BRPI0911885B1

BRPI0911885B1 - processo para a redução de atrito

Info

Publication number: BRPI0911885B1
Application number: BRPI0911885A
Authority: BR
Inventors: Barth Marita; Clerici Vittorio
Original assignee: Dow Corning
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2018-12-26
Also published as: BRPI0911885A2; CN102015919A; EP2276815B1; GB0808685D0; KR20110007171A; JP2011522912A; EP2276815A1; KR101607470B1; JP5615806B2; WO2009138471A1; US20110165331A1

Abstract

processo para a redução de atrito trata-se de um processo para a redução de atrito de uma superfície que compreende a aplicação, à superfície, de uma composição de revestimento que compreende partículas em um aglutinante de resina, caracterizado pelo fato de que as partículas consistem em partículas de cerâmica que têm uma distribuição de tamanho de partícula bimodal, na qual 15 a 75%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula 10 na faixa de 10 a 250nm e 25 a 85%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula na faixa de 3 a 25pm, ao menos 90%, em volume, das partículas de cerâmica com o tamanho de partícula nas faixas mencionadas. o processo pode ser precedido pelo revestimento da superfície 15 com um revestimento de inibição de corrosão que compreende partículas de alumínio e/ou partículas de zinco em um aglutinante de titanato orgânico ou silicato.

Description

PROCESSO PARA A REDUÇÃO DE ATRITO [001] Esta invenção refere-se a um processo para a redução de atrito por meio do fornecimento de uma determinada composição de revestimento anti-atrito sobre uma superfície. As composições de revestimento anti-atrito são bem conhecidas na técnica por fornecerem lubrificantes de película seca de alto desempenho que oferecem lubrificação permanente livre de manutenção sob condições de trabalho que os lubrificantes convencionais (tais como graxas sintéticas e óleo mineral) não podem resistir. As aplicações típicas para os revestimentos anti-atrito incluem lubrificação permanente seca de parafusos, dobradiças, partes de travamento, ímãs e partes do motor e engrenagem.

[002] As composições de revestimento anti-atrito consistem tipicamente em dispersões de lubrificantes sólidos em resinas e solventes. Por exemplo, o documento sob o n°. EP-A-976795 descreve uma composição de revestimento anti-atrito que compreende um lubrificante, um inibidor de corrosão e um solvente, em que o lubrificante compreende uma mistura de cera de poliolefina com resina fenólica, resina epóxi e resina de polivinilbutiral.

[003] Os revestimentos anti-atrito podem conter um inibidor de corrosão e/ou podem ser aplicados sobre um revestimento anti-corrosão. O documento sob o n°. WO-A02/088262 descreve uma composição de revestimento que compreende um silicato e um aglutinante de titanato orgânico e partículas de alumínio e partículas de zinco como inibidor de corrosão em um solvente. Este revestimento anti-corrosão pode ser revestido externamente com um

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2/28 revestimento anti-atrito que compreende uma mistura de lubrificante de resina fenólica, resina epóxi, resina de vinil butiral e politetrafluoroetileno em um solvente, ou com um revestimento de topo livre de partícula de metal que compreende um silicato e um titanato orgânico.

[004] 0 documento sob o n°. US-A-2002/0192511 descreve a dispersão de um material funcional em um liquido que contém um fosfato dissolvido, o revestimento da dispersão sobre um substrato e o aquecimento para converter o revestimento em um revestimento funcional, no qual o material funcional é integrado em uma fase de matriz inorgânica. 0 material funcional pode ser, por exemplo, silício, ZrÜ2, AI2O3, S1O2, T1O2, TiN, politetrafluoroetileno, polietileno, poliamida, nitreto de boro, nitreto de silício, M0S2, M0S12 ou óxido de cromo.

[005] 0 documento sob o n°. US-A-2003/0213698 descreve um processo de tratamento de lubrificação para um material de liga de Al ou Al que inclui a anodização do material e a formação de um revestimento de lubrificação que inclui uma resina de poliéster (30 a 70 partes em massa) , um PTFE particulado (30 a 70 partes em massa) e partículas de cerâmica (alumina) (0,5 a 5 partes em massa), e 2 a 20 pm de espessura, para conferir, assim, excelente resistência à adesão e emperramento e um baixo atrito ao material de liga de Al ou Al. As partículas de cerâmica são descritas como sendo, de preferência, partículas de alumina que têm um tamanho de partícula médio de 0,001 a 0,2 pm.

[006] O documento sob o n°. US-A-2003/0097945 descreve um cilindro de alimentação de papel feito de plástico e que tem um revestimento de cerâmica sobre a

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3/28 superfície do cilindro. 0 revestimento de cerâmica compreende AI2O3, S1O2, ZrÜ2, SiC, TiC, TaC, B4C, Cr2C2, SÍ3N4, BÍN, TÍN, AIN, TiB₂, ZrB₂, TiO₂ ou MgF₂. 0 revestimento é formado por meio de jateamento de um gás de processamento que inclui partículas de cerâmica sobre a superfície do cilindro plástico.

