BRPI0620560A2

BRPI0620560A2 - método para reduzir o tempo requerido para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras em um substrato, substrato, e artigo de manufatura

Info

Publication number: BRPI0620560A2
Application number: BRPI0620560-7A
Authority: BR
Inventors: Michael A Mayo; Cynthia Kutchko; Shengkui Hu
Original assignee: Ppg Ind Ohio Inc
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2011-11-16
Also published as: CA2640850A1; JP2009518179A; EP1969042A1; RU2008127842A; WO2007067523A1; AU2006322020A1; US20070196661A1; KR20080070853A

Abstract

MéTODO PARA REDUZIR O TEMPO REQUERIDO PARA PRODUZIR UM REVESTIMENTO RESISTENTE A AVARIAS E/OU A ARRANHADURAS EM UM SUBSTRATO, SUBSTRATO, E ARTIGO DE MANUFATURA. Divulgam-se métodos para reduzir o tempo requerido para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras num substrato. Os métodos compreendem: (a) aplicar uma composição de revestimento no substrato, depois (b) reticular parcialmente componentes reticuláveis da composição, e então (c) permitir a pós- cura da composição de revestimento, sendo que entre as etapas (b) e (c), e após a etapa (c) está presente no substrato um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras. Divulgam-se também substratos, tais como substratos plásticos, revestidos pelo menos parcialmente com um revestimento produzido por tais métodos assim como artigos de manufatura relacionados.

Description

"MÉTODO PARA REDUZIR O TEMPO REQUERIDO PARA PRODUZIR UM REVESTIMENTO RESISTENTE A AVARIAS E/OU A ARRANHADURAS EM UM SUBSTRATO, SUBSTRATO, E ARTIGO DE MANUFATURA".

Campo da invenção

A presente invenção refere-se aos métodos para reduzir o tempo requerido para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras num substrato, tal como um substrato plástico. Mais particularmente, os métodos da presente invenção compreendem (a) aplicar uma composição de revestimento no substrato, depois (b) reticular parcialmente componentes reticuláveis da composição, e então (c) permitir a pós-cura da composição de revestimento, sendo que entre as etapas (b) e (c), e após a etapa (c) está presente no substrato um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras. A presente invenção refere-se também a substratos, tais como substratos plásticos, revestidos pelo menos parcialmente com um revestimento produzido por tais métodos, bem como artigos de manufatura relacionados.

Histórico da invenção

Vários produtos, tais como, por exemplo, componentes e partes automotivas externas, são freqüentemente tratadas com múltiplas camadas de revestimentos que não apenas melhoram a aparência do produto, mas também o protegem de defeitos, tais como aqueles resultantes de corrosão, lascamento, luz ultravioleta, chuva ácida e outras condições ambientais. Um desafio que muitos fabricantes destes produtos enfrenta é o de identificar meios para reduzir o tempo requerido para depositar um sistema de revestimento protetor.

Muitos revestimentos são secos e curados usando um processo de estufa térmica, no qual o produto revestido passa através de um conjunto de estufas numa temperatura elevada. Foram feitas numerosas propostas para acelerar os processos de secagem e cura para tais revestimentos. Entretanto, muitas destas propostas envolvem técnicas de secagem rápida em alta temperatura que podem ser indesejáveis porque estas técnicas podem resultar em defeitos de revestimento, tais como estalos, bolhas ou empolas (blisters). Além disso, determinados materiais, tais como materiais baseados em poliolefinas termoplásticas ("TPO")/são sensíveis à temperatura de modo que não se podem usar técnicas de cura e secagem em alta temperatura. Tais materiais são comumente usados para construir componentes e partes automotivas externas.

Outros revestimentos podem ser secados e curados rapidamente usando técnicas de cura por radiação, tal como expor o revestimento à radiação ultravioleta ("UV") .

Entretanto, a implementação de radiação UV, pode requerer freqüentemente um investimento de capital significativo que muitas vezes é inaceitável.

Como resultado, seria desejável prover um método para reduzir o ciclo de tempo para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras num substrato, tal como um substrato plástico, sem utilizar técnica de secagem em alta temperatura ou técnicas de cura por radiação.

Sumário da invenção

Em determinados aspectos, a presente invenção refere-se a métodos para reduzir o tempo requerido para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras num substrato compreendendo (a) aplicar uma composição de revestimento no substrato, depois (b) reticular parcialmente componentes reticuláveis da composição, e então (c) permitir a pós-cura da composição de revestimento, sendo que entre as etapas (b) e (c), e após a etapa (c) está presente no substrato um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras.

A presente invenção também se refere a substratos, tais como substratos plásticos, revestidos pelo menos parcialmente com um revestimento produzido por tais métodos.

Noutro aspecto, a presente invenção se refere a artigos de manufatura tendo uma superfície revestida pelo menos parcialmente com um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras que seja uma película parcialmente reticulada.

