BRPI0713077A2 - artigo revestido, e, método para preparar o mesmo - Google Patents

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BRPI0713077A2
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epoxy
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T Howard Killilea
Kevin W Evanson
Wylie H Wetzel
Archie W Garner
Glen Otto Vetter
John W Mittelsteadt
Stephen M Carlson
Larry B Brandenburger
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Valspar Sourcing Inc
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    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
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Abstract

ARTIGO REVESTIDO, E, MéTODO PARA PREPARAR O MESMO. é proporcionado um artigo revestido que inclui um substrato compósito de cimento; e um sistema de revestimento aplicado no substrato. O sistema de revestimento inclui uma composição de revestimento epóxifuncional aplicada no substrato, e uma composição de revestimento baseada em água, distinta da composição de revestimento epóxi-funcional, aplicada no revestimento epóxi-baseado; entre as composições. Também é proporcionado um método que inclui as etapas de: proporcionar um substrato compósito de cimento; aplicar uma composição epóxi-funcional no substrato; e aplicar uma composição de revestimento baseada em água, distinta da composição de revestimento epóxi-funcional, no revestimento epóxi-baseado. A composição de revestimento baseada em água usada neste método preferivelmente compreende um polímero possuindo um ou mais grupos funcionais que podem reagir com o revestimento epóxi-baseado para promover adesão entre as composições.

Description

"ARTIGO REVESTIDO, Ε, MÉTODO PARA PREPARAR O MESMO"
Referência cruzada ao pedido relacionado
Este pedido reivindica prioridade dos pedidos de patente US provisórios de números de série 60/802.186, depositado aos 19 de maio de .2006, e 60/898.620 depositado aos 30 de janeiro de 2007, cujas descrições são aqui incorporadas como referências.
Fundamentos da invenção
Artigos compósitos de cimento estão se tornando cada vez mais comuns para uso em materiais de construção. Muitos destes artigos são preparados a partir de materiais baratos, tais como cimento, fibras de madeira (celulose), fibras naturais (de vidro) e polímeros. Estes artigos normalmente são preparados na forma de substratos de prancha de fibra-cimento tais como pranchas e painéis de revestimento externo. O substrato ou os artigos podem ser preparados usando métodos tais como extrusão ou usando uma máquina Hatschek.
Em climas setentrional, dano de congelamento e descongelamento repetidos da água absorvida no substrato de prancha de fibra-cimento representa um problema significativo. Exposição continuada à umidade, aos ciclos de congelamento-descongelamento, à exposição UV e ao dióxido de carbono atmosférico pode causar danos químicos e físicos nos artigos feitos de composições de prancha de fibra-cimento no decorrer do tempo. Sistemas de revestimento ou composições de revestimento podem evitar a exposição aos elementos tais como luz UV, dióxido de carbono e água, ou podem ajudar a reduzir o dano que pode ocorrer devido à exposição a estes elementos. Vários tais sistemas estão disponíveis para proteger artigos de prancha de fibra-cimento. Contudo, há uma necessidade de sistemas de revestimento e de composições de revestimento que proporcionem uma vedação superior, tenham a capacidade para curar rapidamente ou possam proporcionar resultados aperfeiçoados quando um artigo revestido com a composição é submetido ao teste de adesão úmida e aos múltiplos ciclos de congelamento-descongelamento.
Sumário
A presente invenção proporciona em um aspecto um artigo revestido compreendendo um substrato de prancha de fibras de madeira e cimento e um sistema de revestimento aplicado no substrato. O sistema de revestimento preferivelmente inclui (i) uma composição de revestimento epóxido-funcional compreendendo grupos oxirano, e (ii) uma composição de revestimento baseada em água, distinta da composição de revestimento epóxido-funcional, e o sistema de revestimento compreende um polímero tendo um ou mais grupos funcionais epóxido-reativos que podem reagir com os grupos oxirano.
Em outro aspecto, a invenção proporciona um método para preparar um artigo revestido, cujo método compreende obter um substrato de prancha de fibra-cimento, revestir pelo menos uma porção do substrato com o sistema de revestimento descrito acima e curar por radiação o revestimento.
O sumário acima da presente invenção não é intencionado para descrever cada modalidade mostrada ou cada implementação exibida. A descrição que segue mais particularmente exemplifica modalidades ilustrativas. Em vários lugares em todo este pedido, é proporcionada orientação através de lista de exemplos, cujos exemplos podem ser usados em várias combinações. Em cada caso, a lista citada serve apenas como um grupo representativo e não deve ser interpretada como uma lista exclusiva.
Os detalhes de uma ou mais modalidades da invenção são mostrados nos desenhos acompanhantes e na descrição abaixo. Outras características, objetivos, e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição e dos desenhos, e das reivindicações.
Breve descrição do desenho
Fig. 1 é uma vista de seção transversal esquemática de um artigo de fibra-cimento revestido.
Símbolos de referência iguais nas várias figuras do desenho indicam elementos iguais. Os elementos no desenho não estão em escala.
Descrição detalhada Um "sistema de revestimento epoxídico" ou "sistema de resina
epóxi" significa um sistema de revestimento de multicomponentes tendo pelo menos dois componentes, um primeiro componente tendo grupos oxirano (e.g., composição de revestimento epóxido-funcional) e um segundo componente tendo grupos reativos (e.g., grupos funcionais epóxido-reativos) que podem reagir com os grupos oxirano. Estes grupos podem reagir para curar, polimerizar ou reticular o sistema de revestimento.
Um polímero "látex" significa uma dispersão ou emulsão de partículas de polímero formadas na presença de água e um ou mais agentes emulsificadores ou dispersantes secundários (e.g., um tensoativo, polímero solúvel em álcali ou suas misturas) cuja presença é exigida para formar a dispersão ou emulsão. O agente emulsificador ou dispersante secundário está tipicamente separado do polímero após a formação do polímero. Em algumas modalidades um agente emulsificador ou dispersante reativo pode se tornar parte das partículas de polímero à medida que são formadas. Um polímero "dispersável em água" significa um polímero que é capaz de ser combinado sozinho com água, sem exigir o uso de um agente emulsificador ou dispersante secundário, para obter uma dispersão ou emulsão aquosa de partículas de polímero tendo pelo menos uma estabilidade em prateleira de um mês em temperaturas de armazenagem normais. Os termos "um", "uma", "o", "a", "pelo menos um(a)", e "um(a) ou mais de" são usados intercambiavelmente. Assim, por exemplo uma composição de revestimento que compreende "uma" amina pode ser interpretada para significar que a composição de revestimento inclui "uma ou mais" aminas. A recitação de faixas numéricas com pontos de extremidade inclui todos os números incluídos dentro daquela faixa (e.g., 1 a 5 inclui 1, .1,5,2, 2,75,3,3,80, 4, 5, etc.).
O termo "compreende" e suas variações não tem um significado limitante onde o termo aparece na descrição ou nas reivindicações. Assim, por exemplo, uma composição compreendendo um composto ceroso significa que a composição inclui um ou mais compostos cerosos.
Os termos "ésteres de acrilato" e "ésteres de metacrilato" referem-se aos ésteres de ácido acrílico e aos ésteres de ácido metacrílico, respectivamente. Podem ser chamados de (met)acrilatos ou ésteres de (met)acrilato.
O termo "composto olefínico" refere-se a qualquer monômero, oligômero ou polímero contendo insaturação etilênica reativa, tais como vinilas, (met)acrilatos, vinil-éteres, alil-éteres, óleos insaturados (incluindo mono, di e triglicerídeos), ácidos graxos insaturados, e semelhantes. O termo "grupo olefínico" refere-se ao grupo funcional insaturado etilênico reativo em um composto olefínico.
Em um aspecto, a invenção proporciona um artigo revestido compreendendo um substrato de prancha de fibra-cimento, incluindo, por exemplo, um produto de revestimento externo de prancha de fibra-cimento ou outro artigo compósito de cimento. O sistema de revestimento inclui (i) uma composição de revestimento epóxido-fimcional, e (ii) uma composição de revestimento baseada em água, distinta da composição de revestimento epóxido-funcional. O sistema de revestimento inclui um polímero tendo um ou mais grupos funcionais epóxido-reativos, e.g., uma amina, que pode reagir com um grupo oxirano na composição de revestimento epóxido-funcional. Revestimentos adicionais, se desejados, podem ser aplicados sobre o sistema de revestimento. Por exemplo, em uma modalidade preferida o revestimento compreende um sistema de revestimento epoxídico de dois componentes, seguido por um revestimento de topo ou uma primeira demão de látex. Em uma modalidade, o sistema de revestimento inclui duas ou mais composições de revestimento que podem ser aplicadas em uma ou mais camadas (preferivelmente duas ou mais camadas), sendo que cada uma das uma ou mais composições de revestimento é de preferência uma composição aquosa ou a mistura de duas composições forma uma composição aquosa, e.g., sobre o substrato.
Em modalidades preferidas, o sistema de revestimento tem as propriedades de resistência à água e adesão de um sistema epoxídico e as propriedades de desgaste por exposição ambiental de um revestimento de polímero dispersável em água ou látex.
Referindo-se à Fig. 1, um artigo revestido 10 da presente invenção é mostrado em vista de seção transversal esquemática. Artigo 10 inclui um substrato de prancha de fíbra-cimento 12. Substrato 12 tipicamente é bastante pesado e pode por exemplo ter uma densidade de cerca de 1 g/cm a cerca de 1,6 g/cm ou maior. A primeira superfície maior 14 do substrato 12 pode ser gravada em relevo com ressaltos ou picos pequenos 16 e vales 18, e.g., de modo a se parecer com madeira serrada áspera. Superfície maior 14 pode ter uma variedade de outras configurações de superfície, e pode se parecer com uma variedade de materiais de construção diferentes de madeira serrada áspera. Camada ou camadas 20 do sistema de revestimento mostrado jaz(em) em cima e parcialmente penetra(m) a superfície 14, e desejavelmente é(são) aplicada(s) no artigo 10 na localização onde o artigo 10 é manufaturado. Camada(s) 20 ajuda(m) a proteger o substrato 12 contra um ou mais de exposição à umidade, ciclos de congelamento-descongelamento, exposição UV ou dióxido de carbono atmosférico. Camada(s) 20 também pode(m) proporcionar uma camada base firmemente aderia sobre a qual uma ou mais camadas firmemente aderidas de revestimento de topo final 22 podem ser formadas. O revestimento de topo final 22 desejavelmente é tanto decorativo quanto resistente à intempérie, e pode ser aplicado no artigo 10 na localização onde o artigo 10 é manufaturado ou após o artigo 10 ter sido fixado em uma construção ou outra superfície.
