PT93618A - Processo para a fabricacao de um material composito que compreende um substrato e um revestimento a base de uma composicao polimerica - Google Patents

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PT93618A
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Jean-Luc Perillon
Daniel Cuzin
Andre-Jean Berteaud
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Atochem
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Description

ATOCHEM "PROCESSO PARA A FABRICA?AO DE UM MATERIAL COMdSITO QUE COMPREENDE UM SUBSTRATO Ξ BM REVESTIMENTO A BASE DE UMA COMPOSIÇÃO POLIKERICA" A presente invenção diz respeito a um material compósi, to que compreende um substrato e um revestimento à base de uma composição polimórica em pó que cobre o referido substrato, as sim como a. um processo de preparação deste material compósito, carscterizado por a energia necessária a peliculização da composição polimórica em pó sobre o substrato ser transmitida por uma irradiação electromagnótica no domínio das micro-ondas.
Conhecem-se diversas técnicas para promover a secagem e/ou a peliculização de composições polimóricas por irradiação electromagnótica do domínio das micro-ondas.
Na patente de invenção francesa publicada com o Ns 2.176.395 em nome de DONALD MACPHEREON GROU? LB1ITED, descreveu-se a secagem, por acção de micro-ondas, de um látex ou de uma dispersão de pelo menos dois polímeros cujas temperaturas fi ffiogéness estão próximas da temperatura ambiente.
Na patente de invenção francesa com o NS 2.^+58.323 des-ereveu-se um processo para revestir um substrato do ;.gónero vidro com um revestimento líquido à base de polímeros termoenchi-recíveis que são secos e endurecidos por meio da aplicação de energia de micro-ondas. 0 processo elaborado pela Requerente permite cobrir substratos cuja temperatura de fusão e menor do que a temperatu 2
ra de peliculização do revestimento.
Este processo compreende uma fase que consiste em reves tir o substrato escolhido por meio de uma camada â base de uma composição polimirica em pó, em seguida uma fase que consiste na peliculização propriamente dita do revestimento que é submetido a uma irradiação electromagética. 0 substrato é constituído por um material não condutor, e de uma preferência pouco ou nada excitável pelas micro-ondas. A excitabilidade de uma molécula pelas micro-ondas depen de do seu momento dipolar; uma molécula é tanto mais excitável pelas micro-ondas quanto, maior for o seu momento dipolar; pelo contrário, uma molécula cujo momento dipolar ê nulo, não ê sensível ãacção das micro-ondas. A excitabilidade de um material pelas micro-ondas pode ser caracterizada pelo coeficiente de perdas dielêctricas que cor responde â capacidade de absorção das micro-ondas pelo conjunto das.moléculas do referido material.
Este coeficiente está compreendido em geral entre 0 e 1 e ê maior ou igual a 0,1 para um material excitável pelas micro--ondas. O substrato pode ser â base de material polimêrico.
Entre os polímeros que podem entrar na composição do subs trato, podem citar-se as poliolefinas per-halogenadas ou não, tais como por exemplo polietileno, polipropileno, politetraflu-oroetileno, isolados ou em mistura.
Embora a espessura do substrato não seja fundamental por si própria, será preferivelmente maior do que 3 mm, de maneira que o referido substrato tenha uma certa rigidez. O revestimento de acordo com a presente invenção tem como 3
base uma composição polimérica em po, com uma granulometria media, em geral menor do que 200 Jm. A sus espessura é vatajosa-mente menor ou igual a 300jam, e preferivelmente menor do que 100 jm. A composição polimérica contém preferivelmente pelo menos 50 % em peso de um ou mais polímeros excitáveis pelas micro--ondas.
Entre os polmeros excitáveis pelas microondas, podem citar-se os homo- ou copolímeros em forma sdlida que derivam de mo ndmeros tais como'metacrilato de metilo, acetato de vinilo, os ésteres superiores do acido acrílico e metacrílico tais como me tacrilato de n-butilo, acrilato de isobutilo, os ésteres do áci do fumsrico, maleico ou os ésteres vinílicos, acrilamida.s, ami-nometscrilatos, hidroxiacrilatos, N-metilolacrilamidas, ácidos acrílico e metacrílico, os halogenetos de vinilo ou de vinilide-no. os ésteres alílicos ou vinílicos, tais como por exemolo polifluoreto de vinilideno, os copolímeros de fluoreto de vini-lideno e de um ou ma.is comonémeros perfluorsdos ou clorofluora- d0S.