Descrição detalhada da invenção

Para os propósitos da seguinte descrição detalhada, entenda-se que a invenção pode assumir várias seqüências de etapas e variações alternativas, exceto onde expressamente especificado de modo contrário. Além disso, a não ser em quaisquer exemplos operacionais, ou onde indicados contrariamente, todos os números expressando, por exemplo, quantidades de ingredientes usadas no relatório e nas reivindicações serão entendidas como estando modificados em todos os casos pelo termo "cerca de" . Conseqüentemente, salvo se indicados ao contrário, os parâmetros numéricos apresentados no relatório seguinte e nas reivindicações anexas são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas a serem obtidas pela presente invenção. Ao mesmo tempo, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina de equivalentes à abrangência das reivindicações, cada parâmetro numérico deve ser construído pelo menos à luz do número de algarismos significativos informado e aplicando técnicas de arredondamento usuais. Apesar de que os parâmetros e faixas numéricas revelando a ampla abrangência da invenção são aproximações, os valores numéricos mostrados nos exemplos específicos são informados tão precisamente quanto possíveis. Entretanto, qualquer valor numérico contém inerentemente determinados erros resultantes necessariamente do desvio-padrão encontrado em suas respectivas mensurações de teste.

Igualmente, deve-se entender que qualquer faixa numérica aqui mencionada tenciona abranger todas as subfaixas incluídas na mesma. Por exemplo, uma faixa de "1 a 10" tenciona incluir todas as subfaixas entre (e incluindo) o valor mínimo mencionado de 1 e o valor máximo mencionado de 10, isto é, tendo um valor mínimo maior ou igual ale um valor máximo menor ou igual a 10. Neste pedido de patente, o uso do singular inclui o plural e o plural abrange o singular, salvo de especificamente estabelecido diferentemente. Por exemplo, e sem limitação, este pedido de patente refere-se a métodos que compreendem a etapa de aplicar "uma composição de revestimento" num substrato. Tais referências a "uma composição de revestimento" significam abranger métodos nos quais se aplica uma única composição de revestimento num substrato assim como métodos nos quais se aplicam duas ou mais composições de revestimento. Além disso, neste pedido de patente, o uso de "ou" significa "e/ou" salvo se especificamente estabelecido diferentemente, embora "e/ou" possa se usado explicitamente em determinados casos. Tal como indicado, em determinadas incorporações, a presente invenção se refere aos métodos para reduzir o tempo requerido para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras num substrato. Aqueles treinados na técnica compreenderão que, os termos "avarias" e "arranhaduras" referem-se a deformações físicas resultantes de abrasão química ou mecânica. "Resistência a avarias" é uma medida da capacidade de um material resistir à degradação de aparência causada por solicitação mecânica em pequena escala. "Resistência a arranhaduras" é a capacidade de um material resistir a um dano mais grave que pode levar a sulcos mais visíveis, mais profundos ou mais largos. Conseqüentemente, arranhaduras são geralmente consideradas mais graves que quando na técnica se refere a avarias, e as duas são consideradas na técnica como sendo diferentes. Como se compreenderá, avarias e arranhaduras podem resultar de fatores ambientais e de fabricação bem como através do uso normal. Tal como usado aqui, o termo "revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras" refere-se a um revestimento que retém pelo menos 30 por cento de seu brilho de 20° inicial após desgastar pelo atrito a superfície de revestimento tal como descrito abaixo. Em determinadas incorporações, pelo menos 40 por cento do brilho de 20° inicial é retido e, já em outros casos, pelo menos 60 por cento do brilho de 20° inicial é retido após desgastar pelo atrito a superfície de revestimento.

De acordo com a presente invenção, o brilho de 20° inicial de um substrato revestido curado pode ser medido usando um medidor de brilho estatístico NOVO-GLOSS de 20°, obtenível de Gardner Instrument Company, Inc. Desgasta-se por atrito o substrato revestido submetendo-o a dez fricções duplas com um papel abrasivo pesado um analisador de arranhaduras Atlas AATCC, Modelo CM-5, obtenível de Atlas Electrical Devices Company de Chicago, Illinois. O papel abrasivo compreende folhas de papel de polimento de 9 mícrons PRODUCTION™ WETORDRY™ 3M 281Q que são obteníveis comercialmente de 3M Company de St. Paul, Minnesota. Os painéis são então enxaguados com água de torneira e secados afagando cuidadosamente com um papel toalha. Mede-se o brilho de 20° na área desgastada por atrito do painel de teste. O número informado é a porcentagem do brilho inicial retido após o teste de arranhadura, isto é 100% χ brilho após arranhadura/brilho inicial.

Tal como usado aqui, o termo "substrato" refere-se a qualquer material com uma superfície que possa ser revestida com uma película, incluindo substratos nus bem como substratos que já tenham um revestimento depositado sobre os mesmos. Em determinadas incorporações da presente invenção, o substrato compreende um substrato plástico. Tal como usado aqui, o termo "substrato plástico" tenciona incluir qualquer substrato construído pelo menos parcialmente a partir de um material sintético termoplástico ou termofixo usado em moldagem por injeção ou reação, moldagem de folha ou outros processos semelhantes por meio dos quais se formam peças, tais como, por exemplo, TPO, acrilonitrila/butadieno/estireno ("ABS"), policarbonato, elastômero termoplástico, poliuretano, e poliuretano termoplástico, entre outros. Tal como indicado, determinados métodos da presente invenção compreendem aplicar uma composição de revestimento num substrato. Em determinadas

incorporações, a composição de revestimento está em forma de líquido, isto é, um sistema base solvente ou base água. Os solventes orgânicos que podem ser usados em tais composições de revestimento incluem, por exemplo, álcoois, cetonas, hidrocarbonetos aromáticos, glicóis éteres, ésteres ou misturas dos mesmos. Em composições base solvente, geralmente, o solvente está presente em quantidades variando de 5 a 80 por cento em peso baseado no peso total da composição, tal como de 30 a 50 por cento em peso. Porcentagens ainda maiores de solvente podem estar presentes em composições base água e naquelas que compreendem misturas de água/co-solvente.

