BR112016028622B1

BR112016028622B1 - Método para medir o peso de uma composição de revestimento de passivação

Info

Publication number: BR112016028622B1
Application number: BR112016028622-7A
Authority: BR
Inventors: Vikram Kumar; Lesley Hwang; Kujtim Bizati
Original assignee: Momentive Performance Materials Inc.
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2021-08-03
Also published as: CN106461374B; US20150377608A1; CN106461374A; WO2016003761A1; US9606048B2; JP6595511B2; EP3161453A1; JP2017522547A; EP3161453B1; BR112016028622A2

Abstract

método para determinar o peso e a espessura de uma composição de revestimento de passivação em um substrato. a presente invenção refere-se a um método para medir o peso de uma composição de revestimento de passivação em um substrato móvel com interrupção mínima. o método da presente invenção é especialmente útil para o controle de qualidade eficaz em um ambiente industrial.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção

[001]A presente invenção refere-se a um método para determinar o peso e a espessura de uma composição de revestimento de passivação em um substrato. Particularmente, a invenção refere-se a uma composição de revestimento de passivação em um substrato de metal, em que o substrato de metal é uma operação de bobina móvel.

2. Descrição da Técnica Relacionada

[002]Uma variedade de composições de revestimento de passivação comerciais é conhecida para preparar superfícies de metal para prevenir a corrosão e melhorar a adesão de tintas ou outros revestimentos à superfície. Por exemplo, revestimentos de pré-tratamento de silano são usados em aplicações comerciais para fornecer propriedades anticorrosivas às superfícies de metal e/ou para preparar as superfícies de metal antes das operações de pintura. Entretanto, os pré- tratamentos de silano são extremamente difíceis de detectar por inspeção visual humana porque os pré-tratamentos de silano são incolores quando aplicados, e em pesos de revestimento muito baixos.

[003]Métodos para determinar a presença de películas finas em um substrato são conhecidos. Certos corantes fluorescentes em revestimentos de película de metal foram usados para determinar se ou não o revestimento foi aplicado à superfície. Especificamente, os agentes abrilhantadores fluorescentes estilbeno e cumarina são adicionados em um revestimento de metal livre de cromo e, depois de cobrir o metal com o revestimento, o metal é visto sob luz ultravioleta (UV) e a presença de revestimento é detectada a olho nu. Os métodos são úteis em sua capacidade de determinar se um revestimento foi aplicado em um substrato. Os métodos foram desenvolvidos envolvendo determinação quantitativa da espessura do revestimento, uma matéria de controle de qualidade importante. Embora o uso possível de estilbeno e cumarina em determinações quantitativas de espessura de um revestimento não seja preferido, porque foi descoberto que estes compostos frequentemente não exibem a precisão necessária em seu uso em um sistema calibrado para determinar a espessura do revestimento que é necessária em uma espessura comercialmente factível do sistema de medição de revestimento. A fluorescência nativa do revestimento pode interferir com a medição de intensidade de fluorescência do revestimento.

[004]Métodos para determinar espessura de películas de óleo transparentes em superfícies de metal por detecção de compostos fluorescentes misturados no óleo também são conhecidos. Entretanto, devido à natureza de películas de óleo, estes métodos não são precisos e, portanto, não são adequadamente reproduzíveis para a determinação da espessura de um revestimento formador de película secável, seco, curável ou curado em um substrato. A camada de óleo não é, tipicamente, mantida na superfície do substrato se camadas adicionais de um revestimento são necessárias no substrato coberto com óleo, tal como um pré- revestimento, um primer ou uma cobertura de cor.

[005]É mais difícil determinar o peso e a espessura de uma composição de revestimento de passivação em um substrato móvel, por exemplo, uma operação de bobina móvel, sem interromper significantemente o movimento do substrato.

[006]Consequentemente, existe uma necessidade de ser capaz de detectar prontamente a presença, peso e espessura da composição de revestimento de passivação como um aspecto essencial de controle de qualidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007]De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um método para medir o peso de uma composição de revestimento de passivação em um substrato compreendendo as etapas de: (i) aplicar uma composição de revestimento de passivação em um substrato para obter uma composição de revestimento de passivação de amostra; (ii) medir um espectro de energia de Infravermelho por Transformada de Fourier da composição de revestimento de passivação de amostra; (iii) obter um padrão de calibração usando um espectro de energia de Infravermelho por Transformada de Fourier de uma ou mais amostras de calibração tendo um peso pré-determinado da composição de revestimento de passivação no substrato; e, (iv) comparar o espectro de energia de Infravermelho por Transformada de Fourier com o padrão de calibração para resultar em uma medição do peso da composição de revestimento de passivação de amostra no substrato.

[008]O método da presente invenção fornece medições exatas do peso e a espessura de um substrato móvel com interrupção mínima. O método da presente invenção é especialmente útil para o controle de qualidade eficaz em um ambiente industrial.

BREVE DESCRIÇÃO DA FIGURA

[009]A FIG. 1 mostra correlação do sinal de FTIR com um segundo de tempo de aquisição de padrões de calibração # 2 a 5.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS

[010]Na descrição e reivindicações aqui, os seguintes termos e expressões devem ser entendidos como indicados aqui abaixo.

[011]Também será entendido que qualquer faixa numérica relatada aqui se destina a incluir todas as sub-faixas dentro daquela faixa e qualquer combinação de pontos finais das ditas faixas ou sub-faixas.

[012]Todos os métodos descritos aqui podem ser realizados em qualquer ordem adequada a menos que de outro modo indicado ou claramente contrário ao contexto. O uso aqui de quaisquer e todos os exemplos ou linguagem de exemplificação (por exemplo, tal como), se destina meramente para melhor ilustrar a invenção e não representa uma limitação no escopo da invenção a menos que de outro modo reivindicado. Nenhuma linguagem na descrição deve ser interpretada como indicando qualquer elemento não-reivindicado como essencial à pratica da invenção.

[013]Será entendido ainda que qualquer composto, material ou substância que é expressa ou implicitamente divulgado na descrição e/ou relatado em uma reivindicação como pertencendo um grupo de compostos estrutural, composicional e/ou funcionalmente relacionados, materiais ou substâncias incluem representativos individuais do grupo e todas as combinações dos mesmos.

[014]Como usado aqui, o termo “bare metal” refere-se a superfícies de metal que não foi tratado com a conversão ou composição de revestimento de passivação da invenção e não foi pintado. Como usado aqui, a expressão “revestimento de passivação” deverá ser entendida ser sinônimo com “revestimento de conversão”.

[015]Será entendido aqui que qualquer composição de revestimento de passivação conhecida ou comercialmente usada pode ser utilizada aqui. Exemplos de composições de revestimento de passivação incluem revestimentos contendo silano, revestimentos de alcóxido de metal, tais como tetraetóxido de titânio e tetraetóxido de zircônio, revestimentos de ácido fluorozircônico e revestimentos de ácido fluorotitânico.

[016]Um revestimento contendo silano é uma composição de revestimento compreendendo pelo menos um composto selecionado a partir do grupo que consiste de silano organofuncional, hidrolisado do silano organofuncional e condensado do silano organofuncional. Será entendido aqui que a composição de revestimento contendo silano pode incluir uma mistura de dois ou mais compostos selecionados a partir do grupo que consiste de silanos organofuncionais, hidrolisados e condensados.

[017]Em uma forma de realização, a composição de revestimento contend silano contém um silano organof uncional tendo a Fórmula (I) geral

em que X é um grupo organofuncional de valência, incluindo grupos mono-, di- ou polivalentes; cada ocorrência de R1é independentemente um grupo orgânico divalente linear, ramificado ou cíclico de até 12 átomos de carbono, mais especificamente até 10 átomos de carbono, e mais especificamente de até 8 átomos de carbono e opcionalmente contendo um ou mais heteroátomos, tais como os exemplos não limitantes de O, N, P, Cl, Br, I e S, com a condição de que X e o átomo de silício do grupo silila sejam ligados ao grupo R1através de uma ligação covalente a um átomo de carbono de R1, desse modo formando uma ponte entre o grupo organofuncional X e o grupo silila; cada ocorrência de R2é independentemente uma alquila, alquila substituída por alcóxi, arila ou aralquila, cada uma contendo até 16 átomos de carbono, mais especificamente de até 12 átomos de carbono e mais especificamente de até 8 átomos de carbono; cada R3é independentemente uma acetila, alquila ou alquila substituída por alcóxi, cada uma contendo até 16 átomos de carbono, mais especificamente até 12 átomos de carbono e mais especificamente até 8 átomos de carbono ou hidrogênio; r é um número inteiro de 1 a 4, mais especificamente 1 ou 2 e mais especificamente 1; e a é 0, 1 ou 2, mais especificamente 0 ou 1 e mais especificamente 0.