Também se podem citar as poliamidas e as polieteramidas. 0 termo poliamidas designa os polímeros que resultam d? policondensação de um ou mais aminoácidos, por exemplo os ácidos amínocapréicos, 7-amino-heptanéico, ll-amino-undecanoico, 12-ami no-clodecanoico, etc., de uma ou mais lactamas como caprolactema, oenartolactama, laurilactama, etc., de um ou mais sais ou mistu ras de diaminas como hexametileno-dismina, d ode carnetilenocl.lamina, metoxililenodiamina, bis-p-aminociclohexilmetano, trimetil-lisxametileno-diamina, etc., com diáeidos como os ácidos isoftá-
lico, tereftálico, adípico, azelaico, su.terieo, sebácico, dode-canodicsrtoxílico, etc., ou misturas de todos estes monomeros^ o que conduz a copolisrnidas. 0 termo polieteramidas designa tanto as polieteramidas estatísticas (isto e, formadas pelo encadeamento aleatdrio dos diversos mondmeros constituintes) como as polieteremidas sequen-ciadas, isto d, formadas por blocos que têm um certo comprimento de cadeia dos séus diversos constituintes.
As polieteramidas sequenciadas que resultam da copoli-condensação de sequências de poliamidas com extremidades reagen tes com sequências de polidteres com extremidades reagentes, por exemplo as seguintes s 1) Sequências de poliamidas com extremidades de cadeias de dlaminas que tem sequências de polioxialquilenos com extremidades de cadeias dicartoxílicas. 2) Sequências de poliamidas com extremidades de cadeias dicartoxílicas com sequências de polioxialquilenos com extremidades de cadeias de diamina obtidas por cianoestilação e hidroge nação de sequências polioxielquilénieas alfa-ômega-dihidroxLiadas alifatiças denominadas polieterdidis. 3) Sequências de poliamidas com extremidades de cadeias dicartoxílicas com polieterdidis, sendo as polieteramidas ofcti- cio neste caso particular, polieteresteramidas, A composição e fabricação destas polieteresteramidas foram descritas nas patentes de invenção francesa ΝΩ 7^.18913 e 77 26678 em nome da Requerente, cujo conteúdo e acrescentado a presente descrição. A composição poliméries de revestimento pode conter tsm bem diversos aditivos tais como cargas, agentes molhanteg, sn-tioxidantes, fungicidas, anti-sedimentação, espessantes, assim como pigmentos e/ou corantes tais como dioxido de titanio, negro de fumo, oxido de crómio, óxidos de ferro negro, vermelho, amarelo acastanhado, anui de cobalto, etc*. 3m geral, podem incorporar-se ate 50 % QiíI peso de aditivos em relação ao peso total da preparação que contém a. composição de acordo com a invenção. A composição polimériea em pó de acordo com a invenção pode ser aplicada em estado natural sobre o substrato a revestir, ou seja sob forma líquida, isto é, após dispersão do pó num ou mais dissolventes latentes ou não.
Antes cio revestimento, é preferível fazer um desengor-duramento da superfície do substrato a revestir por meio, por exemplo, de um dissolvente escolhido na classe das cetonas, álcoois ou cloro carbonos. lí possível aplicar ao substrato a revestir um ou mais tratamentos de superfície que não o desengorduramento, a fim de melhorar a aderência do revestimento sob^e o substrato. Como exemplos, podem citar-se o depósito de primário de aderência, tratamentos de tipo oxidante coso aplicação de chama, descarga coroa e acção de um plasma.
Quando o revestimento é aplicado sob a forma de ρό, po cie peneirar-se a quantidade de pó necessária sobre a superfície do substrato a revestir, operar por meio de projecção eleç* trostática do pó por meio de uma pistola, ou utilizar qualquer outra técnica apropriada.
