BR112017019819B1 - Composição de revestimento, substrato, e, processo para aplicar um revestimento a um substrato - Google Patents

Composição de revestimento, substrato, e, processo para aplicar um revestimento a um substrato Download PDF

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Abstract

Trata-se de composições de revestimento de polímero sintético que contêm poliamida à base de água aprimoradas e produtos e processos relacionados. A composição de revestimento compreende de 1 a 40% em peso seco de pó de poliamida, e pode conter teor de poliamida mais alto do que produtos de revestimento à base de solvente orgânico que contêm poliamida e poliuretano. As composições de revestimentos aprimoradas são adequadas para o revestimento de substratos de metal, tais como folhas e painéis de alumínio. As composições de revestimentos aprimoradas também são adequadas para processos de revestimento por bobinas industriais, que formam uma camada de revestimento fina e uniforme quando aplicadas a um substrato de metal, tal como uma superfície de folha de alumínio. Descrevem-se métodos e processos relacionados à produção e aos usos das composições de revestimento, assim como produtos produzidos através dos processos que usam as composições de revestimento, tais como obturadores de rolo e painéis arquitetônicos.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório no U.S. 62/143.340, depositado em 6 de abril de 2015, que é incorporado ao presente documento em sua totalidade a título de referência.
CAMPO
[002] A invenção refere-se aos campos de ciência de material, química de material, polímeros, química de polímero, revestimentos e tintas sintéticos, fabricação de produto de alumínio e campos relacionados. A invenção fornece composições de revestimento de polímero inovadoras e produtos e processos relacionados, que podem ser empregues na produção de produtos de alumínio.
ANTECEDENTES
[003] Os revestimentos sintéticos à base de polímero são amplamente usados em indústrias com o uso de peças e componentes de alumínio para criar revestimentos protetores e/ou decorativos em superfícies de alumínio. Alguns exemplos de tais revestimentos são tintas e revestimentos claros usados em painéis e componentes arquitetônicos e automotivos. As composições de revestimento usadas para tratar peças e componentes de alumínio devem atender várias demandas. Tais composições de revestimento devem ser formuladas de modo que criem revestimentos com propriedades e características específicas demandadas pelas indústrias e pelos consumidores. Por exemplo, os revestimentos devem ser aderentes, exibir boa resistência à abrasão, exibir deformabilidade mecânica (flexibilidade) e resistir vários fatores ambientais, tais como temperatura, umidade e exposição à radiação ultravioleta. Processos de revestimento industrial automatizados contínuos criam suas próprias demandas. Por exemplo, as composições de revestimento usadas em revestimento de bobina, que é empregue para revestir folhas de metal bobinadas antes de as mesmas serem cortadas ou, de outro modo, formadas, precisam ser aplicadas rapidamente em uma camada uniforme fina ao longo de grandes áreas de superfície, e secar e curar em tempo suficientemente curto para assegurar a alta eficácia da linha de revestimento.
[004] As formulações de revestimento que empregam poliéster, poliuretano e/ou outros ligantes de polímero sintéticos em combinação com poliamida são populares para aplicações de revestimento de bobina, tais como a produção de obturadores de rolo e painéis arquitetônicos. A adição de poliamida conduz à flexibilidade aprimorada, resistência à abrasão aprimorada e tolerância à exposição à ultravioleta aprimorada dos revestimentos resultantes. Entretanto, a incorporação de níveis suficientemente altos de poliamida em formulações de revestimento de polímero sintético usadas em aplicações de revestimento de bobina é difícil. Visto que a poliamida é insolúvel e é adicionada em uma forma de pó, altos níveis de poliamida aumentam a viscosidade das composições de revestimento. Isso resulta em formulações que não são adequadas para um processo de revestimento de bobina ou que têm um aumento de espessura do revestimento resultante que, por sua vez, pode adversamente afetar as propriedades do revestimento, diminuir a eficácia do processo de revestimento e aumenta os custos de energia e material.
SUMÁRIO
[005] São reveladas composições de revestimento de polímero sintético à base de água que contêm poliamida aprimoradas e produtos e processos relacionados. Alguns exemplos dos ligantes de polímero sintéticos adequados para as composições de revestimento de polímero sintético à base de água aprimoradas são poliuretanos, poliésteres e acrílicos. Alguns exemplos das composições de revestimento à base de água aprimoradas têm um teor mais alto de poliamida do que produtos de revestimento à base de solvente orgânico. As composições de revestimentos aprimoradas são adequadas para o revestimento de substratos de metal, tais como painéis e superfícies de alumínio. As composições de revestimento formam um revestimento com várias propriedades vantajosas, tais como flexibilidade, adesão, resistência à abrasão e resistência à poeira, e outras influências ambientais, por exemplo, radiação ultravioleta. As composições de revestimento à base de água aprimoradas, conforme revelado no presente documento, retêm alto teor de poliamida enquanto mantêm viscosidade similar a produtos de revestimento à base de solvente orgânico e são adequadas para processos de revestimento de bobinas industriais. Em comparação a produtos à base de solvente orgânico, as composições de revestimento à base de água reveladas formam uma camada de revestimento mais fina quando aplicadas a um substrato de metal, tal como uma superfície de folha de alumínio. Isso aumenta a eficácia do processo de revestimento e reduz os custos de produção reduzindo-se o tempo de secagem e/ou temperatura exigidos, assim como reduzindo- se as despesas da composição de revestimento.
[006] Um exemplo de uma composição de revestimento inclui um ou mais ligantes de polímero sintéticos, um ou mais reticuladores, de 1 a 40% em peso seco de uma poliamida, opcionalmente, um ou mais aditivos e, opcionalmente, um ou mais solventes orgânicos.
[007] Na composição de revestimento acima, o um ou mais ligantes de polímero sintéticos podem compreender um ou mais dentre um poliuretano, um poliéster ou um acrílico. A composição é à base de água e pelo menos um dentre o um ou mais ligantes de polímero sintéticos é fornecido como uma dispersão de base aquosa. A composição de revestimento pode compreender de 10 a 40% em peso seco do um ou mais ligantes de polímero sintéticos. A composição de revestimento pode compreender de 1 a 40%, de 6 a 35% ou de 17 a 25% em peso seco da poliamida. A composição de revestimento pode ter uma razão de peso seco entre a poliamida e o ligante de polímero sintético de 1:2 ou superior. Em alguns casos, a poliamida compreende dois ou mais tipos diferentes de poliamida. Na composição de revestimento, a poliamida pode ser poliamida 11, poliamida 12 ou sua combinação. Na composição de revestimento, o um ou mais reticuladores podem compreender um ou mais poliisocianatos. O um ou mais poliisocianatos podem compreender um isocianato bloqueado, diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianato de isoforona (IPDI) ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. Em alguns exemplos, as composições de revestimento têm uma viscosidade de 30 a 200 segundos medida com copo DIN de 4 mm a 20 °C. Em alguns exemplos, as composições de revestimento têm viscosidades de cerca de 0,0001 a 0,0008 m2/s (1 a 8 Stokes) ou cerca de 300 mPa.s a 4.000 mPa.s medidas por ASTM D 2196-86 com um viscosímetro Brookfield. Em alguns exemplos, uma camada de revestimento seca formada pela composição de revestimento em um substrato de metal tem uma espessura de 2 a 20 μm. Em alguns exemplos, a camada de revestimento formada pela composição no substrato de metal tem um nível de brilho de 5 a 50 unidades de brilho.
[008] Também são revelados métodos e processos relacionados à produção e aos usos das composições de revestimento de polímero sintético à base de água aprimoradas. Um tal uso é o revestimento ou a pintura de substratos de metal através de um processo de revestimento de bobina.
[009] Um processo exemplificativo para preparar as composições de revestimento reveladas inclui as etapas de misturar, através de agitação normal com um distribuidor, o um ou mais ligantes de polímero sintéticos, o um ou mais reticuladores e, opcionalmente, o um ou mais aditivos. Após a etapa de mistura, o processo inclui, ainda, a adição de água e, opcionalmente, do um ou mais solventes orgânicos. O processo inclui, ainda, a introdução da poliamida através de um processo de dispersão por agitação após a adição da água e opcionalmente, de solventes orgânicos.