Em determinadas incorporações, a composição compreende uma resina formadora de película termofixa. Tal como usado aqui, o termo "termofixa" refere-se a resinas que se "mantêm" irreversivelmente em resposta à cura ou reticulação, sendo que as cadeias poliméricas dos componentes poliméricos se unem por ligações covalentes. Esta propriedade está usualmente associada com uma reação de reticulação dos componentes da composição. Vide Hawley, Gessner G., The Condensed Chemical Dictionary, nona edição, página 856; Surface Coatings, volume 2, Oil and Colour Chemists' Association, Australia, TAFE Educational Books (1974). Uma vez curada ou reticulada, a resina termofixa não fundirá em resposta à aplicação de calor e será insolúvel em solventes.

Em determinadas incorporações, a resina formadora de película termofixa compreende (I) um polímero contendo grupo funcional reativo, e (II) um agente de cura tendo grupos funcionais reativos com os grupos funcionais do polímero. Em determinadas incorporações, o polímero é selecionado de copolímeros acrílicos contendo hidroxila e/ou ácido carboxílico, polímeros de poliéster contendo hidroxila e/ou ácido carboxílico, oligômeros e polímeros de poliuretano contendo hidroxila e/ou isocianato, poliuréias contendo amina e/ou isocianato, ou misturas dos mesmos. Estes polímeros estão descritos ainda na patente U.S. n° 5.939.491, coluna 7, linha 7 até a coluna 8, linha 2; esta patente, bem como todas as patentes aqui mencionadas, aqui se incorporam por referência. Os agentes de cura apropriados incluem, mas não se limitam àqueles descritos na patente U.S. n° 5.939.491, coluna 6, linha 6 até a linha 62. Podem ser usadas combinações de agentes de cura.

Em determinadas incorporações, a resina formadora de película está presente nas composições de revestimento numa quantidade maior que cerca de 2 0 por cento em peso, tal como maior que cerca de 4 0 por cento em peso, e menor que cerca de 90 por cento em peso, com a porcentagem em peso baseando-se no peso de sólido total da composição. Por exemplo, a porcentagem em peso de resina pode estar entre 2 0 e 8 0 por cento em peso. Quando se usa um agente de cura, ele está geralmente presente numa quantidade de até 50 por cento em peso; esta porcentagem em peso baseando-se também no peso de sólido total da composição. Em determinadas incorporações, a composição de revestimento compreende um catalisador de cura, isto é, um catalisador para acelerar a reação do polímero (I) e do agente de cura (II) . Os catalisadores apropriados incluem, por exemplo, compostos orgânicos de estanho tais como oxido de dibutil estanho, dilaurato de dibutil estanho, e similares. Os catalisadores apropriados para outros agentes reticuladores podem ser usados quando necessário como sabem aqueles treinados na técnica. Em determinadas incorporações, o catalisador está presente numa quantidade de 0,01 a 5,0 por cento em peso, por exemplo de 0,05 a 2,0 por cento em peso baseado no peso total dos sólidos de resina na composição de revestimento.

Em determinadas incorporações, a composição de revestimento compreende uma pluralidade de partículas dispersadas na resina formadora de película. As partículas usadas na presente invenção podem ter um tamanho médio de partícula variando de nanômetro a mícron. "Nanopartículas" podem ser usadas numa faixa de tamanho entre 2,0 e 500 nanometros, por exemplo entre 5 e 200 nm. "Micropartícuias" podem ser usadas numa faixa entre cerca de 0,5 e 100 mícrons, tal como maior que 1 mícron a 50 mícrons, 0,5 a 3 0 mícrons ou 0,5 a 10 mícrons.

O tamanho de partícula pode ser determinado de acordo com qualquer método conhecido na técnica, tal como por um analisador de tamanho de partícula convencional. Por exemplo, onde o tamanho médio de partícula é maior que 1 mícron, podem ser empregadas técnicas de espalhamento de laser. Por exemplo, o tamanho médio de partícula de tais partículas podem ser medido usando um instrumento para dimensionar partícula por difração de laser Horiba Modelo LA 900, que usa um laser de hélio/neônio com um comprimento de onda de 633 nm para medir o tamanho das partículas e admite que a partícula tem uma forma esférica, isto é, o "tamanho de partícula" refere-se à menor esfera que circundará completamente a partícula. Nos casos onde o tamanho médio de partícula é menor que 1 mícron, o tamanho médio de partícula pode ser determinado examinando visualmente o micrógrafo eletrônico de uma imagem de microscopia eletrônica de transmissão ("TEM"), medindo o diâmetro das partículas na imagem, e calculando o tamanho médio de partícula baseado na ampliação da imagem de TEM. Aquele de treino habitual na técnica saberá como preparar tal imagem de TEM e uma descrição de um método apropriado está divulgada na patente U.S. n° 6.610.177 na coluna 29, linha 64 até a coluna 30, linha 8, a porção citada da qual aqui se incorpora por referência.

