BRPI0814430B1

BRPI0814430B1 - Sistema de resina para revestimento intumescente,uso do dito revestimento intumescente,e processo para endurecimento de um revestimento intumescente contendo um sistema de resina.

Info

Publication number: BRPI0814430B1
Application number: BRPI0814430-3A
Authority: BR
Inventors: Günter Schmitt; Peter Neugebauer; Sybille Scholl; Heike Heeb; Peter Reinhard; Gilbert KÜHL
Original assignee: Evonik Röhm Gmbh
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2019-04-02
Also published as: EP2171004B1; ES2733486T3; US20120164462A1; DK2171004T3; KR20150117709A; KR20100050458A; US8921456B2; TR201909505T4; CA2693499A1; SI2171004T1; CN101688073A; AU2008280344B2; TW200914555A; RU2010105916A; AU2008280344A1; TW201542720A; WO2009013089A1; EP2171004A1; TWI510575B; BRPI0814430A2

Abstract

patente de invenção: "sistema de resina para revestimento intumescente, uso do dito revestimento intumescente, e processo para endurecimento de um revestimento intumescente contendo um sistema de resina". a presente invenção se refere a um revestimento intumescente com adesão aperfeiçoada ao metal.

Description

[001] A presente invenção se refere a um sistema de resina para um revestimento intumescente com adesão aperfeiçoada ao metal.

[002] Revestimentos intumescentes são utilizados para proteger aço ou suportes de aço contra danos causados pelo fogo. Sistemas convencionais são providos de diferentes aditivos intumescentes, que reagem juntos sob a ação de calor e formam uma espuma isolante, que apresenta uma baixa condução térmica. Essa espuma reduz o aquecimento do aço e dessa maneira, prolonga o tempo, antes do aço perder sua função de apoio. Adicionalmente, é obtido o tempo de evacuação.

[003] Sistemas de revestimento conhecidos baseiam-se em resinas termoplásticas de peso molecular elevado à base de acrilatos, metacrilatos e/ou vinileno e necessitam de uma grande proporção de solventes ou água para a aplicação sobre a superfície metálica correspondente. Isso leva a tempos de secagem parcialmente muito longos, especialmente quando são aplicadas camadas muito grossas. Por motivos de proteção ambiental, utilizam-se crescentemente revestimentos à base de água, que reivindicam, contudo, tempos de secagem mais longos, especialmente em campos com alta umidade atmosférica.

[004] Normalmente, o revestimento intumescente é aplicado da utilização (on-site) durante a fase de construção. Contudo, são preferidas aplicações na fábrica (in-shop), pois essas podem ser efetuadas em condições controladas. Mas no caso de uma secagem lenta, resulta um tempo de passagem impraticável, pois as partes pré-fabricadas não podem ser movidas até a completa secagem.

[005] Revestimentos intumescentes à base de epóxi são preferivelmente utilizados na indústria off-shore. Eles se destacam por boa

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2/9 resistência ao envelhecimento e tempos de secagem relativamente curtos. Sistemas de poliuretano foram intensamente pesquisados. Eles se destacam igualmente por um tempo de secagem relativamente curto e por uma boa estabilidade à água. Contudo, aqui os testes de fogo falharam negativamente, pois o revestimento não apresenta a boa adesão no aço [Development of alternative technologies for off-site applied intumescent, Longdon, P. J., European Commission, [Report] EUR (2005) 21216, 1-141].

[006] O objetivo consistiu em pôr uma resina aperfeiçoada à disposição para um revestimento intumescente.

[007] Além disso, o objetivo consistiu em pôr um processo à disposição para a preparação da resina.

[008] O objetivo foi resolvido por um sistema de resina para um revestimento intumescente contendo pelo menos um componente monomérico etilenicamente insaturado, caracterizado pelo fato de que estão contidos pelo menos um componente polimérico com um (met)acrilato de ácido ou ácidos carboxílicos polifuncionalizados que podem ser introduzidos por polimerização.

[009] Surpreendentemente, foi verificado, que o novo sistema de resina como adesivo para revestimentos intumescentes apresenta excelentes propriedades de adesão em superfícies metálicas, especialmente no aço.

[0010] O sistema de resina também é utilizável como revestimento de madeira.