Ho caso de o revestimento ser aplicado sob a forma li quidSj pode fazer-se o revestimento do substrato por meio de uma pistola pneumática, um rolo de aplicação, um pincel, de acordo com uma técnica de têmpera ou por deslocação sob uma cortina de revestimento "líquido". A peliculização do revestimento precisa de um contributo de nergia que e fornecido pela acçso de uma irradiação eleetromagnetica no domínio das micro-ondas.
As montagens partieularmente apropriadas para a pelicu lizsçso do revestimento de acordo com a invenção são aquelas em que as ondas estacionárias são excitadas. De facto, sabe--se que as cavidades ressonantes no domínio das micro-ondas são a sede de reflexões máltiplas dos campos eleetromagneticos sobre as paredes condutoras da cavidade, o que conduz ε existência dos ventres e nós de vibração nestes campos.
Nos ventres de campo electrico, a intensidade do campo eléctrico é muito grande em comparação com o que esta intensidade seria em ondas progressivas sem reflexões. Para uma potência de micro-ondas dada, este aumento de intensidade é proporcional a \^Õ7 sendo Q o factor de sobretensão da cavidade ressonante.
Em contrapartida, nos nós de campo electrico, a intensidade do campo electrico é praticamente nula. A Bequerente observou que quando o revestimento se mantém imóvel enquanto está a ser submetido a uma irradiação electro magnética de acordo com a invenção, a peliculização do revestimento é violenta sob os ventres do campo e o aquecimento e de tal modo intenso que provoca uma fusão parcial do suporte e/ou dá origem a sua deformação, enquanto sob os nós do campo, a ener gia de irradiação electromagnética não 4 suficientemente gran de para provocar a peliculizaçao do revestimento.
Ho processo de peliculizaçso de acordo com a invenção o substrato a revestir é posto em movimento no interior da cavidade ressonante, de maneira que a superfície do revestimento seja sucessivamente exposta aos nós e aos ventres, e, portanto, que a energia recebida pelo revestimento seja tão uniforme quanto possível. 0 movimento do substrato a revestir pode ser linear, o que pode ser obtido, por exemplo, colocando o referido subs trato sobre um tapete rolante. 0 substrato a revestir pode ser também submetido a um movimento de rotação, por exemplo com a utilização de uma pia ca rotativa. A velocidade de deslocação ou rotação não deve ser len ta de mais , porque, se tal suceder, não se poderá ter uma pe-liculização uniforme; algumas partes do revestimento permanecer durante tempo de meis sob os ventres, o que pode provocar defor mação e/ou fusão do substrato, enquanto outras partes não atin gem a peliculização porque ficam um tempo excessivo expostas sob os nás do campo.
Os exemplos que se seguem ilustram a invenção, sem, no entanto, a limitar.
Exemplo 1 A - Preparação do Revestimento
Prepara-se uma pasta de trituração misturando uma parte 3 dos constituintes do revestimento dispersos nutn ou mais dissol ventes. Opera-se num dispersor de esferas. Depois de efectuada a dispersão, adiciona-se o axnplemento do revestimento e misturam-se intimamente os constituintes E - Constituintes;do Revestimento ls) Pasta de Trituração
Sste pasta compreende (em gramas): - emulsão acrílica a 50 % em peso de extracto seco (dureza Tukon: 9Λϊ 3 < PH 4') - ster butildiglicdlico - metiletilglicol - aminopropanol - polifluoreto de vinilideno (Kelt Flovj Index (MFI) medido de acordo com a norma ISO 1133 : 5 g/10 mn) de granulometris média igual a 3^jm " agua desmineralizada ~ hexacismetoximetilamina “ dioxido de titanio agente tensioactivo s base de octilfenoloxipolΙοί enol ~ agente antiespuma à base de poli-siloxano 2Q) Complemento “ emulsão acrílica a k-7 % em peso de extracto seco (dureza Tukon ; 6,5; 8,6 pH «ζ 9?2) ~ agente tensioactivo à base de 2^j^-tetraiuetil- -decin-^-^-diol em solução em ptilefto- 10 0,6 6635 2660,7 0,7 3b
glicol (concentração* 50 % em peso) . ftalato de dimetilo 1,2 C - Aplicação do Revestimento 0 revestimento preparado de acordo com A 4 aplicado h barra de 100 jm numa chapinha de polipropileno (10 x 10 x 0,3 cm) previ emente desengordurada com metiletilcetona. 0 polipropileno que constitui a chapinha tem uma tempê ratura de fusão de 163 G e uma temperatura de deformação sob carga de 0,^6 MPa igual a 85°C medida de acordo com a norma ASTM D 6^+8. A temperatura de peliculização do revestimento é igual a 172°C. D - Preparação do Material Compósito 0 substrato assim revestido e colocado sobre um tapete rolante cuja velocidade e regulada para 0,7 m/mn. Utilizam-se um gerador de micro-ondas com potência variável compreendida en tre 0 e 3 kW que se regula para 1,8 kw, e um aplicador resso-nente que permite obter a excitação do modo ΤΕ10-, numa largura de 2*K) mm e uma altura útil de 20 mm.
