMIDA, MELAMINA E SEUS DERIVADOS (D):

[0111] A composição de revestimento pode compreender agentes de sopro com funcionalidade amina selecionados a partir de ureia (CO(NH2)2), dicianodiamida (NC-NH-C(NH)NH2), melamina e seus derivados até o percentual em volume máximo de 5,0% em volume, desde que o volume total dos mencionados agentes de sopro com funcionalidade amina seja de não mais de 25,0% do volume de (c). Preferencialmente, o volume total dos mencionados agentes de sopro com funcionalidade amina (d) seja de não mais de 5,0% do volume de (c). MELAMINA POSSUI A ESTRUTURA QUÍMICA A SEGUIR:

[0112] Derivados de melamina são bem conhecidos na técnica. Derivados de melamina podem, por exemplo, ser um sal de melamina (por exemplo, cianurato de melamina) ou compreender a mesma estrutura exibida acima, exceto por pelo menos um dos hidrogênios sobre os grupos amino ligados ao anel aromático, que é substituído por um grupo alquila, alquenila ou arila opcionalmente substituído. Derivados de melamina incluem, por exemplo, cianureto de melamina, (mono)fosfato de melamina, fosfato de dimelamina, bifosfato de melamina, polifosfato de melamina, pirofosfato de melamina, melam(1,3,5-triazina-2,4,6-triamina-n-4,6-diamino- 1,3-5-triazin-2-ila), melem(-2,5,8-triamino-1,3,4,6,7,9,9b- hepta-azafenaleno) e melon(póli[8-amino-1,3,4,6,7,9,9b-hepta- azafenaleno-2,5-di-il)imino, melamina metilolada e hexametoximetil melamina.

[0113] Exemplos de derivados de ureia também são conhecidos na técnica e incluem, por exemplo, N-alquilureias tais como metil ureia, N,N’-dialquilureias tais como dimetilureia e N,N,N’-trialquilureias tais como trimetilureia, guanilureia, formamido amino ureia, fosfato de guanilureia, 1,3-diamino ureia, biureia e similares. Também se descobriu que agentes de sopro com funcionalidade amina e, particularmente, ureia, dicianodiamida, melamina e seus derivados, na composição de revestimento, possui efeito prejudicial sobre as propriedades de resistência e isolamento térmico das cinzas. Os inventores do presente buscam, portanto, reduzir ou preferencialmente eliminar a necessidade de agentes de sopro com funcionalidade amina selecionados a partir de ureia, dicianodiamida, melamina e seus derivados na composição de revestimento.

[0114] Preferencialmente, a composição de revestimento não compreende nenhum ou substancialmente nenhum (ou seja, 0% em volume) agente de sopro com funcionalidade amina selecionado a partir de ureia, dicianodiamina, melamina e seus derivados.

OUTROS AGENTES DE SOPRO (E):

[0115] Adequadamente, a composição de revestimento intumescente compreende um total de 0-5,0% em volume dos mencionados agentes de sopro com funcionalidade amina (d) e outros agentes de sopro (e) em que os mencionados outros agentes de sopro (e) são selecionados a partir de grafite expansível, THEIC (isocianurato de tris-(2- hidroxietila)), ácido sulfâmico, ácido bórico e sais de borato (tais como borato de sódio) e sais de tungstanato (tais como tungstanato de sódio).

[0116] O volume total dos mencionados agentes de sopro com funcionalidade amina (d) e outros agentes de sopro (e) deverá ser de não mais de 25,0% do volume de (c). Preferencialmente, o volume total dos mencionados agentes de sopro com funcionalidade amina (d) e outros agentes de sopro (e) é de não mais de 5,0% do volume de (c).

[0117] Componentes adicionais que são capazes de proporcionar função de sopro a um revestimento curado (f):

[0118] Adequadamente, a composição de revestimento intumescente compreende um total de 0-5,0% em volume dos mencionados agentes de sopro (d) e (e) e quaisquer componentes adicionais (f) que sejam capazes de proporcionar função de sopro a um revestimento curado.

[0119] Os componentes adicionais que são capazes de proporcionar função de sopro ao revestimento curado (f) proporcionam a função de sopro quando o revestimento curado é exposto ao calor (normalmente, cerca de 250 °C, tipicamente quando o revestimento curado é exposto a fogo).