[0011] Os revestimentos de acordo com a invenção podem ser aplicados tanto da utlização (on-site), como também na fábrica (in-shop). [0012] Foi verificado, que os revestimentos intumescentes contendo as novas resinas secam/endurecem de forma muito rápida. São obtidos tempos de secagem de cerca de 1 hora. Através da adição de mais endurecedores, o tempo de endurecimento ainda pode ser mais reduzido. Dessa maneira, a aplicação na fábrica (in-shop) preferida pode ser efetuada em tempos de passagem aceitáveis.

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3/9 [0013] Além disso, foi verificado que as resinas de rápida secagem, e bem aderentes para revestimentos intumescentes, também são pronunciadamente adequadas para filmes de revestimento espessos, por exemplo, de 1-5 mm.

[0014] Como reticuladores utilizam-se especialmente metacrilatos polifuncionais, tais como metacrilato de alila, dimetacrilato de etilenoglicol, dimetacrilato de dietilenoglicol, dimetacrilato de trietilenoglicol, dimetacrilato de tetraetileno-glicol, dimetacrilato de polietilenoglicol, dimetacrilato de 1,3-butanodiol, dimetacrilato de 1,4-butanodiol, dimetacrilato de 1,6-hexanodiol, dimetacrilato de 1,12-dodecanodiol, dimetacrilato de glicerol, trimetacrilato de trimetilolpropano.

[0015] Sistemas de resina para o revestimento de superfícies metálicas são conhecidos. Revestimentos intumescentes são especialmente descritos na WO 2005/000975.

[0016] Preferivelmente, o revestimento contém uma resina polimérica termoplástica combinada com monômeros de baixo peso molecular ou oligômeros com ligações duplas etilenicamente insaturadas, por exemplo, como grupos carboxilato de éster de alfa-beta etilenicamente insaturados, tais como, por exemplo, grupos metacrilato ou acrilato. O modo de escrever (met)acrilato significa aqui tanto metacrilato, tal como, por exemplo, metacrilato de metila, metacrilato de etila e outros, como também acrilato, tal como, por exemplo, acrilato de metila, acrilato de etila e outros bem como misturas de ambos.

[0017] Um polímero termoplástico é preferivelmente uma resina de (met)acrilato, como homopolímero, copolímero e/ou terpolímero. Um componente polimérico é de modo particularmente preferido um polímero de (met)acrilato. Isso pode ser representado através da polimerização de um ou vários monômeros de metacrilato ou acrilato, preferivelmente do grupo dos (met)acrilatos de metila, (met)acrilato de etila, (met)acrilato de n-butila, (met)acrilato de isobutila, (met)acrilato de t-butila, (met)acrilato de 2-hidroxietila, (met)acrilato de 2-hidroxipropila e/ou (met)acrilato de 2-etilhexila. Correagentes podem ser estireno ou viniltoluenos. Um polímero

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4/9 termoplástico particularmente preferido é um copolímero de metacrilato de butila e metacrilato de metila.

[0018] Um componente monomérico etilenicamente insaturado contém pelo menos uma funcionalidade de metacrilato ou acrilato.

[0019] Um componente monomérico etilenicamente insaturado é preferivelmente selecionado do grupo (met)acrilato de metila, (met)acrilato de etila, (met)acrilato de n-butila, (met)acrilato de isobutila, (met)acrilato de t-butila, (met)acrilato de 2-hidroxietila, (met)acrilato de 2-hidroxipropila e/ou (met) acrilato de 2-etil-hexila.

[0020] Uma outra classe das resinas poliméricas termoplásticas contém homopolímeros, copolímeros ou terpolímeros de monômeros de vinila, tais como, por exemplo, etileno, viniltolueno, cloreto de vinila, acetato de vinila, cloreto de vinilideno e/ou éster vinílico. Correagentes podem ser dienos, tal como, por exemplo, butadieno.

[0021] As resinas termoplásticas formam 10-60% em peso do componente de resina da mistura de revestimento.

[0022] Um componente polimérico pode conter (met)acrilato de metila, (met)acrilato de etila, (met)acrilato de n-butila, (met)acrilato de isobutila, (met) acrilato de t-butila, (met)acrilato de 2-hidroxietila, (met)acrilato de 2-hidroxipropila e/ou (met)acrilato de 2-etil-hexila.

