ES2332246T3 - Composicion de recubrimiento anhidra de un solo componente para sellado de estructuras construidas y techos planos. - Google Patents

Abstract

Composición de recubrimiento anhidra de un solo componente basada en polímeros MS, caracterizada porque se compone de una mixtura de polioxialquilenos terminados en silano de viscosidades diferentes en una proporción conjunta de 20% a 50% en peso, 30% a 70% en peso de polvo de caliza, 0,5% a 5% en peso de agentes secantes, 0,1 a 5% en peso de catalizadores de curado, 0,2% a 5% en peso de promotor de adhesión y, en caso deseado, pigmentos, plastificantes, cargas, fotoestabilizadores y estabilizadores térmicos en una proporción conjunta de 0% a 20% en peso.

Description

Composición de recubrimiento anhidra de un solo componente para sellado de estructuras construidas y techos planos.

La presente invención se refiere a una composición de recubrimiento anhidra de un solo componente, para sellado de estructuras construidas y techos planos, basada en polímeros MS, que se compone de una mezcla de polioxialquilenos terminados en silano, preferiblemente polioxipropilenos terminados en metoxi-alquil-silano de diferentes viscosidades, y de polvo de caliza, agente secante, catalizadores de curado, promotores de adhesión y, en caso deseado, aditivos adicionales. La composición de recubrimiento curable por la humedad atmosférica obtenida es notable por su resistencia al flujo, alta elasticidad, insensibilidad a la intemperie, contracción baja, y susceptibilidad de recubrimiento externo satisfactoria; pueden sellarse caras tanto verticales como horizontales, así como transiciones entre secciones de techo diferentes.

En la industria de la construcción es necesario cerrar por sellado estructuras construidas, techos planos y/o componentes estructurales hechos de materiales de construcciones minerales u orgánicos contra la penetración del agua; siendo particularmente importante en este contexto el sellado de juntas o de grietas. Con objeto de satisfacer estos requerimientos, se han aplicado desde hace muchos años recubrimientos permanentemente plásticos o viscoelásticos a techos planos en el momento de su instalación o en el caso de trabajos de reparación necesarios.

De acuerdo con la técnica anterior, es posible utilizar materiales de sellado diferentes:

Desde el comienzo del siglo pasado, se han utilizado hojas de betún. Sin embargo, esta tecnología se utiliza ahora sólo raras veces, dada que el sellado en los vértices, bordes y aberturas no es fácil y a pesar de un trabajo cuidadoso, es fácil que se produzcan fugas en estos puntos.

Aunque el trabajo con betún líquido caliente o mezclas polímeras permite evitar estos problemas, los artesanos que llevan a cabo los trabajos de recubrimiento se ven expuestos a emisiones tóxicas considerables. Dificultades análogas son causadas por las mezclas de betún que contienen disolvente y mezclas de resinas sintéticas, que es la razón por la cual apenas se emplean ya los selladores que contienen disolvente. Las composiciones de recubrimiento basadas en poliuretano, en forma de uno o dos componentes, pueden formularse sin disolventes orgánicos, pero contienen compuestos de isocianato altamente tóxicos, lo que hace mucho más difícil la aplicación.

Las condiciones son más favorables en el contexto del aplicado a brocha o por spray de dispersiones acuosas de polímero o emulsiones de polímero. Sin embargo, estos materiales de sellado se secan con rapidez suficiente únicamente a temperaturas ambiente mayores que 15ºC. A temperaturas de secado superiores a 20ºC, por el contrario, se incluye fácilmente agua, lo cual puede conducir a la formación de vesículas y puntos de fuga. Además, la estabilidad de las composiciones de recubrimiento acuosas es deficiente, y significa que deben aplicarse dos o más recubrimientos uno sobre otro a fin de conseguir espesores de capa suficientes y por consiguiente una protección suficiente contra la penetración de humedad.

Las composiciones de recubrimiento basadas en silicona de un solo componente se curan bajo la influencia de la humedad atmosférica. Los sistemas mejor conocidos son los sistemas de acetato, que emiten ácido acético durante el curado. Una desventaja con estos sistemas es la adhesión inadecuada a muchos materiales de construcción, así como la susceptibilidad deficiente de recubrimiento exterior. Además, la estabilidad a la intemperie en el caso de aplicaciones al exterior fracasa comúnmente en lo referente al cumplimiento de los requisitos que se imponen en Europa central.