Uma variedade de substratos de fibra de madeira e cimento pode ser utilizada nos artigos mostrados. Os substratos mostrados tipicamente incluem cimento e uma carga. Cargas exemplares incluem madeira, fibra de vidro, polímeros ou suas misturas. Os substratos podem ser feitos usando métodos tais como extrusão, o método Hatschek, ou outros métodos na técnica. Veja, e.g., Pedido de Patente U.S. de N- 2005/0208285 Al (corresponde ao Pedido de Patente Internacional de N- WO 2005/071179 Al); Pedido de Patente Australiana de N^ 2005100347; Pedido de Patente Internacional de N- WO 01/68547 Al; Pedido de Patente Internacional de N- WO 98/45222 Al; Pedidos de Patente U.S. de N- 2006/0288909 Al e .2006/0288909 Al; e Pedido de Patente Australiana de N^ 198060655 Al. Exemplos não-limitantes de tais substratos incluem produtos de revestimento externo, pranchas e semelhantes, para usos incluindo construção de cercas, cobertura de teto, pavimento, placas artificiais para revestimento de parede, placas artificiais para revestimento de parede de recinto de chuveiro, revestimento externo de superposição, revestimento externo vertical, painéis sofito, placas desbastadas, réplicas de ripa de borda formada e réplicas de pedra ou estuque. Uma ou ambas superfícies maiores do substrato podem ser perfiladas ou gravadas em relevo para se parecerem como uma madeira serrada áspera ou granulada ou outro produto de construção, ou recortados ou cortados para se parecerem com ripas. A superfície do substrato não revestida tipicamente contém uma pluralidade de poros com dimensões de seção transversal em escala micrométrica ou submicrométrica.
Uma variedade de substratos de fibra-cimento está comercialmente disponível. Por exemplo, vários produtos de revestimento externo de fibra-cimento preferidos estão disponíveis na James Hardie Building Products Inc. of Mission Viejo, CA, incluindo aqueles vendidos como revestimento externo HARDIEHOME™, revestimento externo vertical HARDIPANEL™, revestimento externo de sobreposição HARDIPLANK™, painéis HARDIESOFFIT™, pranchas HARDITRIM™ e revestimento externo HARDISHINGLE™. Estes produtos estão disponíveis com uma garantia estendida, e é dito que resistem ao dano por umidade, que exigem apenas pouca manutenção, não racham, não deterioram ou não deslaminam, que resistem ao dano causado por exposição estendida à umidade, chuva, neve, ar salino e térmites, que são não-combustíveis, e que oferecem o calor da madeira e a durabilidade de fibra-cimento. Outros substratos de revestimento externo de fibra-cimento adequados incluem produtos de prancha de cimento AQUAPANEL™ de Knauf USG Systems GmbH & Co. KG de Iserlohn, Alemanha, produtos de prancha de cimento CEMPLANK™, CEMPANEL™ e CEMTRIM™ de Cemplank of Mission Viejo, CA; produtos de prancha de cimento WEATHERBOARDS™ de CertainTeed Corporation of Valley Forge, PA; produtos de prancha de cimento MAXITILE™, MAXISHAKE™ e MAXISLATE™ de MaxiTile Inc. of Carson, CA; produtos de prancha de cimento BRESTONE™, CINDERSTONE™, LEDGESTONE™, NEWPORT BRICK™, SIERRA PREMIUM™ e VINTAGE BRICK™ de Nichiha U.S.A., Inc. of Norcross, GA, produtos de prancha de cimento EVERNICE™ de Zhangjiagang Evernice Building Materials Co., Ltd. of China e produtos de prancha de cimento E BOARD™ de Everest Industries Ltd. of índia.
Os sistemas de revestimento mostrados podem ser proporcionados em uma variedade de modalidades: (i) uma primeira camada tendo grupos oxirano (composição de revestimento epóxido-fiincional) pode ser aplicada, seguida por uma camada tendo grupos funcionais epóxido- reativos na composição de revestimento baseada em água, e.g., um látex funcionalizado; (ii) uma primeira camada incluindo uma mistura de uma composição de revestimento epóxido-fimcional e uma composição epóxido- reativa pode ser aplicada, seguida por um revestimento de topo ou primeira demão de látex; (iii) uma primeira camada tendo grupos funcionais epóxido- reativos na composição baseada em água pode ser aplicada, seguida por uma camada tendo grupos oxirano (composição de revestimento epóxido- funcional); e (iv) uma primeira camada incluindo uma mistura de uma composição de revestimento epóxido-funcional e uma composição epóxido- reativa pode ser aplicada, seguida por um revestimento de topo ou primeira demão de látex funcionalizado.
De acordo com uma modalidade, um sistema de revestimento epoxídico é aplicado no substrato de fibra-cimento. O sistema de revestimento epoxídico é tipicamente um sistema de revestimento de multicomponentes que inclui os sistemas de revestimento epoxídico inclui aqueles descritos em Pedido de Patente Internacional de Número de Série PCT/US2007/002347. Revestimentos baseados em epóxi incluem revestimentos epóxido-funcionais multifuncionais, e.g., resinas (e.g., resinas epóxi di-, tri-, tetra-, e outras multifuncionais) que são preparadas a partir de materiais iniciais alifáticos ou aromáticos. Materiais iniciais alifáticos são presentemente preferidos em casos onde o material inicial pode ser exposto por períodos prolongados à radiação UV. Exemplos de tais resinas epóxi multifuncionais incluem os produtos de reação de compostos contendo epóxi (e.g., epicloridrina) com ácidos ou alcoóis multifuncionais.
Em outro modalidade, uma resina epóxi pode ser preparada pela reação das proporções exigidas de um composto poliol com epicloridrina em um meio alcalino. A alcalinidade desejada pode ser obtida pela adição de substâncias básicas, tais como hidróxido de sódio ou de potássio, preferivelmente em excesso estequiométrico em relação à epicloridrina. A temperatura de reação é de cerca de 50°C a cerca de 150°C. Aquecimento é continuada por várias horas para realizar a reação e o produto é então lavado para se livrar de sal e de base. Procedimentos para tais reações são geralmente conhecidos na técnica e são mostrados, por exemplo em Patente U.S. de Ν21 .2.633.458. Por exemplo, epicloridrina pode ser reagida com os seguintes ácidos ou alcoóis exemplares (ou misturas de tais materiais) para formar uma resina epóxi: etileno-glicol, propileno-glicol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, .1,3-butanodiol, 2-metil-1,3-propanodiol, neopentil-glicol, 2,2-butil-etil- propanodiol, hexanodiol, dietileno-glicol, dipropileno-glicol, poli(etileno- glicóis), poli(propileno-glicóis), ciclo-hexano-dimetilol, 2,2,3-trimetil- pentanodiol, trimetilol-propano ("TMP"), TMP etoxilado, TMP propoxilado, pentaeritritol, pentaeritritol etoxilado, pentaeritritol propoxilado, dipentaeritritol, tripentaeritritol, di e tri-pentaeritritol etoxilado e propoxilado, hidróxi-pivalato de hidróxi-pivalila, bisfenol A, bisfenol A hidrogenado etoxilado e propoxilado, isosorbida, ácido malônico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido hexa-hidro-ftálico, ácido 1,3- e .1,4 ciclo-hexano-dicarboxílico, ácido clorêndico, ácido glicólico, ácido lático, caprolactona e semelhante. Também podem ser usados outros alcoóis ou ácidos.
Resinas epóxi preferidas são caracterizadas por uma estrutura molecular que inclui pelo menos um grupo químico oxirano. As resinas epóxi podem ser uma molécula de peso molecular baixo (e.g., tendo um peso molecular médio ponderado menor do que cerca de 1.000 Daltons), ou podem estar na forma de uma molécula de peso molecular mais alto (e.g., tendo um peso molecular médio ponderai maior do que cerca de 1.000 Daltons). Resinas epóxi preferidas têm um peso molecular entre 150 e 25.000, mais preferivelmente entre 150 e 10.000, e muito mais preferivelmente entre 150 e .2.000 Daltons. Resinas epóxi preferidas têm um peso molecular equivalente (EEW) de entre 75 e 10.000, mais preferivelmente entre 100 e 7.500, e muito mais preferivelmente entre 120 e 5.000 g/grupo epóxi. Em algumas modalidades, a resina epóxi tem uma pluralidade de grupos oxirano e é capaz de funcionar como um reticulante. A composição de revestimento baseada em água poderia utilizar um látex ou polímero dispersável em água com funcionalidade epóxi. Nesta modalidade, o polímero epóxido-funcional poderia reticular com a amina presente no epóxi de dois componentes. Funcionalidade epóxi pode ser incorporada em um polímero de látex, por exemplo, pelo uso de metacrilato de glicidila.
A resina epóxi pode ser reagida ou reticulada com um composto de hidrogênio ativo, tal como aminas, ácidos, acetoacetila, hidroxila, etc. Aminas exemplares incluem amino-aminas tais como a série EPIKURE™ 3000 de Hexion, poliaminas tal como a série EPIKURE 3100 series de Hexion, aminas alifáticas e alifáticas modificadas tal como a série EPIKURE 3200 de Hexion, aminas ciclo-alifáticas tal como a série EPIKURE .3300 de Hexion, aminas dispersadas em água / aquosas tais como EPIKURE .6870, 8290, 8535, 8536, 8537 e 8540 de Hexion, diciandiamidas tal como a série Omnicure DDA de CVC Specialty Chemicals, poli(óxi-alquileno- aminas) tal como a série JEFFAMINE™ de Huntsman, bem como outras aminas monoméricas tais como isoforona-diamina, piperazina, e semelhantes.
A razão de funcionalidade epóxi para funcionalidade hidrogênio ativo (e.g., funcionalidade amino) é geralmente controlada pelo peso equivalente e razão em peso de misturação de cada componente. Porosidade e morfologia de substrato e a viscosidade de aplicação desejada determinam a razão ótima desejada. Além disso, os componentes epóxido- íuncionais e hidrogênio-ativo-funcionais podem ser aplicados em porcentagem de sólidos (percentagem de material não-volátil) diferente ou em espessuras de filme úmido diferentes para obter a razão em peso de misturação desejada. Preferivelmente, o sistema de resina epóxi tem uma razão de grupo oxirano para grupo hidrogênio ativo menor do que 6:1, mais preferivelmente menor do que 4:1 e muito mais preferivelmente menor do que .2:1. Preferivelmente, o sistema de resina epóxi tem uma razão de grupo oxirano para grupo hidrogênio ativo maior do que 1:2, mais preferivelmente maior do que 1:1.5, muito mais preferivelmente maior do que 1:1.2, e otimamente maior do que 1:1.