[0120] O volume total de agentes de sopro (d), (e) e (f) deverá ser de não mais de 25,0% do volume de (c). Preferencialmente, o volume total dos mencionados agentes de sopro com funcionalidade amina (d), (e) e (f) é de não mais de 5,0% do volume de (c).

[0121] Exemplos de outros agentes de sopro (f) incluem, por exemplo, outros agentes de sopro com funcionalidade amina, tais como sulfamato de amônio e brometo de amônio, biurets, guanidina, glicina e seus derivados ou misturas.

AGENTES CARBONÍFICOS:

[0122] O polímero termorretrátil orgânico quando em um revestimento curado e exposto ao calor (incêndio) age como carbonífico ao reagir com ácido para formar cinzas carbonáceas. Agentes carboníficos adicionais, portanto, não são essenciais, mas podem ser incluídos na composição de revestimento intumescente, se desejado. Exemplos de fontes de carbono adicionais adequadas são pentaeritritol, dipentaeritritol, álcool polivinílico, amido, pó de celulose, resinas de hidrocarboneto, cloroparafinas e plastificantes fosfatados.

ACELERADORES

[0123] A composição de revestimento intumescente pode também compreender aceleradores conhecidos por acelerar a reação de cura entre uma resina epóxi e o agente de cura.

[0124] Exemplos de aceleradores conhecidos por acelerarem a reação de cura entre uma resina epóxi e o agente de cura incluem os álcoois, fenóis, ácidos carboxílicos, ácidos sulfônicos e sais a seguir:

[0125] Álcoois: etanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, t-butanol, álcool benzílico, álcool furfurílico e outros álcoois alquila, propanodiol, butanodiol, glicerol e outros álcoois póli-hídricos, trietanolamina, tri-isopropanolamina, dimetilaminoetanol e outras hidróxi aminas terciárias.

[0126] Fenóis: fenol, 2-clorofenol, 4- clorofenol, 2,4-diclorofenol, 2,4,6-triclorofenol, 2- nitrofenol, 4-nitrofenol, 2,4-dinitrofenol, 2,4,6- trinitrofenol, 2,4,6-tri-(dimetilaminometil)fenol, 4- cianofenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 4-etilfenol, 4- isopropilfenol, 2,4-dimetilfenol, 3,5-dimetilfenol, nonil fenol, eugenol, isoeugenol, cardanol e outros fenóis alquilados, 2,2’-di-hidroxibifenila, 2,4’-di-hidroxibifenila, 4,4’-di-hidroxibifenol, bisfenol A, bisfenol F, catecol, 4-t- butil catecol, resorcinol, 4-hexilresorcinol, orcinol, hidroquinona, naftalenodiol, antracenodiol, bifenilenodiol e outros fenóis di-hídricos substituídos, floroglucinol, floroglucida, calixareno, póli(4-vinilfenol) e outros fenóis póli-hídricos.

[0127] Ácidos carboxílicos: ácido acético, ácido propanoico, ácido butírico, ácido láctico, ácido fenil acético e outros ácidos alquil carboxílicos, ácido malônico, ácido oxálico, ácido maleico, ácido fumárico e outros ácidos dibásicos ou seus monoésteres, ácido benzoico, ácido 4-t- butil benzoico, ácido salicílico, ácido 3,5- diclorossalicílico, ácido 4-nitrobenzoico e outros ácidos aromáticos.

[0128] Ácidos sulfônicos: ácido metanossulfônico e outros ácidos alquil sulfônicos, ácido p-toluenossulfônico, ácido 4-dodecilbenzenossulfônico e outros ácidos sulfônicos aromáticos, ácido naftaleno dissulfônico, ácido dinonil naftaleno dissulfônico e outros ácidos póli-hídrico sulfônicos.

OUTROS INGREDIENTES OPCIONAIS:

[0129] A composição de revestimento intumescente de acordo com a presente invenção pode também conter outros componentes, por exemplo, um ou mais solventes, diluentes, aditivos para modificar a viscosidade de fusão (como óleo de rícino hidrogenado), agentes de coloração (como preto de carbono), fibras (por exemplo, fibra de cerâmica, fibra de vidro, fibra de carbono, carga de fibra de sílica), modificadores de reologia, plastificantes, dispersantes de pigmento, estabilizantes, agentes de liberação de molde, modificadores da superfície, retardadores de chama, agentes antibacterianos, antimofo, cargas de baixa densidade, cargas endotérmicas, promotores da carbonização, auxiliares de fluxo e agentes de nivelamento.