Fixa-se a 3^ dimensão em 63,1 mm de maneira a obter-se um comprimento de onda guiada igual a *+8 cm aproximadamente.
Quando a chapinha acaba de atravessar a cavidade resso nante, a peliculização esta terminada. 0 revestimento de espessura 25 Jm tem um aspecto brilhante e liso no conjunto da superfície de chapinha que foi re vestido; não se observa deformação da chapinha revestida. 10
Aprecia-se a qualidade do revestimento por meio do ensaio seguinte, adiante designado pela. expressão "ensaio de resistência à metiletilcetona".
Embebe-se um algodão com metiletilcetona que se fricciona sobre o revestimento e conta-se o número de id©g ® vindas para o qual há degradação do revestimento e aparecimento do substrato.
Um número médio de idas e vindas de 50 corresponde a um revestimento de boa qualidade, 0 resultado do ensaio de resistência a metiletilcetona praticado na chapinha do exemplo 1 é de 50 idas e vindas.
Exemplo 2 (Comparativo)
Heveste-se um substrato retomando as condições operatórias descritas em l.A, l.B e l.C.
Para efectuar a pelicullzação do revestimento, utili--se um aplicador do tipo PULSAR ST que liberta ondas progres sivas. A chapinha mantém-se imóvel no interior do recinto fechado e é exposta à acção das micro-ondas durante 1 mm.
Obtém-se unicamente a secagem do revestimento sem peli culiração. 0 ensaio de resistência a metiletilcetona da' um resultado de 0 ida e vinda.
Exemplo 3 (Comparativo)
Reveste-se um substrato retomando as condições operatd \ 11 rias descritas em l.A, l.B e l.C.
Para efectuar a peliculiza<£ão do revestimento, utili- i za-se um aplicador de tipo PULSAR R59 pseudo-ressonante equipado com um gerador de potência 1,2 kW que liberta onaas estacionarias . A chapinha mantem-se imdvel no interior do recinto fe-cuado e e exposta a acção das micro-ondas durante 2 min. e 30 segundos. A temperatura obtida sobre os ventres do campo atinge 180°C, dando origem a fusão local do substrato.
Nas zonas fundidas, o ensaio de resistência a metiletil-cetona dá um resultado de 50 idas e vindas. 0btem-se um material compósito muito deformado, cuja peliculização do revestimento superficial é descontínua.
Exemplo k (Comparativo)
Reveste-se um substrato retomando as condições operatd rias descritas em l.A, l.B e l.C.
Para efectuar a peliculização do revestimento, utiliza--se um aplicador que funciona em cavidade ressonante equipado com um gerador de potência í,2 kW. A chapinha 4 colocada sobre nm tapete cuja velocidade de deslocação 4 de 0,2 m/mn. Γ-epois do tratamento, a temperatura da chapinha atinge c 50 0 sem que aquele seja deformada.
Exemplo 5 (Comparativo)
Reveste-se um substrato retomando as condições operato rias descritas em l.A, l.B e l.C. 12
Para efectuar s peliculização do revestimento, utiliza-se na ©plicador que funciona em cavidade ressonante equipa, cio com um gerador de potência 1,2 kW. A chapinha mantém-se imóvel no interior do recinto fechado e ê exposta s seção das micro-ondas durante 2 min. e 30 segundos .
