BRPI1005826A2

BRPI1005826A2 - Composições de revestimento epóxi em pó, artigo e método para proteção de um artigo

Info

Publication number: BRPI1005826A2
Application number: BRPI1005826-5A
Authority: BR
Inventors: Mark A. Smith
Original assignee: 3M Innovative Properties Company
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2020-12-15
Also published as: AU2010216270A1; CA2750475A1; MY153907A; RU2011131104A; RU2483090C2; US20140148530A1; EP2398863A1; CA2750475C; WO2010096345A1; US8679632B2; US20110294921A1; EP2398863B1; CN102317387A; AU2010216270B2; CN102317387B

Abstract

composições de revestimento epóxi em pó, artigo e método para proteção de um artigo. a presente invenção está relacionada a uma composição de revestimento epóxi em pó, destinada a revestir um substrato. a composição de revestimento compreende: (a) de cerca de 50% a cerca de 90%, em peso, de pelo menos uma resina epóxi, (b) de cerca de 1% a cerca de 30%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão do tipo catecol novolac, e (c) de cerca de 0,1% a cerca de 5%, em peso, de óxido de magnésio. o revestimento pode, também, incluir de cerca de 10% a cerca de 48%, em peso, de uma carga inorgânica. a composição de revestimento proporciona a tubulações, vergalhões e outros substrato, adesão otimizada sob condições de operação em alta temperatura e resistência aprimorada a danos causados por deslocamento catódico.

Description

| 1 | . “COMPOSIÇÕES DE REVESTIMENTO EPÓXI EM PÓ, ARTIGO E MÉTODO PARA PROTEÇÃO DE UM ARTIGO”

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção está relacionada, de modo geral, a — revestimentos para proteção de artigos em metal e, mais especificamente, a revestimentos em epóxi unidos por fusão para dutos destinados ao uso subaquático em ambiente marinho, ao uso acima do solo, ou à implantação no solo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Vários revestimentos protetores para dutos são bem conhecidos na técnica. Adicionalmente, regulamentos federais exigem que dutos de grande porte sejam catodicamente protegidos, de modo a diminuir a ocorrência de falhas devidas à corrosão. A proteção catódica é definida como redução ou eliminação da corrosão mediante a transformação do metal em um cátodo, por —meioda aplicação de uma corrente contínua aplicada ao mesmo, ou da conexão a um anodo sacrificial, geralmente magnésio, alumínio ou zinco.

Embora transformar a estrutura do duto em um cátodo diminua a corrosão em geral, rupturas e imperfeições no revestimento do duto apresentam problemas. Inicialmente, essas rupturas ou "descontinuidades" são protegidas pela carga negativa mas, com o tempo, e em parte devido à presença de umidade e minerais no solo, potencializada em alguns casos pelo conteúdo quente do duto, essa carga negativa pode acelerar a deterioração e o | descolamento do sistema de revestimento nas áreas com descontinuidades. | Por essas razões, a técnica de revestimento do duto tem | 25 dedicado atenção à tarefa de conferir resistência ao descolamento catódico aos vários sistemas de revestimento protetor empregados.

A patente US nº 3.876.606 (Kehr) refere-se a resina epóxi termofixa em pó para revestimento de artigos em metal que se diz apresentarem boa Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 22/140 o ——