[0130] Se houver fibras na composição de revestimento, prefere-se que elas cumpram certos critérios com relação a dimensões. Fibras, se utilizadas, possuem preferencialmente formato de vara, no sentido em que elas possuem uma dimensão de “comprimento” mais longa e duas dimensões de “largura” que são perpendiculares ao comprimento. As fibras normalmente possuem razão entre o comprimento médio e a largura média de pelo menos 5, pelo menos 10, por exemplo, pelo menos 50.

[0131] Fibras podem ser adicionadas à composição de revestimento durante sua fabricação ou misturadas com a composição de revestimento antes da aplicação.

[0132] Essas fibras possuem “comprimento” médio de 150 μm a 8 mm e “largura” média de 1 a 50 μm.

[0133] Por exemplo, o comprimento médio pode ser de 150 μm a 7 mm, de maior preferência de 3 a 7 mm. O termo “média”, quando utilizado com relação a comprimento e largura, indica que existe certa variação do comprimento de fibras dentro da distribuição das fibras utilizadas. Média deve ser compreendida como o número médio geral. O comprimento e a largura da fibra podem ser medidos por meio de análise de imagem óptica com o uso do sistema MorFi (analisador MorFi).

[0134] Pode-se utilizar, por exemplo, fibras inorgânicas na composição de revestimento. Exemplos de fibras inorgânicas incluem fibras de carbureto, tais como fibras de carbureto de silício, fibras de carbureto de boro, fibras de carbureto de nióbio; fibras de nitreto, tais como fibras de nitreto de silício; fibras que contêm boro, tais como fibras de boro, fibras de boreto; fibras que contêm silício, tais como fibras de silício, fibras de alumina-boro-sílica, fibras de vidro E (alumoborossilicato não alcalino, fibras de vidro C (cal sodada-alumoborossilicato não alcalino ou com baixa alcalinidade), fibras de vidro A (cal sodada-silicato alcalino), fibras de vidro S, fibras de vidro CEMFIL, fibras de vidro ARG, fibras de vidro mineral, fibras de alumossilicato de magnésia não alcalino, fibras de quartzo, fibras de ácido silícico, fibras de sílica, fibras com alto teor de sílica, fibras com alto teor de sílica de alumina, fibras de alumossilicato, fibras de silicato de alumínio, fibras de alumossilicato de magnésia, fibras de borossilicato de soda, fibras de silicato de soda, fibras de policarbossilano, fibras de polititanocarbossilano, fibras de polissilazano, fibras de hidridopolissilazano, fibras de tobermorita, fibras de silicato de samário, fibras de volastonita, fibras de silicato de alumínio e potássio; fibras metálicas, tais como fibras de ferro, fibras de alumínio, fibras de aço, fibras de zinco; fibras de carbono, como fibras de carbono puro, fibras de grafite, fibras de lã de escória, fibras de carvão vegetal; fibras de lã de rocha, como fibras de lã de rocha pura e fibras de lã de rocha de basalto; fibras minerais processadas a partir de lã mineral; fibras de rocha vulcânica; fibras de atapulgita; etc.; modificadas por meio de qualquer processo químico ou físico; e qualquer de suas misturas.

[0135] Fibras preferidas são fibras de vidro, por exemplo, fibras de vidro E, fibras de vidro C, fibras de vidro A, fibras de vidro S, fibras de vidro CEMFIL, fibras de vidro ARG e fibras de vidro mineral, que podem ser revestidas ou modificadas opcionalmente por meio de qualquer processo conhecido.

[0136] Fibras, tais como fibras de vidro, podem estar presentes na composição de revestimento em até 10% em volume. Conforme mencionado acima, o comprimento médio pode ser de 150 μm a 7 mm, por exemplo, 3 mm a 7 mm.

[0137] Podem ser empregadas misturas de fibras.

[0138] Alternativamente, a composição de acordo com a presente invenção substancialmente não contém fibras. Por exemplo, a composição de revestimento de acordo com a presente invenção pode compreender até, no máximo, 1,5% em peso de fibras do peso total de todos os componentes da composição de revestimento exceto solvente.

[0139] Exemplos de diluentes incluem resinas de (meta)acrilato e resinas com funcionalidade (meta)acrilato, tais como acrilatos de uretano, ésteres de acrilato derivados de resina epóxi, acrilatos de poliéter, acrilatos de poliéster, acrilato de poliamida, polímeros acrílicos com grupos acrílicos pendentes e acrilatos de silicone.