A forma (ou morfologia) das partículas pode variar dependendo do tipo de partícula ou partículas selecionadas. Por exemplo, partículas geralmente esféricas, tais como de materiais cristalinos, contas sólidas, micro-contas, ou esferas ocas, podem ser usadas, assim como são possíveis partículas que sejam escamosas, cúbicas ou aciculares (isto é, alongadas ou fibrosas). As partículas também podem ter uma morfologia não uniforme ou aleatória. Além disso, as partículas podem ter uma estrutura interna que seja oca, porosa ou livre de vazios, ou qualquer combinação, tal como um centro oco com paredes sólidas ou porosas. Compreender-se-á que para determinadas aplicações, uma forma de pode ser mais apropriada que outras. Entretanto, a forma de partícula pode ser irrelevante para outras aplicações. Compreender- se-á que combinações de partículas tendo diferentes morfologias podem ser usadas para dar as características desejadas ao revestimento final.

Como se compreenderá, misturas de duas ou mais partículas tendo diferentes tamanhos médios de partículas podem ser incorporadas nas composições de acordo com a presente invenção para conferir as propriedades e características desejadas às composições. Por exemplo, podem ser combinadas nanopartículas que são particularmente apropriadas para conferir resistência à arranhadura. As partículas podem ser formadas a partir de materiais selecionados de materiais inorgânicos poliméricos ou não poliméricos, materiais orgânicos poliméricos ou não poliméricos, materiais compósitos, e misturas de quaisquer dos anteriores. Exemplos de tais materiais, que são apropriados para uso na presente invenção, estão descritos na patente U.S. n° 6.610.777 na coluna 30, linha 28 até a coluna 36, linha 31, a porção citada da qual aqui se incorpora por referência.

Em determinadas incorporações, as partículas são quimicamente modificadas para terem uma tensão superficial menor que a da resina formadora de película quando curada sem as partículas. Exemplos de tais partículas, que são apropriadas para uso na presente invenção, estão descritas na patente U.S. n° 6.790.904 na coluna 3, linha 43 até a coluna 8, linha 61, a porção citada da qual aqui se incorpora por referência. As partículas estão presentes na composição de revestimento numa quantidade suficiente para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras, mesmo quando a extensão de reticulação de componentes reticuláveis na composição é suficiente para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras. Em determinadas incorporações, as partículas estão presentes na composição de revestimento numa quantidade variando de 0,01 a 20,0 por cento em peso, por exemplo de 0,01 a 10 por cento em peso, ou, em alguns casos, de 0,01 a 8 por cento em peso, onde a porcentagem em peso baseia-se no peso de sólidos total da composição de revestimento. Na composição podem ser incluídos ingredientes opcionais tais como, por exemplo, plastificantes, tensoativos, agentes tixotrópicos, agentes antigaseificação, co- solventes orgânicos, controladores de fluxo, antioxidantes, absorvedores de luz UV e aditivos semelhantes convencionais na técnica. Tipicamente, estes ingredientes estão presentes em até 40% em peso baseado no peso total dos sólidos de resina.

A composição de revestimento pode ser aplicada no substrato por qualquer um de uma variedade de modos. Por exemplo, tais composições podem ser aplicadas por qualquer método convencional tais como por escovação, imersão, revestimento por laminação, aspersão convencional ou eletrostática. Usam-se muitíssimo freqüentemente técnicas de aspersão. Tipicamente, a espessura de película para revestimento líquidos pode variar entre 0,1 e 5 milipolegadas, por exemplo entre 0,5 e 3 milipolegadas, ou de cerca de 1,5 milipolegadas. Tal como indicado anteriormente, determinados métodos da presente invenção compreendem componentes reticuláveis parcialmente reticulados na composição. Tal como usado aqui, o termo "componentes reticuláveis parcialmente reticulados na composição" significa que os componentes reticuláveis da composição reagem de modo a se formar um revestimento parcialmente reticulado. Tal como usado aqui, o termo "revestimento parcialmente reticulado" refere-se aos revestimentos nos quais parte, mas não totalmente, dos componentes reticuláveis no revestimento parcialmente reticulado foi reticulado. Em determinadas incorporações da presente invenção, os componentes reticuláveis no revestimento parcialmente reticulado foram reticulados numa quantidade para prover um revestimento com uma densidade de reticulação que varia de 25 a 75 por cento, da densidade máxima de reticulação atingida pelo revestimento (isto é, 100% x densidade de reticulação após a etapa de reticulação parcial/densidade máxima de reticulação). Aquele treinado na técnica compreenderá que a presença e o grau de reticulação, isto é, a densidade de reticulação, podem ser determinada por uma variedade de métodos, tal como análise termodinâmico- mecânica (DMTA) usando um analisador de DMTA DMA 2 98 0 de TA Instruments conduzido em nitrogênio. Este método determina a temperatura de transição vítrea e a densidade de reticulação de películas livres de revestimentos ou polímeros. Estas propriedades físicas de uma material curado se relacionam à estrutura da rede reticulada. Em determinadas incorporações, a reticulação parcial é executada expondo a composição de revestimento a um cozimento térmico breve. Em tais incorporações, a composição de revestimento pode compreender uma composição termicamente curável, tais como aquelas nas quais se mantém o agente de cura separado do polímero contendo grupo funcional reativo. Embora curável em temperatura minimamente elevada, a cura de tais composições é freqüentemente apressada expondo a composição a elevadas temperaturas, por exemplo, de 82°C a 232 °C (180°F a 450°F) com a temperatura dependendo principalmente do tipo de substrato usado. Por exemplo, com determinados substratos plásticos, tal como TPO, usa- se freqüentemente a temperatura superficial de substrato na faixa de 82°C a 129°C (180°F a 265°F).