resistência ao descolamento catódico. A composição de resina epóxi inclui uma blenda homogênea de éter poliglicidíico de um feno! poliíídrico com um ponto de amolecimento de 70 a 120ºC, um agente endurecedor à base de diidrazida especificado, e pelo menos 15%, em volume, de sulfato de bário e/ou carbonato —decálcio, até um terço do qual pode ser substituído por pó de mica. A patente US nº 5.108.809 (Patil et al.) descreve um revestimento que inclui um composto de elastômero sintético e/ou de borracha natural e, adicionalmente, um agente anfipático de complexação metálica como inibidor de descolamento catódico. A patente US nº 5.859.153 (Kirk et a/)) descreve um revestimento por pó que inclui uma resina epóxi e um composto ou resina de novolac. O composto de novolac é tido como útil para acentuar a adesão da resina epóxi a substratos metálicos sob condições túpicas de revestimento por pó. Embora as tecnologias anteriormente mencionadas possam ser úteis, são necessárias diferentes composições de epóxi em pó que não somente possam aderir ao metal, mas que também apresentem resistência otimizada ao descolamento catódico sob uma variedade de condições de umidade e temperatura elevada.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO O óxido de magnésio e um promotor de adesão à base de catecol —novolaca, usado nas quantidades apresentadas na presente invenção, são usados em combinação para acentuar a resistência ao descolamento catódico em uma composição de revestimento epóxi em pó. Em suma, um aspecto da presente invenção descreve uma composição de revestimento que compreende: (a) de cerca de 50% a cerca de — 90%, em peso, de pelo menos uma resina epóxi, (b) de cerca de 1% a cerca de 30%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão do tipo catecol novolac, e (c) de cerca de 0,1% a cerca de 5%, em peso, de óxido de magnésio. Em outro aspecto, a composição de revestimento pode compreender, ainda, de cerca de Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 23/140

O PA EN

10% a cerca de 48%, em peso, de um material de carga inorgânica. Todas as porcentagens têm por base o peso total da composição de revestimento. : Em outro aspecto, uma composição de revestimento compreende: (a) de cerca de 50% a cerca de 90%, em peso, de pelo menos uma resina epóxi, (b) de cerca de 1% a cerca de 30%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão do tipo catecol novolac, (c) de cerca de 0,5% a cerca de 15%, em peso, de pelo menos um agente de cura, e (d) de cerca de 0,1% a cerca de 5%, em peso, «de óxido de magnésio. Todas as porcentagens têm por base o peso total da composição de revestimento.

Em outro aspecto, uma composição de revestimento compreende: (a) de cerca de 50% a cerca de 90%, em peso, de pelo menos uma resina epóxi, (b) de cerca de 1% a cerca de 30%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão do tipo catecol novolaca, (c) de cerca de 10% a cerca de 48%, em peso, de pelo menos um material de carga inorgânica, (d) de cerca de 0,5% a cerca de 15%, em peso, de pelo menos um agente de cura, e (e) de cerca de 0,1% a cerca de 5%, em peso, de óxido de magnésio. Todas as porcentagens têm por base o peso total da composição de revestimento.

Em ainda outro aspecto, uma composição de revestimento compreende: (a) de cerca de 50% a cerca de 90%, em peso, de pelo menos uma resina epóxi, (b) de cerca de 1% a cerca de 4%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão dó tipo catecol novolac, (c) de cerca de 0,5% a cerca de 15%, em peso, de pelo menos um agente de cura, e (d) de cerca de 0,1% a cerca de 5%, em peso, de óxido de magnésio. Todas as porcentagens têm por base o peso total da composição de revestimento.

Em ainda outro aspecto, uma composição de revestimento compreende: (a) de cerca de 50% a cerca de 90%, em peso, de pelo menos uma resina epóxi, (b) de cerca de 4% a cerca de 20%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão do tipo catecol novolac, e (c) de cerca de Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 24/140 A Pr

0,1% a cerca de 5%, em peso, de óxido de magnésio. Todas as porcentagens têm por base o peso total da composição de revestimento.

Em outro aspecto, uma composição de revestimento compreende: (a) de cerca de 60% a cerca de 75%, em peso, de pelo menos uma. resina epóxi, (b) de cerca de 1% a cerca de 4%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão do tipo catecol novolac, (c) de cerca de 15% a cerca de 35%, em peso, de uma carga inorgânica, (d) de cerca de 1% a cerca de 5%, em peso, de um agente de cura, (e) de cerca de 0,1%, em peso, a 3%, em peso, de um acelerador, e (f) de cerca de 0,1% a cerca de 2%, em peso, de óxido de magnésio. Todas as porcentagens têm por base o peso total da composição de revestimento.