[0010] Também são revelados substratos de metal revestidos pela composição de revestimento aprimorada. Os substratos de metal podem ser substratos de alumínio ou substratos de aço. Exemplos não limitadores do substrato são obturadores de rolo ou qualquer produto usado em um mercado arquitetônico ou adequados para exposição ao ar livre, tal como painel arquitetônico.
[0011] Também são revelados processos para tratar um substrato de metal através da composição de revestimento. Esses processos incluem as etapas de aplicar a composição de revestimento a um substrato de metal e, então, secar a composição de revestimento. Também são revelados processos para tratar um substrato de alumínio com a composição de revestimento. Tais processos podem incluir as etapas de fornecer o substrato de alumínio como uma folha de alumínio bobinada, desenrolar a folha de alumínio bobinada, aplicar a composição de revestimento ao substrato de alumínio após o desenrolamento e secar o substrato de alumínio após a aplicação da composição de revestimento. Os processos acima podem produzir de 160 a 200 m de folha de alumínio revestida por minuto. Em alguns exemplos dos processos acima para tratar um substrato de metal ou um substrato de alumínio, a etapa de secagem pode ser conduzida a uma temperatura de 150 a 280 °C de Temperatura máxima do metal durante 5 a 100 segundos.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0012] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um obturador de rolo. O painel A mostra um obturador de rolo instalado e enrolado. O painel B mostra um corte transversal de um obturador de rolo.
[0013] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um corte transversal de um substrato de alumínio (1) com diversos revestimentos, incluindo revestimento de pré-tratamento (2), revestimento de tinta (3), revestimento claro (4).
[0014] A Figura 3 é uma ilustração esquemática de uma linha de revestimento de bobina. O painel A ilustra esquematicamente uma linha com uma sala de revestimento (inserida), que é mostrada em mais detalhes no painel B.
DESCRIÇÃO COMPOSIÇÕES
[0015] São reveladas composições de revestimento de polímero sintético à base de água aprimoradas que podem ser denominadas como “formulações”, “tinta”, “cobertura”, “tinta de cobertura”, “verniz” “revestimento” ou outros termos relacionados, no singular ou no plural. As composições de revestimentos aprimoradas são à base de água, o que, geralmente, significa que as mesmas contêm água como um solvente principal, ao contrário das composições de revestimento à base de solvente orgânico, que empregam solventes orgânicos não aquosos como solventes principais. As composições de revestimento à base de água também podem incluir solventes orgânicos não aquosos, além da água. As composições de revestimentos aprimoradas são qualificadas como composições de revestimento de “polímero sintético”, o que significa que o revestimento formado pelas composições em um substrato contém moléculas de ligantes de polímero sintético. As composições de revestimentos aprimoradas também compreendem uma ou mais poliamidas em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 40% em peso da formulação de revestimento seco (“peso seco”).
[0016] O termo “peso seco” é usado neste documento para caracterizar o teor ou a quantidade de um determinado componente presente em uma composição de revestimento diferente de água e solventes orgânicos não aquosos. Em alguns casos, “peso seco” significa a razão (que pode ser expressa como uma porcentagem) entre os sólidos do componente em questão e o peso total da composição, em que o peso da água e dos solventes orgânicos é excluído do peso total. Por exemplo, em referência à poliamida, “peso seco” significa a razão entre o peso de pó de poliamida e o peso total dos componentes presentes na composição, em que o peso total não inclui o peso da água e dos solventes orgânicos. Em referência ao poliuretano e outros ligantes de polímero sintéticos tipicamente fornecidos como uma suspensão líquida de base aquosa, o peso seco significa a razão entre sólidos ligantes presentes na suspensão (não o peso da suspensão) e o peso total da composição, em que o peso total não inclui o peso da água e de outros solventes. Em alguns outros casos, a saber, quando o componente em questão é um composto líquido ou semilíquido, “peso seco” pode significar a razão entre o peso do composto líquido ou semilíquido e o peso total dos componentes presentes na composição, em que o peso total não inclui o peso da água e de outros solventes. O teor de água e solventes orgânicos na composição é descrito não como um peso seco, mas como uma razão (que pode ser expressa como uma porcentagem) entre o peso de água ou um solvente orgânico e o peso da composição final, sendo que o peso da composição final inclui a água e/ou o solvente ou solventes orgânicos.
[0017] Alguns exemplos das composições de revestimento de polímero sintético à base de água aprimoradas têm um teor mais alto de poliamida do que os produtos de revestimento de polímero sintético à base de solvente orgânicos anteriormente conhecidos. As composições de revestimentos aprimoradas também podem compreender reticuladores e um ou mais outros componentes (que podem ser denominados “aditivo” ou “aditivos”), tais como antiespumantes, agentes umectantes, catalisadores (por exemplo, catalisadores para formação de poliuretano, tais como compostos de amina ou complexos de metais), ceras, agentes de fosqueamento e aditivos oleosos. As composições de revestimentos aprimoradas da presente invenção são adequadas para o revestimento de substratos de metal, tais como substratos de alumínio. Após um processo de revestimento, que inclui as etapas de (1) aplicação da composição de revestimento no substrato de metal, (2) secagem e (3) cura, as composições de revestimento formam um revestimento protetor e/ou decorativo no substrato de metal. As composições de revestimentos aprimoradas formam um revestimento com várias propriedades vantajosas, tais como flexibilidade, adesão, resistência à abrasão e resistência à poeira, e outras influências ambientais, tais como radiação ultravioleta. Nas composições de revestimentos aprimoradas, uma ou mais dentre essas propriedades são vantajosamente aprimoradas em comparação aos revestimentos que contêm poliamida à base de solvente orgânico anteriormente conhecidos. As composições de revestimentos aprimoradas podem formar um revestimento em um substrato de metal que é mais fino do que os revestimentos formados por produtos de revestimento à base de solvente orgânico. A diminuição na espessura do revestimento formado pelas composições de revestimentos aprimoradas pode aumentar a produtividade de um processo de revestimento, diminuir os custos e economizar energia. As composições de revestimentos aprimoradas e as vantagens proporcionadas por essas composições são discutidas com mais detalhes abaixo.
[0018] Os termos “polímero sintético”, “ligante”, “ligante de polímero sintético” “formador de película” e os termos relacionados, conforme usado neste documento, se referem a polímeros sintéticos que formam uma película em um revestimento formado pelas composições de revestimento após as etapas de (1) aplicação da composição de revestimento em um substrato, (2) secagem e/ou (3) cura. Os ligantes de polímero sintéticos também podem ser descritos como componentes formadores de película das composições de revestimento. Em alguns casos, os ligantes de polímero sintéticos também podem ser denominados como “resina”, “resinas” ou termos relacionados. Mediante a aplicação da composição de revestimento no substrato, o ligante forma uma película durante o processo de secagem ou cura. Embora a secagem possa se referir à evaporação do solvente ou diluente, a mesma frequentemente se refere à reticulação oxidativa dos ligantes, e o termo pode ser usado indistinguivelmente a partir do termo “cura”. As composições de revestimento podem depender de processos de polimerização ou reticulação no que ocorrem no componente formador de película durante a secagem ou cura. Agentes de cura, incluindo catalisadores, agentes de reticulação, indutores e outros tipos de agentes podem ser empregues para induzir ou facilitar a cura, conforme explicado adicionalmente neste documento e ilustrado pelas descrições dos processos relevantes.
[0019] Embora as composições de revestimento precisem conter pelo menos um componente ligante de polímero sintético, em alguns casos, mais de um (um ou mais) componente ligante de polímero sintético, tal como dois ou mais, três ou mais ou quatro ou mais componentes podem ser empregues. Os componentes formadores de película de uma composição de revestimento influenciam a adesão e outras propriedades do revestimento formado por uma composição de revestimento, tal como brilho, flexibilidade e resistência à abrasão. Os componentes formadores de película das composições de revestimento de acordo com alguns exemplos incluem ligantes de polímero sintéticos que podem ser empregues em composições à base de água. Alguns exemplos não limitadores de ligantes sintéticos adequados para as composições de revestimentos aprimoradas são poliuretanos, poliésteres, poliacrilatos (também conhecidos como polímeros de acrilato ou acrílicos), alquidas, vinil-acrílicos, etileno acetato de vinila, acetato de polivinila, polímeros e copolímeros de estireno (tais como copolímeros de estireno acrílico), resinas de melamina e resinas epóxi. Os ligantes de polímero sintéticos podem ser fornecidos como dispersões de base aquosa, por exemplo, dispersões de acrílico, poliuretano ou poliéster de base aquosa, que podem ser usadas na preparação das composições de revestimento reveladas. As composições de revestimentos aprimoradas podem conter de aproximadamente 10 a 70% (por exemplo, 10 a 60, 15 a 45, 15 a 40, 20 a 40, 20 a 35 ou 20 a 30%) do componente ligante de polímero sintético, em peso seco. Por exemplo, uma composição de revestimento aprimorada pode conter 15, 20, 35 ou 40% em peso seco de poliuretano. Em outro exemplo, uma composição de revestimento aprimorada contém aproximadamente 5 a 15% em peso seco de poliéster (por exemplo, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ou 15%) e/ou 2 a 10% em peso seco de acrílico (por exemplo, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10%).