[0023] Um componente polimérico pode conter também um produto de reação de um ou mais dienos com pelo menos um estireno, viniltolueno, cloreto de vinila, acetato de vinila, cloreto de vinilideno e/ou éster vinílico.

[0024] Pelo menos um dos componentes monoméricos líquidos contém funcionalidades de metacrilato, de modo particularmente preferido, éster de ácido metacrílico. Eventualmente também pode estar contida uma funcionalidade de acrilato, preferivelmente éster de ácido acrílico.

[0025] Além disso, o componente monomérico é monofuncional, para que o produto de reação com um peróxido orgânico seja termoplástico e passa fundir e fluir até a temperatura de reação das substâncias aditivas

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5/9 intumescentes.

[0026] Por exemplo, os ésteres de ácido (met)acrílico são selecionados do grupo (met)acrilatos de metila, (met)acrilatos de etila, (met)acrilatos de n-butila, (met)acrilatos de isobutila, (met)acrilatos de terc-butila, (met)acrilatos de 2-etil-hexila e suas misturas. O metacrilato de metila e acrilato de 2-etil-hexila são particularmente preferidos.

[0027] O componente monomérico líquido forma 30-60% em peso do componente de resina da mistura de revestimento.

[0028] O componente de resina forma 10-60% em peso, de modo particularmente preferido, 25-50% em peso, da mistura de revestimento. [0029] Iniciadores são usados, para endurecer o revestimento líquido. São usados iniciadores AZO ou peróxidos orgânicos. Como iniciadores são preferidos peróxidos de dialquila, cetoperóxidos, peroxiésteres, peróxidos de diacila, hidroperóxidos e/ou peroxicetais. O iniciador é usado em quantidades de 0,5 a 5%, de modo particularmente preferido, de 1-4% para toda a composição de resina.

[0030] Ao usar peróxido de dibenzoíla como iniciador, acrescentase preferivelmente uma amina terciária, para acelerar o endurecimento. Aminas terciárias preferidas são N,N-dimetilanilinas e N,N-dialquil-p-toluidinas.

[0031] A proporção das aminas terciárias em toda a mistura de resina é de 0,1-4%, preferivelmente 0,25-3%.

[0032] Iniciadores azo preferidos são dicloridrato de 2,2-azobis(amidinopropano), 2,2-azobis(2-metilbutironitrila), 2,2-azobis(2-metilpropanonitrila), 2,2-azobis(2,4-dimetilpentanitrila) e suas misturas.

[0033] Um aperfeiçoamento essencial das propriedades adesivas do revestimento intumescente sobre superfícies metálicas é obtido através da adição de (met)acrilatos de ácidos ou ácidos carboxílicos polifuncionalizados que podem ser introduzidos por polimerização. Os (met)acrilatos de ácido são preferivelmente selecionados do grupo dos ácidos dicarboxílicos, de modo particularmente preferido utiliza-se βPetição 870180043135, de 23/05/2018, pág. 9/20

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CEA. Como ácidos carboxílicos polifuncionalizados que podem ser introduzidos por polimerização podem ser usados todos os ácidos carboxílicos polifuncionalizados conhecidos, de modo particularmente preferido, seleciona-se do grupo dos ácidos itacônicos, ácidos fumáricos, ácidos maleicos.

[0034] Beta-CEA é o produto de Michael do ácido acrílico e é sem-

acrilato de beta-carboxietila com n = 1-20.

[0035] Os (met)acrilatos de ácido ou ácidos carboxílicos polifuncionalizados que podem ser introduzidos por polimerização são preferivelmente componente polimérico da resina.

[0036] Esses (met)acrilatos de ácido ou ácidos carboxílicos polifuncionalizados que podem ser introduzidos por polimerização causam adicionalmente um bom efeito de dispersão nos componentes intumescentes utilizados.

[0037] O objetivo foi resolvido também por um processo para o endurecimento de revestimentos intumescentes contendo sistemas de resina de acordo com a reivindicação 1. O processo de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que pelo menos um componente monomérico etilenicamente insaturado e pelo menos um componente polimérico são polimerizados com um (met)acrilato de ácido ou ácidos carboxílicos polifuncionalizados que podem ser introduzidos por polimerização e as substâncias auxiliares e aditivas intumescentes usuais por meio de polimerização radical livre.