[007] O documento sob o n°. US-A-2007/0099027 descreve um revestimento resistente ao desgaste que compreende um suporte duro que tem camadas finas dispostas sobre o mesmo. O suporte duro compreende uma matriz de liga de metal com partículas duras dispersas sobre a mesma. As camadas finas têm características diferentes umas das outras. O documento sob o n°. US-A-2005/121402 descreve a formação de revestimentos resistentes ao desgaste por meio da aplicação de carburetos, nitretos, boretos ou óxidos de metal duro, a uma superfície de liga ou metal a uma pressão de 400 a 5000 MPa. O procedimento pode ser repetido com a

diminuição	do	tamanho do	grão	dos	carburetos,	nitretos,
boretos ou	óxidos de metal	duro.
[008]	Um	documento	de	M.	Kautt,	intitulado
'Contribution	of nanotechnology	to the	increased

performance and expansion of applications of microsystems in Galvanotech' 4/2004, descreve o uso de nanopartículas (partículas com tamanho abaixo de lOOnm) na tecnologia micro-eletrônica. Um documento de F. Haupert e B. Wetzel, intitulado 'Production and structure property relationship of nanoparticle-reinforced plastics and their effect on the tribological behaviour', apresentado na Technische Akademie

Esslingen, durante o 15° seminário internacional em tribologia Automotive and Industrial

Lubrication, em

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4/28 janeiro de 2006, descreve o uso de nanopartículas de alumina para reforçar os termoplásticos de epóxi e avaliar os termoplásticos reforçados sob o aspecto tribológico.

[009] Em um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um processo para a redução de atrito de uma superfície por meio da aplicação, à superfície, de uma composição de revestimento anti-atrito que compreende partículas em um aglutinante de resina orgânica, caracterizada pelo fato de que as partículas têm uma distribuição de tamanho de partícula bimodal, na qual 15 a 75%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula na faixa de 10 a 250nm e 25 a 85%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula na faixa de 3 a 25pm, ao menos 90%, em volume, das partículas de cerâmica que têm o tamanho de partícula nas faixas mencionadas.

[0010] Prefere-se que, no processo para a redução de atrito e desgaste de uma superfície, a composição de revestimento anti-atrito seja aplicada a fim de se obter uma espessura seca a partir de 1 a 20pm.

[0011] A invenção também inclui, em mais outro aspecto, o uso de um revestimento que compreende partículas de cerâmica que têm uma distribuição de tamanho de partícula bimodal, na qual 15 a 75%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula na faixa de 10 a 250nm e 25 a 85%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula na faixa de 3 a 25pm, ao menos 90%, em volume, das partículas de cerâmica que têm o tamanho de partícula nas faixas mencionadas, em um aglutinante de resina para reduzir o atrito e o desgaste de uma superfície.

[0012] No documento sob o n°. US-A-2006/0147674 é

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5/28 descrita uma composição curável por UV usada como uma película protetora para dispositivos de exibição para a aplicação óptica, a qual tem como base uma mistura de resina com nanopartículas de sílica e/ou ZrO2 em uma distribuição bimodal para tamanho de partícula. No entanto, não há menção de quaisquer benefícios de atrito.

[0013] As partículas de cerâmica que podem estar presentes na composição usada no processo ou uso da invenção consistem em partículas inorgânicas duras que tendem a ser insolúveis na maioria dos solventes. As partículas de cerâmica preferidas consistem nas partículas cerâmicas de óxido, particularmente, partículas de alumina (AI2O3) . Outras partículas cerâmicas de óxido que podem ser usadas incluem as partículas de ZrÜ2, S1O2 e T1O2. As partículas de cerâmica podem ser, alternativamente, partículas de nitreto, carbureto ou boreto, por exemplo, as partículas nitreto de boro, nitreto de silício ou carbureto de silício. As misturas de duas ou mais partículas de cerâmica diferentes também podem ser utilizadas.

[0014] O tamanho de partícula primário médio das partículas de cerâmica se situa, de preferência, na faixa 1 a lOOnm, com mais preferência, ao menos 5nm. As partículas particularmente preferidas consistem nas partículas de alumina de tamanho de partícula primário médio a partir de 10 a 30 ou 50nm. As mesmas incluem, por exemplo, as 'nanopartículas de AI2O3' da Degussa AG, as quais têm um tamanho de partícula primário médio de

18nm e estão comercialmente disponíveis sob o nome

Aeroxide. No entanto, tais partículas finas tendem a se aglomerar, resultando na descoberta de que o tamanho de partícula

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6/28 medido destas 'nanoparticulas de A12Ü3' _r conforme fornecido, é de cerca de ll,5pm. Descobriu-se que tais partículas aglomeradas são úteis em revestimentos antiatrito a serem usados em um processo ou uso de acordo com a invenção, particularmente, se o tamanho de partícula primário médio for abaixo de 200nm.

[0015] Descobriu-se que as partículas de cerâmica que têm uma distribuição de tamanho de partícula bimodal são particularmente eficazes na redução de atrito e desgaste de uma superfície, quando usadas em revestimentos anti-atrito de acordo com a invenção. Prefere-se que a distribuição de tamanho de partícula seja de tal modo que 15 a 75%, em volume, das partículas tenham um tamanho de partícula abaixo de 250nm, de preferência, na faixa de 10 a 250nm, com mais preferência, abaixo de 200nm, com a máxima preferência, a partir de 50 a 200nm e 25 a 85%, em volume, das partículas tenham um tamanho de partícula na faixa de 3 a 25pm, com mais preferência, 5 a 15pm. Prefere-se que ao menos 90%, em volume, com mais preferência, ao menos 95%, das partículas de cerâmica tenham o tamanho de partícula nas faixas mencionadas. Com a máxima preferência, 30 a 50%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula na faixa de 50 a 200nm e 70 a 50%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula na faixa de 5 a 15pm.