APLICAÇÃO:

[0140] A composição de revestimento de acordo com a presente invenção pode ser aplicada diretamente à superfície a ser protegida (ou seja, como primer/acabamento) ou sobre uma camada de revestimento de primer. A composição de revestimento é líquida quando aplicada. A composição de revestimento é tipicamente aplicada sob temperaturas de -10 a 60 °C. A composição de revestimento deve, portanto, ser um líquido a -10 até 60 °C. A composição de revestimento líquida de acordo com a presente invenção pode ser aplicada por meio de métodos convencionais, por exemplo, por pulverização a vácuo, despejamento (utilizado em moldes), pincelamento ou aplicação com espátula.

[0141] Normalmente, a viscosidade da composição de revestimento líquida -10 até 60 °C é adequada para permitir atomização efetiva e formação de gotículas sob as condições de alto corte associadas a técnicas de aplicação de pulverização a vácuo de vários componentes. A composição de revestimento líquida pode ser pré-aquecida até temperaturas de 60 °C no equipamento de pulverização a vácuo para reduzir a viscosidade da composição de revestimento líquida.

[0142] A composição de revestimento intumescente pode ser fornecida em dois ou mais pacotes e, neste caso, o agente de cura é fornecido em um pacote diferente para o polímero termorretrátil orgânico. Por exemplo, a composição de revestimento pode compreender um primeiro pacote que compreende o(s) polímero(s) termorretrátil(eis) e um segundo pacote que compreende o(s) agente(s) de cura para o(s) polímero(s) termorretrátil(eis). O primeiro pacote e o segundo pacote são misturados antes da aplicação sobre o substrato.

[0143] A composição de revestimento pode ser aplicada sobre vários substratos. Ela é particularmente adequada para aplicação sobre substratos metálicos, tais como substratos de aço e de alumínio, e materiais compostos, tais como plástico reforçado com vidro (GRP). Devido à combinação de excelente resistência e proteção térmica proporcionada pelas cinzas, o revestimento intumescente pode proteger estruturas contra incêndios de hidrocarboneto, tais como incêndios de jato. A composição de revestimento de acordo com a presente invenção pode ser aplicada, portanto, em zonas onde há risco de incêndio de jato (tais como instalações marítimas e instalações de petróleo e gás).

[0144] Quando aplicado a um substrato, a espessura da película seca da camada de revestimento intumescente é normalmente de 0,1 mm a 40 mm, por exemplo, 1,0 mm a 30 mm, ou 2,0 mm a 30 mm. A espessura da película fina pode ser medida com o uso de um medidor de espessura de revestimento Elcometer 355.

[0145] Para evitar dúvidas, as características fornecidas no relatório descritivo acima podem ser combinadas em qualquer ordem.

[0146] A presente invenção será agora elucidada com referência aos exemplos a seguir. Estes se destinam a ilustrar a presente invenção, mas não a serem considerados limitações do seu escopo, de nenhuma forma.

EXEMPLOS MÉTODOS DE TESTE: TESTE DE PROTEÇÃO TÉRMICA CONTRA INCÊNDIOS (TEMPO ATÉ A FALHA):

[0147] A capacidade de proteção contra incêndios relativa de cada revestimento foi determinada por meio do método térmico de calorímetro de cone, que é um método com base em laboratório mencionado em diversos estudos acadêmicos analisados por pares (Bartholmai, M., Schartel, B., FRPM ’05, BAM, Berlim, Alemanha, 7-9 de setembro de 2005).

[0148] O método utiliza um cone de aquecimento (diâmetro de 160 mm) que fornece fluxo de calor de 50 kW/m2 para simular incêndio. Um termopar é colado sobre o lado não revestido do painel e, em seguida, o painel é colocado em um suporte de amostra que deixa a superfície pintada aberta para o aquecedor de cone. O termopar é ligado a um registrador de dados Grant série 2020 para ler a evolução da temperatura à medida que o lado revestido é aquecido. A amostra é colocada a uma distância de 25 mm a partir da extremidade do cone. O tempo até a falha da amostra é considerado o tempo decorrido para que o termopar registre temperatura da face contrária de 400 °C.