[018]Um hidrolisado da Fórmula (I) é onde pelo menos um R3é independentemente um hidrogênio. Um condensado é um polissiloxano formado a partir da reação de pelo menos dois hidrolisados da Fórmula (I), que são ligados juntos através de uma ligação Si-O-Si.

[019]Exemplos não limitantes de R1são grupos metileno, etileno, propileno, isopropileno, butileno, isobutileno, ciclo-hexileno e fenileno.

[020]Em uma forma de realização, X é um grupo funcional, tais como os exemplos não limitantes de amino, mercapto, glicidóxi, epoxiciclo-hexila, epoxiciclo- hexiletila, hidroxila, epissulfeto, acrilato, metacrilato, ureido, tioureido, vinila, alila, tiocarbamato, ditiocarbamato, éter, tioéter, dissulfeto, trissulfeto, tetrassulfeto, pentassulfeto, hexassulfeto, xantato, tritiocarbonato, ditiocarbonato, cianurato, isocianurato, -NHC(=O)OR5ou -NHC(=O)SR5onde R5é um grupo hidrocarbila monovalente contendo de 1 a 12 átomos de carbono, mais especificamente de 1 a 8 átomos de carbono ou um grupo -R1Si(R2)a(OR3)3-a, em que cada ocorrência de R1é independentemente um grupo orgânico divalente linear, ramificado ou cíclico de até 12 átomos de carbono, mais especificamente até 10 átomos de carbono, e mais especificamente de até 8 átomos de carbono e opcionalmente contendo um ou mais heteroátomos, tais como os exemplos não limitantes de O, N, P, Cl, Br, I e S, com a condição de que -NHC(=O)O- ou -NHC(=O)S- e o átomo de silício do grupo silila sejam ligados ao grupo R1através de uma ligação covalente a um átomo de carbono de R1, desse modo formando uma ponte entre o grupo organofuncional X e o grupo silila; cada ocorrência de R2é independentemente uma alquila, alquila substituída por alcóxi, arila ou aralquila, cada uma contendo até 16 átomos de carbono, mais especificamente de até 12 átomos de carbono e mais especificamente de até 8 átomos de carbono, cada R3é independentemente um hidrogênio, acetila, alquila ou alquila substituída por alcóxi, cada uma contendo até 16 átomos de carbono, mais especificamente até 12 átomos de carbono e mais especificamente até 8 átomos de carbono ou hidrogênio; e a é 0, 1 ou 2, mais especificamente 0 ou 1 e mais especificamente 0.

[021]Em uma forma de realização, o conjunto de grupos organofuncionais univalentes aqui inclui, mas não é limitado a, -NH2, -SH, -O-CH2-C2H3O, -CH2-CH2- C6H9O, -C6H9O, -NR(C=O)OR, -O(C=O)NRR, -NR(C=O)NR2, (-N)(NR)(NR)C3O3, onde (-N)(NR)(NR)C3O3representa um anel isocianurato monovalente, C2H3O representa um oxirano, C6H9O representa 7-oxa-[4,1,0]ciclo-heptila, cada ocorrência de R é independentemente selecionada a partir do grupo que consiste de hidrogênio, alquila de 1 a 6 átomos de carbono, cicloalquila de 3 a 10 átomos de carbono, alquenila de 2 a 6 átomos de carbono, arileno de 6 a 10 átomos de carbono ou alcarileno de 7 a 12 átomos de carbono.

[022]Em uma outra forma de realização aqui, o conjunto de grupos organofuncionais divalentes aqui inclui, mas não é limitado a, carbamato, -(- )N(C=O)OR, ureido -NR(C=O)NR-, e isocianurato divalente, (-N)2(NR)C3O3 onde R é independentemente selecionado a partir do grupo de hidrogênio, alquila de 1 a 6 átomos de carbono, cicloalquila de 3 a 10 átomos de carbono, alquenila de 2 a 6 átomos de carbono, arileno de 6 a 10 ou alcarileno de 7 a 12 átomos de carbono.

[023]Ainda em uma outra forma de realização aqui, o conjunto de grupos organofuncionais trivalentes aqui inclui, mas não é limitado a, carbamato, (- )2NC(=O)O-, ureido, (-)2NC(=O)NR-, e isocianurato trivalente (-N)3C3O3, em que cada ocorrência de R é independentemente selecionada a partir do grupo que consiste de hidrogênio, alquila de 1 a 6 átomos de carbono, cicloalquila de 3 a 10 átomos de carbono, alquenila de 2 a 6 átomos de carbono, arileno de 6 a 10 átomos de carbono, ou alcarileno de 7 a 12 átomos de carbono.

[024]Em uma outra forma de realização aqui, o conjunto de grupos organofuncionais tetravalentes aqui inclui, mas não é limitado a ureido, (- )2N(C=O)N(-)2.

[025]Em uma forma de realização específica, o silano organofuncional é ureido univalente -NR(C=O)NR2, ureido divalente -NR(C=O)NR- e (-)2N(C=O)NR2, ureido trivalente (-)2NC(=O)NR-, ureido tetravalente (-)2N(C=O)N(-)2 e isocianurato trivalente (-N)3C3O3 onde R é independentemente selecionado a partir do grupo de hidrogênio, alquila de 1 a 6 átomos de carbono, cicloalquila de 3 a 10 átomos de carbono, alquenila de 2 a 6 átomos de carbono, arileno de 6 a 10 ou alcarileno de 7 a 12 átomos de carbono.

[026]Em uma forma de realização específica, r é um número inteiro de 1 a 4 e especificamente de 2 a 4, e mais especificamente 3 a 4.

[027]Em uma forma de realização, o revestimento contendo solução de silano contém ureido silanos tendo a Fórmula (II) geral: RO

ou condensados de tal silano, em que cada ocorrência de R é independentemente selecionada a partir do grupo que consiste de hidrogênio, alquila de 1 a 6 átomos de carbono, cicloalquila de 3 a 10 átomos de carbono, alquenila de 2 a 6 átomos de carbono, arileno de 6 a 10 átomos de carbono ou alcarileno de 7 a 12 átomos de carbono, cada ocorrência de R1é independentemente um grupo orgânico divalente linear, ramificado ou cíclico de até 12 átomos de carbono, mais especificamente até 10 átomos de carbono, e mais especificamente de até 8 átomos de carbono e opcionalmente contendo um ou mais heteroátomos, tais como os exemplos não limitantes de O, N, P, Cl, Br, I e S; cada ocorrência de R2é independentemente uma alquila, alquila substituída por alcóxi, arila ou aralquila, cada uma contendo até 16 átomos de carbono, mais especificamente de até 12 átomos de carbono e mais especificamente de até 8 átomos de carbono, cada R3é independentemente um hidrogênio, acetila, alquila ou alquila substituída por alcóxi, cada uma contendo até 16 átomos de carbono, mais especificamente até 12 átomos de carbono e mais especificamente até 8 átomos de carbono ou hidrogênio; e a é 0, 1 ou 2, mais especificamente 0 ou 1 e mais especificamente 0.

[028]Um condensado da Fórmula (II) tem a Fórmula (III) geral:

em que cada ocorrência de R é independentemente selecionada a partir do grupo que consiste de hidrogênio, alquila de 1 a 6 átomos de carbono, cicloalquila de 3 a 10 átomos de carbono, alquenila de 2 a 6 átomos de carbono, arileno de 6 a 10 átomos de carbono ou alcarileno de 7 a 12 átomos de carbono, cada ocorrência de R1é independentemente um grupo orgânico divalente linear, ramificado ou cíclico de até 12 átomos de carbono, mais especificamente até 10 átomos de carbono, e mais especificamente de até 8 átomos de carbono e opcionalmente contendo um ou mais heteroátomos, tais como os exemplos não limitantes de O, N, P, Cl, Br, I e S; cada ocorrência de R2é independentemente uma alquila, alquila substituída por alcóxi, arila ou aralquila, cada uma contendo até 16 átomos de carbono, mais especificamente de até 12 átomos de carbono e mais especificamente de até 8 átomos de carbono, cada R3é independentemente um hidrogênio, acetila, alquila ou alquila substituída por alcóxi, cada uma contendo até 16 átomos de carbono, mais especificamente até 12 átomos de carbono e mais especificamente até 8 átomos de carbono ou hidrogênio; e cada ocorrência de a é independentemente 0, 1 ou 2, mais especificamente 0 ou 1 e mais especificamente 0; cada ocorrência de b é independentemente 1, 2 ou 3, mais especificamente 2 ou 3, com a condição de que a + b = 3, e n sejam 2 a 25, mais especificamente 2 a 8 e mais especificamente 3 a 5.

[029]Preferivelmente, R é hidrogênio, R1é metileno, etileno ou propileno e R3é individualmente escolhido a partir do grupo que consiste de hidrogênio, etila, metila, propila, iso-propila, butila, iso-butila, sec-butila, e acetila.