Como indicado, em determinados métodos da presente invenção, usa-se cozimento térmico "breve". Tal como usado aqui, o termo "cozimento térmico" significa abranger aquecimento do substrato revestido por aquecimento por convecção, radiação infravermelha, ou uma combinação dos mesmos. Tal como usado aqui, o termo "cozimento térmico breve" significa que o tempo de residência (isto é, o tempo que o substrato revestido é exposto à temperatura elevada para curar) é suficiente para formar um revestimento parcialmente curado, mas não um revestimento totalmente curado. Na verdade, uma descoberta surpreendente da presente invenção é que um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras pode ser produzido com apenas um revestimento parcialmente reticulado que se produz usando um cozimento térmico breve no qual o tempo de residência é pelo menos 25% menor ou, em alguns casos, pelo menos 50% menor ou, em ainda outros casos, pelo menos 75% menor que o tempo requerido para produzir uma película totalmente reticulada. Tal como usado aqui, o termo "revestimento totalmente curado" refere-se a revestimentos que foram reticulados numa quantidade para prover um revestimento com uma densidade de reticulação que seja de mais que 75 por cento, tal como pelo menos 90 por cento, da densidade máxima de reticulação atingida pelo revestimento (isto é, 100% x densidade de reticulação após a etapa de reticulação parcial/densidade máxima de reticulação).

Acredita-se que tal redução dramática no tempo de ciclo pode reduzir significativamente custos de fabricação.

Aqueles treinados na técnica compreenderão que o tempo de residência requerido para produzir um revestimento totalmente reticulado depende de diversas variáveis, tais como a temperatura de cura usada bem como da espessura de película da composição de revestimento aplicada. Por exemplo, peças automotivas plásticas externas revestidas requerem um tempo de residência mais longo em temperatura de cura menor (por exemplo, 20-25 minutos numa temperatura superficial de substrato de pelo menos 82°C (180°F)) para produzir um revestimento totalmente reticulado. Entretanto, em determinadas incorporações da presente invenção executa-se a reticulação parcial aquecendo o substrato revestido a uma temperatura superficial de substrato de pelo menos 83°C (180°F) por não mais que 10 minutos, em alguns casos por não mais que 6 minutos, por exemplo de 2 a 6 minutos. Assim, como indicado anteriormente, quando se utiliza um método da presente invenção, o tempo requerido para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras num substrato pode ser reduzido significativamente. Em determinadas incorporações, os métodos da presente invenção compreendem permitir que a composição de revestimento sofra uma pós-cura. Tal como usado aqui, o termo "pós-cura" significa que os componentes reticuláveis na composição continuem reticulando após o término da etapa de reticulação parcial até se atingir um revestimento totalmente reticulado. Em determinadas incorporações, a etapa de permitir que a composição de revestimento sofra uma pós-cura implica meramente permitir que o substrato revestido descanse em condições ambiente. Tal como usado aqui, o termo "condições ambiente" refere-se a pressão ambiente (isto é, pressão atmosférica) e temperatura ambiente (isto é, 20°C a 26°C (68°F a 79°F)).

Em determinadas incorporações, a composição de revestimento acima descrita compreende uma composição de revestimento transparente, que se aplica no substrato como parte de uma sistema de revestimento compósito de muiticomponentes compreendendo uma composição de revestimento base pigmentada e uma composição de revestimento transparente aplicada sobre pelo menos uma porção do revestimento base. Nestas incorporações, antes da aplicação da composição de revestimento acima descrita, se aplica uma composição de revestimento base compreendendo uma resina formadora de película e, freqüentemente, um ou mais pigmentos para agir como o colorante.

Os sistemas de resinas particularmente úteis para a composição de revestimento base são polímeros acrílicos, poliésteres, incluindo alquídicos, e poliuretanos. Os aglutinantes resinosos para o revestimento base podem ser materiais base solvente orgânico tais como aqueles descritos na patente U.S. n° 4.220.679, coluna 2 linha 24 até coluna 4 linha 40, a porção citada da qual aqui se incorpora por referência. Igualmente, composições de revestimento base água tais como aquelas descritas nas patentes U.S. n°s 4.403.003, 4.147.679 e 5.071.904 (aqui incorporadas por referência) podem ser usadas como o aglutinante na composição de revestimento base.

A composição de revestimento base pode contar pigmentos como colorantes. Os pigmentos metálicos apropriados incluem flocos de alumínio, flocos de cobre ou bronze e mica revestida com óxido metálico. Além dos pigmentos metálicos, as composições de revestimento base põem conter pigmentos coloridos não metálicos usados convencionalmente em revestimentos superficiais incluindo pigmentos inorgânicos tais como dióxido de titânio, óxido de ferro, óxido de cromo, cromato de chumbo, e negro de fumo; e pigmentos orgânicos tais como, por exemplo, azul de ftalocianina e verde de ftalocianina.