Em uma modalidade, a resina epóxi é incorporada em um polímero de látex. Por exemplo, a mistura de polímero de látex - resina epóxi pode ser preparada por (i) adição da resina epóxi diretamente no polímero de látex e misturação, (ii) misturação de um epóxido pré-emulsificado com o polímero de látex, (iii) adição da resina epóxi na alimentação de monômeros de látex durante a síntese de látex, ou (iv) misturação da resina epóxi e do polímero de látex em um misturador estático e combinação da mistura com um reticulante aminado, e aplicação direta em um artigo. O epóxi também pode ser aplicado por qualquer um dos métodos descritos em Pedido de Patente U.S. de Número de Série 60/773.482
Preferivelmente, a resina epóxi alifática é adicionada diretamente no polímero de látex para formar uma primeira parte do sistema de revestimento. O composto de hidrogênio ativo (e.g., o componente amina) é proporcionado em uma parte separada do sistema de revestimento. Pela adição do epóxi alifático diretamente no látex pode-se evitar a etapa de preparação de uma dispersão de resina epóxi.
Polímeros de látex epóxido-funcionais também podem ser usados. Quando o polímero de látex é formado usando um monômero epóxido-funcional (tal como metacrilato de glicidila, GMA) o monômero epóxido-funcional é preferivelmente adicionado no vaso de reação durante a porção final da adição de monômero. Em uma modalidade preferida, o monômero epóxi funcional é adicionado durante os últimos 20 % da adição de monômero. Acredita-se que pela adição do monômero epóxido-funcional no fim da reação, os grupos epóxi tornam-se incorporados na partícula de polímero em uma posição melhor para subseqüentemente reagirem com os grupos funcionais epóxido-reativos. Em certas modalidades, um ou ambos os grupos funcionais epóxido-reativos (composto químico amino-funcional) e a composição de revestimento epóxido-fimcional (composto químico oxirano-funcional) podem ser quimicamente bloqueados para retardar o início da reação química até um tempo desejado, em cujo momento um estímulo é usado para desbloquear os componentes e permitir a reação. Por exemplo, grupos amina podem ser bloqueados para formarem um cetimeno, que pode desbloquear na presença de umidade. O componente bloqueado pode ser aquecido para facilitar o desbloqueio.
Compostos químicos amino-funcionais preferidos são caracterizados por uma estrutura molecular que inclui pelo menos um grupo químico selecionado de >NH e -NH2- O composto químico amino-funcional pode ser uma molécula de peso molecular baixo (e.g., tendo um peso molecular médio ponderai menor do que cerca de 1.000 Daltons), ou pode ser uma molécula de peso molecular mais alto (e.g., tendo um peso molecular médio ponderai maior do que cerca de 1.000 Daltons). Compostos amino- funcionais preferidos têm um peso molecular entre 100 e 30.000 Daltons, mais preferivelmente entre 200 e 10.000. Compostos amino-funcionais preferidos têm um peso equivalente de amina de entre 20 e 10.000, mais preferivelmente entre 20 e 7.000, e muito mais preferivelmente entre 20 e .5.000 g/grupo amino. Em algumas modalidades, o composto químico amino- funcional tem uma pluralidade de grupos amino e é capaz de funcionar como um reticulante.
Preferivelmente, o composto funcional epóxido-reativo, a composição de revestimento epóxido-fimcional ou ambos, são composições epóxi de dois componentes aquosas, conversíveis em água ou dispersáveis em água. Compostos funcionais epóxido-funcionais exemplares incluem resinas fenólicas amino-funcionais (e.g., resinas de benzoguanamina), e composições de revestimento epóxido-fimcional exemplares incluem composições de revestimento epóxido-funcional de bisfenol, como descritas em Wicks, Z.W. et al., Organic Coatings Science e Technology, Vol. 1, Chapter XI, pp. 1162- .187.
Sistemas de revestimento epoxídico de dois componentes baseados em solvente convencionais podem ser elevadamente viscosos e tendem a ter emissões de compostos orgânicos voláteis (VOC) mais altas do que as composições epóxi de duas partes aquosas. As composições aquosas podem ser diluídas (e.g., pela adição de um líquido veículo para abaixar a percentagem de sólidos não-voláteis e deste modo diminuir a viscosidade).
Os sistemas de revestimento epoxídico podem ser classificados como líquidos, semi-sólidos e sólidos, dependendo de seu peso molecular, que tende a aumentar ao ir da forma líquida para a sólida. Embora todos os três tipos de sistemas de revestimento epoxídico de dois componentes possam ser usados, os tipos líquido e semi-sólido são presentemente preferidos com o propósito de minimizar o peso equivalente exigido de grupos funcionais epóxido-reativos necessários para reagir com os grupos oxirano na composição epóxido-funcional.
Os grupos funcionais epóxido-reativos e a composição epóxido-funcional são adicionalmente caracterizados como sendo capazes de sofrem reação química (e.g., epoxidação) pelo menos um com os outros, e opcionalmente com outros componentes presentes nos sistemas de revestimento epoxídico de multicomponentes. Por exemplo, os sistemas de revestimento epoxídico podem incluir pelo menos um catalisador, tal como um álcool ou um catalisador ácido fraco, adequado para catalisar a reação química de epoxidação. Outros catalisadores ou iniciadores de reação também podem ser incluídos na composição de revestimento de multicomponentes.
Outros aditivos podem ser incluídos nos sistemas de revestimento epoxídico de multicomponentes para alterar ou aperfeiçoar as características de aplicação da composição no substrato. Por exemplo, um agente umectante pode ser usado para ajustar a tensão superficial de um ou mais componentes dos sistemas de revestimento epoxídico para alterar as características de umectação com respeito ao substrato. Exemplos não limitantes de agentes umectantes incluem tensoativos não-iônicos miscíveis com água exibindo um balanço hidrofílico-lipofílico ("HLB") de cerca de 10 a cerca de 20.
Um agente de controle de reologia pode ser adicionado nos sistemas de revestimento epoxídico para alterar as características de fluxo ou de nivelamento da composição sob aplicação no substrato. Por exemplo, um agente de controle de reologia pode ser adicionado em um ou mais dos componentes da composição de multicomponentes para reduzir a viscosidade de cisalhamento baixo da composição e deste modo aperfeiçoar o nivelamento ou a penetração do componente no substrato poroso. Agentes de controle de reologia exemplares incluem os modificadores de fluxo de resina MODAFLOW™ (disponíveis na Cytec Industries, Inc., Charlotte, North Carolina), e agentes niveladores acrílicos manufaturados sob BYK™ e DISPERBYK™ (disponíveis na Byk-Chemie, Wesel, Alemanha).
A composição de revestimento de multicomponentes pode incluir pelo menos um líquido veículo. O líquido veículo pode ser um único composto químico, mas o líquido veículo pode ser selecionado para ser uma mistura de compostos químicos diferentes. O líquido veículo pode ser aquoso, não-aquoso ou substancialmente não-aquoso. Veículos aquosos incluem água ' como um componente maior, enquanto que líquidos veículo substancialmente não-aquosos não incluem água como um componente maior. Líquidos veículo não-aquosos não contêm água ou contêm quantidades desprezíveis de água. Preferivelmente, o líquido veículo é selecionado de aquoso ou substancialmente não-aquoso. Co-solventes exemplares para uso em combinação com água em um líquido veículo aquoso ou substancialmente não-aquoso incluem ésteres, cetonas, alcoóis solúveis em água ou miscíveis com água, e semelhantes. Exemplos não limitantes de líquidos veículo incluem água (que pode incluir água de torneira, água deionizada, água destilada, e semelhante), metanol, acetona, 2-butanona, acetato de etila, e vários éteres baseados em glicol.
Os constituintes do líquido veículo, a quantidade de líquido veículo ou a percentagem de material não-volátil (% NVM) dispersados ou dissolvidos no líquido veículo podem ser ajustados para obter uma viscosidade ou tensão superficial desejável para aplicação de um ou mais dos componentes da composição de multicomponentes no substrato. Para certas aplicações não limitantes, uma percentagem em peso adequada de sólidos não-voláteis em um componente da composição de revestimento de multicomponentes pode ser de cerca de 5% a cerca de 60%, mais preferivelmente de cerca de7,5% a cerca de 55% de NVM, muito mais preferivelmente de cerca de 10% a cerca de 50% de NVM expressada em uma base em peso. As composições de revestimento mostradas preferivelmente incluem pelo menos 40% em peso de água, baseado no peso total da composição. As composições de revestimento descritas preferivelmente incluem não mais do que 95% em peso de água, e mais preferivelmente não mais do que 90% em peso de água, baseado no peso total da composição.
Em uma modalidade opcional, a composição de multicomponentes pode adicionalmente compreender uma dispersão aquosa de partículas de polímero, um sal de silicato, e opcionalmente um ou mais monômeros ou oligômeros olefínicos como descrito em Pedido de Patente Internacional de Número de Série PCT/US2007/02802. Estes ingredientes adicionais podem ser adicionados em qualquer um dos componentes, embora seja preferido adicionar a dispersão aquosa de partículas de polímero e o sal de silicato no componente epóxi. Em uma modalidade, a composição de multicomponentes, quando combinada, compreenderá um polímero de látex, silicato de potássio, um oligômero epóxi (e.g., um oligômero epóxi contendo bisfenol A), um reticulante aminado polimérico, e água.
Uma variedade de materiais poliméricos pode ser empregada nas dispersões aquosas descritas de partículas de polímero, incluindo: (met)acrílicos, vinilas, polímeros óleo-modificados, poliésteres, poliuretanos, poliamidas, poliolefinas cloradas, e misturas ou copolímeros dos mesmos. Polímeros de látex são prontamente sintetizados em custo modesto e dão uma classe preferida de dispersões aquosas de partículas de polímero. Polímeros de látex são tipicamente preparados através de polimerização de crescimento de cadeia, usando um ou mais compostos olefínicos (preferivelmente monômeros). Exemplos não limitantes de compostos olefínicos que podem ser usados para preparar os polímeros de látex incluem etileno, butadieno, propeno, buteno, iso-buteno, ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de propila, acrilato de butila, acrilato de 2- etil-hexila, metacrilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de propila, metacrilato de butila, metacrilato de 2-etil-hexila, acrilato de hidróxi-etila, acrilato de hidróxi-propila, acrilato de hidróxi-butila, metacrilato de hidróxi- butila, metacrilato de glicidila, glicidil-éter de acrilato de 4-hidróxi-butila, acrilamida, metilacrilamida, estireno, α-metil-estireno, vinil-tolueno, acetato de vinila, propionato de vinila, metacrilato de alila, metacrilato de aceto- acetil-etila (AAEM), diacetona-acrilamida, dimetil-amino-metacrilato, dimetil-amino-metacrilato, N-hidróxi(met)acrilamida, vinil-éter-maleato, vinil-ésteres de ácido VERSATIC™ (ácido VERSATIC é um ácido monocarboxílico saturado sintético de estrutura elevadamente ramificada contendo cerca de 5 a cerca de 10 átomos de carbono), e suas misturas. Preferivelmente, o polímero de látex é um polímero (met)acrílico.