[030]O ureido silano particularmente preferido utilizado na invenção é Y- ureidopropiltrimetoxissilano tendo a Fórmula (IV) geral:

[031]Este composto é comercialmente disponível sob a designação “silano Silquest A-1524” a partir de Momentive Performance Materials. 3- Ureidopropiltrietoxissilano também pode ser usado para preparar os hidrolisados, em que pelo menos um do grupo Si-OCH3 reage com água para formar um grupo Si- OH, ou um condensado, em que pelo menos dois hidrolisados reagem entre si para formar um polisiloxano. 3-Ureidopropiltrietioxissilano puro é um material sólido ceroso. Um solvente pode ser usado para dissolver o sólido ceroso. 3- Ureidopropiltrietoxissilano comercialmente disponível é dissolvido em metanol, e como um resultado, não é um composto puro, mas contém tanto grupos metóxi e etóxi ligados ao mesmo átomo de silício. Quando completamente hidrolisado, o hidrolisado é 3-ureidopropilsilanotriol.

[032]Em uma forma de realização aqui, o silano organofuncional usado para preparar a composição de revestimento contendo silano ou o hidrolisado ou o condensado é selecionado a partir do grupo que consiste de vinilmetildietoxissilano, viniltrimetoxissilano, vinildimetiletoxissilano, viniltrietoxissilano, viniltripropoxisilano, vinil-tris(2-metoxietoxissilano), estiriletiltrimetoxissilano, gama- acriloxipropiltrimetoxissilano, gama-(acriloxipropil)metildimetoxissilano, gama- metacriloxipropiltrimetoxissilano, gama-metacriloxipropiltrietoxissilano, gama- metacriloxipropilmetildimetoxissilano, gama-metacriloxipropilmetildietoxissilano, gama-metacriloxipropil-tris-(2-metoxietóxi)silano, beta-(3,4-epoxiciclo- hexil)etiltrimetoxissilano, beta-(3,4-epoxiciclo-hexil)etiltrietoxissilano, gama- glicidoxipropiltrimetoxissilano, gama-glicidoxipropiltrietoxissilano, gama- glicidoxipropilmetildietoxissilano, gama-glicidoxipropilmetildimetoxissilano, gama- mercaptopropiltrimetoxissilano, gama-mercaptopropiltrietoxissilano, gama-tio- ureidopropildimetoxietoxissilano, gama-ureidopropilmetoxidietoxissilano, gama- ureidopropilmetildimetoxissilano, gama-ureidopropilmetildietoxissilano, gama- ureidopropilmetilmetoxietoxissilano, gama-carbamatopropiltrimetoxissilano, gama- carbamatopropiltrietoxissilano, isocianurato propiltrimetoxissilano, bis- (trimetoxisililpropil)ureia, bis-(trietoxisililpropil)ureia, 2-cianoetiltrimetoxissilano, 2- cianoetiltrietoxissilano e combinações dos mesmos.

[033]Em uma forma de realização específica, o silano organofuncional usado para preparar a composição de revestimento contendo silano, ou o hidrolisado ou o condensado é selecionado a partir do grupo que consiste de gama- ureidopropiltrimetoxissilano, gama-ureidopropiltrietoxissilano, gama- ureidopropildimetoxietoxissilano, gama-ureidopropilmetoxidietoxissilano, gama- ureidopropilmetildimetoxissilano, gama-ureidopropilmetildietoxissilano, gama- ureidopropilmetilmetoxietoxissilano, N,N’-bis-(3-trietoxisililpropil)ureia, N,N’-bis-(3- trimetoxisililpropil)ureia, N,N’-bis-(3-dietoximetilsililpropil)ureia, N,N’-bis-(3-di- isopropoximetilsililpropil)ureia, N,N-bis-(3-trietoxisililpropil)ureia, N,N-bis-(3- trimetoxisililpropil)ureia, N,N-bis-(3-dietoximetilsililpropil)ureia, N,N-bis-(3-di- isopropoximetilsililpropil)ureia, N,N,N’-tris-(3-trietoxisililpropil)ureia, N,N,N’-tris-(3- trimetoxisililpropil)ureia, N,N,N’-tris-(3-dietoximetilsililpropil)ureia, N,N,N’-tris-(3-di- isopropoxisililpropil)ureia, N,N,N,’N’-tetracis-(3-trietoxisililpropil)ureia, N,N,N,’N’- tetracis-(3-trimetoxisililpropil)ureia, N,N,N,’N’-tetracis-(3-dietoximetilsililpropil)ureia, N,N,N,’N’-tetracis-(3-di-isopropoximetilsililpropil)ureia, tris-(3- trimetoxisililpropil)isocianurato, e combinações dos mesmos.

[034]Em uma forma de realização específica, o silano organofuncional usado para preparar o revestimento contendo solução de silano, ou o hidrolisado ou o condensado é selecionado a partir do grupo que consiste de gama- ureidopropiltrimetoxissilano, gama-ureidopropiltrietoxissilano, gama- ureidopropildimetoxietoxissilano, gama-ureidopropilmetoxidietoxissilano, gama- ureidopropilmetildimetoxissilano, gama-ureidopropilmetildietoxissilano, gama- ureidopropilmetilmetoxietoxissilano e combinações dos mesmos.

[035]Em uma outra forma de realização aqui, uma composição de revestimento contendo silano que contém pelo menos um silano organofuncional, hidrolisado ou condensado, tem poluentes atmosféricos perigosos (HAPs) em um nível de HAPs de especificamente menos do que 1 por cento em peso, mais especificamente menos do que 0,2 por cento em peso, ainda mais especificamente menos do que 0,05 por cento em peso e mais especificamente menos do que 0,01 por cento em peso, as ditas porcentagens em peso sendo com base no peso total da composição.

[036]A remoção de HAP pode ser realizada através da difusão com um gás inerte, tal como o exemplo não limitante de nitrogênio. Em uma forma de realização mais específica, tal difusão pode ser conduzida por um período de 2 a 96 horas, mais especificamente de 4 a 72 horas, ainda mais especificamente de 6 a 48 horas e mais especificamente de 8 a 24 horas. Em uma outra forma de realização aqui, algumas outras técnicas que podem ser usadas aqui para a remoção de HAP são pressão reduzida e/ou destilação.

[037]Em uma forma de realização específica aqui, HAPs são quaisquer compostos usados em tintas que foram identificados como HAPs em Clean Air Act Amendments de 1990 dos Estados Unidos da América. Em uma forma de realização específica, HAPs podem ser subprodutos formados a partir da hidrólise de silano organofuncional (a) descrito acima. Em uma forma de realização específica, HAPs incluem acetamida, acrilamida, ácido acrílico, acrilonitrila, cloreto de alila, anilina, benzeno, 1,3-butadieno, caprolactama, catecol, cumeno, 1,2-dicloroetano, éter dicloroetílico, dietanolamina, dimetilamino-azobenzeno, dimetilfomamida, dimetilftalato, epicloro-hidrina, acrilato de etila, etil benzeno, dibrometo de etileno, etilenimina, formaldeído, hexaclorabenzeno, n-hexano, hidroquinona, isoforona, anidrido maleico, metanol, metil etil cetona, metil isobutil cetona, cloreto de metileno, naftaleno, nitrobenzeno, 2-nitropropano, pentaclorofenol, fenol, óxido de propileno, estireno, 1,1,2,2-tetracloroetano, tolueno, di-isocianato de 2,4-tolueno, 1,1,1- tricloroetano, tricloroetileno, 2,4,6-triclorofenol, acetato de vinila, cloreto de vinila, xilenos, m-xileno, o-xileno, p-xileno e combinações dos mesmos. Um exemplo é a liberação de metanol a partir da hidrólise de gama-ureidopropiltrimetoxissilano.

[038]A quantidade de HAPs na composição é determinada por um método cromatográfico gasoso, em que uma quantidade pesada de um padrão interno é adicionada a uma quantidade pesada de composição para quantificar a quantidade de HAPs. A identidade dos HAPs na composição é determinada a partir dos tempos de retenção dos componentes de HAPs, que foram determinados usando padrões de HAPs puros. O fator de resposta para cada componente de HAPs foi determinado por método cromatográfico gasoso usando uma amostra pesada do padrão de HAPs puros e uma amostra pesada do padrão interno. O padrão interno é um composto orgânico que tem um tempo de retenção diferente do que os de HAPs, silano organofuncional, hidrolisado e/ou condensado que estão presentes na composição e é solúvel na composição.