Frente a estos antecedentes, hace ya tanto como aproximadamente 25 años que se desarrollaron polímeros híbridos, compuestos de polímero de entramado típicos, tales como poli(óxido de propileno), por ejemplo, y silanos. Los grupos silano llevan en este caso predominantemente grupos metoxi, a partir de los cuales, como resultado de la humedad atmosférica, se libera metanol durante el proceso de curado. Los grupos silanol formados reaccionan luego adicionalmente, con reticulación.

Estos polímeros híbridos o, más exactamente prepolímeros, son comercializados por la industria bajo el nombre de polímeros MS (polímeros de silano modificados). G Habenicht proporciona una revisión de esta tecnología en el libro "Kleben", Springer Verlag, 3ª edición, Berlín, 1997.

En este contexto, sin embargo, se citarán adicionalmente varias patentes como técnica anterior:

EP 08224574 propone el uso de un sellador de dos componentes basado en prepolímeros poliéter terminados en silano, sirviendo el segundo componente como reticulador para los prepolímeros. El sistema no ha sido establecido, sin embargo, debido al alto nivel de coste y complejidad.

EP 0442380 describe un adhesivo de contacto que se compone de polioxialquilenos terminados en silano, y un método de unión adhesiva de adherendos. Su idoneidad como composición de recubrimiento para sellado de estructuras construidas, sin embargo, no se deduce evidentemente de esta solicitud.

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Por EP 0342411 se sabe que estabilizadores especiales, tales como isocianatos monómeros, por ejemplo, deben añadirse a los polímeros MS a fin de aumentar la resistencia al flujo de los compuestos selladores hasta un nivel que sea útil en la práctica. Debido a la alta toxicidad de estos compuestos, sin embargo, la propuesta no ha sido aplicada en la técnica.

Hasta la fecha, sin embargo, los polímeros MS puros no han sido capaces de establecerse por sí mismos como composiciones de recubrimiento para sellado de estructuras construidas, a pesar de sus propiedades fundamentalmente ventajosas. Observadas globalmente, las razones para este fallo residen en la dificultad de aplicación, dado que con polímeros MS puros es únicamente posible acumular espesores de película muy finos. Espesores de película mayores, tales como los requeridos para sellados de superficies, sellado de juntas o sellados de grietas, por ejemplo, conducían a resultados insatisfactorios, dado que los polímeros MS se curaban demasiado lentamente o la resistencia al flujo en superficies verticales o inclinadas era inadecuada para la obtención de recubrimientos uniformemente estancos al agua.

Es por consiguiente un objeto de la presente invención proporcionar una formulación para una composición de recubrimiento de un solo componente, exenta de disolventes y anhidra, permanentemente elástica para sellado de estructuras construidas y/o techos planos, basada en polímeros MS, que, aunque puede formularse de tal manera que sea autonivelante, tiene al mismo tiempo suficiente resistencia al flujo a fin de permitir que la misma se utilice para sellar superficies inclinadas y/o verticales.

Este objeto se consigue por una composición de un solo componente, anhidra, basada en polímeros MS, caracterizada porque la misma se compone de una mezcla de polioxialquilenos terminados en silano de viscosidades diferentes que representan en conjunto 20% a 50% en peso, 30% a 70% en peso de polvo de caliza, 0,5 a 5% en peso de agentes secantes, 0,1 a 5% en peso de catalizadores de curado, 0,2 a 5% en peso de promotor de adhesión, y, en caso deseado, pigmentos, plastificantes, cargas, fotoestabilizadores y estabilizadores térmicos que representan en conjunto 0% a 20% en peso.