Depois do tratamento, apenas as zonas que correspondem aos ventres, atingem 200°C e apresentam uma verdadeira pelic-u lização. ΰ ensaio de resistência s rnetiletilcetona praticado so bre as zonas fundidas da um resultado de 50 idas e vindas.
Ofctém-se um material compósito muito deformado cuja pe-liculizsção do revestimento superficial e descontínua.
Exemplo 6 (Comparativo)
Reveste-se um substrato retomando as condições operatórias descritas em l.A, l.B e l.C.
Para efectuar a pelieulização do revestimento , utiliza-se um aplicador que funciona em cavidade ressonante equipa do com um gerador de potência, 1,2 kW. A chapinha ê colocada sobre un tapete cuja velocidade de deslocação é de 0,5 m/rnin.
Sob os ventres do campo s temperatura atinge 130°C e decresce de novo rapidamente para 70°C ao nível dos nos adja- n q rit, g g
Obtém-se a secagem do revestimento e não a sua pelicu- lizaçao. 0 ensaio de resistência ? rnetiletilcetona da um resultado de 0 ida e vinda. 23 ' I nH «-
Exemplo 7 (Comparativo)
Retomam-se ss condições operatórias do exemplo 6, mas com uma velocidade de deslocação da chapinha no recinto fecha, do de 0,18 ffi/min.
Soh os ventres do campo, a temperatura atinge 200°C e decresce até 80°C ao nível dos nós. 0 ensaio de resistência a metiletilcetons aplicado ss Fonas fundidas da um resultado de 50 idas e vindas.
Obtém-se um material compósito muito deformado cuja pe liculização do revestimento superficial é descontínua.
Exemplo 8
Preparação do Revestimento
Misturaram-se os constituintes do revestimento que se encontrara sob a forma de um pó com uma granulometrie média igual
B - Constituintes do Revestimento t composição em pó compreende (em gramas): - polifluoreto de vinilideno com grsnulometria média igual a 90Jmi (KFI: 20 g/10 mn medido segundo a norma ISO 1133) 70 - resina acrílica termoplástica com granulometrie média igual s 80jJin (dureza Tukon: 15-16; Tv: 6o°C) 30 20 dióxido de titânio. 1Λ
Aplicaçao do Revestimento
Por penei· x 6,3 cm) 0 revestimento descrito em B e aplicado ração sobre uma chapinha de polipropileno (10 x 10 previamente desengordurada com metiletilcetona. JJUíi, 1 espessura média de pé depositada é igual 0 polipropileno que constitui a chapinha tem ume temp<= ratura de fusão de 1Ó3°C e uma temperatura de deformação sob carga de 0,4-6 KPa igual a 85 C medida de acordo com a norma /.STMD 6!+8. A temperatura de peliculização do revestimento é igual a 171°C. D - Preparação do material Com^osito 0 substrato assim revestido é colocado sobre um tapete cuja velocidade de deslocação e de 0,7 m/min. no interior do re cinto fechado.
Utiliza-se um gerador de potência 1,8 liW e um aplicador ressonante como descrito em l.D.
Uepois do tratamento, o revestimento com a espessura de 120^J3m tem um aspecto brilhante e uniforme. A peliculização do revestimento é contínua e não se ob serva deformação da chapinha revestida. 0 ensaio de sresistinciâ. à metiletilcetona da um resulta do de 52 idas e vindas.
Exem-
Exemplo 9 C»'
Expõe-se uma chapinha de polipropileno não revestido aeção das micro-ondas nas mesmas condições que em Ι.Γ.
Depois do tratamento, a temperatura superficial da cha pinha 4 igual a *κ)°0.
Exemplo 10
Por meio de um revestimento com as mesmas carscterísticas que as descritas em l.i e l.B, reveste-se uma chapinha de polieti leno de grande densidade (PE gd) cuja temperatura de fusão e igual a 130°C. A chapinha de PE gd assim revestida é submetida à acçao das micro-ondas de maneira igual à descrita em Ι.Γ.
Depois do tratamento, o revestimento com a espessura de 25 jm tem um aspecto brilhante e a peliculi?açso é contínua. ílso se observa deformação da chapinha. 0 ensaio de resistência h metiletilcetona da um resul tado de 55 idas e vindas.