[039]Em uma outra forma de realização específica, uma composição de revestimento contendo silano, que contém pelo menos um silano organofuncional, hidrolisado ou condensado, tem níveis de HAPs de especificamente menos do que 1 por cento em peso, mais especificamente menos do que 0,2 por cento em peso, ainda mais especificamente menos do que 0,05 por cento em peso e mais especificamente menos do que 0,01 por cento em peso, as ditas porcentagens em peso sendo com base no peso total da composição, e são baixas em composto orgânico volátil (VOC). VOC é qualquer composto orgânico que participa em quaisquer reações fotoquímicas atmosféricas; que é qualquer composto orgânico exceto aqueles, que a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América (EPA) designa como tendo reatividade fotoquímica insignificante. Em uma forma de realização mais específica, VOC pode ser selecionado a partir do grupo que consiste de metanol, etanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-butanol, terc- butanol e combinações dos mesmos. Em uma outra forma de realização aqui, baixo em VOC é um nível de VOC de especificamente menos do que 10 por cento em peso, mais especificamente menos do que 5 por cento em peso, ainda mais especificamente menos do que 2 por cento em peso e mais especificamente menos do que 1 por cento em peso, as ditas porcentagens em peso sendo com base no peso total da composição.

[040]Na aplicação de revestimentos, tais como na aplicação de revestimentos às superfícies de metal, VOC é calculado de acordo com Método 24 EPA a partir da porcentagem não-volátil, com correções em solventes e água isentos. O teor não-volátil é medido com base em Padrões D2369 e D3960 ASTM. Em uma forma de realização, uma amostra pesada de material é colocada em um prato e colocada em um forno de convecção a 110 °C por 1 hora. O peso remanescente no prato é, em seguida, determinado. O VOC é determinado subtraindo o peso remanescente no prato a partir da amostra pesada e, em seguida, dividindo a diferença pela amostra pesada. A porcentagem de VOC é determinada multiplicando o quociente por 100 %.

[041]Em uma forma de realização, a composição de revestimento contendo silano contém ainda um sol contendo óxido coloidal, tal como um sol de óxido de metal ou um sol de sílica. Em certa forma de realização, os sóis preferivelmente incluem partículas de óxido de sílica e/ou cério. Em um aspecto preferido da invenção, agentes estabilizantes são adicionados à composição de revestimento contendo silano para realçar a estabilidade do produto e validade.

[042]O material de sol de sílica compreende sílica coloidal aquosa preferivelmente com pH ácido. Materiais de sol de sílica exemplares podem ser adquiridos a partir de Cabot Corporation e a partir de outros fornecedores, tais como Wacker Chemie, Degussa, Nissan Chemical e Nalco Chemical Company. Um exemplo de um sol de sílica eficaz, Cab-O-Sperse A205, é uma dispersão aquosa de sílica fumada de alta pureza em uma água deionizada. Este sol tem um pH de cerca de 5 a 7 e um teor de sólidos de cerca de 12 %. A viscosidade é <100 cPs e a gravidade específica é cerca de 1,07.

[043]Sóis de óxido de cério exemplares também são comercialmente disponíveis. Geralmente, estes compreendem partículas de óxido de cério em suspensão coloidal aquosa. Sóis de óxido de cério comercialmente disponíveis que podem ser mencionados como exemplares incluem nitrato de óxido de cério coloidal e acetato de óxido de cério, ambos disponíveis a partir de Rhodia e aqueles disponíveis a partir de Nyacol Nano Technologies Inc. O sol de acetato de óxido de cério preferido inclui cerca de 20 % de partículas de óxido de cério. Sóis de óxido de cério exemplares incluem aqueles tendo tamanhos de partícula de menos do que cerca de 100 nm. Os pHs exemplares são na ordem de cerca de 1 a 9. Outros sóis de óxido de metal, tais como ZnO, ZrO2, TiO2 e Al2O3 também podem ser mencionados.

[044]Em ainda uma outra forma de realização, a composição de revestimento contendo silano compreende ainda um agente estabilizante. Um hospedeiro de agentes estabilizantes pode ser mencionado como exemplar. Por exemplo, álcoois, glicóis, trióis, polióis, éteres glicílicos, ésteres, cetonas, pirrolidonas, e polietersilanos são exemplares. Estabilizadores específicos incluem: etanol, 1-propanol, 2-propanol (i-propanol), 2-metil-1-propanol (i-butanol), 2-metil-2- propanol (terc-butanol), 1-butanol, 2-butanol, 2-metil-1-butanol, 2-metil-2-butanol, 2,2-dimetil-1-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 4-metil-2-pentanol; glicóis incluindo: propileno glicol, 1,3-butanodiol, 1,4-butano diol, 2-metil-1,3-propanodiol, 2-metil-2,4- pentanodiol (hexileno glicol), dietileno glicol, trietileno glicol, tetraetileno glicol, poli(etileno glicol), dipropileno glicol, tripropileno glicol, poli(propileno glicol), 1,5- pentanodiol, esterdiol 204, 2,2,4-trimetilpentanodiol, 2-etil-1,3-hexanodiol, glicerol, glicerol etoxilado, glicerol etoxilado-co-propoxilado triol, glicerol propoxilado, pentaeritritol, éteres glicílicos tais como 1-metóxi-2-propanol (éter metílico de propileno glicol), 1-etóxi-2-propanol, 1-propóxi-2-propanol, 1-butóxi-2-propanol, 2- metoxietanol, 2-etoxietanol, 2-propoxietanol, 2-butoxietanol, 2-(2-metoxietóxi)etanol, 2-(2-etoxietóxi)etanol, 2-(2-propoxietóxi)etanol, (butil carbitol) de 2-(2- butoxietóxi)etanol, éter di(propileno glicol)butílico, (éter tri(etileno glicol)monometílico) de metoxitriglicol, (éter tri(etileno glicol)monoetílico) de etoxitriglicol, éter (tri(etileno glicol)monobutílico de butoxitriglicol, (éter poli(etileno glicol)metílico) de metoxipolietilenoglicol, éter poli(etileno glicol)butílico, poli(etileno glicol)dimetiléter, poli(etileno glicol-co-propileno glicol), éter poli(etileno glicol-co- propileno glicol)monobutílico, éter poli(propileno glicol)monobutílico, di(propileno glicol)dimetiléter; ésteres incluindo macetato de etila, acetato de etila, lactato de etila, 2-metoxiacetato de etila, 2-etoxiacetato de etila, 2-butoxiacetato de etila, 2-(2- metoxietóxi)acetato de etila, 2-(2-etoxietóxi)acetato de etila, 2-(2-butoxietóxi)acetato de etila, diacetato de glicol, diacetato de trietileno glicol, acetato de éter metílico de propileno glicol (acetato de 1-metóxi-2-propanol), acetato de éter etílico de propileno glicol, e cetonas incluindo acetona, metil etil cetona, 2,4-pentano diona, diacetona álcool e poliéter silanos incluindo Silquest A-1230.

[045]Adicionalmente, os compostos silano alcoxilado C1-C4 podem ser incluídos como um adjuvante opcional ao revestimento contendo solução de silano para fornecer ligações Si-O adicionais. Estes compostos adjuvantes podem ser representados pela Fórmula (V)

em que R26é um grupo hidrocarboneto monovalente tendo de 1 a 10 átomos de carbono ou OR27e cada R27é independentemente escolhido de alquila C1-C4. Exemplos específicos incluem tetraetilortosilicato (TEOS) e metiltrietoxissilano. Estes compostos adjuvantes hidrolisarão em solução para fornecer uma fonte de ligações Si-O.

[046]Em uma outra forma de realização, a composição de revestimento contendo silano compreende: (a) ureido silano e/ou formas hidrolisadas do mesmo entre 0,01 a 80 por cento em peso; (b) partículas de óxido de metal coloidal e/ou sol de sílica entre 0,001 a 36 por cento em peso; e, (c) porcentagem de aditivo de estabilização opcional em uma quantidade de até 25 por cento em peso, e (d) composto silano alcoxilado opcional e/ou hidrolisado do mesmo em uma quantidade de até 25 por cento em peso; (e) agentes de ajuste pH opcionais em uma quantidade de até 2 por cento em peso; e (d) restante sendo água, em que as porcentagens em peso são fundamentadas no peso total da composição de revestimento contendo silano. O peso da composição é, em total, 100 por cento em peso. O pH das composições de sol pode preferivelmente variar de 1 a 7, mais especificamente, de 3 a 6,5.

[047]Em uma outra forma de realização, as composições de revestimento contendo silano têm a seguinte faixa (em porcentagem em peso) dos componentes: (a’) 3 a 60 por cento em peso de ureido silano e/ou forma hidrolisada do mesmo; (b’) 0,001 a 10 % em peso de partículas de óxido de Si e/ou Ce; (c’) 1 a 15 por cento em peso de agente estabilizante; (d’) 1 a 15 por cento em peso de adjuvante; (e’) até 2 % em peso de agentes reguladores de pH; e (f’) restante sendo água, em que as porcentagens em peso são fundamentadas no peso total da composição de revestimento contendo silano.