[0020] O termo “poliuretano” (PU) ou dispersão de poliuretano (PUD) e termos relacionados, conforme usado neste documento, se referem a copolímeros produzidos a partir de poliisocianatos (significando isocianatos que têm múltiplos (dois ou mais) grupos isocianato (NCO) em cada molécula) e polióis (significando compostos com múltiplos (dois ou mais) grupos hidroxila funcionais), tais como dióis. Vários tipos de poliisocianatos podem ser empregues na formação de PU. Uma reação de polimerização de PU prossegue por meio de grupos NCO de poliisocianatos e grupos hidroxila de polióis. Composições de revestimento à base de PU podem ser formuladas com poliisocianatos “bloqueados”, cujos grupos NCO são bloqueados com uma porção química de proteção, impedindo, assim, a polimerização das composições de revestimento até que as mesmas sejam aquecidas a fim de remover a porção química de proteção. Altas temperaturas “desbloqueiam” os grupos NCO, que permite uma reação de polimerização com polióis para prosseguir, o que resulta na formação de moléculas de PU. Assim, PUs com base em poliisocianatos “bloqueados” podem ser polimerizados após a aplicação de composições que incluem componentes de poliisocianatos e poliol em um substrato. A polimerização é iniciada através do aquecimento para “desbloquear” os grupos NCO, removendo, assim, a porção química de proteção. As composições de revestimento também podem ser formuladas com formulações de PU reagidas produzidas reagindo-se um excesso de poliisocianatos com um poliol ou uma mistura de polióis (por exemplo, poliéster polióis, poliéter polióis ou policarbonato polióis) para formar um pré-polímero. Por exemplo, as composições de revestimentos aprimoradas podem ser formuladas como dispersões de base aquosa de PU totalmente reagido, denominado como PUD. As PUD são fornecidas como pequenas partículas de PU (por exemplo, 0,1 a 3,0 μm de tamanho), dispersadas em água para formar uma dispersão química e coloidalmente estável. A dispersão pode ser estabilizada por emulsificantes externos ou incluindo-se centros hidrofílicos (tais como grupos catiônicos ou aniônicos) no polímero. Alguns exemplos de PUD adequados para inclusão nas composições reveladas são dispersões de base aquosa de PU à base de policarbonato ou à base de poliéster estabilizado por centros hidrofílicos. Além das PUD, as composições reveladas podem inclui PUs com componentes de isocianato “bloqueado”. Esses PUs bloqueados podem ser denominados como “endurecedores” ou “reticuladores”, e os mesmos reagem com moléculas de pré-polímero após a aplicação da composição de revestimento em um substrato de metal e aquecimento subsequente. As composições reveladas podem incluir mais de um (dois, três, quatro, etc.) tipo de PU, mais de dois (dois, três, quatro, etc.) tipo de PUD e mais de um (dois, três, quatro, etc.) tipo de isocianato.
[0021] O termo “poliéster” (PE) ou dispersão de poliéster (PED) e os termos relacionados, conforme usado neste documento, se referem a um dentre os componentes ligantes que podem ser usados para formular as composições de revestimento reveladas. Os termos se referem a uma categoria de polímeros que contêm grupos éster funcionais em sua cadeia principal. Vários tipos de PEs podem ser empregues nas composições de revestimentos aprimoradas, tais como PEs alifáticos ou aromáticos. Os termos “acrilato”, “poliacrilato”, “acrílico” e os termos relacionados se referem a polímeros derivados de ácido acrílico e compostos relacionados. Em alguns casos, derivados ou copolímeros dos compostos acima com outros compostos podem ser empregues nas composições de revestimento reveladas.
[0022] Os termos endurecedores e reticuladores e os termos relacionados, conforme usado neste documento, se refere a compostos que ligam uma cadeia polimérica à outra. Os mesmos podem ser incorporados nas composições de revestimento reveladas. Por exemplo, vários tipos de isocianatos podem ser empregues como reticuladores. Tais isocianatos incluem, mas sem limitação, monômeros de diisocianato alifáticos. Os poliisocianatos bloqueados empregues em sistemas de PU de dois componentes que polimerizam após o aquecimento podem ser denominados como “endurecedores” e podem ser incorporados nas composições de revestimento reveladas. Em outro exemplo, reticuladores de melamina podem ser empregues.
[0023] O termo “poliamida” (PA), conforme usado neste documento, se refere a um polímero com funcionalidade amida. Alguns exemplos de PAs que podem ser incorporadas adequadamente nas composições da presente invenção são PA 12 e PA 11. PA 12 é uma poliamida com uma cadeia de hidrocarbonetos que contém 12 carbonos entre cada ligação amida, enquanto PA 11 tem 11 carbonos entre cada ligação amida. Tanto PA 11 quanto PA 12 mostram propriedades similares, tais como baixa absorção de água e/ou resistência à abrasão. Alguns exemplos de PA 12 adequados para as composições para a presente invenção são Orgasol© fornecido pela Arkema® ou Vestosint® fornecido pela Evonik®. Um exemplo de PA 11 adequado é o Rilsan® fornecido pela Arkema®. Outros exemplos de PAs que podem ser incorporadas adequadamente nas composições da presente invenção são PAs conhecidas sob a designação genérica de “Náilon”. Por exemplo, um polímero de monômeros de ácido w-aminoláurico ou monômeros de laurolactama pode ser denominado como Náilon 12. As PAs incluídas em composições de revestimento são tipicamente insolúveis e são incorporadas nas composições em forma de pó. Os pós de PA que podem ser incorporados nas composições da presente invenção incluem pós triturados e pós precipitados. A PA é tipicamente fornecida (“entregue”) na forma de pó. Um pó de PA pode ser descrito por “tamanho de partícula” ou “tamanho médio de partícula”, significando “diâmetro médio de partícula” ou d50, que pode estar na faixa de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 μm. As composições reveladas podem incluir mais deu (dois, três, quatro, etc.) tipo de pó de PA, tal como pós de PAs diferentes ou suas misturas ou pós de tamanho médio de partícula diferente. Em composições de revestimento, o componente ou componentes de PA podem atuar como um agente de texturização. Além disso, as moléculas de PA contêm grupos terminais reativos, tais como grupos de terminal carboxila ou de terminal amino que reagem com outros componentes da composição de revestimento durante o processo de revestimento. Por exemplo, em uma composição de revestimento, os grupos NCO do isocianato reagem com os grupos de terminal carboxila ou de terminal amino de PA, e com os grupos hidroxila de PUD e/ou PE. As composições de revestimento à base de água, conforme revelado no presente documento, permitem a incorporação de quantidades vantajosamente mais altas de PA e razões vantajosamente mais altas entre PA e outros componentes, tais como um ligante sintético, por exemplo, PU, em comparação aos produtos de revestimento à base de solvente orgânico. Em outras palavras, nas composições à base de água reveladas, um ou tanto o (1) teor de PA em peso quanto a (2) razão entre o teor de PA e um teor de um ou mais dentre outros componentes da composição, tais como um ligante de polímero sintético, podem ser mais altos do que em produtos de revestimento à base de solvente orgânico previamente conhecidos adequados para o revestimento de substratos de metal. As composições de revestimento à base de água, de acordo com alguns exemplos, podem compreender PA em uma quantidade de cerca de 1 a 40%, 5 a 30%, 5 a 35%, 5 a 40%, >15%, 15 a 25%, 15 a 30%, 15 a 35%, 15 a 40%, >17%, 17 a 25%, 17 a 30%, 17 a 35%, 17 a 40%, >20%, 20 a 25%, 20 a 30%, 20 a 35% ou 20 a 40%, por exemplo, de cerca de 17%, cerca de 35%, cerca de 30%, cerca de 20%, cerca de 15%, cerca de 10% ou cerca de 6% de PA em peso seco. As composições de revestimento à base de água, conforme revelado no presente documento, podem conter várias razões, em peso seco, entre PA e ligante (por exemplo, um ou mais dentre PU, PE ou acrílico), por exemplo, de cerca de 1:5 a cerca de 5: 1, de cerca de 1:3 a cerca de 5: 1 , de cerca de 1: 1 a cerca de 1,5: 1, de cerca de 1: 1 a cerca de 2,5: 1, de cerca de 1: 1 a 1:3 ou superior, 1:2,5 ou superior, 1:2 ou superior, 1: 1,5 ou superior, 1: 1 ou superior, 1,5: 1 ou superior, cerca de 5: 1, 4: 1, 3: 1, 2: 1, 1,4: 1, 1,1: 1, 1: 1, 1:3, 1:4 ou 1:5. O termo “razão”, quando usado nesse contexto, significa a razão entre o peso de pó de PA e o peso de ligante sólido, tal como um ou mais dentre PU, PE ou acrílico, em uma unidade de peso de uma composição. Em comparação, produtos de revestimento à base de solvente orgânico conhecidos para substratos de metal permitem a incorporação de um máximo de 15% de PA em peso seco e uma razão máxima de PA/PU em peso seco de 1:3.