Os polímeros de látex são tipicamente estabilizados usando um ou mais emulsificadores (isto é, tensoativos) não-iônicos ou aniônicos, usados quer sozinhos quer juntos. Exemplos de emulsificadores não-iônicos incluem terc-octil-fenóxi-etil-poli(39)-etóxi-etanol, dodecil-óxi-poli(10)etóxi-etanol, nonil-fenóxi-etil-poli(40)etóxi-etanol, monooleato de poli(etileno-glicol) .2000, óleo de rícino etoxilado, alcoxilatos e alquil-ésteres fluorados, monolaurato de polioxietileno (20) sorbitano, monococoato de sacarose, di(2- butil)fenóxi-poli(20)etóxi-etanol, copolímero enxertado hidróxi-celulose- poli(acrilato de butila), copolímero enxertado de dimetil-silicone-poli(óxido de alquileno), copolímero em bloco de poli(óxido de etileno)poli(acrilato de butila), copolímeros em bloco de propileno e óxido de etileno, 2,4,7,9- tetrametil-5-decino-4,7-diol etoxilado com 30 moles de óxido de etileno, N- polioxietileno(20)lauramida, N-lauril-N-polioxietileno(3)amina e poli(10)etileno-glicol-dodecil-tio-éter. Exemplos de emulsificadores aniônicos incluem lauril-sulfato de sódio, dodecil-benzeno-sulfonato de sódio, estearato de potássio, dioctil-sulfo-succinato de sódio, didecil-difenil-óxido- dissulfonato de sódio, nonil-fenóxi-etil-poli(l)etóxi-etil-sulfato sal de amônio, estireno-sulfonato de sódio, dodecil-alil-sulfo-succinato de sódio, ácido graxo de óleo de linhaça, sais de sódio ou de amônio de fosfato-ésteres de nonil- fenol etoxilado, octoxinol-3-sulfonato de sódio, cocoil-sarcosinato de sódio, .l-alcóxi-2-hidróxi-propil-sulfonato de sódio, alfa-olefina (Ci4-Ci6) sulfonato de sódio, sulfatos de hidróxi-alcanóis, N-(l,2-dicarbóxi-etil)-N-octadecil- sulfo-succinamato de tetrassódio, N-octadecil-sulfo-succinamato de dissódio, alquil-amido-polietóxi-sulfo-succinato de dissódio, dissódio-semi-éster de nonil-fenol etoxilado de ácido sulfo-succínico, e terc-octil-fenóxi-etóxi- poli(39)etóxi-etil-sulfato de sódio e semelhante. Em adição, combinações de emulsifícadores podem ser usadas.
Se desejado, os polímeros de látex podem ser estabilizados com um polímero solúvel em álcali. Polímeros solúveis em álcali podem ser preparados pela preparação de um polímero com ácido acrílico ou ácido metacrílico ou outro monômero ácido polimerizável (normalmente mais do que 10%) e solubilização do polímero pela adição de amônia ou outra base. Veja, e.g., Pedidos de Patente U.S. publicado de Números de Série .2006/0135684 Al e 2006/0135686 Al. Exemplos de polímeros solúveis em álcali incluem JONCRYL™ 675 e JONCRYL 678. Um processo exemplar para preparar polímeros solúveis em álcali é delineado em Patente US .5.962.571.
Polímeros de látex tendo alguma funcionalidade ácida, são algumas vezes estabilizados por neutralização usando amônia ou uma amina. Tem sido verificado que neutralização ou neutralização parcial de um polímero acetoacetil-funcional aquoso com uma base contendo nitrogênio (e.g., amônia ou uma amina) pode em algumas situações dar uma aparência luminescente a um revestimento transparente. Embora não intencionado para ser limitante, acredita-se que esta aparência pode ser causada pela formação de uma configuração de enamina ou configuração enol tautomérica. O uso de base livre de nitrogênio (e.g., uma base de metal inorgânico tal como KOH, CaOH, NaOH, LiOH, etc.) também soluciona ou minora este problema para estes tipos de revestimentos. Outras tais bases livres de nitrogênio também podem ser empregadas nesta maneira.
Um iniciador de radical livre solúvel em água é tipicamente usado na polimerização de um polímero de látex. Iniciadores de radical livre solúveis em água exemplares são descritos abaixo. A quantidade de iniciador é preferivelmente de 0,01% em peso a 3% em peso, baseada na quantidade total de monômero. Em um sistema redox a quantidade de agente redutor é preferivelmente de 0,01% em peso a 3% em peso, baseada na quantidade total de monômero. A temperatura de reação pode estar dentro da faixa de 10°C a .100°C.
Polímeros de látex comercialmente disponíveis exemplares incluem AIRFLEX™ EF811 (disponível na Air Products), EPS 2505 (disponível na EPS/CCA) e NEOCAR™ 2300, NEOCAR 820 e NEOCAR .2535 (disponível na Dow Chemical Co.). Outros polímeros de látex exemplares incluem os polímeros de látex descritos em Pedido de Patente U.S. co-pendente de Número de Série 11/560,329 depositado aos 15 de novembro de 2006.
O polímero de látex também pode opcionalmente estar fiincionalizado com grupos olefínicos ou outros grupos reticuláveis onde é desejado permitir que o polímero de látex participe na cura por radiação. Polímeros de látex funcionalizados exemplares incluem ROSHIELD™ 3120 (disponível na Rohm & Haas) e os polímeros de látex AAEM-funcionais descritos nos Pedidos de Patente U.S. publicados de Números de Série .2006/0135684 Al, 2006/0135686 Al, e no Pedido de Número de Série t .11/560,329 acima mencionado.
Em modalidades preferidas, a quantidade de partículas de polímero é de cerca de 5 a cerca de 90% em peso, mais preferivelmente de cerca de 10 a cerca de 80% em peso, e muito mais preferivelmente de cerca de 15 a cerca de 70% em peso, baseada no peso total de componentes não- voláteis do revestimento baseado em epóxi.
Os sistemas de revestimento mostrados podem incluir um ou mais sais de silicato solúveis em água opcionais. Observação visual de composições de revestimento contendo tais sais de silicato indicou que a inclusão do sal de silicato acarreta absorção melhorada das composição de revestimento nos substratos de prancha de fibra-cimento. Exemplos de sais de silicato incluem silicato de lítio, silicato de potássio, silicato de sódio, silicato de amônio e semelhante. Em modalidades preferidas, a quantidade de sal de silicato é de cerca de 2 a cerca de 50 % em peso, mais preferivelmente de cerca de 5 a cerca de 40 % em peso e muito mais preferivelmente de cerca de .10 a cerca de 35 % em peso, baseada no peso total de componentes não- voláteis. Sais de silicato estão disponíveis em uma variedade de fornecedores químicos. Por exemplo, silicato de sódio (algumas vezes chamado de vidro de água) está disponível em uma variedade de formas incluindo ortossilicato de sódio (Na4SiO4), metassilicato de sódio (Na2SiO3), polissilicato de sódio ((Na2SiO3)n) e pirossilicato de sódio (Na6Si2O7). Silicato de sódio e silieato de potássio estão disponíveis na PQ Corporation, Valley Forge, PA.
Uma variedade de compostos olefínicos pode ser usada nos sistemas de revestimento mostrados. Os compostos olefínicos são distintos da dispersão aquosa de partículas de polímero, e são compostos contendo carbono tendo pelo menos um sítio de insaturação que pode reagir, opcionalmente na presença de um iniciador, para dar produtos poliméricos ou reticulados. Exemplos não limitantes de compostos olefínicos incluem monômeros tais como (met)acrilatos, vinilas, vinil-éteres, alil-éteres, vinil- ésteres, óleos insaturados (incluindo mono-, di- e tri-glicerídeos), ácidos graxos insaturados, e semelhante ou misturas dos mesmos. Os compostos olefínicos também incluem oligômeros ou polímeros tendo pelo menos um sítio de insaturação que pode reagir, opcionalmente na presença de um iniciador, para dar produtos poliméricos ou reticulados.
Monômeros olefínicos exemplares incluem (met)acrilato- ésteres de alcoóis Ci-Ci5 substituídos ou não-substituídos tais como tripropileno-glicol, isobornil-álcool, isodecil-álcool, fenóxi-etil-álcool, isocianurato de tris-hidróxi-etila, etoxilato de trimetilol-propano (TMPTA), etoxilato de ditrimetilol-propano (diTMPTA), hexanodiol, neopentil-glicol etoxilado, neopentil-glicol propoxilado, fenol etoxilado, poli(etileno-glicol), etoxilato de bisfenol A, trimetilol-propano, glicerol propoxilado, pentaeritritol, tetra-hidro-furfuril-álcool, β-carbóxi-etil-álcool, ou sua combinação. Por exemplo, o monômero olefínico pode ser (met)acrilato de isobornila, (met)acrilato de isodecila, (met)acrilato de fenóxi-etila, tri(met)acrilato de trimetilol-propano, di(met)acrilato de ciclo-hexano- dimetanol etoxilado, tri(met)acrilato de etoxilato de trimetilol-propano, di(met)acrilato de dipropileno-glicol, di(met)acrilato de tripropileno-glicol, di(met)acrilato de hexanodiol, (met)acrilato de tetra-hidro-furfurila, tri(met)acrilato de pentaeritritol, tetra(met)acrilato de pentaeritritol, di(tetra(met)acrilato de di-trimetilol-propano), tri(met)acrilato de glicerol propoxilado, (met)acrilato de beta-carbóxi-etila, di(met)acrilato de etoxilato de bisfenol A, di(met)acrilato de neopentil-glicol etoxilado, di(met)acrilato de neopentil-glicol propoxilado, di-(tetra(met)acrilato de trimetilol-propano) ou sua combinação. Monômeros olefínicos preferidos incluem tri(met)acrilato de trimetilol-propano, di(met)acrilato de etoxilato de bisfenol A, tri(met)acrilato de glicerol propoxilado, tri(met)acrilato de etoxilato de trimetilol-propano, di(tetra(met)acrilato de trimetilol-propano), ou sua combinação. O monômero olefínico pode conter um radical álcool (Ci-Ci5) tal como hidróxi-metila, 1- hidróxi-etila, 2-hidróxi-etila, 1-hidróxi-propila, 2-hidróxi-propila, 3-hidróxi- propila, 1 -hidróxi-butila, 4-hidróxi-butila, 1-hidróxi-pentila, 5-hidróxi- pentila, 1-hidróxi-hexila, 6-hidróxi-hexila, 1,6-di-hidróxi-hexila, 1,4-di- hidróxi-butila, e semelhante.