[048]Em uma forma de realização, o revestimento contendo solução de silano contém ainda um corante orgânico solúvel em água (e) que não interferirá com a composição de revestimento. Em particular, o corante orgânico solúvel em água (e) não formará precipitados ou resultará em gelificação da suspensão na temperatura de 25 °C por um período de pelo menos 48 horas, mais especificamente, por um período de 48 horas a pelo menos 18 meses. Em uma forma de realização, corante orgânico solúvel em água (e) não resultará em desestabilização da suspensão coloidal aquosa de óxido de metal coloidal, especialmente suspensão coloidal aquosa de óxido de cério. Em uma forma de realização, o corante orgânico solúvel em água (e) é tal que tem um contra-íon de acetato. Em uma outra forma de realização aqui, o corante orgânico solúvel em água (e) é estável, que significa que o corante não formará precipitados ou resultará em gelificação da suspensão na temperatura de 25 °C por um período de pelo menos 48 horas, mais especificamente, por um período de 48 horas a pelo menos 18 meses.

[049]Em uma forma de realização específica, o corante orgânico solúvel em água (e) tem uma carga positiva e contra-íon derivado de um ácido carboxílico contendo de 1 a 6 átomos de carbono, mais especificamente de 1 a 3 átomos de carbono, tais como os exemplos não limitantes de ácido fórmico, ácido acético e semelhantes.

[050]Em uma forma de realização não limitante, o corante orgânico solúvel em água (e) tem a Fórmula (VI) geral:

em que: G1é um grupo orgânico tendo de 1 a 20 átomos de carbono e contendo pelo menos um heteroátomo de oxigênio ou nitrogênio; A é um átomo de nitrogênio ou (-)3C-R*, onde R*é um grupo monovalente escolhido de grupo alquila, cicloalquila, alquenila, aralquila ou arila tendo até 10 átomos de carbono; R6é uma alquila, uma hidroxilalquila, uma alcoxialquila, uma cicloalquila, uma aralquila opcionalmente substituída com um halogênio ou grupo alcóxi, uma arila opcionalmente substituída com um halogênio ou grupo alcóxi, uma cianoalquila, uma carbamatoalquila ou um grupo carboalcoxialquila contendo até 10 átomos de carbono ou hidrogênio; R7é um grupo alquila, alcóxi, aril alquilsulfonila ou arilsulfonila contendo até 10 átomos de carbono ou hidrogênio; R8é um grupo alquila, alcóxi, aril alquilsulfonila, arilsulfonila ou aminossulfonila contendo até 10 átomos de carbono ou hidrogênio; R9é um grupo alquila, alcóxi, aril alquilsulfonila ou arilsulfonila contendo até 10 átomos de carbono ou hidrogênio; R10é um grupo alquila, alcóxi, aril alquilsulfonila ou arilsulfonila contendo até 10 átomos de carbono ou hidrogênio; R11é uma alquila, uma hidroxilalquila, uma alcoxialquila, cicloalquila, uma aralquil opcionalmente substituída com um halogênio ou grupo alcóxi, uma arila opcionalmente substituída com um halogênio ou grupo alcóxi, uma cianoalquila, uma carbamatoalquila ou um grupo alcoxicarbonilalquila contendo até 10 átomos de carbono ou hidrogênio; R12é um grupo alquila contendo de 1 a 6 átomos de carbono ou hidrogênio; n é um número inteiro de 1 a 3, mais especificamente 1 ou 2, e mais especificamente 1. Fórmula (VII) geral:

[051]Em uma forma de realização, G1é um grupo monovalente orgânico da em que: R13é um grupo alquila ou alcóxi contendo de 1 a 6 átomos de carbono, halogênio, hidrogênio ou junto com R14forma um grupo arila fundida contendo até 16 átomos de carbono, ou um anel contendo um grupo -O-CH2-O- ou grupo -O- CH2CH2-O- ligado ao anel aromático da estrutura (VII) que contém até 16 átomos de carbono; R14é um grupo alquila ou alcóxi contendo de 1 a 6 átomos de carbono, hidrogênio, halogênio, carboxila, carboalcóxi, aminocarbonila, carbamato, sulfonila, alquilsulfonila, aminossulfonila ou junto com R13ou R15forma um grupo arila fundida contendo até cerca de 16 átomos de carbono, ou um anel contendo um grupo -O- CH2-O- ou grupo -O-CH2CH2-O- ligado ao anel aromático da estrutura (V) que contém até 16 átomos de carbono; R15é um grupo alquila ou alcóxi de 1 a cerca de 6 átomos de carbono, um halogênio ou um hidrogênio ou junto com R14ou R16forma um grupo arila fundida contendo até cerca de 16 átomos de carbono, ou junto com R14ou R16forma um anel fundido contendo um grupo -O-CH2-O- ou grupo -O-CH2CH2-O- ligado ao anel aromático da estrutura (V) que contém até cerca de 16 átomos de carbono, ou um grupo monovalente de 2 a cerca de 12 átomos de carbono derivado de 2H- [1,2,3]triazol; R16é um grupo alquila ou alcóxi de 1 a cerca de 6 átomos de carbono, um halogênio ou hidrogênio ou junto com R15forma um grupo arila fundida contendo até 16 átomos de carbono, ou um anel contendo um grupo -O-CH2-O- ou grupo -O- CH2CH2-O- ligado ao anel aromático da estrutura (V) que contém até cerca de 16 átomos de carbono; e R17é um grupo alquila de 1 a cerca de 6 átomos de carbono, hidrogênio, ou um grupo fenila que é opcionalmente substituído com um grupo alquila ou alcóxi de até cerca de 8 átomos de carbono.

[052]Em uma outra forma de realização, G1é um grupo monovalente orgânico da Fórmula (VIII) geral:

em que: cada R18, R19, R20, R21e R22é independentemente um grupo alquila de 1 a 6 átomos de carbono ou hidrogênio.

[053]Em uma outra forma de realização não limitante, o corante orgânico solúvel em água (e) tem a Fórmula (IX) geral:

R12é um grupo alquila contendo de 1 a 6 átomos de carbono ou hidrogênio; R23é hidrogênio, um grupo alquila de 1 a 6 átomos de carbono, um grupo arila de 6 a 10 átomos de carbono, um grupo aralquila de 7 a 12 átomos de carbono ou um grupo arila de 6 a 12 átomos de carbono substituído com um grupo hidroxicarbonila (-C(=O)OH) ou um grupo alcoxicarbonila (-C(=O)OR26), onde R26é um grupo alquila de 1 a 4 átomos de carbono; R24é hidrogênio, um grupo alquila contendo 1 a 6 átomos de carbono, hidroxila ou amino tendo a estrutura -NR27R28, onde R27e R28são cada um independentemente um hidrogênio ou grupo alquila de 1 a 6 átomos de carbono; R25é hidrogênio, um grupo alquila contendo 1 a 6 átomos de carbono, hidroxila ou amino tendo a estrutura -NR27R28, onde R27e R28são cada um independentemente um hidrogênio ou grupo alquila de 1 a 6 átomos de carbono; e m é um número inteiro de 1 a 3, mais especialmente 1 ou 2, e mais especificamente 1.

[054]Em uma outra forma de realização aqui, o corante orgânico solúvel em água é derivado de xantenilio, 1H-benzoimidazol, 3H-indol, 2-alilideno-2,3-di-hidro- 1H-indol e/ou benzofurano.

[055]O corante orgânico solúvel em água usado aqui pode ser selecionado a partir do grupo que consiste de Líquido Rodamina B Amezine, Líquido Vermelho P Brilhante R Amezine, Líquido BAC Amewhite e combinações dos mesmos.

[056]O corante orgânico solúvel em água usado aqui pode ser um corante fluorescente ou meramente um corante visível. Será entendido que um corante fluorescente ainda pode ser visível a olho nu, mas um corante visível será tal que não contêm componentes fluorescentes.

[057]Se o corante orgânico solúvel em água é um corante visível, é tal que pode ter uma cor característica sob luz visível que é visivelmente detectável a olho nu em um revestimento da espessura desejada em um substrato. Isso permitiria uma determinação qualitativa de se o revestimento está presente no substrato junto com a capacidade de quantificar a espessura do revestimento de acordo com os métodos da invenção aqui.

[058]Se o corante orgânico solúvel em água é um corante fluorescente, será tal que produz uma fluorescência detectável mesmo quando pequenas quantidades do corante são usadas na suspensão estável ou onde a suspensão estável (a composição de revestimento) é muito fina. O comprimento de onda de luz que faz o corante fluorescer deve ser diferente a partir do comprimento de onda de luz emitida a partir do corante quando fluoresce. Isto garante que não existe interferência indevida com a medição da intensidade da fluorescência pela luz usada para fazer o corante fluorescer.