[0024] Além de um ou mais ligantes, PA e água, as composições de revestimento reveladas podem conter vários outros componentes, tais como, mas sem limitação, reticuladores e/ou catalisadores (por exemplo, para formação de película de PU ou PE), antiespumantes, agentes umectantes, ceras, agentes de fosqueamento, estabilizadores, corantes, pigmentos e/ou solventes orgânicos. Alguns exemplos não limitadores dos componentes que podem ser incorporados nas composições de revestimento são descritos abaixo. Os antiespumantes são os agentes que têm baixa tensão de superfície que penetram as lamelas de espuma para desestabilizá-las e fazê-las romper. Algumas amplas categorias de agentes antiespuma são antiespumantes de silicone, antiespumantes à base de óleo ou antiespumantes à base de polímero. Um exemplo de antiespumantes empregues nas composições reveladas é o copolímero de poliéter siloxano. Alguns exemplos dos aditivos umectantes empregues nas composições reveladas são siloxanos modificados por poliéter, tensoativos de siloxano multifuncionais e alcoxilatos. As ceras podem ser usadas para aprimorar as propriedades de deslizamento da superfície e para aprimorar a resistência ao arranhão. Alguns exemplos não limitadores de ceras adequadas são cera de carnaúba, cera de polietileno, cera de poliolefina, cera de politetrafluoretileno e cera de amida. Embora as composições de revestimento sejam à base de água, o que significa que a água é usada como um solvente principal, solventes orgânicos miscíveis em água não aquosos, tais como, mas sem limitação, ésteres, por exemplo, butilglicol ou Rhodiasov, podem ser incluídos nas composições da presente invenção. Os agentes de fosqueamento, tais como poliureia de fosqueamento micronizada, também podem ser incluídos. TABELA 1 FORMULAÇÕES EXEMPLIFICATIVAS DAS COMPOSIÇÕES DE REVESTIMENTOS APRIMORADAS.
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[0025] A descrição fornecida abaixo e na Tabela 1 ilustra a formulação de composições de revestimento exemplificativas. A lista dos componentes listados abaixo e na Tabela 1 e descritos como “presentes” na composição não é limitadora. Alguns exemplos das composições da presente invenção incluem os componentes listados, mas outros componentes também podem ser incluídos. Alguns outros exemplos podem consistir em apenas ou essencialmente os componentes listados. Quando a faixa de teor do componente tem um limite inferior igual a zero (0), isso significa que a presença do componente não é exigida (isto é, é opcional) pelo menos em algumas das composições. Alguns exemplos das composições são da seguinte forma. Em alguns exemplos, um ligante (significando um ou mais ligantes) está presente em uma quantidade de 10 a 60, 15 a 40 ou 20 a 30% em peso seco. Em alguns outros exemplos, um primeiro ligante é um ou mais dentre PU, PE ou acrílico, e está presente em uma quantidade de 10 a 60, 15 a 40 ou 20 a 30% em peso seco. Um segundo ligante está presente em uma quantidade de 0 a 10, 0 a 5 ou 1 a 5% em peso seco. Um reticulador (significando um ou mais reticuladores), tal como, mas sem limitação, um ou mais dentre isocianato ou melamina, está presente em uma quantidade de 5 a 30, 5 a 20 ou 5 a 10% em peso seco. Uma PA (significando uma ou mais PAs), tal como, mas sem limitação, uma ou tanto a PA 11 quanto a 12, está presente em uma quantidade de 1 a 40, 5 a 30 ou 15 a 25% em peso seco. Uma cera (significando uma ou mais ceras) está presente em uma quantidade de 0 a 10, 0 a 3 ou 0 a 1% em peso seco. Um antiespumante (significando um ou mais antiespumantes) está presente em uma quantidade de 0 a 8, 0 a 1 ou 0 a 0,5% em peso seco. Um agente umectante (significando um ou mais agentes umectantes) está presente em uma quantidade de 0 a 8, 0 a 1 ou 0 a 0,5% em peso seco. Um catalisador (significando um ou mais catalisadores) está presente em uma quantidade de 0 a 8, 0 a 1 ou 0 a 0,5% em peso seco. Um pigmento (significando um ou mais pigmentos) está presente em uma quantidade de 0 a 30, 0 a 20 ou 0 a 5% em peso seco. A água está presente em uma quantidade de 1 a 80, 5 a 80, 10 a 60, 20 a 70 ou 30 a 50% em peso/peso da composição final. O solvente orgânico está presente em uma quantidade de 0 a 50, 0 a 20 ou 5 a 10% em peso/peso da composição final.
[0026] Outra composição exemplificativa inclui 10 a 60% em peso seco de ligante de polímero sintético, 5 a 30% em peso seco de reticulador, 1 a 40% em peso seco de PA, 0 a 10% em peso seco de cerca, 0 a 8% em peso seco de antiespumante, 0 a 8% em peso seco de agente umectante, 0 a 8% em peso seco de catalisador, 0 a 30% em peso seco de pigmento, 0 a 50% em peso/peso do solvente orgânico da composição final e 1 a 80% em peso/peso da água da composição final. Uma composição exemplificativa inclui 10 a 60% em peso seco do primeiro ligante de polímero sintético, em que o primeiro ligante de polímero sintético é um ou mais dentre PU, PE ou acrílico, 0 a 10% do segundo ligante de polímero sintético, 5 a 30% em peso seco de reticulador, 1 a 40% em peso seco de PA, 0 a 10% em peso seco de cera, 0 a 8% em peso seco de antiespumante, 0 a 8% em peso seco de agente umectante, 0 a 8% em peso seco de catalisador, 0 a 30% em peso seco de pigmento, 0 a 50% em peso/peso do solvente orgânico da composição final e 1 a 80% em peso/peso da água da composição final. Outra composição inclui 15 a 40% em peso seco de ligante de polímero sintético, 5 a 20% em peso seco de reticulador, 5 a 35% em peso seco de PA, 0 a 3% em peso seco de cera, 0 a 1% em peso seco de antiespumante, 0 a 1% em peso seco de agente umectante, 0 a 1% em peso seco de catalisador, 0 a 20% em peso seco de pigmento, 0 a 20% em peso/peso do solvente orgânico da composição final e 10 a 60% em peso/peso da água da composição final. Outra composição exemplificativa compreende 15 a 40% em peso seco do primeiro ligante de polímero sintético, em que o primeiro ligante é um ou mais dentre PU, PE ou acrílico, 0 a 5% do segundo ligante, 5 a 20% em peso seco de reticulador, 5 a 35% em peso seco de PA, 0 a 3% em peso seco de cera, 0 a 1% em peso seco de antiespumante, 0 a 1% em peso seco de agente umectante, 0 a 1% em peso seco de catalisador, 0 a 20% em peso seco de pigmento, 0 a 20% em peso/peso do solvente orgânico da composição final e 10 a 60% em peso/peso da água da composição final. Outra composição exemplificativa inclui 20 a 30% em peso seco de ligante de polímero sintético, 5 a 10% em peso seco de reticulador, 17 a 35% em peso seco de PA, 0 a 1% em peso seco de cera, 0 a 0,5% em peso seco de antiespumante, 0 a 0,5% em peso seco de agente umectante, 0 a 0,5% em peso seco de catalisador, 0 a 5% em peso seco de pigmento, 5 a 10% em peso/peso do solvente orgânico da composição final e 30 a 50% em peso/peso da água da composição final. Outra composição exemplificativa inclui 20 a 30% em peso seco do primeiro ligante de polímero sintético, em que o primeiro ligante é um ou mais dentre PU, PE ou acrílico, 0 a 5% ou 1 a 5% em peso seco de segundo ligante de polímero sintético, 5 a 10% em peso seco de reticulador, 17 a 35% em peso seco de PA, 0 a 1% em peso seco de cera, 0 a 0,5% em peso seco de antiespumante, 0 a 0,5% em peso seco de agente umectante, 0 a 0,5% em peso seco de catalisador, 0 a 5% em peso seco de pigmento, 5 a 10% em peso/peso do solvente orgânico da composição final e 30 a 50% em peso/peso da água da composição final.