Monômeros alil-éter exemplares contêm um ou mais grupos alil-éter que tipicamente são ligados em um grupo estrutural de núcleo que podem ser baseados de uma ampla variedade de alcoóis poliídricos. Exemplos não exemplares de alcoóis poliídricos incluem neopentil-glicol, trimetilol- propano, etileno-glicol, propileno-glicol, butileno-glicol, dietileno-glicol, trimetileno-glicol, trietileno-glicol, trimetilol-etano, pentaeritritol, glicerol, diglicerol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,4-ciclo-hexano-dimetanol, e qualquer um dos outros polióis mencionados acima em conexão com os (met)acrilato-ésteres. Outros monômeros de alil-éter exemplares incluem hidróxi-etil-alil-éter, hidróxi-propil-alil-éter, trimetilol-propano-monoalil-éter, trimetilol-propano-dialil-éter, trimetilol-etano- monoalil-éter, trimetilol-etano- dialil-éter, glicerol-monoalil-éter, glicerol-dialil-éter, pentaeritritol- monoalil- éter, pentaeritritol-dialil-éter, pentaeritritol trialil-éter, 1,2,6-hexanotriol monoalil-éter, 1,2,6-hexanotriol-dialil-éter, e semelhante. Alil-éteres preferidos incluem formas polipropoxiladas e etoxiladas de alil-éteres.
Monômeros de vinil-éter exemplares contêm um ou mais grupos vinil-éter e incluem 4-hidróxi-butil-vinil-éter, 1,4-ciclo-hexano- dimetanol-monovinil-éter, 1,4-ciclo-hexano-dimetanol-divinil-éter, etileno- glicol-monovinil-éter, etileno-glicol-divinil-éter, dietileno-glicol-monovinil- éter, dietileno-glicol-divinil-éter, trietileno-glicol-divinil-éter, e semelhante. Monômeros de vinil-éter preferidos incluem formas etoxiladas e propoxiladas de monômeros vinil-éter.
Os sistemas de revestimento e as composições de revestimento mostrados preferivelmente contêm cerca de O a cerca de 40% em peso, mais preferivelmente de cerca de 3 a cerca de 30% em peso, e muito mais preferivelmente de cerca de 7,5 a cerca de 25% em peso compostos olefínicos separados baseado no peso total de componentes não-voláteis no sistema de revestimento.
Outros componentes opcionais para uso no sistema de revestimentos aqui são descritos em Koleske et ai., Paint and Coatings Industry, April, 2003, páginas 12-86. Aditivos aperfeiçoadores de desempenho típicos que podem ser empregados incluem agentes tensoativos, pigmentos, colorantes, corantes, tensoativos, dispersantes, desespumantes, espessantes, estabilizadores de calor, agentes de nivelamento, coalescentes, biocidas, mildicidas, agentes anti-cratera, indicadores de cura, plastificantes, cargas, absorventes de luz ultravioleta, abrilhantadores ópticos, e semelhantes para modificar propriedades.
As composições de revestimento também podem conter um coalescente opcional e muitos coalescentes são conhecidos na técnica. O coalescente opcional é preferivelmente um coalescente baixo em VOC tal como é descrito em Patente U.S. de No. 6.762.230.
De acordo com uma modalidade, uma composição de revestimento baseada em água pode ser aplicada no substrato após ter sido revestido com a composição de revestimento epóxido-funcional. A composição de revestimento baseada em água pode ser aplicada "úmida- sobre-úmida" no substrato após a composição de revestimento epóxido- funcional ter sido aplicada (e.g., a composição de revestimento epóxido- funcional é aplicada primeiro e a composição de revestimento baseada em água é aplicada enquanto o sistema baseado em epóxido ainda for um fluido) ou a composição de revestimento baseada em água pode ser aplicada no substrato após a composição de revestimento epóxido-funcional ter sido permitida primeiro secar ou endurecer (ou pelo menos parcialmente secar ou endurecer). Em outra modalidade, uma composição de revestimento baseada em água pode ser aplicada no substrato antes de ele ter sido revestido com a composição de revestimento epóxido-funcional. A composição de revestimento epóxido-funcional pode ser aplicada "úmida-sobre-úmida" no substrato após a composição de revestimento baseada em água ter sido aplicada (e.g., a composição de revestimento baseada em água é primeiro aplicada e a composição de revestimento epóxido-funcional é aplicada enquanto a composição de revestimento baseada em água ainda for um fluido) ou a composição de revestimento epóxido-funcional pode ser aplicada no substrato após a composição de revestimento baseada em água ter sido permitida primeiro secar ou endurecer (ou pelo menos parcialmente secar ou endurecer).
Composições de revestimento baseadas em água exemplares incluem sistemas de polímero dispersável em água ou látex, sendo que o próprio polímero dispersável em água ou látex contém grupos funcionais epóxido-reativos (e.g., grupos contendo hidrogênio ativo) que preferivelmente podem reagir com a composição de revestimento epóxido-funcional. Grupos funcionais epóxido-reativos preferidos incluem: aminas, ácidos, acetoacetila, hidroxila, etc. Os sistemas de revestimento mostrados preferivelmente dão uma "reticulação" química entre os dois revestimentos separados.
Um polímero de látex exemplar é XK-90 (disponível na DSM). Este polímero é crido em conter funcionalidade amina. Nesta modalidade, o polímero amina-funcional pode reticular com os grupos oxirano presentes na composição de revestimento epóxido-funcional. Funcionalidade amina pode ser incorporada em um polímero de látex, por exemplo, por reação de propilenoimina com grupos ácido carboxílico presentes no polímero.
Polímeros exemplares para uso são um polímeros tendo um ou mais grupos funcionais acetoacetila descritos em Pedidos de Patente U.S. de Números de Série 2006/0135684 Al e 2006/0135686 Al, que são aqui incorporados como referências. Tais polímeros funcionalizados são desejáveis porque se tornam parte de uma rede reticulada, dando deste modo propriedades de revestimento vantajosas. Tais polímeros incluem um ou mais dos seguintes grupos funcionais acetoacetila: C(O)R1 -C(O)-R2 , sendo que preferivelmente R1 é um grupo C1 a C22 alquileno e R2 é um grupo C1 a C22 alquila; mais preferivelmente, R é um grupo C1 a C4 alquileno e R2 é um grupo C1 a C4 alquila; e muito mais preferivelmente, R1 é metileno (-CH2-) e R2 é metila (-CH3). A quantidade de funcionalidade acetoacetila em um tal polímero é preferivelmente pelo menos 0,5%, mais preferivelmente pelo menos 1%, e muito mais preferivelmente pelo menos cerca de 2%. A quantidade de funcionalidade acetoacetila em um tal polímero é preferivelmente não maior do que 60%, mais preferivelmente não maior do que 40%, e muito mais preferivelmente não maior do que 30%.
Polímeros funcionais epóxido-reativos exemplares incluem poliuretanos, vinilas, poliolefinas cloradas, acrílicos, polímeros óleo- modificados, poliésteres, e misturas ou copolímeros dos mesmos, por exemplo. Tais polímeros são prontamente sintetizados e preparados para incluírem grupos funcionais epóxido-reativos usando técnicas convencionais.
Polímeros acetoacetil-funcionais incluem um poliuretano acetoacetil-funcional, epóxi, poliamida, poliolefina clorada, acrílico, polímero óleo-modifícado, vinila, poliéster, ou misturas ou copolímeros dos mesmos. Funcionalidade acetoacetila pode ser incorporada no polímero através do uso de: acrilato de acetoacetóxi-propila, metacrilato de acetoacetóxi-propila, acetoacetato de alila, metacrilato de acetoacetóxi-butila, metacrilato de 2,3-di(acetoacetóxi)-propila, metacrilato de 2-(acetoacetóxi)- etila, acetoacetato de t-butila, diceteno, e semelhante, ou suas combinações. Em geral, qualquer monômero hidróxi-funcional ou contendo hidrogênio ativo polimerizável pode ser convertido no monômero acetoacetil-fiincional correspondente pela reação com diceteno ou outro agente de acetoacetilação adequado (veja, e.g., Comparison of Methods for the Preparation of Acetoacetylated Coating Resins, Witzeman, J. S.; Dell Nottingham, W.; Del Rector, F. J. Coatings Technology; Vol. 62, 1990, 101 (e referências lá citadas)). Em composições de revestimento preferidas, o grupo funcional acetoacetila é incorporado no polímero via metacrilato de 2-(acetoacetóxi)- etila, acetoacetato de t-butila, diceteno, ou suas combinações.
Em certas modalidades, o polímero de látex acetoacetil- funcional é preferivelmente preparado através de polimerização de crescimento de cadeia, usando, por exemplo, metacrilato de 2-(acetoacetóxi)- etila (AAEM) e um ou mais monômeros olefínicos. Exemplos de monômeros olefínicos são selecionados do grupo consistindo de ácido acrílico, ácido metacrílico, acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de propila, acrilato de butila, acrilato de 2-etil-hexila, metacrilato de metila, acrilato de etila, metacrilato de propila, metacrilato de butila, metacrilato de 2-etil-hexila, acrilato de hidróxi-etila, metacrilato de hidróxi-etila, acrilato de hidróxi- butila, metacrilato de hidróxi-butila, metacrilato de glicidila, glicidil-éter de acrilato de 4-hidróxi-butila, acrilamida, metilacrilamida, estireno, a-metil- estireno, etileno, viniltolueno, acetato de vinila, propionato de vinila, metacrilato de alila, vinil-éster de ácido VERSATIC (VeoVA), e suas misturas.
Se desejado, a composição de revestimento baseada em água pode incluir um polímero que tem uma mistura de grupos funcionais epóxido- reativos diferentes. Por exemplo, pode ser utilizado um polímero usando ambas funcionalidade acetoacetila e funcionalidade ácida. Alternativamente, a composição de revestimento baseada em água pode incluir uma mistura de polímeros diferentes tendo grupos funcionais EBC diferentes. Ademais, se desejado, um polímero de multiestágios, tal como o descrito em Pedido de Patente U.S. de Número de Série 11/560.329, pode ser usado. Tais polímeros são especialmente preferidos onde resistência ao esmagamento é uma propriedade desejada.
Composições de revestimento preferivelmente incluem um polímero acetoacetil-funcional em uma quantidade de pelo menos 30, mais preferivelmente pelo menos 45, e ainda mais preferivelmente pelo menos .55% em peso, baseada no peso combinado de qualquer composto olefínico e o componente polímero acetoacetil-funcional da composição. As composições de revestimento mostradas preferivelmente incluem um polímero acetoacetil- funcional em uma quantidade de não maior do que 95, mais preferivelmente não maior do que 90, e ainda mais preferivelmente não maior do que 85% em peso, baseada no peso combinado de qualquer composto olefínico e o componente polímero acetoacetil-funcional da composição.
Outra modalidade inclui um polímero em dispersão de poliuretano acetoacetil-funcional, ácido funcional que tem sido neutralizado ou parcialmente neutralizado usando uma base adequada.
Outra modalidade inclui um polímero de poliéster acetoacetil- funcional, ácido-funcional que tem sido neutralizado ou parcialmente neutralizado usando uma base adequada.