[0016] Descobriu-se que as partículas de alumina que têm tal distribuição de tamanho de partícula bimodal podem ser preparadas a partir das 'nanoparticulas de A12Ü3' aglomeradas descritas acima por meio do cisalhamento em um misturador de alto cisalhamento que opera, por exemplo, a

6000 a 15000 rpm. Os exemplos de tais misturadores de alto

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7/28 cisalhamento incluem os misturadores de alto cisalhamento Ultraturrax™ T25, vendidos por IKA, para o uso como um misturador de laboratório e os misturadores de alto cisalhamento CMS-UTL™ vendidos por IKA para o uso como um misturador industrial. As partículas de alumina podem ser cisalhadas, por exemplo, na presença do diluente e aglutinante de resina, tal como solvente orgânico, usados na composição de revestimento anti-atrito. Descobriu-se, no entanto, que um moinho de esferas, o qual opera geralmente em cisalhamento menor por um período maior, não tende a produzir uma distribuição de tamanho de partícula bimodal. Por exemplo, um moinho de esferas vendido por Netzsch, como particularmente adequado para nanopartícuias, é de fato mais eficaz na cominuição de todos os aglomerados nas 'nanopartículas de Α1₂θ3' , mas não produz uma distribuição de tamanho de partícula bimodal.

[0017] Nas tabelas em anexo,

- A tabela 6 representa a distribuição de tamanho de partícula de 'nanopartículas de A1₂O3' dispersas por meio da mistura de baixo cisalhamento em uma solução de uma mistura de resina de fenol-formaldeído, resina epóxi e resina de silicone em uma mistura de solvente de acetato de n-butila e etanol;

- A tabela 7 representa a distribuição de tamanho de partícula das 'nanopartículas de A1₂O3' dispersas na mesma solução com alto cisalhamento por um misturador de laboratório de alto cisalhamento que opera a 10000 rpm;

- A tabela 8 representa a distribuição de tamanho de partícula das 'nanopartículas de A1₂O3' dispersas na mesma solução com alto cisalhamento por um misturador de alto

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8/28 cisalhamento de escala industrial que opera a 9000 rpm;

- A tabela 9 representa a distribuição de tamanho de partícula das 'nanopartículas de A1₂O3' dispersas na mesma solução com cisalhamento médio por um moinho de esferas Netzsch™ vendido como particularmente adequado para nanopartículas.

[0018] O tamanho de partícula foi medido por um analisador de distribuição de tamanho de partícula de dispersão de laser. Conforme observado na tabela 6, o tamanho de partícula médio (aglomerado) das 'nanopartículas de A12O3' fornecidas, tratadas somente com baixo cisalhamento, foi de ll,5pm, sendo que quase todas as partículas aglomeradas se situam na faixa de tamanho de 5 a 30pm. Conforme observado nas tabelas 7 e 8, a A1₂O3 após o cisalhamento em cada tipo de misturador de alto cisalhamento tinha uma distribuição de tamanho de partícula bimodal. 30 a 50% das partículas, em volume, tinham um tamanho de partícula médio de cerca de HOnm e 7 0 a 50% tinham um tamanho de partícula médio de cerca de 9,5pm. Tanto na tabela 7 como na 8, substancialmente todas as partículas tinham um tamanho nas faixas 80 a 160nm e 3 a 2 0pm. As nanopartículas de A1₂C>3 que tinham sido cisalhadas no misturador de alto cisalhamento de escala industrial tinham uma proporção maior de partículas de tamanho de 80 a 160nm, comparadas ás nanopartículas de A1₂C>3 que tinham sido cisalhadas no misturador de laboratório.

[0019] Substancialmente todas as nanopartículas de

A1₂C>3 que tinham sido cisalhadas no moinho de esferas

Netzsch tinham um tamanho de partícula na faixa de 80 a

300nm, com um tamanho de partícula médio de 160nm. A

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9/28 distribuição de tamanho de partícula na tabela 9 mostra um único pico; não há sugestão de distribuição de tamanho de partícula bimodal.

[0020] O aglutinante de resina orgânica pode ser, em geral, selecionado a partir de qualquer um daqueles conhecidos nas composições de revestimento. O aglutinante pode compreender, por exemplo, ao menos uma resina selecionada a partir de resinas fenólicas, resinas epóxi e resina de silicone. As resinas fenólicas preferidas incluem os copolímeros de fenol de formaldeído e os copolímeros de fenol, formaldeído e cresol. Uma resina epóxi preferida consiste em um copolímero de bisfenol A e epicloridrina. As resinas de silicone preferidas consistem em organopolisiloxanos ramificados que contém uma ou mais unidades de siloxano independentemente selecionadas a partir de (R.3SiOo,5) _r (R2S1O) , (RSiOi,5) ou unidades de siloxano (SÍO2) , comumente mencionadas como unidades de siloxano M, D, T e Q, respectivamente, onde R pode ser qualquer grupo orgânico que contém 1 a 30 átomos de carbono, de preferência, grupos alquil ou aril que têm até 8 átomos de carbono, com mais preferência, grupos metil, etil ou fenil. Em particular, as resinas de silicone que compreendem tanto as unidades de siloxano D como T são preferidas. Alternativamente, o aglutinante pode ser uma resina acrílica, resina de poliéster, poliuretano, resina de amino-formaldeído, resina de vinil, por exemplo, polivinil butiral ou resina de poliamidaimida. As misturas de duas ou mais resinas adequadas também podem ser usadas, onde são compatíveis, embora isto não seja preferido.

[0021] A composição de revestimento é usualmente

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10/28 aplicada a partir do solvente, isto é, as partículas de cerâmica são dispersas em uma solução do aglutinante de resina orgânica em um solvente orgânico líquido.

solvente pode ser, por exemplo, selecionado a partir de água, alcoóis (por exemplo, metanol, etanol, propanol, butanol), cetonas (por exemplo, acetona, metil etil cetona, metil butil cetona, metil isobutil cetona, ciclohexanona), ésteres (por exemplo, acetato de butila), solventes de hidrocarboneto aromático (por exemplo, tolueno, xileno), solventes de hidrocarboneto alifático (por exemplo, aguarrás) e solventes heterocíclicos (por exemplo, Nmetilpirrolidona, N-etilpirrolidona ou gama-butirolactona). O solvente também pode conter uma mistura de dois ou mais tipos diferentes de solventes. Quando o aglutinante de resina compreende resina fenólica, resina epóxi e/ou resina de silicone, alcoóis e/ou ésteres, são solventes particularmente eficazes. Alternativamente, a composição de revestimento pode ser aplicada a partir de uma dispersão aquosa ou não-aquosa. A concentração de aglutinante de resina orgânica na solução ou dispersão pode ser, por exemplo, na faixa de 10 a 50%, de preferência, 15 a 50%, em peso.