[0027] Algumas composições de revestimento são usadas para criar uma camada de revestimento “claro”, significando uma camada com um grau relativamente alto de transparência visual. Tal camada de revestimento claro pode ser aplicada a um substrato de metal como uma camada protetora final após a aplicação de um revestimento de tinta. Entretanto, um revestimento de tinta não precisa ser aplicado: uma camada de revestimento “claro” pode ser aplicada diretamente a um substrato de metal ou após a aplicação de um ou mais dentre revestimentos de pré-tratamento ou iniciadores. Mesmo quando as composições se destinam a criar um revestimento “claro”, as mesmas podem conter pigmentos ou colorações. Alguns outros exemplos das composições de revestimento são usados para criar revestimentos opacos ou coloridos, e podem conter vários pigmentos, colorações ou cargas para criar um efeito visual correspondente.
[0028] As composições reveladas têm propriedades e especificações desejáveis nas composições usadas para o revestimento de substratos de metal, tais como viscosidade. Por exemplo, as composições de revestimento à base de água reveladas podem ter uma viscosidade na faixa de cerca de 30 a 200 segundos, medida a 20 °C, quando medida com um copo de 4 mm de acordo com DIN EN ISO 2431. Por exemplo, uma composição pode ter uma razão PA/PU de 2: 1, cerca de 40% de PA 12 em peso seco, e ter uma viscosidade de cerca de 120 segundos. Em comparação, para o mesmo teor de PA, um revestimento à base de solvente exibe uma viscosidade muito mais alta. Um produto de revestimento à base de solvente orgânico que tem a mesma viscosidade que as composições reveladas e teor de PU comparável pode reter um máximo de cerca de 15% de PA 12 em peso seco. Sem pretender estar vinculado pela teoria, a PA em revestimentos à base de solvente orgânico absorve o solvente e inchaço, de modo que a viscosidade aumente. Em contrapartida, os revestimentos à base de água revelados, PA 11 e/ou PA 12, não absorvem a água, de modo que a viscosidade não aumento com sua adição. Em um revestimento à base de solvente orgânico, não mais que 15% em peso seco de PA 11 e/ou PA 12 pode ser adicionado sem criar aglomerados. A viscosidade resultante é tão alta (superior a 120 segundos quando medida de acordo com o padrão descrito acima), que não é possível usar a formulação resultante para revestimento de bobina.
[0029] Embora sem desejar estar vinculado pela declaração a seguir, a capacidade das composições à base de água reveladas para reter teor de PA mais alto enquanto mantém viscosidade similar aos produtos de revestimento à base de solvente orgânico com teor de PA mais baixo pode ser um resultado dos grãos de pó de PA exibirem menos inchamento na água do que em solventes orgânicos. Entretanto, o mecanismo acima não se destina a ser limitativo, a menos que especificamente indicado dessa forma. Independentemente do mecanismo envolvido, o teor de PA e/ou razão entre a PA e outros componentes, tais como ligante de polímero sintético (por exemplo, um ou mais dentre PU, PE ou acrílico), nas composições de revestimento reveladas proporcionam as composições reveladas e as propriedades inesperadas e vantajosas de produtos revestidos e revestimentos resultantes, tais como, mas sem limitação, flexibilidade do revestimento formado, sua resistência à abrasão, superfície fosca (sem brilho) e resistência à poeira. Os revestimentos formados pelas composições reveladas são vantajosamente resistentes às influências ambientais, por exemplo, radiação UV.
[0030] As propriedades e vantagens das composições reveladas podem ser descritas em referência aos valores quantitativos determinados por vários procedimento e protocolos de teste. Alguns dos testes e protocolos, que também podem ser denominados como “normas”, referenciam números DIN para os padrões publicados por Deutsches Institut fur Normung e. V. (Instituto Alemão para Padronização), Berlim, Alemanha. Alguns outros testes e protocolos referenciam números ASTM publicados por ASTM International (EUA). Consequentemente, os padrões são descritos em publicações correspondentes por Deutsches Institut fur Normung e. V. ou ASTM International. Por exemplo, o brilho de superfície do revestimento pode ser determinado medindo-se a reflexão especular com o uso de um medidor de brilho. O brilho do revestimento formado por uma composição, conforme revelado no presente documento, pode estar na faixa de 5 a 50 unidades de brilho, medido sob um ângulo de 60° com o uso de ensaio de norma DIN EN 13523-2. A flexibilidade do revestimento pode ser avaliada com o uso de DIN EN 13523-7, um ensaio de dobragem T, que é um método para avaliar a flexibilidade e a adesão de um revestimento orgânico em um substrato metálico observando-se o fissuramento ou a perda de adesão, quando um painel de teste revestido é curvado. No ensaio de dobragem T, os revestimentos formados pelas composições reveladas podem exibir desempenho na faixa de 0 a 0,5 T.
[0031] A resistência à abrasão pode ser avaliada por um teste de Taber, com o uso da norma ASTM D 4060-90, que mede a perda de peso e espessura do revestimento após 1.000, 2.000, 3.000 ou outro número de voltas (ciclos) especificadas de duas rodas de rolamento do tipo CS-10, com um peso de 500 g aplicado a cada roda. No teste de Taber, os revestimentos formados pelas composições reveladas podem exibir resistência à abrasão de < 20 mg para 1.000 voltas. A resistência à UV é determinada expondo-se os revestimentos a tipos e níveis diferentes de radiação UV, com o uso da norma DIN EN 13523-4. Por exemplo, os testes de resistência à UV-A e UV-B podem ser realizados, durante os quais a amostra é exposta a 341 nm de radiação UV para o teste de resistência à UV-A e a 313 nm de radiação UV para teste de resistência à UV-B, em dois testes diferentes, durante 4 horas a uma temperatura de 60 °C e umidade ambiente, então, durante 4 horas com 100% de umidade relativa a 50 °C. Os revestimentos formados pelas composições reveladas podem exibir resistência à UV de pelo menos 70% de brilho restante após 1.000 horas em UV-A. Os revestimentos, de acordo com alguns exemplos, podem exibir pelo menos 80% de brilho restante após 500 horas de exposição à UV-B.
[0032] Outra vantagem das composições de revestimento reveladas é uma redução da espessura da camada de revestimento (molhada) após a aplicação ao substrato de metal, assim como espessura reduzida da camada de revestimento seca formada. Por exemplo, a espessura da camada de revestimento seca formada pelas composições reveladas em um substrato de metal pode ser de cerca de 2 a 20 μm. Os revestimentos revelados mostram propriedades aprimoradas nessa área, tais como ter uma espessura menor do que um revestimento seco de uma tinta à base de solvente com teor de ligante de polímero sintético próximo ou similar. Em outro exemplo, a espessura da camada de revestimento seca formada pelas composições reveladas pode ser de 2 a 20 μm, e a camada de revestimento seca também pode exibir outras propriedades aprimoradas, tais como aquelas descritas neste documento, quando comparada a um revestimento à base de solvente orgânico com teor de ligante de polímero sintético próximo ou similar. Em comparação, uma camada de revestimento seca típica formada a partir de um produto à base de solvente orgânico com um teor de PA e ligante comparável tem uma espessura de cerca de 10 a 30 μm.