TESTE DE RESISTÊNCIA DE CINZA:

[0149] A resistência relativa de cada uma das cinzas produzida por meio do teste térmico de calorímetro de cone foi testada utilizando um medidor de força Mecmesin AFG 100N. A cinza é mantida em resfriamento à temperatura ambiente e colocada em seguida sob um êmbolo medidor de força (diâmetro de 20 mm). Um motor de passo é utilizado para fornecer força constante para o êmbolo. O êmbolo é dirigido para a cinza até atingir a metade da altura da cinza e a resistência à força é medida. Quanto mais alta a resistência da cinza à força do êmbolo, mais dura a cinza e maior a integridade estrutural (e maior o valor N).

TESTE DE FATOR DE INTUMESCÊNCIA:

[0150] A espessura de filme seco da tinta curada foi medida utilizando um Medidor de Espessura de Revestimento Elcometer 355. A altura final da cinza é medida utilizando um Medidor de Profundidade Hydracone. O fator de intumescência é calculado como a razão da espessura de filme seco inicial da altura da cinza.

PREPARAÇÃO DE AMOSTRA DAS COMPOSIÇÕES 1-6:

[0151] As composições 1 a 6 que compreendem os componentes exibidos na Tabela 1 foram elaboradas misturando- se em primeiro lugar todos os componentes, exceto o agente de cura, na base de resina por meio de Dispermat de alta velocidade. O agente de cura de poliamido amina foi adicionado em seguida e cada composição de revestimento de teste foi aplicada a um painel de aço com primer jateado (100 x 100 x 4 mm) até espessura de 1 mm utilizando um aplicador de coleta. Os revestimentos foram mantidos em cura à temperatura ambiente por 24 horas antes do teste de acordo com os procedimentos indicados acima.

TABELA 1

[0152] Percentual em volume de cada componente das Composições 1-6: * EXEMPLOS COMPARATIVOS:

RESULTADOS DE COMPOSIÇÕES DE TESTE 1-6: TABELA 2 RESULTADOS DE TESTE: ¥ Não pôde ser medido, pois a cinza era compactademais.

[0153] A Composição 1 fornece uma epóxi amina padrão intumescente sem adição de óxido metálico que age como sistema controle/padrão. Esta possui tempo até a falha (desempenho térmico) razoável, mas baixa resistência de cinza (N).

[0154] O tempo até a falha e a resistência de cinza da Composição 2 demonstram que a adição de óxidos metálicos sob baixa concentração (cerca de 1% em peso) melhora o desempenho térmico da cinza, mas a resistência de cinza não é significativamente aprimorada pelos baixos níveis de óxido metálico.

[0155] A fim de aumentar a resistência de cinza, adicionou-se mais óxido metálico à composição (composição 3). Os resultados demonstram, entretanto, que o óxido metálico adicional também reduziu a proteção térmica. A adição de mais óxido metálico como na composição 4 demonstra que a proteção térmica tornou-se ainda pior.

[0156] O conhecimento atualmente aceito de proteção contra incêndios intumescente iguala a proteção térmica com o aumento da quantidade de intumescência. Também é intuitivo que o meio de geração de intumescência é a adição de mais agente de sopro. Surpreendentemente, entretanto, a Composição 5 demonstra que a adição de melamina à composição 4 gera aprimoramento do desempenho térmico.

[0157] É surpreendente, portanto, observar o resultado da Composição 6, em que a remoção de todo o agente de sopro de melamina gera (i) aumento da proteção térmica e (ii) resistência de cinza significativamente mais dura (ao ponto em que o revestimento é capaz de fornecer proteção intumescente contra incêndios de hidrocarboneto).

[0158] Convenientemente, a Composição 6 possui VOC de 0%. Isso naturalmente não seria possível se houvesse sido utilizado um polímero termoplástico, pois os polímeros termoplásticos necessitam, quando formulados, de solvente, que evapora quando o revestimento seca.

PREPARAÇÃO DE AMOSTRA DA COMPOSIÇÃO 7:

[0159] A Composição 7 que compreende os componentes exibidos na Tabela 3 foi elaborada, em primeiro lugar, por meio da mistura de todos os componentes, exceto pelo agente de cura na base de resina por meio de Dispermat em alta velocidade. O agente de cura de poliamido amina foi adicionado em seguida e a composição de revestimento intumescente foi aplicada a painel de aço com primer jateado (100x100x4 mm) até espessura de 1 mm utilizando um aplicador de coleta. A composição de revestimento foi mantida em cura à temperatura ambiente por 24 horas antes do teste.