[0022] A concentração de partículas de cerâmica, por exemplo, partículas de alumina, na composição de revestimento pode ser, por exemplo, 1 a 20%, de preferência, 1 a 10%, com a máxima preferência, 1 a 5%, em peso, da composição de revestimento anti-atrito de acordo com a invenção. Isto pode ser equivalente ala 30%, respectivamente, 1 a 15 e 1 a 8%, em volume, da película de revestimento seca.

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11/28 [0023] O coeficiente de atrito de substratos revestidos com um revestimento que resulta a partir da composição de revestimento anti-atrito usada em um processo ou uso de acordo com a invenção contra superfícies opostas, tais como superfícies plásticas, de metal ou tecido, é reduzido e o desgaste da superfície do substrato é reduzido, até quando o revestimento não contém lubrificante sólido além das nanopartículas de cerâmica. Isto é surpreendente, uma vez que as nanopartículas são conhecidas como cargas de reforço para termoplásticos em vez de lubrificantes. As composições de revestimento anti-atrito usadas em um processo ou uso de acordo com a invenção também podem, no entanto, conter um lubrificante sólido para proporcionar redução de atrito adicional. Tal lubrificante sólido pode ser, por exemplo, uma cera de hidrocarboneto sólido, tal como uma cera de poliolefina, por exemplo, cera de polipropileno micronizado. O lubrificante sólido pode ser, alternativamente, um fluoropolímero, tal como politetrafluoroetileno (PTFE), uma mistura de PTFE e cera, bissulfeto de molibdênio, grafite, sulfeto de zinco ou fosfato de tricálcio ou qualquer combinação de dois ou mais destes. O lubrificante sólido, se usado, pode estar presente em até 50%, em peso, da composição total de revestimento, por exemplo, 1 a 40%, em peso, particularmente, 1 a 25%. Isto pode ser equivalente a e resultar em 1 a 50%, em volume, da película de revestimento seca quando aplicado. A incorporação das nanopartículas de cerâmica em um revestimento anti-atrito pode aumentar a dureza, a resistência à arranhadura e a resistência ao impacto do revestimento anti-atrito, sem

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12/28 prejudicar as características de elasticidade e flexibilidade do revestimento formulado ou o coeficiente de atrito.

[0024] A composição de revestimento usada em um processo ou uso de acordo com a invenção é geralmente aplicada a um substrato em uma quantidade para proporcionar uma espessura do revestimento de 1 a 20pm, quando seco. A espessura do revestimento é, de preferência, maior que a aspereza de superfície do substrato e pode, deste modo, ser, de preferência, de 5 a 20pm. O revestimento pode ser aplicado por qualquer meio de revestimento, por exemplo, aspersão, que inclui aspersão em aerossol, aspersão isenta de ar, aspersão eletrostática ou um tambor de aspersão, ou por meio de escova, cilindro, revestimento em espiral, por imersão ou fiação por imersão. O revestimento pode ser obtido por meio da aplicação de um único revestimento ou uma pluralidade de revestimentos da composição de revestimento anti-atrito de acordo com a invenção, por exemplo, com o uso de 2 ou 3 etapas de revestimento. Quando aplicada, a composição de revestimento pode ser aquecida para auxiliar a evaporação do solvente. Esta pode ser adicionalmente aquecida, por exemplo, a 100 a 200°C, para curar o revestimento se o aglutinante de resina orgânica compreender uma resina curável por calor, por exemplo, uma resina epóxi, resina fenólica e/ou resina de silicone.

[0025] Os exemplos de substratos que podem ser revestidos em um processo ou uso de acordo com a invenção incluem os componentes automotivos, por exemplo, porcas, parafusos e outros prendedores, partes de trava do portamalas, capô e porta, dobradiças, aparadores de porta, guias

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13/28 de janela, componentes de cinto de segurança e assento, tambores e rotores do freio, e outras partes relacionadas a indústria de transportes. 0 substrato preferido consiste em um substrato de metal e pode, se desejado, ser primeiramente dado um tratamento anti-corrosivo, por exemplo, pode ser fosfatado e/ou revestido com um revestimento de inibição de corrosão.

[0026] Deste modo, em um processo preferido de acordo com a invenção, uma superfície de metal é revestida com um revestimento de inibição de corrosão e, subseqüentemente, revestida com uma composição de revestimento anti-atrito que compreende um aglutinante de resina orgânica que contém partículas de cerâmica com tamanho de partícula primário médio em peso abaixo de lOOnm. O revestimento de inibição de corrosão pode compreender, por exemplo, partículas de metal, tais como partículas de alumínio e/ou zinco, por exemplo, em um aglutinante de titanato orgânico ou silicato, conforme descrito no documento sob o n°. WO-A02/088262. Tais revestimentos de inibição de corrosão são geralmente pigmentados externamente com partículas de zinco (as quais têm uma concentração de volume de pigmento acima da concentração de volume de pigmento crítica) para proporcionar a proteção contra corrosão mais eficaz, mas tal alta concentração de partículas metal tende a conduzir à aspereza de superfície e, deste modo, um alto coeficiente de atrito, e também uma coesão interna insuficiente que proporciona um revestimento especialmente frágil. O revestimento anti-atrito que resulta a partir da aplicação de uma composição de revestimento em um processo ou uso de acordo com a invenção é bem adequado para reduzir o