[0033] A espessura reduzida das camadas de revestimento seco formadas pelas composições reveladas resulta em inúmeras vantagens. Por exemplo, a espessura reduzida mediante a aplicação do revestimento permite um tempo de secagem reduzido da camada de revestimento após a aplicação. A redução no tempo de secagem, por sua vez, aumenta a eficácia do processo de revestimento. Por exemplo, uma linha de revestimento de bobina industrial (discutida em mais detalhes abaixo) pode experimentar um aumento de 35% na velocidade de processamento caso uma composição de revestimento à base de água, conforme revelado no presente documento, seja substituída por um produto de revestimento à base de solvente orgânico. Além disso, a espessura reduzida das composições à base de água pode levar à economia de custos através da redução nos custos dos materiais (visto que uma menor quantidade da composição de revestimento precisa ser aplicada por área de superfície) e nos custos de energia (devido à diminuição de tempo de secagem).
[0034] As composições reveladas no presente documento exibem adesão aprimorada ao substrato de alumínio, o que permite que tais composições sejam aplicadas diretamente ao substrato de alumínio, desengorduradas e pré-tratadas com um pré-tratamento com cromo ou com um pré-tratamento livre de cromo. As composições reveladas também podem ser aplicadas diretamente em tal substrato como um revestimento de uma camada. As composições também podem ser aplicadas sobre um iniciador ou uma cobertura-base para formar uma cobertura superior.
PROCESSOS DE PRODUÇÃO
[0035] Também são revelados métodos e processos exempli- ficativos para obter ou produzir as composições de revestimento que contêm poliamida e poliuretano à base de água aprimoradas. Nos processos de produção revelados, os ligantes de polímero sintéticos são misturados com outros componentes (tais como aditivos) com o uso de agitação normal com um dispersor. A água e o solvente são, então, adicionados. O pó de PA é introduzido por último e é adicionado por um processo de dispersão por agitação normal, tal como aqueles tipicamente usados por produtores de tinta. As formulações à base de solvente comparáveis exigem tipicamente a dispersão intensiva com um misturador de pá elétrico para incorporar a PA na tinta. Ao contrário dos processos para preparar formulações à base de solvente comparáveis, nos processos para produzir as composições reveladas, nenhuma agitação rápida é necessária para incorporar o pó de PA, visto que o mesmo se dispersa facilmente na formulação sem criar aglomerações. Processo de uso e os produtos resultantes
[0036] Também são revelados métodos e processos exempli- ficativos relacionados aos usos de composições de revestimento de polímero sintético à base de água aprimoradas, assim como aos produtos obtidos com o uso das composições de revestimento que contêm poliamida e poliuretano à base de água aprimoradas. As composições de revestimentos aprimoradas são usadas para o tratamento, tal como revestimento ou pintura, de superfícies ou substratos de metal. Consequentemente, os métodos ou processos para uso das composições de revestimento reveladas podem ser denominados como métodos ou processos para revestimento, tratamento ou pintura, ou como usos correspondentes. As composições de revestimentos aprimoradas podem ser empregues por várias razões, por exemplo, para proteção, para aprimorar a aparência, para aprimorar a resistência anticorrosão ou outras razões. Os métodos e processos relacionados ao uso das composições de revestimentos aprimoradas não se destinam a serem limitados pelas razões acima ou resultados obtidos, a menos que especificamente indicado.
[0037] O termo “superfície de metal”, conforme usado no presente documento, geralmente significa uma parte externa de uma quantidade de um metal, tal como uma liga de alumínio, ou um substrato, artigo ou objeto de metal. O termo “substrato de metal” se destina a abranger qualquer superfície, objeto, material ou artigo que possa ser tratado, tal como coberto, pintado ou revestido, pelos revestimentos à base de água aprimorados da presente invenção. Os termos “substrato de metal” ou “superfície de metal” não se destinam a serem limitados pelo tipo do metal empregue. As superfícies ou substratos de metal adequadas para tratamento pelo revestimento à base de água aprimorado podem ser compreendidos de alumínio ligado com vários elementos, tais como Si, Mg, Cu etc., assim como as superfícies ou substratos compreendidos de alumínio substancialmente puro. Nesse caso, a superfície ou o substrato de metal podem ser denominados “superfície de liga de alumínio”, “substrato deliga de alumínio”, “superfície de alumínio”, “substrato de alumínio” ou outros termos relacionados. Os termos “superfície de alumínio”, “substrato de alumínio” ou outros termos relacionados não se destinam a serem limitados pelo tipo de alumínio empregue, seja o alumínio ligado ou não ligado. As composições de revestimento reveladas também podem ser usadas em substrato de aço.
[0038] Exemplos não limitadores de substratos de metal tratados pelas composições de revestimentos aprimoradas são folhas de metal, incluindo folhas de metal bobinadas não submetidas a corte e formação adicional; folhas de metal formadas por corte e, opcionalmente, outras formas de conformação (tal como puncionamento, estampagem ou prensagem); painéis de metal substancialmente planos ou tridimensionalmente conformados; artigos ou objetos de metal (incluindo artigos ou objetos montados a partir de folhas e/ou painéis de metal ou incluindo as mesmas). De modo mais genérico, os substratos de metal tratados pelas composições de revestimentos aprimoradas abrangem superfícies ou artigos de metal e outros produtos ou peças que incluem superfícies de metal. Um substrato de metal, tal como os exemplos discutidos acima, pode incluir componentes diferentes ou além daqueles especificamente discutidos, incluindo componentes não metálicos. Um exemplo de um substrato de metal é um obturador de rolo, que também pode ser denominado como um obturador de cilindro, obturador de rolagem ou outros termos relacionados. Esses e os termos relacionados geralmente se referem a estruturas semelhantes a cortinas compreendidas de painéis ou perfis de alumínio, que podem ser formadas ou extrudadas com rolos. Como exemplo, um obturador de rolo (100) é ilustrado na Figura 1. Além dos painéis de alumínio (110), os obturadores de rolo podem incluir outros componentes, incluindo componentes não metálicos, tais como isolamento (120). Os obturadores de rolo podem ser instalados em aberturas de janelas e portas, ou outros tipos de aberturas, para proteção, isolamento e outros propósitos. Por exemplo, os obturadores de rolo podem ser instalados para proteção contra invasão, proteção contra observação, proteção contra o sol, proteção contra o clima, proteção contra ruídos, controle de temperatura ou iluminação, etc. Tanto os obturadores de rolo quanto os painéis de obturadores de rolo podem ser descritos como “substrato”. Outros exemplos de substratos de metal incluem peças ou painéis usados na maquinaria (tais como peças ou painéis para veículos a motor, navios ou aeronaves); peças ou painéis usados em eletrodomésticos, equipamento de cozinha, hardware, equipamento de laboratório ou equipamento industrial; peças de alojamento de eletrônicos; peças de construção; peças ou painéis arquitetônicos; ou peças ou painéis usados em qualquer outra aplicação adequada. Por exemplo, os revestimentos à base de água aprimorados podem ser usados para tratar painéis arquitetônicos, tais como revestimentos laterais ou de toda a fachada. O termo ”substrato de metal”, incluindo “substrato de alumínio”, pode abranger uma ampla gama de artigos, objetos ou produtos e pode ter qualquer tamanho ou espessura. Um substrato pode ter qualquer espessura, por exemplo, uma espessura de cerca de 0,1 mm a 4 mm (0,1, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0 mm). Além disso, os substratos de metal revestidos com as composições de revestimentos aprimoradas podem ser usados em uma ampla gama de ambientes ou condições, incluindo gamas de temperatura e umidade, e podem ser usados em condições internas assim como ao ar livre.