La composición de recubrimiento de la invención para sellado de estructuras construidas se adhiere muy bien a todos los materiales típicos de construcción y/o techado, tales como por ejemplo hormigón, madera, plásticos, metales, materiales tejidos de fibra de vidrio y fieltros de techado, obviando con ello el pretratamiento con un imprimador. Adicionalmente, la contracción es muy baja, y no se produce formación de ampollas. La susceptibilidad del recubrimiento exterior tanto con materiales de recubrimiento que contienen disolvente como con materiales de recubrimiento que contienen agua es muy satisfactoria, en contraste con la de las siliconas puras. Adicionalmente, la composición de recubrimiento reivindicada puede aplicarse incluso a sustratos húmedos. Se proporciona elasticidad permanente a lo largo de un periodo de varios años. La duración precisa de la elasticidad depende, por supuesto, de las condiciones permanentes del ambiente, tales como humedad, pH, temperatura y carga mecánica.

La composición de recubrimiento se cura por un ciclo de reacciones de hidrólisis y reacciones de condensación de los grupos silano. El desencadenante para estas reacciones es la humedad atmosférica. Con eliminación de pequeñas cantidades de metanol de los grupos metoxi, se forma un retículo elástico e insoluble. La velocidad de reacción puede controlarse por adición de catalizadores de curado.

Una realización ventajosa de la invención es una composición de recubrimiento anhidra y de un solo componente, basada en polímeros MS, caracterizada porque comprende como polioxialquilenos terminados en silano productos de polioxipropileno terminados en metoxi-alquil-silano que tienen viscosidades de 0,1 a 1,0 Pa\cdots, 5 a 10 Pa\cdots, 10 a 15 Pa\cdots y/o 15 a 25 Pa\cdots (medidas a 20ºC y con una tasa de cizallamiento de 10 s^{-1}). Como resultado de esta combinación de los dos tipos de polímeros MS y los constituyentes restantes de la preparación, es posible adaptar el comportamiento de flujo de la composición de recubrimiento reivindicada entre una viscosidad altamente móvil y altamente viscosa.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, los polioxialquilenos terminados en silano empleados comprenden dos polioxipropilenos terminados en metoxi-alquil-silano que tienen una viscosidad de 5 a 10 Pa\cdots y/o 10 a 15 Pa\cdots (medida a 20ºC y con una tasa de cizallamiento de 10 s^{-1}) en una relación másica de 10:1 a 1:5.

El uso de polioxipropilenos terminados en silano de viscosidades diferentes hace posible adaptar la viscosidad de la composición de recubrimiento reivindicada. La viscosidad de los prepolímeros de polioxipropileno modificados con silano viene determinada por las masas molares y/o la distribución másica molar de los polioxipropilenos MS. Desde un punto de vista práctico, el peso molecular medio numérico de los prepolímeros de polioxipropileno terminados en silano empleados, es decir antes de la eliminación hidrolítica de los grupos metoxi, debería variar entre aproximadamente 1000 y aproximadamente 30.000 g/mol. En este contexto, una viscosidad de aproximadamente 7 Pa\cdots corresponde a un peso molecular medio numérico de aproximadamente 10.000 g/mol, y una viscosidad de 15 Pa\cdots corresponde a un peso molecular medio numérico de aproximadamente 25.000 g/mol.

Una composición de recubrimiento preparada de acuerdo con la invención tal como se ha definido previamente, que utiliza los polioxipropilenos terminados en silano indicados que tienen una viscosidad de 5 ó 15 Pa\cdots con una relación de mezcladura másica de 5 a 1, sin adición de caliza, da lugar a un producto que tiene una viscosidad de 7 Pa\cdots (20ºC, 10 s^{-1}).

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De acuerdo con otra realización preferida, la composición de recubrimiento de un solo componente, anhidra y exenta de disolvente comprende 20% a 70% en peso de polvo de caliza hidrofobizado con estearato. Los materiales de caliza utilizados están hidrofobizados con estearatos típicos, tales como estearato de calcio, o en caso contrario con ácido esteárico. El contenido de estearato no debería exceder de 3%.

La adición de caliza tiene la función, hablando en términos generales, de adaptar las propiedades físicas y mecánicas de las composiciones de sellado reivindicadas a la aplicación específica, en la medida de lo posible. Las fuerzas de unión, especialmente, se ven influenciadas favorablemente por la adición de caliza. Al mismo tiempo, es posible rebajar la viscosidad al nivel deseado.