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14/28 coeficiente de atrito de tais superfícies revestidas com inibição de corrosão e para aumentar a resistência à coesão interna, transporte, impacto e arranhadura do artigo revestido, sem prejudicar a resistência à corrosão do revestimento de inibição de corrosão. Os revestimentos anti-atrito fornecidos por um processo de acordo com a invenção e que contém partículas de cerâmica, por exemplo, alumina, de distribuição de tamanho de partícula bimodal são particularmente eficazes na proteção do revestimento de inibição de corrosão contra danos, conforme mostrado pelos testes de corte transversal e testes de flexão. Os tipos alternativos de revestimentos de inibição de corrosão incluem camadas de folheamento galvânico e camadas galvanizadas por imersão a quente, e os revestimentos antiatrito fornecidos pelo processo de acordo com a invenção

são	adequados	para o	revestimento	externo destes
revestimentos de	inibição	de corrosão.
	[0027] A	invenção	é ilustrada	pelos seguintes

exemplos, nos quais todas as partes e porcentagens são em peso, exceto onde especificado em contrário.

EXEMPLO COMPARATIVO Cl [0028] A composição de revestimento deste exemplo compreendeu uma solução de aglutinante de resina sem qualquer lubrificante sólido. A solução compreendeu 22%, em peso, de uma mistura de resina de fenol-formaldeído, resina epóxi de bisfenol A epicloridrina e resina DT de silicone em uma razão de cerca de 3:1:1 em 7 8% de uma mistura de solvente de metil etil cetona, acetato de n-butila e etanol.

EXEMPLOS DE 1 A 5 E EXEMPLOS COMPARATIVOS C2 E C3

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15/28 [0029] Nestes exemplos, os seguintes ingredientes foram usados nas quantidades mostradas na tabela 1, dispersos na solução de aglutinante de resina do exemplo comparativo Cl, a qual formou o restante de cada composição de revestimento até 100%.

- Nano AI2O3 - 'Nanoparticulas de AI2O3' de tamanho de partícula primário médio de 18nm, mas tamanho de aglomerado de cerca de ll,5pm, comercialmente disponíveis junto a Degussa AG sob o nome Aeroxide. As 'nanoparticulas de AI2O3' forma misturadas com a solução de resina em um misturador de laboratório de alto cisalhamento a lOOOOrpm para produzir AI2O3 com distribuição de tamanho de partícula bimodal conforme mostrado na tabela 7.

- Cera lubrificante sólida - cera de polipropileno micronizado

Corante preto - corante de negro de fumo em solventes compatíveis com a solução de resina

EXEMPLO COMPARATIVO C4 [0030] O exemplo comparativo C4 consiste em um revestimento anti-atrito comercialmente disponível junto a Dow Corning sob a marca registrada 'Molykote D708'.

[0031] Cada composição de revestimento anti-atrito, conforme descrito nos Exemplos 1 a 5 e Exemplos comparativos Cl a C4, foi aspergida sobre uma placa de aço de 0,8mm de espessura, deixada secar e curada por calor a 200°C por 20 minutos, para proporcionar um revestimento de 10 a 12pm de espessura. O coeficiente de atrito frente a polioximetileno acetal (POM) foi medido em um Polytester™, no qual uma esfera de POM oscila sobre a superfície de aço revestida sob uma carga aplicada. As cargas aplicadas forma

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16/28 de 2N e 5N. Os coeficientes de atrito (COF) medidos são mostrados na tabela 1. Para alguns exemplos e exemplos comparativos, o coeficiente de atrito da placa de aço revestida também foi medido frente a um tecido de poliéster (PET) tecido, o qual foi enrolado em torno de um cilindro e oscilou contra a placa revestida no Polytester. Os coeficientes de atrito contra o tecido de PET também são mostrados na tabela 1.

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COF tecido de PET 5N				CM σ> o o	co o o	σ> o o		LO CO x—1 O	t—1 σ> o o
COF tecido de PET 2N				θ' co o o	CO o o	LO σ> o o		CO x—1 O	o x—1 O
COF esfera de POM 5N	O o co o	t—1 σ> o o	o x—1 O	co o x—1 o	LO CO o o	co o o	LO O x—1 O	0,144	r* σ> o o
COF esfera de POM 2N	CM CM O	r* o o	cn σ> o o	CM o x—1 o	θ' co o o	θ' co o o	CO o x—1 O	0,155	r* σ> o o
%, em peso de corante preto	O	o	LO t—1	LO t—1	LO t—1	LO t—1	O	LO t—1	e H ω
%, em peso de cera lubrificante sólida	o	o	O	o t—1	co t—1	co CM	co	cn t—1	(PTFE)
%, em peso de nano A12O3	o	cn	LO t—1	LO t—1	LO t—1	LO t—1	O	O	O
Exemplo	t—1 o	t—1	Csl	cn		LO	Csl O	CO o	O

Petição 870180064816, de 27/07/2018, pág. 26/42

18/28 [0032] Os resultados dos exemplos 1 e 2 comparados com o exemplo Cl mostram que a presença das nanopartículas no revestimento, isto é, as partículas de alumina com distribuição de tamanho de partícula bimodal, proporciona uma redução marcada no coeficiente de atrito. Os resultados do exemplo 1 comparados ao exemplo C2 mostram que a incorporação de 4,9% de nanopartículas proporcionou uma redução muito maior no coeficiente de atrito do que 6,3% de cera lubrificante sólida. De fato, o exemplo 1 proporcionou um coeficiente de atrito menor que o revestimento antiatrito comercial usado no exemplo C4. Os resultados do exemplo 2 comparados ao exemplo C3 mostram que a incorporação de 1,5% de nanopartículas proporcionou uma redução muito maior no coeficiente de atrito do que 1,9% de cera lubrificante sólida.