Exemplo 11 A - Preparação do Revestimento
Misturam-se em turbina de grande velocidade os cons, tituintes do revestimento que se segue: B - Constituintes do Revestimento A composição do revestimento compreende (em gramas): 16 “ água desmineralizada 22 ~ silieato de pota'ssio 1,12 “ emulsão acrílica a kó % em peso de extracto seco 1»56 (lureza Tukon: 12; pH 10) - copolímero de vinil-pirrolidona e de acetato de 1>12 vinilo (6θΑθ) a 10 em peso de extracto seco na sgua» “ emulsão acrílica a 12 % em peso de extracto seco 28,7 (Dureza Tokon: 10; 9 2^ PH ^ 10) - agente bactericida e fungicida - poliamida 12 com granulometria média de 10^;.m ^»9 (viscosidade inerente no metacresol a 25°C: 1,05) C - Aplicação do Revestimento 0 revestimento é aplicado s berra de ΙΟΟ^μπι sobre uma chapinha de polipropileno (10 x 10 x 0,3 em) previamente de sengordurada com metiletilcetona. 0 polipropileno que constitui s chapinha tem uma tem-perstura de fusão de l63°C e urna. temperatura de deformação sob carga de 0,k6 KPa igual a 85°C medida de acordo com a norma ASTM D 61*3. A temperatura de peliculização do revestimento é de 176°C. D - Preparação do Material Compósito 0 substrato assim revestido e colocado sobre um tape te cuja velos idade de deslocação é de 0,7 m/min, no interior cio recinto.
Utiliza-se um gerador de potência 1,8 kW e um aplica- dor ressonante conforme descrito em l.D.
Depois do tratamento, o revestimento com a espessura de 25Jxz tem um aspecto acetinado e liso sobre o conjunto da superfície da chapinha revestida, e não se observa deformação ds chapinha revestida. 0 ensaio de resistência h metiletilcetona praticado sobre a chapinha da' um resultado de 60 idas e vindas.

Claims (9)

-18- REIVINDICAÇOES 1.- Processo para a fabricação âe um material compósito que compreende um substrato pouco ou nada excitável pelas micro-ondas e um revestimento à base de uma composição polimêrica em pó exci- y tável pelas micro-ondas, em que a temperatura de fusão do substra to é menor do que a temperatura de formação da película da composição polimêrica, caracterizado por se revestir o substrato por meio da composição polimêrica e se submeter em seguida a uma irra diação electromagnética no domínio das micro-ondas que proporciona ondas estacionárias.
1 a 4, caracterizado por a composição polimérica conter aditivos e/ou cargas e/ou pigmentos e/ou corantes, de preferência até 50% em peso da preparação total.
2.- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a espessura do revestimento ser menor ou igual a 300jjj&, e de preferência menor do que 100jjjín.
3. - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracte-rizado por o substrato ser â base de poliolefinas per-halogenadas ou não e de preferência â base de polietileno, polipropileno, politetrafluoroetileno, isoladamente ou em mistura.
4. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por se incluírem: homo- ou copolímeros que derivam de monõmeros como metacrilato de metilo, acetato de vinilo, os ésteres superiores do ácido acrí lico e metacrílico tais como metacrilato de n-butilo, acrilato de isobutilo, os esteres do ácido fumãrico ou maleico ou os ésteres vinxlicos, as acrilamidas, os aminometacrilatos, os hidroxi- acrilatos, as N-metilolacrilamidas, os ácidos acrílico e metacrílico, os halogenetos de vinilo ou de vinilideno, os éteres alquí-licos ou vinxlicos, copolímeros de fluoreto de vinilideno e de um ou mais comonõ-meros perfluorados ou clorofluorados, - poliamidas, - e/ou polieteramidas.
5. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a composição polimérica conter poli-fluoreto de vinilideno.
6.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações -20-
7. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se aplicar a composição polimérica sobre o substrato sob uma forma pulverulenta.
8. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se aplicar a composição polimérica sobre o substrato sob uma forma líquida.
9. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1, 7 ou 8, caracterizado por o substrato revestido não se manter imóvel quando recebe a irradiação electromagnética, Lisboa, 30 de Março de 1990 O Agsnfe Oficial da Prcprisciade Indusfrlal
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