El tamaño de partícula de los polvos de caliza empleados puede variar dentro de un amplio espectro, en función de los espesores de película diana. Para los propósitos de la presente invención, sin embargo, se da preferencia a la utilización de polvos de caliza con tamaños de partícula inferiores a 20 \mum y muy preferiblemente inferiores a 10 \mum.

Dado que por exposición a la humedad los grupos metoxi de los prepolímeros terminados en silano sufren hidrólisis y reticulación, es necesario cuando se producen las composiciones de recubrimiento reivindicadas añadir un agente secante con la función de un eliminador de agua. Esto hace que sea posible asegurar que los adhesivos y selladores pueden almacenarse. Para esta función es particularmente adecuado el viniltrimetoxisilano. Como resultado de la estructura electrónica de dicho compuesto, los grupos metoxi se hidrolizan mucho más rápidamente que los grupos metoxi de los polímeros MS empleados. Únicamente cuando el agente secante se ha consumido en gran parte se reticulan los polímeros MS. Las cantidades de viniltrimetoxisilano añadidas vienen dictadas por el contenido de agua de los ingredientes. En la práctica, aquéllas son por regla general aproximadamente 1% en peso.

Con objeto de mejorar las propiedades adhesivas de la composición de recubrimiento sobre las superficies, es posible añadir adicionalmente promotores de adhesión, especialmente promotores de adhesión basados en silano. Adiciones de 0,2% a 5% en peso de aminopropiltrimetoxisilano o aminoetilaminopropil-trimetoxisilano han demostrados ser sensibles.

Con objeto de acelerar el curado de la composición de recubrimiento de la invención después de su aplicación, se añaden catalizadores de condensación de silanol (catalizadores de curado) en la etapa de producción. Aquéllos que han resultados adecuados incluyen carboxilatos y quelatos de estaño, de titanio y de aluminio. Es particularmente adecuado el diacetilacetonato de dibutilestaño. La fracción másica del catalizador es 0,1% a 5% en peso, preferiblemente 1% a 2% en peso.

Adicionalmente, es posible que la composición de recubrimiento reivindicada comprenda adyuvantes habituales, tales como, en particular, pigmentos coloreados, plastificantes, fotoestabilizadores y cargas en un total de 0% a 20% en peso. Ejemplos de pigmentos coloreados adecuados son dióxido de titanio, óxido de hierro, negro de carbono o pigmentos coloreados orgánicos.

Para la plastificación es posible recurrir a compuestos establecidos. Podría hacerse mención en este caso fundamentalmente de los ésteres ftálicos conocidos, ésteres ciclohexanodicarboxílicos o poli(óxido de propileno).

Adicionalmente, es posible mejorar la estabilidad a la luz de la composición de recubrimiento por medio de fotoestabilizadores. Especialmente adecuados para este propósito son los compuestos conocidos como compuestos HALS (fotoestabilizadores estéricamente impedidos), tales como sebacato de bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo) o compuestos del grupo de los benzotriazoles, tales como 2,4-di-terc-butil-6-(5-clorobenzotriazol-2-il)fenol, por ejemplo.

Otras adiciones posibles que pueden ser beneficiosas en casos específicos son cargas finamente divididas, provistas o no de recubrimiento. Ejemplos que pueden citarse en este contexto incluyen los siguientes: dolomita, talco, mica y espato pesado.

La producción de la composición de recubrimiento de la invención tiene lugar en mezcladores de vacío que operan por cargas. Los componentes polímeros líquidos terminados en silano (polímeros MS) se pesan y se cargan en el mezclador; a continuación, en caso deseado, se añaden plastificante, pigmentos y fotoestabilizadores. Estos ingredientes se mezclan cuidadosamente y a continuación se incorporan los componentes sólidos, principalmente polvo de caliza, con cizallamiento intenso bajo un vacío débil aplicado simultáneamente (aproximadamente 100 mbar).

Después del enfriamiento del lote a aproximadamente 50ºC o temperatura inferior, se incorpora el agente secante. Después de ello, pueden añadirse e incorporarse los catalizadores de curado. Dado que después de la entrada de aire es posible que se hayan formado burbujas de gas en el lote, se lleva a cabo de nuevo una desgasificación breve.