Em alguns aspecios, a composição de revestimento compreende uma quantidade suficiente de resina do tipo catecol novolac para obter a cura da resina sem requerer um agente de cura adicional. Em alguns aspectos, a composição de revestimento pode compreender, ainda, um agente de cura para auxiliar na formação de um revestimento curado.

A composição de revestimento epóxi em pó apresentada pode ser usada como revestimento protetor sobre qualquer superfície. Em uma aplicação, o pó é aplicado a um substrato aquecido. Ao ocorrer o contato com o substrato aquecido, o pó se funde, reage e forma um revestimento. Em uma outra aplicação, o pó é primeiro fundido e, então, aplicado a um substrato. O pó pode, também, ser eletrostaticamente carregado, sendo as partículas de pó carregadas então atraídas a um substrato, o qual pode ser subsequentemente aquecido. O epóxi em pó é particularmente adequado para revestimento de objetos de metal. | 25 Em particular, o epóxi em pó pode ser usado para revestir tubulações destinadas ao uso em dutos de grande porte, com o uso de técnicas convencionais para | aplicação do revestimento.

A descrição apresenta um revestimento em epóxi que tem Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 25/140 " NS

: excelente resistência ao descolamento catódico, conforme definido abaixo. Adicionalmente, o revestimento em epóxi pode ter adesão otimizada, mesmo sob condições de exposição a temperatura elevada e umidade. Essas propriedades são particularmente desejáveis em revestimentos de dutos, 5 paramantera integridade do revestimento e minimizar as falhas do mesmo. Estes e outros aspectos da invenção se tornarão aparentes a partir da descrição detalhada abaixo. Em nenhuma hipótese, entretanto, os sumários acima devem ser concebidos como limitações à matéria reivindicada, pois a mesma é definida somente pelas reivindicações em anexo, que podem sofrer emendas durante o processo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Todas as concentrações estão expressas como porcentagem em peso da composição de revestimento, exceto onde especificado em contrário. Desse modo, a porcentagem de peso total da composição é de 100%, em peso. A composição de revestimento da presente descrição compreende um componente de resina epóxi, um promotor de adesão, (opcionalmente) um material de carga inorgânica e óxido de magnésio. Em algumas modalidades, a composição de revestimento pode compreender, ainda, um agente de cura. Em um aspecto, a composição de revestimento pode compreender de cerca de 50% a cerca de 90%, em peso, de um componente de resina epóxi. Em outro aspecto, a composição de revestimento compreende de cerca de 60% a cerca de 75%, em peso, de um componente de resina epóxi. As resinas de epóxi úteis nas composições da presente invenção são bem conhecidas na literatura. Em algumas modalidades, as resinas de epóxi podem compreender um “ou mais éteres poliglicidílicos de bisfenol A. Estes estão disponíveis em várias pesos equivalentes de epóxi, na faixa de 170 g/equivalente até cerca de 2.500 g/equivalente. Essas versões com os pesos equivalentes de epóxi acima de cerca de Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 26/140

NE

500 g/equivalente são sólidos à temperatura ambiente. As resinas de epóxi sólidas podem incluir resinas à base de bisfenol A, resinas à base de bisfenol F, resinas de epóxi cresol novolac, e resinas de epóxi fenol novolac. Alguns exemplos não-limitadores de resinas de epóxi comercialmente disponíveis incluem EPON 2004 e EPON 1001F, ambas disponíveis junto à Hexion Specialty Chemicals, de Columbus, OH, EUA, D.E.R. 667E e D.E.R. 642U, disponíveis junto à Dow Chemical Company, de Midland, MI, EUA, e Araldite GT 1804, disponível junto à Huntsman Corp. Em uma modalidade, o componente de resina epóxi pode compreender EPON 2004 em combinação com EPON 1001F a uma razão de cerca de 92:8 (em peso). Em ouiro aspecto, o componente de resina epóxi pode vantajosamente compreender uma resina epóxi modificada com isocianato em combinação com uma outra resina epóxi. Um exemplo não-limitador de uma resina epóxi modificada com isocianato comercialmente disponível é D.E.R. 6508, disponível junto à Dow Chemical Corporation, de Freeport, TX, EUA. Em uma modalidade, o componente de resina epóxi compreende D.E.R. 6508 e EPON 2004 a uma razão de cerca de 88:12 (em peso).