[0038] O revestimento intumescente contém substâncias específicas, que reagem umas com as outras sob o efeito de calor e formam uma espuma para o isolamento. Preferivelmente, este consiste em 3

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7/9 componentes, em uma fonte de ácido, uma fonte de carbono e uma fonte de gás.

[0039] Sob o efeito de calor, o componente de resina começa a fundir. A temperaturas mais elevadas, a fonte de ácido é ativada e pode reagir com os outros componentes do revestimento. Como fonte de ácido utilizam-se, por exemplo, polifosfatos de amônio ou ácidos polifosfóricos que reagem, por exemplo, com pentaeritritol (fonte de carbono) para formar éster de ácido polifosfórico. A degradação deste éster leva a compostos de carbono, que juntos com os agentes de espumação, tal como melamina, formam a espuma desejada.

[0040] De forma ideal, o revestimento intumescente contém pelo menos uma fonte de ácido, tal como, por exemplo, polifosfato de amônio, fosfato de melamina, sulfato de magnésio ou ácido bórico.

[0041] A mistura de revestimento intumescente contém uma fonte de carbono, tal como, por exemplo, pentaeritritol e dipentaeritritol e suas misturas. Amido e grafite expansível também são adequados.

[0042] A mistura de revestimento intumescente contém uma fonte de gás, tal como, por exemplo, melamina, fosfato de melamina, borato de melamina, melaminformaldeído, cianurato de melamina, tris-(hidroxietil) isocianurato, polifosfato de amônio ou parafina clorada.

[0043] Adicionalmente, podem estar contidos reagentes de nucleização. Esses podem ser, por exemplo, dióxido de titânio, óxido de zinco, óxido de alumínio, silício, silicatos, óxidos de metais pesados, tais como óxido de cério, óxido de lantano e óxido de zircônio, mica ou barro.

[0044] Outros aditivos (por exemplo, borato de zinco, esferas de vidro, materiais fibrosos e outros) podem estar contidos na mistura de revestimento intumescente.

[0045] A proporção dos componentes intumescentes na mistura de revestimento é de 40-85%, preferivelmente 50-75%.

[0046] Aditivos tixotrópicos para aperfeiçoar a reologia podem ser acrescentados para possibilitar revestimentos espessos em um estágio

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8/9 de aplicação. Eles são acrescentados em quantidades de 0-2%, preferivelmente 0,05-1%, em relação à quantidade total do revestimento.

[0047] Do mesmo modo, podem ser acrescentados aditivos de umidificação ou dispersão.

[0048] Antes da aplicação do revestimento sobre a superfície metálica acrescenta-se o peróxido orgânico. Com isso, é iniciada a reação radical, na qual o revestimento líquido endurece. Normalmente, o tempo de endurecimento importa em 30 minutos. Isso pode variar através da quantidade de iniciador e acelerador.

[0049] O revestimento pode ser aplicado por meio da técnica de borrifação, pincel, rolo, espátula ou processo de imersão. Alternativamente, também pode ser usado um sistema de borrifação de multicomponentes.

[0050] A superfície metálica é normalmente limpa antes da aplicação do revestimento, para remover resíduos de processamento e similares. Parcialmente aplica-se também primer.

[0051] Do mesmo modo, é possível aplicar uma laca de cobertura, por exemplo, para superfícies metálicas expostas. Contudo, a espessura deveria importar apenas entre 15 e 250 pm, para não inibir a reação intumescente.

[0052] Através das excelentes propriedades adesivas, o sistema de resina, de acordo com a invenção para revestimentos intumescentes, também pode ser aplicado em outras superfícies que necessitam de um revestimento intumescente. Por exemplo, superfícies de madeira também podem ser revestidas.

Exemplos

Exemplo 1 [0053] O sistema de resina de acordo com a invenção é processado com um Graco Extreme Mix Plural Component Spray System. Esse sistema de spray sem ar utiliza 2 bombas, que pulverizam a mistura através do bocal com cerca de 1930 KPa (19,3 bar) com uma pressão de entrada de 35 KPa (0,35 bar). O tamanho do bocal importa em cerca de

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525-675 pm no diâmetro.

[0054] Para cada processo de revestimento aplicam-se normalmente 300 pm a 2000 pm. Nesses ensaios, aplicaram-se sobre o substrato 6 processos de revestimento em cada caso com cerca de 1000 pm de espessura. O aço de construção Swedish standard Sa 2 ¹Z> foi revestido.