La composición de recubrimiento de un solo componente, anhidra y exenta de disolvente para sellado de estructuras de construcción o techos planos que es accesible de este modo encuentra aplicación en el sector tecnoindustrial, en artesanía y entre DIYers. La composición de recubrimiento puede aplicarse a brocha, mediante rodillo, cuchilla de revestimiento o equipo comercial de pulverización. La misma se adhiere a todos los materiales de construcción industriales habituales, tales como metales, fieltros para techos, materiales tejidos de fibra, plásticos, vidrio, cerámica y materiales de construcción minerales. Debido a las viscosidades variablemente ajustables, la misma puede aplicarse a superficies verticales y horizontales. Como regla general, además, es innecesaria la imprimación del sustrato.

La composición de recubrimiento reivindicada es especialmente adecuada para sellado de estructuras de construcción y/o techos planos no sólo cuando se instalan construcciones de techos sino también para trabajos de reparación necesarios sobre techos planos. Puede hacerse mención en particular del sellado de techos planos con inclusión de telas de malla de fibra de vidrio en áreas que se encuentran en riesgo de agrietamiento; ejemplos adicionales son el sellado de juntas de chimeneas, claraboyas abovedadas, y regiones críticas de bordes y esquinas de techos planos. Adicionalmente, las composiciones de recubrimiento arriba descritas son adecuadas también para protección de cimentaciones, balconadas, patios, plantillas maestras o señales contra la invasión de la humedad. Otro extenso campo de aplicación es el sellado de juntas de todo tipo. Ejemplos que pueden mencionarse incluyen las juntas de dilatación y juntas de movimiento en techos planos, o juntas de transición en sellados de estructuras construidas.

La composición de recubrimiento de la invención es un sistema de un solo componente, que no contiene en proporción alguna disolventes orgánicos, betún ni agua. El tiempo de secado para una capa de 1,5 mm de espesor es aproximadamente 24 horas a 20ºC y 60% de humedad relativa. Pueden aplicarse dos o más capas una sobre otra sin problema alguno. La contracción durante el curado es mínima, y la composición puede recubrirse externamente con materiales de recubrimiento de dispersión acuosos o materiales de recubrimiento que contengan disolvente de cualquier tipo. Los sellados son duraderamente elásticos y estables a la luz.

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Ejemplos Ejemplo 1

10 kg de polioxipropileno terminado en dimetoxi-metil-silano y con una viscosidad de 1 Pa\cdots, y 15 kg de polioxipropileno, terminado en dimetoxi-metil-silano y con una viscosidad de aproximadamente 10 Pa\cdots (todos los valores a 20ºC y 10 s^{-1}), 15 kg de ftalato de diisodecilo, 1 kg de pigmento de dióxido de titanio y 0,25 kg de sebacato de bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo) se cargan en un mezclador planetario susceptible de aplicación de vacío, y estos ingredientes se homogeneízan cuidadosamente a la presión atmosférica. Después de ello se incorporan 50 kg de polvo hidrofobizado de caliza con un tamaño de partícula de 90% en peso menor que 10 \mum a un vacío de 50 mbar.

La mixtura se deja enfriar luego a 40ºC, se deja entrar aire, y se incorpora 1 kg de viniltrimetoxisilano a la presión atmosférica. Seguidamente se añaden 0,5 kg de aminopropiltrietoxisilano y, finalmente, 0,5 kg de diacetilacetonato de dibutilestaño, y la mezcla se agita hasta textura suave y se desgasifica luego nuevamente a 100 mbar.

La viscosidad de la formulación es 30 Pa\cdots.

Para propósitos de test, se aplica la composición de recubrimiento resultante con una cuchilla de recubrimiento a planchas de muestra de hormigón (B25) en un espesor de 1,5 mm y se deja secar durante 5 días a 20ºC y 60% de humedad relativa. Los valores característicos obtenidos como resultado de los tests se recogen en la Tabla 1.