Em certas modalidades, o polímero funcional epóxido-reativo (e.g., polímero acetoacetil-funcional) da composição é um polímero dispersável em água. Polímeros dispersáveis em água epóxido-reativos funcionais preferidos incluem resinas alquídicas, poliésteres, e poliuretanos. Tais polímeros podem ser preparados por qualquer método conhecido na técnica Por exemplo um poliéster dispersável em água pode ser preparado pela reação de um ou mais ácidos polibásicos com um ou mais polióis para dar um polímero com funcionalidade hidroxila em excesso. O poliéster resultante pode ser adicionalmente reagido com quer acetoacetato de t-butila, quer diceteno para incorporar funcionalidade acetoacetila no polímero, e com um anidrido adequado tal como anidrido trimelítico para tornar o poliéster ácido funcional. A funcionalidade ácida resultante pode ser então neutralizada com uma base adequada para tornar o poliéster dispersável em água. Um exemplo de um método de preparar uma resina alquídica dispersável em água inclui reagir um ou mais produtos de alcoólise de um óleo e poliol, ácido graxos, monoglicerídeos ou diglicerídeos e um ou mais ácidos polibásicos com um ou mais polióis para dar um polímero com funcionalidade hidroxila em excesso. A resina alquídica resultante pode ser adicionalmente reagida com quer acetoacetato de t-butila, quer diceteno para incorporar funcionalidade acetoacetila no polímero, e com um anidrido adequado tal como anidrido trimelítico para tornar o poliéster ácido funcional. A funcionalidade ácida resultante pode ser então neutralizada com uma base adequada para tornar o poliéster dispersável em água. Óleos ou ácidos graxos exemplares derivados dos mesmos incluem compostos tais como óleo de linhaça, óleo de cártamo, talol, óleo de semente de algodoeiro, óleo de amendoim, óleo de tung, óleo de madeira, óleo de ricineno ou, preferivelmente, óleo de girassol, óleo de soja, óleo de rícino, óleo de rícino desidratado, e semelhante. Estes óleos ou ácidos graxos podem ser usados sozinhos ou como uma mistura de um ou mais dos óleos ou ácidos graxos. Ácidos graxos preferidos são ácidos graxos de soja, ácidos graxos de rícino desidratado, ácidos graxos linolênicos, ácidos graxos riconoleicos, e ácidos graxos linoleicos.
Polióis exemplares úteis para preparar os polímero de poliéster e alquídicos incluem compostos tais como alcoóis alifáticos, ciclo-alifáticos ou aralifáticos tendo 1 a 6, preferivelmente 1 a 4, grupos hidroxila ligados nos átomos de carbono não-aromáticos ou aromáticos. Exemplos de polióis incluem, etileno-glicol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3- butanodiol, 1,4-butanodiol, 2-etil-1,3-propanodiol, 2-metil-propanodiol, 2- butil-2-etilpropanodiol, 2-etil-l,3-hexanodiol, 1,3 neopentil-glicol, 2,2- dimetil-l,3-pentanodiol, 1,6 hexanodiol, 1,2- e 1,4-ciclo-hexanodiol, bisfenol A, 1,2- e l,4-bis(hidróxi-metil)ciclo-hexano, bis(4-hidróxi-ciclo-hexil)- metano, bis-(etileno-glicol-éster) de ácido adípico, éter-alcoóis, tais como dietileno-glicol e trietileno-glicol, dipropileno-glicol, bisfenóis per- hidrogenados, 1,2,4-butanotriol, 1,2,6-hexanotriol, trimetilol-etano, trimetilol- propano, trimetilol-hexano, glicerol, pentaeritritol, dipentaeritritol, manitol e sorbitol, e também monoalcoóis de terminação de cadeia tendo 1 a 8 átomos de carbono tais como propanol, butanol, ciclo-hexanol, benzil-álcool, ácido hidróxi-piválico, e suas misturas.
Ácidos polibásicos exemplares úteis na preparação de poliésteres e resinas alquídicas incluem compostos tais como ácidos carboxílicos polibásicos alifáticos, ciclo-alifáticos, aromáticos, saturados ou insaturados tais como ácidos dicarboxílicos, tricarboxílicos e tetracarboxílicos. Estes compostos podem ser usados sozinhos ou como uma mistura de um ou mais ácidos polibásicos. Exemplos não limitantes de ácidos polibásicos incluem ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido adípico, ácido tereftálico, ácido tetra-hidro-ftálico, ácido hexa-hidro-ftálico, ácido endometileno-tetra-hidro-ftálico, ácido succínico, ácido sebácico, ácido azeláico, ácido trimelítico, ácido piromelítico, ácido íumárico e ácido maleico e semelhante, ou suas misturas. Ácidos polibásicos também incluem anidridos dos ácidos polibásicos tais como anidrido maleico, anidrido ftálico, anidrido succínico, anidrido tetra-hidro-ftálico, anidrido hexa-hidro-ftálico, anidrido trimelítico, ou suas misturas. Os compostos anidrido podem ser usados sozinhos ou em uma mistura com um ou mais ácidos polibásicos.
Bases exemplares que tornam o poliéster ou a resina alquídica dispersáveis em água incluem bases tais como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de lítio, hidróxido de cálcio, amônia, trietil-amina, e dimetil-etanol-amina.
As composições de revestimento baseadas em água também podem incluir opcionalmente compostos olefínicos que são distintos dos polímeros contendo grupo funcional epóxido-reativo e epóxido. Tais compostos podem ser monômeros, oligômeros, polímeros, ou suas misturas. Os compostos olefínicos podem ser usados em várias combinações e também podem proporcionar uma função diluente reticulável às composições de revestimento.
As composições de revestimento mostradas podem ser formuladas, e.g., pela inclusão de compostos olefínicos, de modo a ser curável por radiação. Por exemplo, uma composição de revestimento curável por radiação ultravioleta ("UV"), baseada em água, contendo um polímero acetoacetil-funcional e um composto acrilato ou metacrilato funcional (preferivelmente multifuncional) pode ser preparada. As composições de revestimento curáveis por radiação podem ser curadas usando, e.g., luz visível, luz ultravioleta, feixe de elétrons, e semelhante. Um sistema iniciador não é exigido para cura por feixe de elétrons mas para outras fontes de radiação tipicamente será escolhido baseado no tipo particular empregado de energia de cura (e.g., UV, luz visível ou outra energia) e mecanismo de cura. Assim em uma modalidade preferida, o sistema de revestimento é curável por feixe de elétrons e não exige um iniciador. Em outra modalidade preferida, o sistema de revestimento é curável por UV e polimerizável por radicais livres, e inclui um sistema fotoiniciador UV que gera radicais livres em resposta à luz UV e deste modo cura o revestimento. A quantidade de compostos olefínicos na composição pode ser pelo menos 2,5% em peso, mais preferivelmente em uma quantidade de pelo menos 7,5% em peso, e ainda mais preferivelmente em uma quantidade de pelo menos 10% em peso, baseada no peso combinado de o composto olefínico e o componente polímero acetoacetil-funcional da composição. Quando presente, as composições de revestimento mostradas preferivelmente incluem um composto olefínico em uma quantidade de não maior do que 70, mais preferivelmente em uma quantidade de não maior do que 50, e ainda mais preferivelmente em uma quantidade de não maior do que 40% em peso, baseada no peso combinado de o composto olefínico e o componente polímero acetoacetil-funcional da composição.
As composições de revestimento mostradas podem ser endurecidas em uma variedade de modos e podem opcionalmente incluir um ou mais iniciadores, co-iniciadores ou sinergistas como mostrados em Pedido de Patente U.S. publicado de Número 2006/0135686 Al. Exemplos de iniciadores incluem fotoiniciadores, iniciadores térmicos, e catalisadores para cura auto-oxidativa. Em uma modalidade, exposição da composição de revestimento à radiação tal como luz ultravioleta ou visível endurece os revestimentos. Estas composições de revestimento tipicamente incluem um iniciador de radical livre, particularmente um fotoiniciador que induz a reação de cura sob exposição à luz. O fotoiniciador, quando usado, está preferivelmente presente em uma quantidade de pelo menos 0,1% em peso, baseada no peso total da composição de revestimento. O fotoiniciador, quando usado, está preferivelmente presente em uma quantidade de não maior do que 10% em peso, baseada no peso total da composição de revestimento. Tais revestimentos podem ser curados pela exposição do revestimento à radiação tendo um comprimento de onda dentro da faixa de cerca de 100 a .800 nm, mais preferivelmente, 200 a 800 nm. Tais revestimentos podem ser preferivelmente expostos a de 100 a 5.000, mais preferivelmente 300 a 2.000, e ainda mais preferivelmente 500 a 1.750 MJ/cm2. Composições de revestimento também podem ser curadas por meio térmico ou outras formas de radiação tal como feixe de elétrons.
Certas composições de revestimento também podem incluir um ou mais de um grupo de ingredientes que podem ser chamados de aditivos aperfeiçoadores de desempenho. Aditivos aperfeiçoadores de desempenho típicos que podem ser utilizados incluem agentes tensoativos, pigmentos, colorantes, corantes, tensoativos, espessantes, estabilizadores de calor, agentes de nivelamento, agentes anti-cratera, indicadores de cura, plastifícantes, cargas, inibidores de sedimentação, absorvedores de luz ultravioleta, abrilhantadores ópticos, e semelhante para modificar as propriedades.
Composições de revestimento podem incluir um agente tensoativo que modifica a interação da composição de revestimento com o substrato (ou um revestimento subjacente previamente aplicado), em particular, o agente pode modificar a capacidade da composição para umectar o substrato (ou revestimento previamente aplicado). Se usado, o agente tensoativo está preferivelmente presente em uma quantidade de no maior do que cerca de 5% em peso, baseada no peso total da composição de revestimento. Agentes tensoativos exemplares incluem agentes tensoativos de poli(dimetil-siloxano) (tais como aqueles comercialmente disponíveis sob as designações comerciais SILWET L-760 e SILWET L-7622 da OSI Specialties, South Charleston, WY, ou BYK 306, BYK 333, e BYK 346 da BykChemie, Wallingford, Connecticut) e agentes tensoativos fluorados (tal como aquele comercialmente disponível como FLUORAD FC-430 da 3M Co., St. Paul, MN). Os agentes tensoativos podem incluir um desespumante. Desespumantes incluem desespumantes de polissiloxano (tal como um metil- alquil-polissiloxano como aqueles comercialmente disponível sob a designação comercial BYK 077 ou BYK 500 da Byk-Chemie) ou desespumantes poliméricos (tal como aquele comercialmente disponível sob a designação comercial BYK 051 da Byk-Chemie).