[0160] Determinou-se o fator de intumescência e a resistência de cinza de revestimento preparado a partir da Composição 7 e uma composição de revestimento intumescente com base em epóxi amina disponível comercialmente contendo melamina (padrão). TABELA 3

TABELA 4 RESULTADOS DE TESTE:

[0161] Os resultados de teste da Tabela 4 demonstram que um revestimento formado a partir de uma composição de revestimento de acordo com a presente invenção possui bom fator de intumescência (idêntico ao revestimento comercial padrão que compreende melamina), mas resistência de cinza significativamente melhor.

Claims

1. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, caracterizada por compreender: a. 25,0-75,0% em volume de um ou mais polímero(s) termorretrátil(ies) orgânico(s) e agente(s) de cura para o polímero(s) termorretrátil(eis) orgânico(s); b. 5,0-70,0% em volume de uma ou mais fonte(s) de ácido fosfórico e/ou ácido sulfônico, c. 1,0-60,0% em volume de uma ou mais fonte(s) de íon(s) metálico(s) e/ou de metaloide selecionada(s) a partir de óxidos, hidróxidos, carbonatos, bicarbonatos, fosfatos, cloretos, sulfatos, nitratos e silicatos de Al, Ti, Zn, Cu, Zr, Mg, Na ou Ca; e óxidos, hidróxidos, carbonatos de Si ; e seus complexos; a composição compreendendo adicionalmente um total de 0,0-5,0% em volume de agentes de sopro com funcionalidade amina (d) e outros agentes de sopro (e), sendo que d. os agentes de sopro com funcionalidade amina são selecionados a partir de ureia, dicianodiamida, melamina e seus derivados, desde que o volume total dos mencionados agentes de sopro com funcionalidade amina seja de não mais de 25% do volume de (c), e e. os outros agentes de sopro são selecionados a partir de grafite expansível, THEIC, ácido sulfâmico, ácido bórico, sais de borato, sais de tungstanato e seus derivados, em que o percentual em volume é calculado sobre o volume total dos componentes não voláteis da composição de revestimento.

2. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender um total de 0-5,0% em volume dos mencionados agentes de sopro (d) e (e) e quaisquer componentes adicionais (f) que são capazes de fornecer função de sopro a um revestimento curado.

3. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada por (a) compreender um polímero termorretrátil orgânico que compreende pelo menos um dos grupos funcionais a seguir: grupos epóxi, amina, éster, vinila, vinil éster, amida, uretano, mercaptan, ácido carboxílico, acriloíla, metacriloíla, isocianato, alcoxissilila, anidrido, hidroxila, alcóxi e politiol.

4. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por (a) compreender um polímero termorretrátil orgânico selecionado a partir de uma resina epóxi, resina de organopolissiloxano ou uma de suas combinações e um agente de cura selecionado a partir de um agente de cura com funcionalidade amina, tiol, ácido carboxílico, anidrido e/ou álcool.

5. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por (b) ser selecionado a partir de polifosfato de amônio (APP) ou ácido paratolueno sulfônico.

6. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por (c) ser selecionado a partir de um ou mais óxidos, hidróxidos, carbonatos, bicarbonatos, fosfatos, cloretos, sulfatos, nitratos e silicatos de Al, Ti, Zn, Cu, Zr, Mg, Na ou Ca e seus complexos.

7. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por (c) ser selecionado a partir de um ou mais dentre TiO2, ZnO, ZnPO4, Al(OH)3, Al2O3, AlPO4, caulim, MgO, MgPO4 ou ZrO2.

8. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo polímero termorretrátil orgânico de (a) compreender uma resina com funcionalidade epóxi e um agente de cura com funcionalidade amina.

9. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo volume total dos agentes de sopro (d), (d)+(e) ou (d)+(e)+(f) ser de não mais de 5% do volume de (c).

10. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO INTUMESCENTE LÍQUIDA CURÁVEL À TEMPERATURA AMBIENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo percentual em volume de (c) variar de 5,0 a 12,0% em volume.

11. SUBSTRATO, caracterizado por ser revestido por uma composição de revestimento intumescente líquida curável à temperatura ambiente conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

12. MÉTODO DE PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS CONTRA INCÊNDIO, caracterizado pelo revestimento da estrutura com uma composição de revestimento intumescente líquida curável à temperatura ambiente conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, permitindo a cura da composição de revestimento à temperatura ambiente.