[0033] Os resultados dos Exemplos 4 e 5 mostram que a incorporação de nanopartículas e cera lubrificante sólida podem proporcionar um coeficiente de atrito significantemente menor do que o revestimento anti-atrito comercial que contém PTFE, usado no Exemplo C4.

EXEMPLOS DE 6 A 10 E EXEMPLO COMPARATIVO C5 [0034] Nestes exemplos, as 'nanopartículas de A12O3' em conjunto com uma mistura de lubrificante sólido de PTFE e cera de polipropileno micronizado em uma razão de peso de cerca de 1:1 e/ou um corante prata, comercialmente disponível sob a marca registrada Stapa Hydrolan, foram usadas nas quantidades mostradas na tabela 2 e foram dispersas na solução de resina do exemplo comparativo Cl, a qual formou o restante de cada composição de revestimento anti-atrito até 100%. As 'nanopartículas de A12O3' foram

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19/28 misturadas com a solução de resina em um misturador industrial de alto cisalhamento a 9000rpm para produzir AI2O3 com distribuição de tamanho de partícula bimodal. 0 exemplo comparativo C5 consiste em um revestimento superior anti-atrito comercialmente disponível junto a Doerken sob o nome 'Delta Protekt VH301GZ'.

TESTES DE FLEXÃO E CORTE TRANSVERSAL [0035] As placas de aço foram revestidas com o revestimento resistente a corrosão do Exemplo 1 do documento sob o n°. WO- A-02/088262, em duas espessuras de película diferentes de 8pm e 14pm. Cada uma destas placas revestidas foi revestida externamente com a composição de revestimento anti-atrito de cada um dos exemplos 6 a 10, de acordo com a invenção. Após o revestimento da composição, o revestimento anti-atrito resultante foi deixado secar e foi curado por calor a 200°C por 20 minutos para proporcionar um revestimento de 6pm de espessura. Cada quadro revestido foi, então, submetido a um teste de corte transversal de acordo com o ASTM D-3359. Neste teste, um dispositivo de corte padrão (com 1 mm ou 2mm de distância entre os gumes cortantes) faz vários arranhões a 90° uns aos outros com pressão suficiente para atingir o substrato de metal. Uma película adesiva padrão é aplicada á área arranhada e, então, bruscamente removida. Os resultados são mostrados na tabela 2.

[0036] As placas revestidas com o revestimento resistente à corrosão do exemplo 1 do documento sob o n°.

WO-A-02/088262, em 8pm e 14pm e com revestimento externo com cada um dos revestimentos anti-atrito que resultam a partir dos exemplos 6 a 10, de acordo com a invenção,

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20/28 também foram submetidas a um teste de flexão de acordo com o ASTM D-1737. Neste teste, a placa revestida é curvada a 180° em torno de um mandril cilíndrico. Os sistemas de revestimento systems que não têm boa elasticidade racham na área flexionada. Os resultados também são mostrados na tabela 2.

Petição 870180064816, de 27/07/2018, pág. 29/42 co CXl τ—I

CXl

CXl i-q

M ffl

Eh

CD 4-> ω

O o H <i

ο Μ 4-1

tti L4 β

β Μ β

β L4 β

ο

Ο

CD

M

Ό

4-1

Eh

o

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t: <ίϋ

ίϋ

β

ο

β

ο

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CD

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CD

e

CD

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CD

1

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ο ω ίϋ

CL e ο ο

ο ω ίϋ

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CD

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CD Ό

CD

β

íd

cn LD

transversal

CXl

CD L4

removida]

ASTM D-33

CD 4-> O O

Lâmina de

de [% de á

1----------1 ο 1 ffl LO

0Β-[>65]

cn

ι—1

x—1

[% de área

LO

íd

removida]

CO CO 1 Q s EH ω

CD 4-> O O

m CD > m β rti

CD Ό (ti β H e

1----------1 ο 1 ffl LO

0Β-[>65]

4->

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CD

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CD Ό

CD 4-> β

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CD 4-1 β β

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CD 4->

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ω

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e CD	Ό Ο	Ο β β ζ^-<	CO Ο CX1	Ο	LO	χ—1	CX1
	ω	ι—1
ο\ο	CD
	CL

LO O

I_____________________________________________________________________________________I________________________________________________________________________________

Petição 870180064816, de 27/07/2018, pág. 30/42

O

22/28 [0037] As placas com revestimento externo com as composições de revestimento anti-atrito dos exemplos 6 a 10 mostraram muito boa resistência no teste de corte transversal, com muito pouca remoção do revestimento quando a película adesiva foi removida. Em comparação, as placas com revestimento externo com os revestimentos anti-atrito comerciais do exemplo C4 ou C5 mostram remoção muito maior do revestimento (revestimento de inibição de corrosão e revestimento superior) quando a película adesiva foi removida.

[0038] As placas com revestimento externo com as composições de revestimento anti-atrito dos exemplos 6 a 10 mostraram muito boa elasticidade, enquanto que as placas com revestimento externo com os revestimentos anti-atrito comerciais do exemplo C4 ou C5 mostraram mais rachadura na flexão.

TESTE DE ASPERSÃO DE SAL [0039] Os parafusos de aço foram revestidos com o revestimento resistente à corrosão do exemplo 1 do documento sob o n°. WO-A- 02/088262, como revestimento de base e com diversos revestimentos superiores conforme descritos na tabela 2. Os parafusos revestidos foram submetidos a um teste de aspersão de sal de acordo com o DIN 50021, no qual os parafusos foram mantidos em uma câmara na qual uma solução de sal aquoso a 5% é aspergida. O período de tempo em horas até a formação de ferrugem vermelha foi observado para cada teste e registrado na tabela 3.