Adesão no aço [0055] Com um aparelho de medição PAT (precision adhesion testequipment, hydraulic adhesion tester), determinou-se a adesão do revestimento ao aço de construção.

[0056] Foi medida uma adesão, em média, de 690 KPa (6,9 bar). [0057] Este valor satisfaz as exigências a um revestimento industrialmente aplicável de aço de construção.

Exemplo comparativo [0058] Um sistema de resina convencional é processado com um Graco Extreme Mix Plural Component Spray System. Este sistema de spray sem ar utiliza 2 bombas, que pulverizam a mistura através do bocal com cerca de 1930 KPa (19,3 bar) com uma pressão de entrada de 35 KPa (0,35 bar). O tamanho do bocal importa em cerca de 525-675 pm no diâmetro.

[0059] Para cada processo de revestimento aplicam-se normalmente 300 pm a 2000 pm. Nesses ensaios, aplicaram-se sobre o substrato 6 processos de revestimento em cada caso com cerca de 1000 pm de espessura. O aço de construção Swedish standard Sa 2 ¹Z> foi revestido.

Adesão no aço [0060] Com um aparelho de medição PAT (precision adhesion testequipment, hydraulic adhesion tester), determinou-se a adesão do revestimento ao aço de construção.

[0061] Foi medida uma adesão, em média, de 138 KPa (1,38 bar).

[0062] Este valor não satisfaz as exigências a um revestimento de aço de construção industrialmente aplicável.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de resina para revestimento intumescente, caracterizado pelo fato de que compreende:

(a) pelo menos um componente monomérico etilenicamente insaturado, em que o componente monomérico etilenicamente insaturado é selecionado do grupo que consiste em (met)acrilato de metila, (met)acrilato de etila, (met)acrilato de n-butila, (met)acrilato de isobutila, (met)acrilato de t-butila, (met)acrilato de 2-hidroxietila, (met)acrilato de 2-hidroxipropila e/ou (met)acrilato de 2-etil-hexila;

(b) pelo menos um componente polimérico compreendendo beta-CEA ou ácidos carboxílicos polifuncionalizados copolimerizáveis selecionados do grupo de ácido itacônico, ácido fumárico ou ácido maléico; e (c) um iniciador AZO ou peróxido orgânico, em que o iniciador AZO ou peróxido orgânico é selecionado do grupo que consiste em peróxidos de dialquila, cetoperóxidos, peroxiésteres, peróxidos de diacila, hidroperóxidos e/ou peroxicetais.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente polimérico é selecionado do grupo das resinas termoplásticas.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o componente polimérico é selecionado do grupo dos homopolímeros, copolímeros e/ou terpolímeros de uma resina de (met)acrila.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente polimérico contém um copolímero de (met)acrilato, em que o copolímero de (met)acrilato é selecionado do grupo que consiste em um (met)acrilato de metila, (met)acrilato de etila, (met)acrilato de n-butila, (met)acrilato de isobutila, (met)acrilato de t-butila, (met)acrilato de 2-hidroxietila, (met)acrilato de 2-hidroxipropila e/ou

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2/2 (met)acrilato de 2-etil-hexila.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente polimérico contém um produto de reação de um ou mais dienos com pelo menos um estireno, viniltolueno, cloreto de vinila, acetato de vinila, cloreto de vinilideno e/ou éster vinílico.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente monomérico etilenicamente insaturado contém uma funcionalidade de metacrilato ou acrilato.
7. Processo para endurecimento de um revestimento intumescente contendo um sistema de resina, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um componente monomérico etilenicamente insaturado e pelo menos um componente polimérico são polimerizados com um (met)acrilato de ácido ou ácidos carboxílicos polifuncionalizados, que podem ser introduzidos por polimerização e as substâncias auxiliares e aditivas intumescentes usuais por meio de polimerização radical livre.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de se utilizarem, como substâncias auxiliares e aditivas, iniciadores, preferivelmente, peróxidos orgânicos.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de se utilizarem, como iniciadores, peróxidos de dialquila, cetoperóxidos, peroxiésteres, peróxidos de diacila, hidroperóxidos e/ou peroxicetais.
10. Uso do revestimento intumescente, como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é para o revestimento de superfícies metálicas e superfícies de madeira.