Para algumas aplicações, um revestimento que é opaco, colorido, pigmentado ou tem outras características visuais é desejado. Agentes para proporcionar tais propriedades também podem ser incluídos nas composições de revestimento. Pigmentos para uso com as composições de revestimento mostradas são conhecidos na técnica. Pigmentos exemplares incluem branco de dióxido de titânio, negro de carbono, negro de fumo, óxido de ferro preto, óxido de ferro vermelho, óxido de ferro amarelo, óxido de ferro marrom (uma mistura de óxido vermelho e amarelo com preto), verde de ftalocianina, azul de ftalocianina, vermelhos orgânicos (tais como vermelho de naftol, verde de quinacridona e vermelho de toulidina), magenta de quinacridona, violeta de quinacridona, laranja de DNA, ou amarelos orgânicos (tal como amarelo Hansa). A composição também pode incluir um aditivo de controle de brilho ou um abrilhantador óptico, tal como aquele comercialmente disponível sob a designação comercial UVITEX OB da Ciba- Geigy.
Certas modalidades podem incluir cargas ou ingredientes inertes na composição de revestimento. Cargas e ingredientes inertes incluem, por exemplo, argila, glóbulos de vidro, carbonato de cálcio, talco, sílicas, cargas orgânicas, e semelhante. Cargas diluem, abaixam o custo de, alteram a aparência de, ou proporcionam características desejáveis à composição antes e após a cura. Cargas exemplares são conhecidas por aqueles pessoas experientes na técnica ou podem ser determinadas usando métodos padrão. Cargas ou ingredientes inertes estão preferivelmente presentes em uma quantidade de pelo menos 0,1% em peso, baseada no peso total da composição de revestimento. Cargas ou ingredientes inertes estão preferivelmente presentes em uma quantidade de no maior do que 40% em peso, baseada no peso total da composição de revestimento.
A invenção também pode incluir outros ingredientes que modificam as propriedades da composição de revestimento curável à medida que ela é armazenada, manuseada, ou aplicada, e em outros estágios subseqüentes. Ceras, agentes de alisamento, aditivos contra abrasão e dano, e outros aditivos aperfeiçoadores de desempenho similares podem ser empregados como exigido em quantidades eficazes para melhorar o desempenho do revestimento curado e da composição de revestimento. Características de desempenho desejáveis do revestimento incluem resistência química, resistência à abrasão, dureza, brilho, refletividade, aparência, ou combinações destas características, e outras características similares.
Os sistemas de revestimento podem ser aplicados por qualquer uma de numerosas técnicas de aplicação incluindo mas não limitadas à escovação (e.g., uso de um revestidor de escova), revestimento por rolo direto, revestimento por rolo inverso, revestimento por inundação, revestimento a vácuo, revestimento por cortina e pulverização. As várias técnicas oferecem, cada uma, um conjunto único de vantagens e desvantagens dependendo do perfil, da morfologia e das eficiências de aplicação do substrato. Viscosidades mais baixas facilitam o controle de filme uniforme. A espessura de filme aplicado pode ser controlada por exemplo pela variação da taxa de aplicação.
Os sistemas de revestimento mostrados podem ser por exemplo aplicados em um substrato de prancha de fibra-cimento por revestimento por rolo. Uma espessura de filme seco (DFT) do sistema de revestimento sobre o substrato de fibra-cimento pode estar por exemplo dentro da faixa de, mas não limitada a 0,2 - 1,0 mil (0,0005 a 0,00254 cm), mais preferivelmente 0,3 a 0,8 mil (0,00076 a 0,002 cm).
É preferido que os artigos revestidos sejam revestidos sobre pelo menos uma superfície maior com o sistema de revestimento. Mais preferivelmente, os artigos revestidos são revestidos sobre uma superfície maior e até em quatro superfícies menores incluindo quaisquer bordas. Muito mais preferivelmente, os artigos revestidos são revestidos sobre todas (e.g., ambas) as superfícies maiores, e até em quatro superfícies menores incluindo quaisquer bordas.
Um revestimento de topo pode ser aplicado diretamente no sistema de revestimento. Os sistemas de revestimento e as composições de revestimento aqui descritos podem ser usados no lugar de ou em adição aos revestimentos que a técnica anterior tem categorizado como "vedantes", "primeiras demãos", e "revestimentos de topo". Contudo, os sistemas e as composições podem não se encaixar em qualquer categoria per se e tais termos não devem ser limitantes.
Tem sido mostrado que teste de adesão úmida e ciclos de "congelamento-descongelamento", sob condições de laboratório, simulam a exposição externa de longa duração em climas setentrionais. Um Teste de Adesão Úmida pode ser realizado como segue para avaliar a adesão do sistema de revestimento após um substrato de prancha de fibra-cimento revestido ter sido saturado com água. De acordo com este procedimento de teste, substratos revestidos (e.g., pranchas de fibra-cimento) são embebidos em água na temperatura ambiente por 24 horas. Após embebimento, as pranchas são removidas da água e mantidas na temperatura ambiente por 24 horas. Um comprimento de seis polegadas (15,24 cm) de fita 3M HD 250 é aplicado na superfície da prancha com o eixo longo da fita na direção de quaisquer padrões de gravação em relevo que podem estar presentes. A fita é firmemente prensada sobre a prancha garantindo contato total. A fita é então removida por puxação rápida dela em um ângulo de 90 graus em relação à prancha. Desempenho de "Adesão Úmida" é classificado baseado na percentagem de revestimento removido da prancha de cimento. Desempenho é adicionalmente avaliado pela observação onde ocorre alguma falha. Por exemplo, falha pode ocorrer entre camadas de revestimento interfaciais, entre o revestimento e a superfície da prancha, ou dentro da própria prancha. Sistemas de revestimento ou composições de revestimento preferidos tipicamente têm menos do que 25% de remoção de revestimento, mais preferivelmente menos do que 15% de remoção de revestimento. Em adição, a falha preferivelmente está dentro da prancha como indicado por uma quantidade significativa de fibra da prancha aderindo o revestimento removido.
Artigos revestidos preferidos podem suportar pelo menos 30 ciclos de congelamento-descongelamento, quando testados de acordo com ASTM D6944-03, Método de Testa A. Como escrito, este método de teste da ASTM receita uma seqüência de 30 ciclos. Contudo, em vez de simplesmente graduar um espécime com "passa" no final dos 30 ciclos, o teste desejavelmente é prolongado para incluir ciclos adicionais. Mais preferivelmente, os artigos revestidos podem suportar pelo menos 75 ciclos de congelamento-descongelamento, muito mais preferivelmente pelo menos 125 ciclos de congelamento-descongelamento e otimamente pelo menos 175 ciclos de congelamento-descongelamento.
Os sistemas de revestimento e as composições de revestimento mostrados preferivelmente têm teor de composto orgânico volátil (VOC) aperfeiçoado, isto é, mais baixo. Os sistemas de revestimento ou as composições de revestimento desejavelmente têm um VOC de menor do que cerca de 5 %, baseado no peso total do sistema de revestimento, preferivelmente um VOC de menor do que cerca de 2 %, mais preferivelmente um VOC de menor do que cerca de 0,5 %. Compostos orgânicos voláteis são definidos em Patente U.S. de Nfii 6,048,471 (Henry) e em U.S. Federal Register: June 16, 1995, volume 60, número 111.
Composições preferidas do segundo sistema de revestimento incluem menos do que 10% em peso, mais preferivelmente menos do que 7% em peso, e muito mais preferivelmente menos do que 5% em peso de compostos orgânicos voláteis s (VOC) baseado no peso total da composição. Tendo assim descrito as modalidades preferidas, aqueles pessoas experientes na técnica prontamente reconhecerão que os ensinamentos aqui encontrados podem ser aplicados em ainda outras modalidades dentro do escopo das reivindicações anexadas à mesma.
Os seguintes exemplos são oferecidos para auxiliar no entendimento da presente invenção e não são para serem entendidos como limitantes do escopo da mesma. A não ser que seja indicado de outro modo, todas as partes e percentagens são em peso.
Exemplos
Exemplo 1. Corridas 1-3
Corrida 1: uma composição "epóxi-amina" de duas partes foi preparada por foi preparada por misturação de seguintes ingredientes: Parte "A' contém 72 partes de água e 28 partes de resina epóxi EPI-REZ™ 3515 W60; e Parte 'B' contém 38 partes de água e 21 partes poliamina ANQUAMINE™ 281.
Corrida 2: Uma composição "epóxi-amina" de duas partes foi preparada por misturação de seguintes ingredientes: Parte Ά' contém 71 partes de água, 19 partes de resina epóxi EPI-REZ 3515 W60, e 10 partes de EF 811 (látex de Air Products ); e Parte 'B' contém 27 partes de água e 14 partes de poliamina Anquamine 287.
Corrida 3: Uma composição "epóxi-amina" de duas partes foi preparada por misturação de seguintes ingredientes: Parte Ά' contém 64 partes água, 14 partes de resina epóxi EPI-REZ 3515 W60, 10 partes EF 811 (látex de Air Products), e 12 partes silicato de potássio (KASIL 1); e Parte 'B' contém 19 partes de água e 10 partes de poliamina ANQUAMINE 281.
Partes em peso iguais de 1A' e 1B' são misturadas e permitidas repousarem por um período de indução de 10 minutos antes da aplicação em um substrato. Em modalidades preferidas, o revestimento é então aplicado em um artigo de fibra-cimento em uma espessura de filme seco de (0,00127 a .0,001778 cm (0,5 a 0,7 mils) quer por uma aplicação de camada única quer por aplicação de duas ou mais camadas, e uma porção da água é removida, quer por secagem com ar, um estágio de secagem por aquecimento que por aplicação de um substrato quente (e.g., a cerca de 38°C). O substrato revestido pode ser então sobre-revestido, e.g., usando um revestimento de topo como descrito em Pedido de Patente U.S. co-pendente de Número de Série 11/560.329. Modalidades preferidas darão um sistema de revestimento de adesão aperfeiçoada para fibra-cimento.