TABELA 3

Revestimento

Horas até

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23/28

superior	de base pm	superior pm	ferrugem
Nenhum	8	0	300
Cl	10	5	650
Exemplo 7	8	5	550
Exemplo 9	8	5	600
C4	9	7	400

[0040] Os revestimentos anti-atrito que resultam a partir das composições dos exemplos 7 e 9, de acordo com a invenção, protegeram o revestimento resistente à corrosão de modo que a resistência à aspersão de sal foi melhor do que o revestimento resistente à corrosão usado sozinho ou com o revestimento anti-atrito do exemplo C4. Como uma comparação, um sistema de revestimento comercial de revestimento resistente à corrosão e revestimento superior

anti-atrito,	comercialmente	disponível	sob a	marca
registrada	'Geomet', mostrou	cerca de	400 horas	até a
formação de	ferrugem vermelho	no teste de	aspersão de	sal.
TESTE	DE LUBRIFICAÇÃO
[0041]	A resistência ao	desgaste e	o coeficiente de

atrito (COF) dos revestimentos anti-atrito que resultam a partir das composições dos exemplos 7 a 10, de acordo com a invenção, foram medidos de acordo com o DIN 51834. As peças de teste planas cilíndricas foram revestidas com diversos revestimentos superiores conforme descrito na tabela 4. Para cada revestimento, uma amostra de aço esférica com raio de 16mm foi oscilada contra a amostra cilíndrica revestida sob uma carga crescente, conforme especificado em DIN 51834, método de capacidade de carregamento de carga, a 40 °C e 4 0% de umidade relativa (RH) até que um aumento repentino do coeficiente de atrito fosse registrado,

Petição 870180064816, de 27/07/2018, pág. 32/42

24/28 indicando a emperramento do revestimento. 0 tempo em minutos para alcançar a emperramento, e o COF antes do emperramento, são registrados na tabela 4. Nos Exemplos comparativos 4 a 6, os seguintes revestimentos comerciais foram submetidos ao teste DIN 51834:

- 0 exemplo comparativo C4 consiste em um revestimento anti-atrito comercialmente disponível junto a Dow Corning, sob a marca registrada 'Molykote® D708';

exemplo comparativo C5 consistem em um revestimento superior anti-atrito comercialmente disponível junto a Doerken, sob o nome 'Delta Protekt VH301GZ'.

- 0 exemplo comparativo C6 consiste em um revestimento superior anti-atrito comercialmente disponível junto a Whitford, sob o nome Xylan 5230.

TABELA 4 - CONDIÇÕES: 40°C E 40 % DE RH

Exemplo	Tempo até emperramento [min.]	COF
7	26	0,07
8	65	0,07
9	75	0,07
10	80	0,07
C4	22	0,2
C5	22	0,28
C6	1	valor muito alto

[0042] Os revestimentos que resultam a partir da invenção mostram claramente resistência aperfeiçoada sob uma carga crescente contínua e, portanto, capacidade de carregamento de carga aperfeiçoada, e um coeficiente de atrito consistentemente menor.

[0043] As peças de testes revestidas com os revestimentos anti-atrito dos exemplos 7, 9 e 10 também

Petição 870180064816, de 27/07/2018, pág. 33/42

25/28 foram submetidas ao teste DIN 51834 (método de capacidade de carregamento de carga) a 80°C e 90 % de RH. Os resultados são mostrados na tabela 5 abaixo.

TABELA 5 - CONDIÇÕES: 80°C AND 90 % RH

Exemplo	Tempo até emperramento [min.]	COF
7	35	0,07
9	73	0,06
10	>180	0,06

EXEMPLO COMPARATIVO C7 [0044] O exemplo 6 foi repetido com a diferença em que as 'nanoparticulas de AI2O3' foram misturadas com a solução de resina em um moinho de esferas Netzsch para produzir AI2O3 com distribuição de tamanho de partícula normal e diâmetro de partícula médio de 160nm, conforme mostrado na tabela 9.

[0045] O desempenho do revestimento do exemplo comparativo C7 nos testes de flexão e corte transversal não foi tão bom quanto ao dos revestimentos que resultam a partir dos exemplos 6 a 10. No teste de corte transversal, de acordo com o ASTM D-3359, a placa com revestimento externo com a composição de revestimento do exemplo comparativo C7 foi mais frágil do que as placas com revestimento externo com os revestimentos dos exemplos 6 a 10. Houve remoção do revestimento (revestimento de inibição de corrosão e revestimento superior) quando a película adesiva foi removida, a uma extensão similar ás placas revestidas com os sistemas do exemplo C4 e exemplo C5. No teste de flexão, de acordo com o ASTM D-1737, a placa com revestimento externo com a composição de revestimento do exemplo comparativo C7 mostrou mais rachadura do que as

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26/28 placas revestidas externamente com os revestimentos antiatrito que resultam a partir dos exemplos 6 a 10, indicando que o revestimento do exemplo comparativo C7 tinha menos flexibilidade. A extensão da rachadura da placa com revestimento externo com a composição de revestimento do exemplo comparativo C7 foi similar à das placas revestidas com os sistemas do exemplo C4 e exemplo C5.