Os ingredientes opcionais na composição de revestimento base incluem aqueles que são bem conhecidos na técnica de formulação de revestimento superficiais, tais como tensoativos, agentes de controle de fluxo, agentes tixotrópicos, cargas, agentes antigaseificação, co- solventes orgânicos, catalisadores, e outros auxiliares habituais. Exemplos destes materiais e quantidades apropriadas estão descritos nas patentes U.S. n°s 4.220.679, 4.403.003, 4.147.769 e 5.071.904, que aqui se incorporam por referência.

As composições de revestimento base podem ser aplicadas no substrato por qualquer técnica de revestimento convencional tais como por escovação, aspersão, imersão ou circulação, mas elas são muitíssimo freqüentemente aplicadas por aspersão. Podem ser usadas técnicas usuais de aspersão e equipamento de aspersão com ar, aspersão sem ar e aspersão eletrostática em métodos ou manuais ou automáticos.

Durante a aplicação do revestimento base no substrato, a espessura de película do revestimento base formado no substrato varia freqüentemente de cerca de 2,54 a cerca de 127 micrometros (0,1 a 5 milipolegadas), ou de cerca de 2,54 a cerca de 50,8 micrometros (0,1 a 2 milipolegadas).

Após formar uma película do revestimento base no substrato, o revestimento base pode ser curado ou alternativamente pode ser dada uma etapa de secagem na qual o solvente é expulso da película de revestimento base por aquecimento ou por um período de secagem ao ar antes da aplicação do revestimento transparente. As condições de secagem apropriadas dependerão da composição de revestimento base particular, e da umidade ambiente se a composição for base água, mas freqüentemente, será adequado um tempo de secagem de 1 a 15 minutos numa temperatura de 21°C a 93°C (de 71°F a 200°F).

Geralmente, o conteúdo de sólidos da composição de revestimento base varia, freqüentemente, de 15 a 60 por cento em peso, ou de 20 a 50 por cento em peso.

Numa incorporação alternativa, após se aplicar o revestimento base (e curar, se desejado), podem ser aplicadas múltiplas camadas de revestimentos de topo transparentes sobre o revestimento base. geralmente refere-se a este como uma aplicação "transparente-sobre- transparente". Por exemplo, uma ou mais camadas de um revestimento transparente convencional podem ser aplicadas sobre o revestimento base e uma ou mais camadas de uma composição de revestimento transparente do tipo descrito anteriormente aplicadas sobre as mesmas. Alternativamente, uma ou mais camadas de um revestimento transparente podem ser aplicadas sobre o revestimento base como um revestimento de topo intermediário, e um ou mais revestimentos transparentes aplicados sobre as mesmas.

Como um resultado, determinados métodos da presente invenção compreendem: (a) aplicar uma primeira composição de revestimento num substrato, depois (b) aplicar uma segunda composição de revestimento sobre pelo menos uma porção da primeira composição de revestimento, sendo que a segunda composição de revestimento compreende uma resina formadora de película, um catalisador de cura, e uma pluralidade de partículas dispersadas na resina formadora de película, (c) reticular parcialmente componentes reticuláveis na segunda composição de revestimento, e então (d) permitir que a segunda composição de revestimento sofra pós-cura. Nos métodos da presente invenção, entre as etapas (c) e (d) , e após a etapa (d) , a segunda composição de revestimento está presente na forma de um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras.

Como se compreenderá da descrição anterior, a presente invenção também se refere a substratos, incluindo substratos plásticos, tais como substratos de TPO, revestidos pelo menos parcialmente com um revestimento produzido por um método da presente invenção. Além disso, como também se compreenderá da descrição anterior, a presente invenção refere-se também a artigos de manufatura tendo uma superfície revestida pelo menos parcialmente com um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras que seja uma película reticulada parcialmente. Em determinadas incorporações, o artigo de manufatura compreende um componente ou peça automotiva, tal como um componente ou peça automotiva externa, tais como um pára-choque, painel de instrumentos, armação de espelho, maçaneta de porta, proteção de pára-lama, blindagem, aerofólio auxiliar, cobertura de tampa de combustível, e similares.

Os exemplos seguintes ilustram a invenção que não serão considerados como limitativos da invenção por seus detalhes. Todas as partes e porcentagens nos exemplos, assim como por todo o relatório, são por peso salvo se indicado de modo contrário.

Exemplos

Exemplo 1

Preparou-se uma composição formadora de película transparente misturando os seguintes ingredientes com agitação na ordem em que eles aparecem:

<table>table see original document page 18</column></row><table>

1Absorvedor de UV obtenível de Ciba Additives.