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Ejemplo 2

20 kg de polioxipropileno terminado en dimetoxi-metil-silano y con una viscosidad de 10 Pa\cdots y 4 kg de polioxipropileno, terminado en dimetoxi-metil-silano y con una viscosidad de 20 Pa\cdots (todos los valores a 20ºC y 10 s^{-}1), 10 kg de ftalato de diisodecilo, 1 kg de negro de carbono, 0,5 kg de dióxido de titanio y 0,33 kg de sebacato de bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo) se cargan en un mezclador susceptible de aplicación de vacío, y los componentes se agitan brevemente juntos a la presión atmosférica. A continuación se añaden 35 kg de polvo de caliza, 90% en peso <15 \mum, y la mezcla se somete a cizallamiento hasta homogeneidad.

Se enfría el lote por debajo de 50ºC, se deja entrar aire, y se incorporan 1,5 kg de viniltrimetoxisilano a la presión atmosférica. Se añaden a continuación 0,6 kg de aminotrietoxisilano y, finalmente, 0,6 kg de diacetilacetonato de dibutilestaño, y la mezcla se agita hasta textura suave y se desgasifica de nuevo brevemente a 50 mbar. La viscosidad de la composición de recubrimiento resultante es 60 Pa\cdots.

Para propósitos de test, se aplica el material a una esterilla de fibra de vidrio con un espesor de 1,5 mm. Los valores característicos considerados en la Tabla 1 se obtuvieron después de un tiempo de secado de 5 días a 25ºC y 60% de humedad relativa.

TABLA 1

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Claims (9)

1. Composición de recubrimiento anhidra de un solo componente basada en polímeros MS, caracterizada porque se compone de una mixtura de polioxialquilenos terminados en silano de viscosidades diferentes en una proporción conjunta de 20% a 50% en peso, 30% a 70% en peso de polvo de caliza, 0,5% a 5% en peso de agentes secantes, 0,1 a 5% en peso de catalizadores de curado, 0,2% a 5% en peso de promotor de adhesión y, en caso deseado, pigmentos, plastificantes, cargas, fotoestabilizadores y estabilizadores térmicos en una proporción conjunta de 0% a 20% en peso.

2. Composición de recubrimiento anhidra de un solo componente de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende como polioxialquilenos terminados en silano productos de polioxipropileno terminados en metoxi-alquil-silano que tienen viscosidades de 0,1 a 1,0 Pa\cdots, 5 a 10 Pa\cdots, 10 a 15 Pa\cdots y/o 15 a 25 Pa\cdots (medidas a 20ºC y con una tasa de cizallamiento de 10 s^{-1}).

3. Composición de recubrimiento anhidra de un solo componente de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque comprende como polioxialquilenos terminados en silano dos productos de polioxipropileno terminados en metoxi-alquil-silano que tienen viscosidades de 5 a 10 Pa\cdots y/o 10 a 15 (medidas a 20ºC y con una tasa de cizallamiento de 10 s^{-1}) en una relación másica de 10:1 a 1:5.

4. Composición de recubrimiento acuosa de un solo componente de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque comprende 20% a 70% en peso de polvo de caliza hidrofobizado con estearato.

5. Composición de recubrimiento anhidra de un solo componente de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque comprende como agente secante 0,5% a 5% en peso de viniltrimetoxisilano.

6. Composición de recubrimiento anhidra de un solo componente de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque comprende como catalizador de curado 0,1% a 5% en peso de diacetilacetonato de dibutilestaño.

7. Composición de recubrimiento anhidra de un solo componente, de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque comprende como promotores de adhesión 0,2% a 5% en peso de aminosilanos, tales como aminopropiltrimetoxisilano o aminoetil-aminopropil-trimetoxisilano.

8. Proceso para producción de una composición de recubrimiento anhidra de un solo componente para sellado de estructuras construidas, basada en polímeros MS, de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en un mezclador de vacío se introducen los polioxialquilenos líquidos terminados en silano junto con plastificante, estabilizadores y pigmentos y a continuación se incorpora el polvo de caliza con desgasificación a vacío; luego, en sucesión, se incorporan individualmente agentes secantes, promotores de adhesión y catalizadores de curado, después de lo cual se desgasifica de nuevo la mezcla.

9. Uso de la composición de recubrimiento anhidra de un solo componente tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para sellado de estructuras construidas o techos planos.