TABELA 6 DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULA DE 'NANOPARTÍCULAS DE AL2O3'

Diâmetro	Porcentagem em	Porcentagem
(pm)	volume	acumulativa
7	1,5	1,5
8	6	7,5
9	16	23,5
10	29	52,5
11	26	78,5
12	14	92,5
13	5	97,5
14	2	99,5
15	0,5	100

TABELA 7 DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULA DE 'NANOPARTÍCULAS DE AL2O3'

Diâmetro	Porcentagem em	Porcentagem
(pm)	volume	acumulativa
0,07	1	1
0,08	3,5	4,5
0,09	9	13,5
0,10	14	27,5
0,11	12	39,5
0,12	5,5	45

Petição 870180064816, de 27/07/2018, pág. 35/42

27/28

0,13	1,5	46,5
0,14	0,5	47
5	0,5	47,5
6	1	48,5
7	3,5	52
8	8	60
9	10,5	70,5
10	11	81,5
11	9,5	91
12	6	97
13	2	99
14	1	100

TABELA 8 DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULA DE 'NANOPARTÍCULAS DE AL2O3'

Diâmetro	Porcentagem em	Porcentagem
(pm)	volume	acumulativa
0,07	1	1
0,08	4	5
0,09	10,5	15,5
0,10	15,5	31
0,11	13	44
0,12	7	51
0,13	2	53
0,14	0,5	53,5
3	0,5	54
4	1,5	55,5
5	4	59,5
6	7	66,5
7	10	76,5

Petição 870180064816, de 27/07/2018, pág. 36/42

28/28

8	10	86,5
9	7	93,5
10	4	97,5
11	2	99,5
12	0,5	100

TABELA 9 DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULA DE 'NANOPARTICULAS DE AL2O3'

Diâmetro	Porcentagem em	Porcentagem
(pm)	volume	acumulativa
OO 0	1	1
0,9	2	3
1	4	7
1,1	10	17
1,2	20	37
1,3	26	63
1,4	21	84
1,5	11	95
1,6	4	99
1,7	1	100

Petição 870180064816, de 27/07/2018, pág. 37/42

Claims

1. Processo para a redução de atrito de uma superfície compreendendo a aplicação à superfície de uma composição de revestimento que compreende partículas em um aglutinante de resina, CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas são partículas de cerâmica tendo uma distribuição de tamanho de partícula bimodal preparadas a partir de nanopartículas de AI2O3 aglomeradas pelo cisalhamento em um misturador de alto cisalhamento que opera, por exemplo, a 6000 a 15000 rpm, na qual 15 a 75%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula medido por um analisador de distribuição de tamanho de partícula de dispersão de laser na faixa de 10 a 250 nm e 25 a 85%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula medido por um analisador de distribuição de tamanho de partícula de dispersão de laser na faixa de 3 a 25pm, ao menos 90%, em volume, das partículas de cerâmica tendo tamanho de partícula medido por um analisador de distribuição de tamanho de partícula de dispersão de laser nas faixas mencionadas.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato das partículas tendo um tamanho de partícula na faixa de 3 a 25 pm serem partículas aglomeradas tendo um tamanho de partícula primário medido por um analisador de distribuição de tamanho de partícula de dispersão de laser na faixa de 50 a 200nm.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato das partículas de distribuição de tamanho de partícula bimodal serem derivadas por meio da mistura de alto cisalhamento a

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2/4

partir de partículas aglomeradas tendo um tamanho de partícula medido por um analisador de distribuição de tamanho de partícula de dispersão de laser na faixa de 3 a

25pm.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato das partículas de cerâmica serem partículas de alumina.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato das partículas de cerâmica serem dispersas em uma solução ou emulsão do aglutinante de resina em um líquido.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato da concentração de partículas cerâmicas na composição de revestimento ser 1 a 20%, em peso. 7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato do

aglutinante compreender ao menos uma resina selecionada a

partir de resinas fenólicas, resinas epóxi e resinas de silicone. 8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato da composição

de revestimento também conter um material lubrificante sólido selecionado a partir de cera de hidrocarboneto sólido, fluoropolímero, uma mistura de PTFE e cera, bissulfeto de molibdênio, grafite, sulfeto de zinco ou fosfato de tricálcio ou qualquer combinação de dois ou mais destes.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8,

CARACTERIZADO pelo fato do material lubrificante sólido

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3/4 compreender uma cera e/ou politetrafluoroetileno.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato da composição de revestimento conter 1 a 40%, em peso, de politetrafluoroetileno e/ou cera sólida.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato da composição de revestimento não conter material lubrificante sólido além das partículas de cerâmica.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato da superfície que é revestida ser uma superfície de metal prérevestida com um revestimento de inibição de corrosão.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato do revestimento de inibição de corrosão compreender partículas de metal.

14. Processo para o revestimento de uma superfície de metal CARACTERIZADO por compreender o revestimento da superfície com um revestimento de inibição de corrosão que compreende partículas de alumínio e/ou partículas de zinco em um aglutinante de titanato orgânico ou silicato e o revestimento externo obtido de acordo com um processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

15. Uso de um revestimento compreendendo partículas de cerâmica tendo uma distribuição de tamanho de partícula bimodal, preparada a partir de nanopartículas de AI2O3 aglomeradas pelo cisalhamento em um misturador de alto cisalhamento que opera, por exemplo, a 6000 a 15000 rpm, na qual 15 a 75%, em volume, das partículas têm um tamanho de

Petição 870180064816, de 27/07/2018, pág. 40/42

4/4 partícula medido por um analisador de distribuição de tamanho de partícula de dispersão de laser na faixa de 10 a 250nm e 25 a 85%, em volume, das partículas têm um tamanho de partícula medido por um analisador de distribuição de tamanho de partícula de dispersão de laser na faixa de 3 a 25pm, ao menos 90%, em volume, das partículas de cerâmica com o tamanho de partícula nas faixas mencionadas, CARACTERIZADO por ser em um aglutinante de resina para reduzir o atrito e o desgaste de uma superfície.

16. Uso, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato das partículas de cerâmica serem partículas de alumina.