[059]Em uma forma de realização, a suspensão estável pode compreender ainda água, especificamente água deionizada.

[060]Em uma forma de realização, o substrato é selecionado a partir do grupo que consiste de aço laminado a frio, aço galvanizado por imersão a quente, aço eletrogalvanizado, alumínio, magnésio, liga de zinco, aço revestido com zinco e outros metais.

[061]Em uma forma de realização específica, o método para determinar o peso da composição de revestimento de passivação na superfície de um substrato de metal compreende: (i) preparar uma série de composições de revestimento de passivação com concentrações diferentes de pelo menos um de componente(s) (a)-(f) acima; (ii) revestir os mesmos substratos de metal ou diferentes com cada uma das composições de revestimento de passivação anteriores, (iii) opcionalmente, secar as composições de revestimento de passivação como aplicado a cada substrato de metal sob as mesmas condições de secagem que são usadas em qualquer procedimento de revestimento em operação conhecido ou convencional; (iv) determinar a quantidade de composição de revestimento de passivação na superfície de cada substrato de metal revestido e a área que é revestida pela composição, a quantidade de composição de revestimento de passivação sendo determinada gravimetricamente usando a equação, peso de composição de revestimento de passivação = (w2-w1)/(área de superfície revestida) se apenas um lado do substrato é revestido, ou peso de composição de revestimento de passivação = (w2-w1)/(2)(área de superfície revestida) se dois lados do substrato são revestidos; ou a quantidade de composição de revestimento de passivação sendo determinada usando o método de XRF onde a curva de calibração padrão de XRF é usada para desenvolver uma equação de regressão linear de mínimos quadrados; (v) adquirir um espectro de FTIR para cada substrato revestido de passivação de peso de composição de passivação conhecido e integrar os picos associados com um grupo funcional particular para fornecer um integral das absorbâncias; (vi) representar o peso da composição de revestimento de passivação versus o integral das absorbâncias e calcular a equação de regressão linear de mínimos quadrados; (vii) medir o peso da composição de revestimento de passivação em operação obtendo o espectro de FTIR e integrar o espectro associado com o grupo funcional para fornecer um integral das absorbâncias; (viii) usar a equação da etapa (vi) para calcular o peso da composição de revestimento de passivação no substrato de metal.

[062]A composição de revestimento de passivação pode ser aplicada à superfície do substrato por qualquer técnica de aplicação conhecida ou convencional, tal como pulverização, imersão ou revestimento por rolo em uma operação descontínua ou contínua. A temperatura da composição de revestimento de passivação na aplicação é tipicamente de 10 °C a 85 °C, e preferivelmente de 15 °C a 60 °C.

[063]Operações contínuas são tipicamente usadas na indústria de revestimento de bobina e também para aplicação de moinho. Na indústria de bobina, o substrato é limpo e enxaguado e, em seguida, usualmente contatado com a solução de revestimento por revestimento por rolo com um revestidor químico. A tira revestida é, em seguida, seca por aquecimento e pintada e cozida por processos de revestimento de bobina conhecidas ou convencionais. Aplicação de moinho da solução de composição de revestimento pode ser por imersão, pulverização ou revestimento por rolo aplicado a uma ou ambas as superfícies do substrato de metal recentemente fabricado. Composição de revestimento de passivação em excesso é tipicamente removida por rolos de espremedor. Depois que a composição de revestimento de passivação foi aplicada à superfície de metal, o metal é seco na temperatura ambiente ou em temperaturas elevadas para remover a água e promover as reações de condensação dos componentes por si só e com a superfície para formar a composição de revestimento de passivação seca e curada na superfície do substrato. Alternativamente, o substrato de metal revestido pode ser aquecido em 65 °C a 125 °C por 2 a cerca de 60 segundos para produzir um substrato revestido tendo um resíduo seco da composição de revestimento de passivação. Se o substrato já está aquecido a partir do processo de produção de fusão a quente, nenhuma pós-aplicação de aquecimento ao substrato revestido é necessária para facilitar a secagem. A temperatura e tempo para secar a composição de revestimento de passivação dependerá das características da composição de revestimento de passivação e tipo de substrato.

[064]Antes de depositar as composições de revestimento de passivação sob uma superfície do substrato de metal selecionado, a matéria externa é tipicamente removida a partir da superfície de metal limpando e desengordurando completamente a superfície. A superfície pode ser limpa por meios físicos, tais como por abrasão mecânica, ou por meios químicos, tais como limpando ou desengordurando a superfície com agentes de limpeza alcalinos ou ácidos comercialmente disponíveis, tais como metassilicato de sódio e hidróxido de sódio. Um exemplo não limitante de um agente de limpeza é CHEMKEEN 163, um limpador de fosfato, que é comercialmente disponível a partir de PPG Industries, Inc. de Pittsburgh, Pensilvânia. Após a etapa de limpeza, o substrato de metal é usualmente enxaguado com água, especificamente água deionizada, de modo a remover qualquer resíduo. O substrato de metal pode ser seco ao ar usando uma faca de ar, lampejando fora da água por breve exposição do substrato a uma temperatura alta, ou passando o substrato entre rolos de rodo.

[065]Ainda em uma outra forma de realização específica aqui, a composição de revestimento de passivação descrita aqui é aplicada à superfície de metal para resultar em um peso de composição de revestimento de passivação maior do que ou igual a 0,5 miligrama por pé quadrado (5 miligramas por metro quadrado) da superfície revestida, mais especificamente aplicada à superfície de metal revestida com um peso de composição de revestimento de passivação de 0,5 a 500 miligramas por pé quadrado (5,4 a 5,400 miligramas por metro quadrado) sendo peso mais específico de 3 a 300 miligramas por pé quadrado (32 a 3,200 miligramas por metro quadrado).

[066]Depois que a composição de revestimento de passivação é aplicada no substrato, o revestimento pode ser seco e/ou curado na temperatura ambiente ou por exposição ao calor, usando métodos conhecidos por aqueles habilitados na técnica.

[067]O padrão de calibração é produzido com uma ou mais amostras de calibração tendo um peso pré-determinado de composição de revestimento de passivação em um substrato, representativo da faixa dos pesos de composição de revestimento de passivação que são desejáveis. É preferido que um padrão de calibração mais estatisticamente significante tendo oito amostras de calibração é utilizado, incluindo duas amostras de calibração de substrato em branco, duas amostras de calibração representativas de peso alvo da composição de revestimento de passivação, duas amostras de calibração representativas de baixo peso de composição de revestimento de passivação e duas amostras de calibração representativas de alto peso de composição de revestimento de passivação. Estas amostras de calibração podem ser preparadas usando métodos de revestimento conhecidos a uma pessoa habilitada na técnica.

[068]O espectro de FTIR de energia pode ser medido por uma cabeça de ângulo rasante ou uma cabeça de reflexão total atenuada. Em uma forma de realização, o ângulo rasante é na faixa de 5 a 89 graus, mais especificamente de 60 a 89 graus, e mais especificamente de 75 a 89 graus. Em certa forma de realização, a distância entre a cabeça de ângulo rasante e o substrato é na faixa de 0 a 5 cm, mais especificamente de 0 a 2,5 cm, e mais especificamente de 0 a 1 cm.

[069]O espectro de FTIR de energia pode ser medido por um espectrômetro portátil ou um espectrômetro de posição livre. Exemplos para o espectrômetro de FTIR comercialmente disponível incluem ExoScan 4100 de Agilent.

[070]Em ainda uma outra forma de realização, o integral do espectro de FTIR é obtido integrando os picos de IR entre 1220,3 a 818,5 cm-1, usando uma cabeça de ângulo rasante ou uma cabeça de reflexão total atenuada, onde o ângulo rasante é na faixa de 5 a 89 graus, mais especificamente de 60 a 89 graus, e mais especificamente de 75 a 89 graus, a distância entre a cabeça de ângulo rasante e o substrato é na faixa de 0 a 5 cm, mais especificamente de 0 a 2,5 cm, e mais especificamente de 0 a 1 cm.

[071]O método da presente invenção é particularmente útil quando o substrato tendo a composição de revestimento de passivação é uma operação de bobina móvel. A medição da quantidade de composição de revestimento de passivação seca na superfície do substrato de metal é feita em uma operação de bobina móvel ou uma operação de bobina que é parada por uma quantidade pré- determinada de um tempo de aquisição durante a medição de peso. Um tempo de aquisição que é muito longo, que é mais longo do que 30 segundos, pode dar origem a perdas em produtividade na operação de bobina. O tempo de aquisição da presente invenção é menos do que 30 segundos, mais especificamente menos do que 5 segundos, e mais especificamente menos do que um segundo.