2Um total de 225 partes de DOWANOL PM® (propileno glicol metil éter, obtenível de Dow Chemical Co.) foi adicionado lentamente em temperatura ambiente a 148 partes de uma solução a 2 0% de sílica coloidal em água obtenível de Nissan Chemical como SNOWTEX O®. A mistura foi aquecida a 50°C num reator apropriado equipado com uma sonda de temperatura, funil de adição e aparelho de destilação a vácuo. Quando a mistura atingiu 50°C, reduziu-se a pressão no reator para cerca de 60 a 100 mm de Hg para efetuar a destilação, enquanto de adicionou lentamente 1442 partes adicionais de DOWANOL PM® na mistura reagente. Removeu-se um total de 2162 partes de destilado, conduzindo os conteúdos do reator para cerca de 30% de sólidos. Depois, adicionaram-se 4,9 partes de poli(acrilato de butila) na mistura reagente. Misturaram- se 395 partes do siloxano de funcionalidade tetraol (descrito na patente U.S. n° 6.387519) com 296 partes de n-propanol e esta mistura foi então adicionada aos conteúdos do reator por um período de cerca de lhora. Depois se removeu um total de cerca de 460 partes de solvente da mistura reagente por destilação a vácuo. Finalmente, adicionaram-se 343 partes de metil amil cetona aos conteúdos do reator por um período de cerca de 15 minutos e subseqüentemente foram removidas 343 partes de destilado da mistura reagente por destilação a vácuo. Resfriou-se ligeiramente a mistura reagente final, que depois foi vertida num recipiente apropriado. O produto final foi uma solução ligeiramente enevoada que se descobriu ter 58% de sólidos medidos e ter uma viscosidade Gardner-Holt menor que A.

3Poliol acrílico: 34,8% de metacrilato de hidroxi metila/23,4% de metacrilato de 2-etil-hexila/20,8% de acrilato de 2-etil-hexila/20% de estireno/1% de ácido metacrílico -- 60% de sólidos em acetato de n-butila e acetato de metil éter propileno glicol com um Mw em torno de 6700.

4Poliéster poliol: 23% de 1,6-hexanodiol/18,6% de trimetilol propano/8,3% de trimetil-pentanodiol/18,5% de ácido adípico/31,8% de anidrido 4-metil-hexaidroftálico - 80% de sólidos em acetato de n-butila com um Mw em torno de 5000.

5estabilizador de luz de amina impedida obtenível de Ciba Additives. 6Dispersao de sílica vaporizada R812 (obtenível de Degussa) num poliol acrílico (40% de acrilato de hidroxi propila/20% de estireno/19% de acrilato de n-butila/18,5% de metacrilato de n-butila/2% de ácido acrílico/0,5% de metacrilato de metila com um Mw em torno de 7000); com a dispersão contendo 7,7% de sílica, 33,5% de poliol acrílico, 58,8% de solvente. 7Aditivo de fluxo obtenível de BYK-Chemie. 8Aditivo de fluxo obtenível de BYK-Chemie. 9Poliisocianato obtenível de Bayer.

A amostra E foi um revestimento transparente de uretano de dois componente obtenível comercialmente (TKU2000, obtenível de PPG Industries, Inc.).

As amostras AeE foram aspergidas sobre placas de TPO (poliolefina termoplástica) Sequei 1440 (obteníveis de Custom Precision) para atingir uma espessura de película seca entre 1,5 e 1,7 milipolegadas. As placas com revestimento transparente colocadas em temperatura ambiente por 10 minutos antes de cozimento num forno de convecção ajustado a 250°F pelo tempo especificado na Tabela 1. Após resfriamento até temperatura ambiente, os revestimentos transparentes foram removidos das placas de TPO como películas livres contínuas para mensuração de Tg (temperatura de transição vítrea) e densidade de reticulação. Os resultados películas livres iniciais (mesmo dia) e pós-curadas (7 dias) estão mostrados na Tabela 1. Tg e densidade de reticulação (103 mols/cm3) foram medidas nas películas livres usando um TA Instruments modelo 2980 DMTA em modo de película sob tração com uma amplitude de 2 0 mícrons, freqüência de 1 Hz, ciclo de temperatura de -50 a 150°C, uma taxa de 3°C/minuto, e um tamanho de amostra de 15 χ 6,r mm χ espessura de película.

Adicionalmente, aplicou-se por aspersão MPP4100D (promotor de aderência obtenível comercialmente de PPG Industries, Inc.) na placas Sequei 1440 para atingir uma espessura de película seca de 0,2 a 0,4 milipolegada. Após permitir a os painéis promovidos por aderência permanecerem por 10 minutos em temperatura ambiente, aspergiu-se um revestimento base preto base solvente de dois componentes, obtenível de PPG Industries, Inc.

(TKPS8555) sobre os painéis revestidos com MPP4100D para atingir uma espessura de película seca de 0,9 a 1,1 milipolegadas. Após permitir que os painéis revestidos com revestimento base permanecessem em condições ambiente por 4 minutos, as amostras A-E foram aplicadas, por aspersão, sobre os painéis revestidos com revestimento base para atingir uma espessura de película seca de 1,5- 2,0 milipolegadas. Após permitir que os painéis revestidos com revestimento transparente permanecessem em temperatura ambiente por 10 minutos, os painéis foram cozidos numa forno de convecção ajustado a 2500F por 10 minutos. Os painéis de teste foram então submetidos ao teste de resistência a avarias descrito anteriormente. Os resultados de resistência a avarias são mostrados nas Tabelas 1 e 2. Tabela 1

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Tabela 2

<table>table see original document page 22</column></row><table> Na Tabela 1, note que após somente um cozimento de 10 minutos a 250°F, a amostra A da presente invenção tem excelente resistência à avaria tanto inicialmente como após 7 dias de pós-cura, demonstrando inicialmente excelente resistência à avaria, mesmo apesar de que ela não estava próxima de ser curada totalmente tal como indicado pelas medidas de Tg e de densidade de reticulação inicialmente contra envelhecimento por pós- cura. Por comparação, pós um cozimento de 4 0 minutos a 250°F, a amostra . E obtenível comercialmente tinha resistência â avaria inicial e de pós-cura significativamente pior mesmo apesar de que ela estava próxima de ser curada totalmente tal como indicado pelas medidas de Tg e de densidade de reticulação inicialmente contra envelhecimento por pós-cura.