[0039] Os termos “substrato” ou “superfície” podem denotar um substrato ou superfície de metal tratado ou não tratado. Esses e os termos relacionados também podem denotar um substrato ou superfície antes, após ou durante o tratamento. Além disso, vários tipos de tratamentos e revestimentos podem ser usados ou aplicados em substratos ou superfícies além dos revestimentos à base de água aprimorados. Outros tratamentos e revestimentos podem ser aplicados antes, após ou entre as aplicações dos revestimentos à base de água aprimorados. Por exemplo, o substrato ou superfície de metal pode ser submetido a desengorduramento, alisamento, texturização, lixamento, jateamento de areia, decapagem, escorvamento, pintura, envernização ou outros tratamentos. Um ou mais dentre cada um dos revestimentos a seguir podem ser aplicados a um substrato: um revestimento de pré- tratamento, um iniciador, um revestimento de tinta, um revestimento claro ou um verniz. Um exemplo de um substrato de alumínio com diversos revestimentos é esquematicamente ilustrado na Figura 2. Na Figura 2, um substrato de alumínio 210 é revestido com um revestimento de pré-tratamento 220 que pode incluir cromo ou pode ser livre de cromo. O revestimento de pré-tratamento 220 é revestido com uma cobertura-base 230 que pode incluir um poliéster ou poliuretano. A cobertura-base 230 é revestida com uma cobertura clara 240 que pode ser uma mescla de poliuretano/poliamida.
[0040] Também são revelados processos para o uso das composições de revestimentos aprimoradas. Quando a composição de revestimento aprimorada é usada para tratar um substrato de metal, a composição de revestimento é aplicada na superfície ou substrato de metal por vários métodos e técnicas adequadas sob as condições que conduzem à formação do revestimento estável no substrato de metal. Por exemplo, a aplicação pode ser por imersão, revestimento a pincel, aspersão (revestimento por aspersão), revestimento por escoamento, revestimento por lâmina ou revestimento por rolo, que também é conhecido como revestimento de bobina.
[0041] Os termos “revestimento de bobina”, “revestimento por rolo” e os termos relacionados podem ser usados de maneira intercambiável para se referir a um processo industrial automatizado contínuo para o revestimento eficaz de folhas de metal bobinadas antes das folhas de metal serem cortadas ou, de outra forma, formadas. O revestimento de bobina permite o tratamento de toda a superfície da folha de metal, o que fornece revestimentos com acabamentos bem ligados e uniformes. As superfícies de metal revestidas por bobina, que também podem ser chamadas de pré-pintadas, são muitas vezes mais duráveis e mais resistentes à corrosão do que superfícies de metal pintadas após a formação ou a conformação (metal pós-pintado). O processo de revestimento de bobina pode ser geralmente descrito conforme a seguir, embora variações ou desvios da descrição não limitadora abaixo sejam possíveis. Uma linha de revestimento de bobina industrial 300 é esquematicamente ilustrada na Figura 3, painel A. Durante o revestimento de bobina, um substrato de metal, tal como uma folha de aço ou alumínio, é fornecido em uma forma de uma tira bobinada 310, que também pode ser descrita como folha bobinada ou bobina. A bobina de metal 310 é posicionada no começo da linha de revestimento 300, que pode incluir, mas sem limitação, um desbobinador 320, um acumulador de entrada 330, uma área de pré-tratamento 340 para limpeza e/ou conversão do revestimento, um secador 350, um revestidor primário 360, um forno de cura 370, um revestidor de topo 380, um revestidor de acabamento 390, um banho de água de arrefecimento brusco 400, um acumulador de saída 410, um cortador 420, um rebobinador 430. Em um processo contínuo, a bobina é desenrolada, limpa, tratada, escorvada e pintada antes de ser rebobinada na outra extremidade e empacotada para remessa. Uma linha de revestimento de bobina pode processar a folha de metal em uma alta velocidade, por exemplo, pelo menos 160 m/min, ou até 200 m/min. Um processo de revestimento de bobina pode incluir uma combinação de algumas ou todas as etapas seguintes ou relacionadas: fixar a folha de metal que entra na linha à folha anterior na linha, que pode ser denominado como “costura”; desenrolar (desbobinar) a bobina; aplanar a tira; limpar a tira; pré-tratar o substrato de metal com produtos químicos; secar; aplicar um iniciador ou uma cobertura-base em um ou ambos os lados da tira de metal; uma ou mais etapas de cura; resfriar; aplicar uma ou mais camadas de revestimento; resfriar; e enrolar novamente a folha revestida. As etapas acima não se destinam a serem limitadoras e outras (ou menos) etapas podem ser envolvidas.
[0042] As etapas e condições específicas envolvidas em um processo de revestimento de bobina são determinadas por vários fatores, tais como o tipo de um equipamento de revestimento de bobina, o tipo de revestimento e/ou o tipo de um substrato de metal a ser revestido. Por exemplo, um substrato de alumínio submetido a um processo de revestimento de bobina pode precisar ser desengordurado e/ou limpo antes da aplicação de quaisquer revestimentos. Um revestimento de pré-tratamento pode, então, ser aplicado para aprimorar uma ligação entre o metal e os revestimentos subsequentes, além de aprimorar a resistência à corrosão. Produtos à base de cromo ou titânio podem ser usados como pré-tratamentos. Após o pré- tratamento, um substrato de alumínio é secado e, então, pode ser submetido a uma aplicação de iniciadores, por exemplo, por laminadores, em um ou ambos os lados do substrato. O substrato de alumínio pode, então, ser curado em um forno a uma alta temperatura, por exemplo, 150 a 280 °C, durante um tempo apropriado, por exemplo, 5 a 100 segundos. Após a saída do forno, o substrato de alumínio é resfriado, por exemplo, por ar e/ou água. Uma composição de revestimento é, então, aplicada e, então, curada em um forno de cura, conforme esquematicamente ilustrado na Figura 3, painel B. A Figura 3B ilustra laminadores 440 que aplicam um revestimento líquido 450 à tira de metal 460. A folha de alumínio revestida, então, passa através de um forno de cura 470. O substrato é subsequentemente resfriado. Assim, os processos e linhas de revestimento de bobina que envolvem a aplicação de diversos revestimentos ou camadas de revestimento exigem uma quantidade correspondente de salas e fornos de revestimento e uma quantidade correspondente de etapas de aplicação de revestimento e etapas de cura. Após a aplicação da cobertura superior, o substrato de alumínio pode ser adicionalmente impresso, raiado e gofrado para criar efeitos visuais especiais. Após o tratamento, o substrato de alumínio pode ser rebobinado e/ou processado adicionalmente, por exemplo, por corte. Embora as etapas de processo descritas acima sejam aplicáveis ao tratamento de substrato de alumínio, as mesmas também podem ser adaptadas para o tratamento de outros substratos, tais como aço.
[0043] Conforme discutido anteriormente, as composições de revestimentos aprimoradas resultam em uma camada de revestimento mais fina em um substrato de metal quando aplicadas em um substrato de metal, em comparação à formulação à base de solvente orgânico. Por exemplo, a camada de revestimento formada pelas composições reveladas pode ter cerca de 5 a 8 μm de espessura ou ter 40 a 45% de redução na espessura em comparação a uma camada de revestimento formada por um produto à base de solvente orgânico. A espessura reduzida dos revestimentos afeta vantajosamente os processos de revestimento. Por exemplo, a espessura reduzida permite a redução do tempo de secagem da camada de revestimento após a aplicação e/ou temperaturas de secagem ou cura inferiores. A redução no tempo de secagem e/ou cura, por sua vez, aumenta a velocidade do processo de revestimento. Por exemplo, uma linha de revestimento de bobina industrial (discutida em mais detalhes abaixo) pode experimentar um aumento de 30 a 35% na velocidade de processamento, que pode alcançar uma velocidade de 160 a 200 m/min, caso uma composição de revestimento à base de água, conforme revelado no presente documento, seja substituída por um produto de revestimento à base de solvente orgânico. Além disso, a espessura reduzida da camada de revestimento de composições à base de água pode levar à economia de custos através da redução nos custos dos materiais (visto que uma menor quantidade da composição de revestimento precisa ser aplicada por área de superfície) e nos custos de energia (devido à diminuição de tempo de secagem e/ou temperatura). O tempo de cura do revestimento descrito na presente invenção pode ser de 5 a 100 segundos com uma Temperatura máxima do metal (PMT) na faixa de 150 °C a 280 °C. Os exemplos a seguir são apenas para ilustração sem constituir qualquer limitação dos mesmos. Várias modalidades, modificações e equivalentes das mesmas, após a leitura da descrição no presente documento, podem ser sugeridas aos indivíduos versados na técnica sem desviar do espírito da invenção. TABELA 2 FORMULAÇÕES LABORATORIAIS DAS COMPOSIÇÕES DE REVESTIMENTO
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EXEMPLOS EXEMPLO 1 FORMULAÇÃO E TESTE LABORATORIAL DAS COMPOSIÇÕES DE REVESTIMENTO
[0044] As composições de revestimento foram produzidas de acordo com as formulações ilustradas na Tabela 2. As composições foram preparadas e misturadas à temperatura ambiente (15 a 35 °C). Os componentes das formulações foram adicionados na ordem listada na Tabela 2. Somente duração de agitação curta a mediana (por exemplo, 15 minutos a 10 a 20 m/s) foi necessária para incorporar sequencialmente as matérias-primas. Foi observado que a PA se dispersou muito facilmente.