PROMOTOR DE ADESÃO Em outro aspecto, a composição de revestimento emprega um promotor de adesão do tipo catecol novolac na faixa de cerca de 1% a cerca de 30%, em peso. Em outro aspecto, a composição de revestimento emprega um promotor de adesão do tipo catecol novolac na faixa de 4%, em peso, a 30%, em peso. Em outro aspecto, a composição de revestimento pode compreender um — promotor de adesão do tipo catecol novolac na faixa de cerca de 1% a cerca de | 4%, em peso. Os promotores de adesão úteis podem compreender resinas de | novolac selecionadas dentre resinas de catecol novolac, resinas de cresol catecol | novolac, resinas de novolac com extremidade terminada em poliidróxi fenol, e | Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 27/140 | Co ————

combinações das mesmas.

Alguns exemplos não-limitadores adequados de promotores de adesão do tipo novolac são descritos nas patentes US nº 5.859.153 (Kirk et al.) e 6.911.512 (Jing et a/.), cujas descrições estão aqui expressamente incorporadas, a título de referência, em sua totalidade.

Em algumas modalidades, os promotores de adesão do .tipo catecol novolac podem compreender compostos com a seguinte Fórmula (1): R2 É CH, nô no R14 R22 o R3 R5 ss v R8 " R11 fi no o R16 R19 (1) em que: cada um dentre R', Rà, Rº, Rê e Rº é independentemente selecionado do grupo consistindo em grupos —OH, —SH, —H, C1.206 alquila, —F,—Cl, —Br, —l, alcóxi, arila, alcarila e alquenila, R', R2, Rà, Rº e Rº são selecionados de modo que pelo menos dois grupos vicinais selecionados do grupo consistindo em —OH, —SH e combinações dos mesmos estejam presentes em uma estrutura de anel à qual estão ligados R', Rºà, Rà Re R$, um dos grupos selecionados do grupo consistindo em RR eR é —OH ou —SH, e os demais grupos selecionados do grupo consistindo em Rº, R' e Rº são independentemente selecionados do grupo consistindo em grupos | —H, C1.20 alquila, —F, —CI, —Br, —Il, alcóxi, arila, alcarila e alquenila, Rº é selecionado do grupo consistindo em grupos C1.206 alquila, —H,—F,-—Cl, —Br, —l, alcóxi, arila, alcarila e alqguenila, R*' é selecionado do grupo consistindo em —OH e — SH, cada um dentre R'* e R'? é independentemente selecionado do grupo consistindo em grupos —H, — SH, —H, C1.20 alguila, —F, —CI, —Br, — Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 28/140 uu

|, alcóxi, arila, alcarila e alquenila, em que pelo menos um dentre Rº e RI? é —OH ou —SH; R** é selecionado do grupo consistindo em grupos —H, C1.20 alquila, —OH, — SH, —F, —CI, —Br, —Tl, alcoxila, arila, alcarila e alquenila, um dos grupos selecionados dentre R'*, R'* e R' é —OH ou — SH, e os demais grupos selecionados do grupo consistindo em R'*, R'* e R” são independentemente selecionados do grupo consistindo em grupos —H, C1-20 alquila —F, —CI, —Br, —T, alcóxi, arila, alcarila e alquenila, R'º é selecionado do grupo consistindo em grupos C1-20 alquila, —H,—F, —Cl, —Br, —Tl, alcóxi, arila, alcarila e alguenila, cada um dentre R"*, R”º, Rº, Rºº e Rº é independentemente selecionado do aruno consistindo em grupos —OH, — SH, —H, C1.206 alquila, —F, —CI, —Br, —!l, alcóxi, arila, alcarila e alquenila, R'º, Rº, Rº, R?º e Rº são selecionados de modo que pelo menos dois grupos vicinais selecionados do grupo consistindo em —OH, — SH e combinações dos mesmos estejam presentes em uma estrutura de anel à qual estão ligados R", Rº, Rº RU eR% e n é um número inteiro igual a zero ou maior.