Exemplo 2
Polímero de látex funcionalizado com acetoacetila Um reator foi carregado com 567 partes de água deionizada, e .1 parte de RHODAPON™ UB. A mistura reacional foi aquecida para 75°C sob uma atmosfera de nitrogênio. Durante o aquecimento, foi formada uma pré-emulsão contendo: 331 partes de água deionizada, 56,8 partes de RHODAPON UB, 0,9 parte de sulfato de amônio, 149 partes de acrilato de 2- etil-hexila, 732 partes de metacrilato de butila, 28,1 partes de AAEM, e 28,1 partes de ácido metacrílico. Tendo a mistura reacional alcançado75°C, 2,8 partes de sulfato de amônio foram adicionadas no reator e a alimentação de monômeros iniciou com uma vazão de alimentação de duração de 3 horas. A temperatura de reação foi mantida entre 80°C e 85°C, durante polimerização. Tendo sendo completada a alimentação de pré-emulsão, o recipiente foi lavado com 20 partes de água deionizada e a reação foi mantida por 30 minutos. Uma pós-reação consistindo de 0,9 parte de uma mistura de hidroperóxido de t-butila com 20 partes de água deionizada e 0,7 parte de ácido iso-ascórbico misturada com 20 partes de água deionizada foi então adicionada durante 30 minutos. O polímero de látex resultante foi então esfriado para 40°C e amônia concentrada a 28% foi adicionada para ajustar o pH para 7,5-8,5 e água deionizada foi adicionada para ajustar o teor de sólidos para 48%. Exemplo3
Polímero de látex íuncionalizado com acetoacetila em multiestágios
Um reator foi carregado com 547 partes de água deionizada, e .1,5 partes de RHODAPON UB. A mistura reacional foi aquecida para 75°C sob uma atmosfera de nitrogênio. Durante o aquecimento, foi formada uma pré-emulsão 1 contendo: 215 partes de água deionizada, 37 partes de RHODAPON UB, 0,6 parte de sulfato de amônio, 103 partes de acrilato de 2- etil-hexila, 470 partes de metacrilato de butila, 18 partes de AAEM, e 18 partes de ácido metacrílico. Foi formada pré-emulsão 2 contendo: 116 partes de água deionizada, 20 partes de RHODAPON UB, 0,3 parte de sulfato de amônio, 223 partes de metacrilato de metila, 85 partes de metacrilato de butila, 10 partes de AAEM, e 10 partes de ácido metacrílico. Tendo a mistura reacional alcançado75°C, 2,8 partes de sulfato de amônio foram adicionadas no reator e a pré-emulsão 1 foi iniciada com uma taxa de alimentação de duração de 2 horas. Tendo sido completada a adição de pré-emulsão 1, o recipiente foi lavado com 20 partes de água deionizada e pré-emulsão 2 foi iniciada com uma taxa de alimentação de duração de 1 hora. A temperatura de reação foi mantida entre 80°C e 85°C, durante polimerização. Tendo sido completada a adição de pré-emulsão 2, o recipiente foi lavado com 20 partes de água deionizada e a reação foi mantida por 30 minutos. Uma pós-reação consistindo de 0,9 parte de uma mistura de hidroperóxido de t-butila com 20 partes de água deionizada e 0,7 parte de ácido iso-ascórbico misturada com 20 partes de água deionizada foi então adicionada durante 30 minutos. O polímero de látex resultante foi então esfriado para 40°C e amônia concentrada a 28% foi adicionada para ajustar o pH para 7,5-8,5 e água deionizada foi adicionada para ajustar o teor de sólidos para 48%.
Exemplo 4a-c
Composições de tinta
Em um vaso de misturação equipado com um misturador de velocidade alta e lâmina de dispersão, foram adicionados os seguintes
ingredientes na ordem (partes em peso): <table>table see original document page 40</column></row><table>
Os ingredientes acima foram misturados por 5 minutos ou até
homogêneo, e então os seguintes ingredientes foram adicionados (partes em peso):
<table>table see original document page 40</column></row><table>
Os ingredientes acima foram misturados em velocidade alta por 15 minutos, e então os seguintes ingredientes foram adicionados (partes em peso):
<table>table see original document page 40</column></row><table>
Na mistura foram adicionados os seguintes em ordem (partes em peso):
<table>table see original document page 40</column></row><table> Os ingredientes acima foram misturados por 15 minutos usando agitação moderada.
Exemplo 5
Resultados do teste de Adesão de Fita Uma amostra de prancha de 15,24 cm χ 21 cm foi preparada para teste como descrito em Exemplo 1 e então um segundo sistema foi aplicado usando a seguinte técnica.
Amostra de prancha pré-aquecida a 43°C (-110 °F) usando um forno de convecção ajustada a 149°C (300°F). Aplicar aproximadamente 5,2 gramas de revestimento de topo por espalhamento uniformemente sobre a superfície da prancha usando quer uma escova de cerdas ou de esponja. Imediatamente após o revestimento da prancha, colocá-la no forno a 149°C (300 °F) até que a temperatura da superfície da prancha alcance 60°C (140°F). Remover amostra e permitir que esfrie para a temperatura ambiente.
Procedimentos de teste de adesão: após uma amostra de prancha ter sido vedada, sobre-revestida e seca, ela pode ser testada para adesão de revestimento usando fita padrão 250 de marca 3M. A adesão de um sistema de revestimento na superfície de uma prancha pode ser testada após o sistema de revestimento ter sido aplicado e curado/seco conforme as especificações do sistema de revestimento. Na superfície da prancha, aplicar pelo menos uma tira de 7,62 cm (3 polegadas) de fita de crepe padrão 250 da .3M 2. Firmemente pressionar a fita na superfície da prancha usando quer um rolete de borracha quer um polegar aplicando um mínimo de 20,67 kPa (5 psi) no comprimento total da fita por 10 segundos. Permitir 2 minutos para o adesivo igualar sobre a superfície da prancha. Após igualação, remover a fita por puxação rápida dela (igual a ou menos do que 1 segundo) em um ângulo de 90 graus. Falha é relatada como uma combinação de falha de adesão em revestimento e também falha da superfície da prancha._
<table>table see original document page 41</column></row><table>
<table>table see original document page 41</column></row><table>
<table>table see original document page 41</column></row><table>
Pranchas também foram revestidas de acordo com o procedimento descrito acima com o segundo revestimento dos Exemplos 4a, .4b e 4c, mas sem o primeiro revestimento. Sob teste de adesão, todos os três sistemas exibiram perda de adesão de aproximadamente 50%.
Todas as patentes, pedidos de patente e literatura citados no relatório descritivo são por meio deste aqui incorporados em suas totalidades como referências. No caso de quaisquer inconsistências, prevalecerão a presente descrição, incluindo quaisquer definições aqui. A invenção tem sido descrita com referência a várias técnicas e modalidades preferidas e específicas. Contudo, deve ser entendido que muitas variações e modificações podem ser feitas embora permanecendo-se dentro da invenção.

Claims (35)

1. Artigo revestido, caracterizado pelo fato de compreender: um substrato compósito de cimento; e um sistema de revestimento aplicado no substrato, o sistema de revestimento compreendendo; (i) uma composição de revestimento epóxi-fiincional; e (ii) uma composição de revestimento baseada em água, distinta da composição de revestimento epóxi-funcional; no qual a composição de revestimento epóxi-funcional compreende grupos oxirano; e o sistema de revestimento compreende pelo menos um polímero possuindo um ou mais grupos funcionais epóxido- reativos que reagem com grupos oxirano.
2. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água compreende pelo menos um polímero possuindo um ou mais grupos funcionais epóxido-reativos.
3. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento epóxi-funcional compreende pelo menos um polímero possuindo um ou mais grupos funcionais epóxido-reativos.
4. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações .1 a 3, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento epóxi- funcional é uma composição de revestimento aquosa
5. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações .1 a 4, caracterizado pelo fato de que os grupos funcionais epóxido-reativos são aminas.
6. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações .1 a 5, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento epóxi- funcional adicionalmente compreende grupos funcionais epóxido-reativos.
7. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações .1 a 6, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água é um revestimento de topo de látex.
8. Artigo revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o sistema de revestimento compreende um excesso molar de grupos oxirano.
9. Artigo revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a razão de funcionalidade oxirano para amina está entre 6:1 e 1:2.
10. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento epóxi-funcional adicionalmente compreende uma dispersão aquosa de partículas de polímero.
11. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento epóxi-funcional adicionalmente compreende uma dispersão aquosa de partículas de polímero e um sal de silicato.
12. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o sal de silicato é silicato de potássio, silicato de sódio, silicato de lítio, silicato de amônio ou uma combinação dos mesmos.
13. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a quantidade de sal de silicato é de cerca de 2 a cerca de 50% em peso, baseado no peso total dos componentes não voláteis.
14. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento epóxi-funcional adicionalmente compreende um ou mais compostos olefínicos.
15. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que um ou ambos dos grupos funcionais epóxido-reativos e a composição de revestimento epóxi-funcional são quimicamente bloqueados para retardar o início de reação química sob misturação e um estímulo é usado para desbloquear os componentes e permitir a reação.
16. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações 5 a 15, caracterizado pelo fato de que os grupos amina são bloqueados para formarem cetimenos.
17. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que o componente bloqueado é aquecido para facilitar desbloqueio.
18. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água compreende um látex, um polímero dispersável em água, ou uma combinação dos mesmos.
19. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água compreende uma composição de látex.
20. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água compreende uma composição de látex de múltiplos estágios.
21. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o polímero de látex é derivado de metacrilato de aceto-acetil-etila.
22. Artigo revestido de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o polímero de látex é derivado de metacrilato de aceto-acetil-etila e compreende grupos funcionais amina.
23. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água inclui um polímero compreendendo um grupo funcional amina, ácido, acetoacetila, hidroxila, epóxi ou uma combinação dos mesmos.
24. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água compreende um poliuretano acetoacetil- funcional, epóxi, poliamida, poliolefina clorada, acrílico, polímero óleo- modificado, vinila, poliéster, ou suas misturas ou seus copolímeros.
25. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água compreende um polímero de látex possuindo grupos ácido neutralizados por amina.
26. Artigo revestido de acordo qualquer uma das reivindicações 1 a 25, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água compreende um ou mais compostos olefínicos.
27. Método para preparar um artigo revestido, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: proporcionar um substrato compósito de cimento; aplicar camadas de uma composição de revestimento epóxi- funcional e uma composição de revestimento baseada em água, distinta da composição de revestimento epóxi-funcional no substrato no qual a composição de revestimento epóxi-funcional compreende grupos oxirano; e o sistema de revestimento compreende pelo menos um polímero possuindo um ou mais grupos funcionais epóxido- reativos que reagem com grupos oxirano.
28. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender a etapa de permitir que os revestimentos endureçam.
29. Método de acordo com a reivindicação 27 ou 28, caracterizado pelo fato de que uma composição aquosa de revestimento epóxi-funcional é aplicada primeiro.
30. Método de acordo com a reivindicação 27 ou 28, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água é aplicada primeiro.
31. Método de acordo com a reivindicação 27 ou 28, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento epóxi-funcional e a composição de revestimento baseada em água são misturadas e então aplicadas.
32. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água é aplicada enquanto o revestimento epóxi-baseado está em um estado líquido.
33. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água é aplicada após ser removida pelo menos uma porção da água da composição de revestimento epóxi-funcional.
34. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento baseada em água é aplicada após ser removida pelo menos uma porção maior da água da composição de revestimento epóxi-funcional.
35. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender as etapas de remover a água da composição aquosa de revestimento epóxi- funcional e curar a composição; e aplicar uma camada da composição de revestimento baseada em água no artigo; no qual a composição epóxi-baseada compreende um excesso de epóxi que pode reagir com grupos funcionais na composição baseada em água.
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