[072]O método da presente invenção é particularmente adequado para medir o peso da composição de revestimento de passivação na faixa de 0 para mais do que 500 miligramas por metro quadrado, mais especificamente de 10 para mais do que 500 miligramas por metro quadrado, e mais especificamente de 20 para mais do que 500 miligramas por metro quadrado (mg/m2). É observado que o substrato tendo a composição de revestimento de passivação deve ser substancialmente seco antes da medição de FTIR.

[073]Várias características da invenção são ilustradas pelos exemplos apresentados abaixo.

EXEMPLOS Preparação de Padrões de Calibração 1 a 10 para Composição de Revestimento de Passivação Contendo Silano

[074]Cinco composições de revestimento de passivação foram preparadas misturando água destilada com acetato de cério coloidal a 23 por cento em peso em água. A mistura foi agitada por 2 minutos e, em seguida, 3- ureidopropiltrimetoxissilano foi adicionado com agitação adequada por pelo menos 15 minutos na temperatura ambiente para garantir hidrólise do silano adequada. A solução de banho de silano resultante foi clara e incolor e mantida na temperatura ambiente durante o processo de revestimento. As quantidades de 23 por cento em peso de acetato de cério coloidal em água, 3-ureidopropiltrimetoxissilano e água são registradas nas Tabelas 1 e 2.

[075]Dois tipos de substratos de metal foram selecionados para tratar com as soluções de banho de silano. Os substratos foram aço laminado a frio (CRS) e aço galvanizado por imersão a quente (HDG). Painéis CRS e HDG foram obtidos a partir de AGE Laboratories. Os substratos de metal foram limpos por imersão em uma solução de limpeza alcalina padrão de pH 12, e enxaguados com água desmineralizada até uma superfície livre de água foi obtida. Os substratos de metal foram secos na temperatura ambiente.

[076]Os substratos de metal foram pesados usando um equilíbrio analítico, onde o peso foi registrado como w1, imersos na solução de banho de silano por 5 segundos, secos a 100 °C por 10 minutos e, em seguida, pesados novamente, onde o peso foi registrado como w2. A quantidade de revestimento contendo silano seco na superfície foi calculada subtraindo w1de w2e, em seguida, dividindo a diferença por 2 vezes a área de superfície das placas de metal que foram revestidas. Os pesos foram divididos por 2 para considerar que ambos os lados do substrato de metal continham na película de silano seca. A quantidade de revestimento contendo silano seco é, em seguida, relatada como miligramas por metro quadrado (mg/m2). As quantidades são registradas nas Tabelas 1 e 2.

[077]XRF foi usado para detectar e analisar o silício em substratos de CRS e HDG, isolando o pico de Si. O instrumento usado na análise foi um instrumento de Fluorescência de Raios X (XRF), Oxford Twin X usando um detector Focus -5+, disponível a partir de Oxford Instruments. As configurações do instrumento foram uma corrente de tubo de 750 μA, uma voltagem de 4kV, uma integração de pico de 1,35 a 2,12 keV, e um tempo de acumulação de 60 segundos. As intensidades relatadas, relatadas como cps, foram a média de cinco medições. Os resultados da leitura são registrados nas Tabelas 1 e 2.

[078]Uma curva de calibração padrão usando o método de XRF para cada substrato de metal foi construída representando a quantidade de revestimento contendo silano seco (mg/m2) versus os integrais do sinal (cps) calculando a regressão linear de mínimos quadrados. A equação linear para CRS e HGD são: Quantidade de revestimento contendo silano seco (mg/m2) = 0,202X (integral, cps) + 30,61 (para o substrato de CRS); e Quantidade de revestimento contendo silano seco (mg/m2) = 0,211X (integral, cps) - 204,9 (para o substrato de HDG). Tabela 1. Dados Usados para Calcular a Curva de Calibração Padrão Usando Metodologia de XRF em Substrato de CRS.

Tabela 2. Dados Usados para Calcular a Curva de Calibração Padrão Usando Metodologia de XRF em Substrato de HDG.

[079]Um novo conjunto de padrões de calibração foi feito de acordo com o método acima em substratos de CRS e HDG, exceto que a quantidade do banho contendo silano teve concentrações diferentes. As quantidades dos revestimentos contendo silano secos foram determinadas usando o método de XRF, e são relatadas em miligramas por metro quadrado. Os revestimentos contendo silano secos foram, em seguida, analisados usando uma Refletância de Ângulo Rasante de FTIR ExoScan 4100. O instrumento está disponível a partir de espectros de IR Agilent na região daquele que foi integrado foi entre 1220,3 a 818,5 cm-1. A distância entre o detector e o substrato é menos do que 2 cm e o tempo de aquisição é 1 segundo. O integral da absorvância é relatado nas Tabelas 3 e 4. A Figura 1 ilustra as alterações na intensidade (integral das absorbâncias) como as concentrações são variadas por padrões 2 a 5. Os picos que aparecem nesta região são relacionados às ligações Si-O. Em particular, os picos na região de 900 a 1000 cm-1 refere-se à absorvância de Si-OH e Si-O-metal, os picos na região de 1150 cm-1 referem-se à absorvância de Si-O-Si, e os picos na região de 1200 cm-1referem-se a Si-O-CH3. As áreas de absorvância (integrais) sob estes picos foram alcançadas usando o programa de computador fornecido por Agilent para este instrumento. Tabela 3. Dados Usados para Calcular a Curva de Calibração Padrão Usando Metodologia de FTIR em Substrato de CRS.

Tabela 4. Dados Usados para Calcular a Curva de Calibração Padrão Usando Metodologia de FTIR em Substrato de HDG.

[080]Uma curva de calibração padrão usando o método de FTIR para cada substrato de metal foi construída representando a quantidade de revestimento contendo silano seco (mg/m2) versus os integrais do sinal (cps) e calculando a regressão linear de mínimos quadrados. A equação linear para CRS e HGD são: Quantidade de revestimento contendo silano seco (mg/m2) = 56,20X (integral, Abs) - 40,16 (para o substrato de CRS); e Quantidade de revestimento contendo silano seco (mg/m2) = 53,80X (integral, Abs) - 46,60 (para o substrato de HDG).

[081]As equações a partir das curvas de calibrações padrão são usadas para determinar a concentração do revestimento contendo silano seco em substratos de CRS ou HDG revestidos. Novas curvas de calibração necessitaria ser alteradas se silanos, óxidos e/ou substratos diferentes são usados. A medição é feita em operação parando brevemente a operação por um período pré-determinado de tempo ou realizando as medições conforme a operação está em movimento. As vantagens do método de FTIR é que a medição é tomada em operação com tempos de aquisição curtos ou continuamente, enquanto o método de XRF necessita que as amostras pequenas sejam cortadas a partir do substrato e inseridas no instrumento em um processo sem operação. Preparação de Padrões de Calibração para Composição de Revestimento de Passivação Contendo de Tetraetóxido de Titânio

[082]Cinco composições de revestimento são preparadas misturando água destilada com ácido acético glacial a 0,15 % e tetraetóxido de titânio. A mistura é agitada por 30 minutos. A solução de banho resultante é clara e incolor e mantém na temperatura ambiente durante o processo de revestimento.

[083]Dois tipos de substratos de metal são selecionados para tratar com as soluções de banho de titania. Os substratos são CRS e HDG. Os painéis CRS e HDG foram obtidos a partir de AGE Laboratories. Painéis de liga de alumínio foram obtidos a partir de Q-Lab Corporation. Os substratos de metal são limpos por imersão em uma solução de limpeza alcalina padrão de pH 12 e enxaguados com água desmineralizada até que uma superfície livre de água é obtida. Os substratos de metal são secos na temperatura ambiente.

[084]Os substratos de metal são pesados usando um equilíbrio analítico, onde o peso é registrado como w1, imersos na solução de banho de titania por 5 segundos, secos a 100 °C por 10 minutos e, em seguida, pesados novamente, onde o peso é registrado como w2. A quantidade de revestimento contendo titania seco na superfície é calculada subtraindo w1de w2e, em seguida, dividindo a diferença por 2 vezes a área de superfície das placas de metal que são revestidas. Os pesos são divididos por 2 para considerar que ambos os lados do substrato de metal continham a película de titania seca. A quantidade de revestimento contendo titania seco é, em seguida, relatada como miligramas por metro quadrado (mg/m2).

[085]Os revestimentos contendo titania secos são, em seguida, analisados usando uma Refletância de Ângulo Rasante de FTIR ExoScan 4100. O instrumento está disponível a partir de Agilent. A distância entre o detector e o substrato é menos do que 2 cm e o tempo de aquisição é 1 segundo. Os picos na região de 400 a 1000 cm-1referem-se a modo de alongamento de Ti-O-Ti. As áreas de absorvância (integrais) sob estes picos são alcançadas usando o programa de computador fornecido por Agilent para este instrumento. Preparação de Padrões de Calibração para Composição de Revestimento de Passivação Contendo Revestimento de Tetraetóxido de Zircônio

[086]Cinco composições de revestimento são preparadas misturando água destilada com ácido acético glacial a 0,15 % com tetraetóxido de zircônio. A mistura é agitada por 30 minutos. A solução de banho resultante é clara e incolor e mantida na temperatura ambiente durante o processo de revestimento.