Na Tabela 2, note que com o tempo de cozimento curto de 10 minutos a 250 °F, a amostra A (contendo tanto partículas inorgânicas como catalisador) tinha boa resistência à avaria tanto inicialmente como após pós- cura de 7 dias. A amostra B (contendo partículas inorgânicas mas nenhum catalisador) tinha resistência à avaria inicial como de pós-cura consideravelmente pior que a das amostras Ae Β. A amostra D (contendo catalisador mas quaisquer partículas) tinha resistência à avaria inicial como de pós-cura consideravelmente pior que a amostra a

Aqueles treinados na técnica compreenderão rapidamente que podem ser feitas modificações na invenção sem sair dos conceitos divulgados na descrição anterior. Consideram-se tais modificações incluída dentro dos limites das reivindicações seguintes, salvo se as reivindicações, por sua linguagem, estabelecer expressamente o contrário. Conseqüentemente, as incorporações aqui descritas em detalhes são apenas ilustrativas e não limitam a abrangência da invenção cuja amplitude máxima será dada pelas reivindicações anexas e todas as equivalentes das mesmas.

Claims

1. Método para reduzir o tempo requerido para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras em um substrato, caracterizado pelo fato de compreender: (a) aplicar uma composição de revestimento no substrato, depois (b) reticular parcialmente componentes reticuláveis da composição, e então (c) permitir a pós- cura da composição de revestimento, sendo que entre as etapas (b) e (c) , e após a etapa (c) está presente no substrato um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o substrato compreender um substrato plástico.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o substrato plástico compreender poliolefina termoplástica.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição de revestimento compreender uma resina formadora de película, um catalisador de cura, e uma pluralidade de partículas dispersadas na resina formadora de película.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a resina formadora de película compreender (I) um polímero contendo grupo funcional reativo, e (II) um agente de cura tendo grupos funcionais reativos com os grupos funcionais do polímero.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o polímero contendo grupo funcional reativo compreender um copolímero acrílico contendo hidroxila e/ou um polímero de poliéster contendo hidroxila.

7. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de as partículas serem formadas de materiais selecionados de materiais inorgânicos poliméricos e não poliméricos, materiais orgânicos poliméricos e não poliméricos, materiais compósitos, ou uma mistura dos mesmos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de as partículas estarem quimicamente modificadas, para terem uma tensão superficial menor que aquela da resina formadora de película quando curada sem as partículas.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de as partículas serem modificadas por ligação de um composto tendo a estrutura: F-L-Z na qual F é uma parcela compreendendo um grupo funcional; Z é uma parcela que diminui a tensão superficial da partícula à qual se liga; e L é um grupo que se liga a F e Z.

10. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de as partículas estarem presentes na composição de revestimento numa quantidade suficiente para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras, quando a composição estiver na forma de um revestimento parcialmente curado.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de as estarem presentes na composição de revestimento numa quantidade variando de 0,01 a 20 por cento em peso, baseado no peso sólido total da composição de revestimento.

12. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a etapa de reticular parcialmente componentes reticuláveis da composição de executada expondo a composição de revestimento a um cozimento térmico breve.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o cozimento térmico breve ter um tempo de residência pelo menos 25% menor que o tempo de residência requerido para produzir um revestimento totalmente reticulado.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o cozimento térmico breve compreender aquecer o substrato revestido a uma temperatura superficial de substrato de pelo menos 82,22°C por não mais que 10 minutos.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o cozimento térmico breve compreender aquecer o substrato revestido a uma temperatura superficial de substrato de pelo menos 82,22°C por 2 a 6 minutos.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa de permitir que a composição de revestimento pós-cure compreender permitir que o substrato revestido descanse em condições ambiente.

17. Substrato, caracterizado pelo fato de ser pelo menos parcialmente revestido com um revestimento produzido pelo método conforme definido pela reivindicação 1.

18. Método para reduzir o tempo requerido para produzir um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras em um substrato, caracterizado pelo fato de compreender: (a) aplicar uma composição de revestimento no substrato, sendo que a composição de revestimento compreende uma resina formadora de película, um catalisador de cura, e uma pluralidade de partículas dispersadas na resina formadora de película, depois (b) reticular parcialmente componentes reticuláveis da composição, e então (c) permitir a pós-cura da composição de revestimento, sendo que entre as etapas (b) e (c), e após a etapa (c) está presente no substrato um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras.

19. Artigo de manufatura, caracterizado pelo fato de ter uma superfície revestida pelo menos parcialmente com um revestimento resistente a avarias e/ou a arranhaduras que seja uma película reticulada parcialmente.