[0045] Os componentes empregues nas formulações laboratoriais e listados na Tabela 2 foram fornecidos da seguinte forma. O PU 1 e o PU 2 foram fornecidos como duas dispersões de poliuretano de base aquosa de dois fornecedores diferentes. O acrílico foi fornecido como uma dispersão de base aquosa. Os isocianatos 1 e 2 foram fornecidos como dois isocianatos bloqueados à base de água de dois fornecedores diferentes. PE 1 e 2 foram fornecidos como dois poliésteres diferentes. O antiespumante foi um aditivo antiespuma à base de água. O agente umectante foi um aditivo umectante à base de água. A cera foi uma cera à base de água. A água foi água desmineralizada. Os solventes orgânicos 1 e 2 foram dois solventes compatíveis com a água com alto ponto de ebulição. PA foi PA 11, PA 12 ou uma mistura de ambos.
[0046] Exemplos de isocianatos adequados incluem, mas sem limitação, diisocianato de hexametileno; diisocianato de 2,2,4-trimetil- 1,6-hexano; ciclohexil-1,4-diisocianato; diisocianato de isoforona; diciclo-hexilmetano-4-4'-diisocianato; 1,3,5-trimetil (2,4-w-diisociana- tometil) benzeno; diisocianato de tolueno; e difenilmetano-4,4'-diiso- cianato. Exemplos de poliuretanos adequados são o aduto de uma molécula de 1,4-butanodiol e duas moléculas de diisocianato de isoforona ou diisocianato de hexametileno, diciclo-hexilmetano- 4,4'- diisocianato, 1,3,5-trimetil(2,4-w-diisocianatometil) benzeno, diisocia- nato de tolueno, com difenilmetano-4,4'-diisocianato etc. Ligantes hidroxila funcionais reagem com os grupos isocianato do di ou polii- socinato opcionalmente bloqueado, por exemplo. Ceras adequadas podem ser à base de polietileno. Poliamidas adequadas incluem, mas sem limitação, poliamida 6, 11 e 12.
[0047] As formulações 1 a 6 foram aplicadas em substratos de alumínio previamente lavados, limpos, pré-tratados e revestidos com coberturas-base à base de PE (brancas) ou à base de PU (marrons). As formulações foram aplicadas no substrato com um revestidor de barras, então, curadas no forno para alcançar uma PMT de 220 a 245 °C. Após a cura, o revestimento foi testado para medir várias propriedades, tais como flexibilidade, abrasão, resistência à UV e/ou resistência à corrosão. As formulações exibiram propriedades aprimoradas em comparação às formulações à base de solvente orgânico com teor de ligante comparável. As formulações da Tabela 2 com teor de PA diferente exibiram estrutura, brilho e resistência à abrasão. Por exemplo, a Formulação 3, quando aplicada com uma espessura de 10 μm (espessura final de revestimento seco) sobre uma cobertura à base de PE branca, exibiu nível de brilho de 20 unidades medido a 60°. Após a exposição à UV-B durante 1.000 horas, a cobertura clara ainda retinha 80% do brilho original. A Formulação 3 mostrou boa adesão e adesão entre coberturas, uma flexibilidade de 0,5 T e boa resistência à abrasão com 4 mg de perda após 1.000 voltas de Taber. De modo similar, a Formulação 1, quando aplicada com uma espessura de 8 μm (espessura final de revestimento seco) sobre uma cobertura à base de PE branca, exibiu nível de brilho de 20 unidades medido a 60°. Após a exposição à UV-B durante 1.000 horas, a cobertura clara ainda retinha 100% do brilho original, e após exposição à UV-B durante 2.000 horas, a cobertura clara ainda retinha 80% do brilho original. A Formulação 1 mostrou boa adesão e adesão entre coberturas, uma flexibilidade de 0,5 T e boa resistência à abrasão com 3 mg de perda após 1.000 voltas de Taber. EXEMPLO 2 PRODUÇÃO E APLICAÇÃO DE UMA COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO EM UMA LINHA DE REVESTIMENTO DE BOBINA
[0048] 400 kg da cobertura clara à base de água foram produzidos de acordo com a Formulação 1 discutida no Exemplo 1 e usados em uma linha de revestimento para revestir uma folha de alumínio laminada. A tinta foi aplicada a 160 metros por minuto, em cima de uma cobertura- base branca, que forma um revestimento com uma espessura seca de aproximadamente 6 a 10 μm. O revestimento resultante apareceu como uma película de estrutura uniforme, com amarelecimento e defeitos não visíveis. O revestimento exibiu boa adesão à cobertura-base, foi difícil de remover a cobertura clara da cobertura-base e do substrato e o nível de brilho foi medido como sendo 25 unidades. As propriedades do produto pintado de alumínio foram similares aos resultados de laboratório.
[0049] Todas as patentes, pedidos de patente, publicações e resumos citados acima são incorporados ao presente documento a título de referência em sua totalidade. Várias modalidades da invenção foram descritas no cumprimento dos vários objetivos da invenção. Deve-se reconhecer que essas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios da presente invenção. Inúmeras modificações e adaptações das mesmas serão prontamente evidentes àqueles versados na técnica, sem que se desvie do espírito e escopo da invenção, conforme definido nas reivindicações a seguir.

Claims (13)

1. Composição de revestimento, caracterizada pelo fato de que compreende água, 10 a 40% em peso seco de ligantes de polímero sintéticos, um reticulador de poliisocianato e 15 a 40% em peso seco de uma poliamida, em que os ligantes de polímero sintéticos são um poliuretano e um poliéster, e em que a composição de revestimento compreende uma razão de peso seco entre a poliamida e os ligantes de polímero sintéticos de pelo menos 1:1.
2. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende, ainda, um ou mais solventes orgânicos.
3. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que compreende de 15 a 35% em peso seco da poliamida e, em particular, compreende de 17 a 35% em peso seco da poliamida.
4. Composição de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que tem uma razão de peso seco entre a poliamida e o ligante de pelo menos 1:2.
5. Composição de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a poliamida compreende poliamida 11, poliamida 12 ou uma combinação das mesmas.
6. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o reticulador de poliisocianato compreende pelo menos uma porção química de isocianato bloqueado.
7. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma porção química de isocianato bloqueado compreende um poliuretano, diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianato de isoforona (IPDI) ou uma combinação dos mesmos com porções químicas de isocianato bloqueado.
8. Composição de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que tem uma viscosidade de 30 a 200 segundos medida com um copo DIN de 4 mm a 20 °C.
9. Substrato, caracterizado pelo fato de que compreende uma camada de revestimento formada a partir da composição de revestimento, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.
10. Substrato de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento é seca e compreende uma espessura de 2 a 20 μm e/ou em que a camada de revestimento tem um nível de brilho de 5 a 50 unidades de brilho medido sob um ângulo de 60° com o uso de ensaio de norma DIN EN 13523-2.
11. Substrato de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o substrato compreende alumínio ou aço.
12. Processo para aplicar um revestimento a um substrato, caracterizado pelo fato de que compreende aplicar uma composição à base de água que compreende um ou mais ligantes de polímero sintéticos, um reticulador e de 1 a 40% em peso seco de uma poliamida a um substrato de alumínio e secar a composição para produzir um substrato de alumínio revestido.
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o substrato é uma folha de alumínio desbobinada e/ou em que a etapa de secagem é conduzida a uma Temperatura máxima do metal de 150 a 280 °C durante 5 a 100 segundos.
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