[087]Dois tipos de substratos de metal são selecionados para tratar com as soluções de banho de Zr. Os substratos são CRS e HDG. Painéis de CRS e HDG são obtidos a partir de AGE Laboratories. Os painéis de liga de alumínio são obtidos a partir de Q-Lab Corporation. Os substratos de metal são limpos por imersão em uma solução de limpeza alcalina padrão de pH 12 e enxaguados com água desmineralizada até que uma superfície livre de água é obtida. Os substratos de metal são secos na temperatura ambiente.

[088]Os substratos de metal são pesados usando um equilíbrio analítico, onde o peso é registrado como w1, imersos na solução de banho de zircônio por 5 segundos, secos a 100 °C por 10 minutos e, em seguida, pesados novamente, onde o peso é registrado como w2. A quantidade de revestimento contendo zircônio seco na superfície é calculada subtraindo w1de w2e, em seguida, dividindo a diferença por 2 vezes a área de superfície das placas de metal que são revestidas. Os pesos são divididos por 2 para considerar que ambos os lados do substrato de metal continham a película de zircônio seca. A quantidade de revestimento contendo zircônio seco é, em seguida, relatada como miligramas por metro quadrado (mg/m2).

[089]Os revestimentos contendo zircônia secos são, em seguida, analisados usando uma Refletância de Ângulo Rasante de FTIR ExoScan 4100. O instrumento está disponível a partir de Agilent. A distância entre o detector e o substrato é menos do que 2 cm e o tempo de aquisição é 1 segundo. Os picos na região de 400 a 1000 cm-1refere-se a modo de alongamento de Zr-O-Zr. As áreas de absorvância (integrais) sob estes picos são alcançadas usando o programa de computador fornecido por Agilent para este instrumento.

Exemplos 1 a 3 Determinação do Peso de uma Composição de Revestimento de Passivação Aquosa Contendo Ureidossilano e Óxido de Cério em um Substrato de Aço Laminado a Frio (CRS)

[090]Três composições de revestimento de passivação foram preparadas misturando água destilada com acetato de cério coloidal a 23 por cento em peso em água. A mistura foi agitada por 2 minutos e, em seguida, 3- ureidopropiltrimetoxissilano foi adicionado com agitação adequada por pelo menos 15 minutos na temperatura ambiente para garantir hidrólise do silano adequada. A solução de banho de silano resultante foi clara e incolor e mantida na temperatura ambiente durante o processo de revestimento. A razão em peso do ureidossilano para o acetato de cério coloidal a 23 por cento em peso em água foi 3,0 partes de ureidosilano para 1 parte de acetato de cério coloidal a 23 por cento em peso em água. A concentração do silano e óxido de cério foi variada.

[091]Os substratos de metal foram painéis de aço laminado a frio (CRS), obtidos a partir de AGE Laboratories. Os substratos de metal foram limpos por imersão em uma solução de limpeza alcalina padrão de pH 12 e enxaguados com água desmineralizada até que uma superfície livre de água foi obtida. Os substratos de metal foram secos na temperatura ambiente. Os substratos de metal foram imersos no revestimento aquoso (solução de banho de silano) por 5 segundos e, em seguida, secos a 100 °C por 10 minutos.

[092]As quantidades dos revestimentos contendo silano secos foram determinadas usando o método de XRF, e são relatadas em miligramas por metro quadrado. Os revestimentos contendo silano secos foram, em seguida, analisados usando uma Refletância de Ângulo Rasante de FTIR ExoScan 4100. O instrumento está disponível a partir de Agilent. Espectros de IR na região daquele que foi integrado foram entre 1220,3 a 818,5 cm-1. A distância entre o detector e o substrato é menos do que 2 cm e o tempo de aquisição é 1 segundo. O integral da absorvância é relatado na Tabela 5. Usando estas absorbâncias, o peso da película de silano seca foi calculado usando a equação: Quantidade de revestimento contendo silano seco (mg/m2) = 56,20 (integral, Abs) - 40,16, que foi obtida a partir do lote de calibração padrão. As quantidades de película de silano seca que foram determinadas pelo método de XRF também foram relatadas. Os dados indicam que o método de FTIR pode ser usado para determinar as quantidades de película de silano seca na superfície de substrato de CRS e estão de bom acordo com as quantidades determinadas pelo método de XRF. Tabela 5. Determinação da Quantidade de Película de Silano Seca na Superfície de CRS.

[093]Estes exemplos devem ser interpretados como exemplares em natureza apenas e não se destinam em qualquer modo limitar as reivindicações anexas. Considera-se que uma pessoa tendo habilidade comum na técnica seria capaz de produzir variações óbvias da matéria objeto e divulgações aqui contidas que seriam por razão de tal habilidade comum dentro do escopo literal ou equitativo das reivindicações anexas.

Claims

1. Método para medir o peso de uma composição de revestimento de passivação de amostra selecionada do grupo consistindo em revestimento contendo silano, revestimento contendo alcóxido de titânio, revestimento contendo alcóxido de zircônio, revestimento de ácido fluorozircônico e revestimento de ácido fluorotitânico em um substrato de metal, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: (i) aplicar uma composição de revestimento de passivação em um substrato de metal para obter uma composição de revestimento de passivação de amostra; (ii) medir uma integral do espectro de energia de Infravermelho por Transformada de Fourier da composição de revestimento de passivação de amostra integrando os picos de absorbância usando uma cabeça de ângulo rasante em um ângulo rasante de 5 a 89 graus; (iii) obter um padrão de calibração usando uma integral do espectro de energia de Infravermelho por Transformada de Fourier de mais que uma amostra de calibração tendo um peso pré-determinado da composição de revestimento de passivação no substrato de metal integrando os picos de absorbância usando uma cabeça de ângulo rasante em um ângulo rasante de 5 a 89 graus; e (iv) comparar a integral do espectro de energia de Infravermelho por Transformada de Fourier da etapa (ii) com o padrão de calibração da etapa (iii) para resultar em uma medição do peso da composição de revestimento de passivação de amostra no substrato de metal.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a integral do espectro de energia de Infravermelho por Transformada de Fourier é medida integrando os picos de absorbância entre 1220,3 a 818,5 cm-1.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a distância entre a cabeça de ângulo rasante e o substrato é na faixa de 0 a 5 cm.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o espectro de energia de Infravermelho por Transformada de Fourier é medido por um espectrômetro portátil.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de revestimento de passivação é uma composição de revestimento contendo silano.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de revestimento contendo silano compreende: (a) 0,01 a 80 por cento em peso de ureido silano, e/ou formas hidrolisadas deste; (b) 0,001 a 36 por cento em peso de partículas de óxido de metal coloidal e/ou sol de sílica; (c) porcentagem de aditivo de estabilização opcional em uma quantidade de até 25 por cento em peso; e (d) composto silano alcoxilado opcional e/ou hidrolisado deste em uma quantidade de até 25 por cento em peso; (e) agentes de ajuste de pH opcionais em uma quantidade de até 2 por cento em peso; e (f) restante sendo água, em que as porcentagens em peso são baseadas no peso total da composição de revestimento contendo silano.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de revestimento de passivação é um revestimento contendo alcóxido de zircônio e revestimento contendo alcóxido de titânio.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o revestimento contendo alcóxido de titânio é revestimento contendo tetraetóxido de titânio ou o revestimento contendo alcóxido de zircônio é revestimento contendo tetraetóxido de zircônio.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de revestimento de passivação é um revestimento de ácido fluorozircônico ou revestimento de ácido fluorotitânico.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o peso da composição de revestimento de passivação é na faixa de 5,4 a 5.400 miligramas por metro quadrado.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o substrato é selecionado do grupo que consiste em aço laminado a frio, aço galvanizado por imersão a quente, aço eletrogalvanizado, alumínio, magnésio, liga de zinco e aço revestido com zinco.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o substrato de metal tendo a composição de revestimento de passivação é substancialmente seco antes da medição de Infravermelho por Transformada de Fourier.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o peso pré-determinado usado no padrão de calibração de Infravermelho por Transformada de Fourier é medido por um espectrômetro de fluorescência de raios X usando padrões de calibração de fluorescência de raios X dos substratos de metal revestido.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o substrato tendo a composição de revestimento de passivação é uma linha de bobina móvel.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a linha de bobina móvel é interrompida por uma quantidade pré-determinada de um tempo de aquisição durante a medição de Infravermelho por Transformada de Fourier.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo de aquisição é um segundo.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo de aquisição é menos do que um segundo.