Em algumas modalidades, os promotores de adesão do tipo —catecolnovolac podem compreender compostos com a Fórmula (I), em que: cada um dentre Rº?, Rº, Rº e R* é independentemente selecionado do grupo consistindo em —OH e —SH; cada um dentre R', Rº, Rº, Rº, Rºº e Rº é independentemente selecionado do grupo consistindo em grupos —H e C1.20 alquila; cada um dentre Rº e R** é independentemente selecionado do grupo consistindo em —OH e —SH, cada um dentre Rº e R** é independentemente selecionado do grupo consistindo em C1.205 alquila, —H, —F, —CI, —Br e —l, Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 29/140 . O ó&&Õ e > >)ioAÊAUÉi

| Da NS E MN NS NS NS NS, SS, CS,

9.

cada um dentre R”, Rº, R** e R” representa —H, R'' é selecionado do grupo consistindo em —OH e —SH, cada um dentre Rº e R? é independentemente selecionado do grupo consistindo em grupos —H, —SH, —H, C1.206 alquila, —F, —CI, — Br, — |, alcóxi, arila, alcarila e alquenila, em que pelo menos um dentre Rº e R? é — OH ou —SH, e R*? é selecionado do grupo consistindo em grupos C1.26 alquila, —H, —F, —CI, —Br, —Tl, alcóxi, arila, alcarila e alquenila.

Em algumas modalidades, os promotores de adesão do tipo —catecol novolac podem compreender compostos com a Fórmula (|), em que: cada um dentre R?º, R?, R$, R'º, RU, R$, Rº e Rºº representa —OH; cada um dentre R', Rº, R$, Rº(, Rº, Rº, RE, RU, RU, RE, RÃ e R?? representa —H, e cada um dentre Rº e R'º representa —CH;.

Em algumas modalidades exemplificadoras, as resinas de catecol novolac podem ser mescladas a resinas fenólicas para a obtenção de promotores de adesão úteis. Um exemplo de uma resina fenólica útil é D.E.H. 87 (um endurecedor fenólico terminado com hidroxila, disponível junto à Dow Chemical Co., de Freeport, TX, EUA).

Em algumas modalidades, o promotor de adesão pode consistir em uma blenda de pelo menos uma resina de catecol novolac e D.E.H. 87, a uma razão de cerca de 20:80 (em peso).

Em um aspecto, a resina de catecol novolac compreende um composto com a seguinte Fórmula (Il): HO ; —CH, á cH, HO & O. oH oH (1) Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 30/140 o O D—————a

« em que n é um número inteiro de O a 10. Em outro aspecto, n pode ser um número inteiro de 0 a 2.

CARGAS INORGÂNICAS Em outro aspecto, a composição de revestimento da presente — descrição inclui, ainda, de 10%, em peso, a 48%, em peso, de uma carga inorgânica. Em outro aspecto, a composição de revestimento da presente descrição pode incluir de cerca de 15% a cerca de 35%, em peso, de uma carga inorgânica. Em outro aspecto, a composição de revestimento da presente descrição pode incluir de cerca de 20% a cerca de 30%, em peso, de uma carga inorgânica. Os exemplos de materiais de carga adequados podem incluir metassilicato de cálcio, sulfato de bário, silicato de cálcio, sódio e alumínio, carbonato do cálcio e combinações dos mesmos. Em aigumas modaiidades exemplificadoras, a carga inorgânica pode consistir em uma combinação de metassilicato de cálcio e sulfato de bário. Os exemplos de materiais de carga adequados comercialmente disponíveis incluem: NYAD M325 (NYCO Minerais, Inc., de Willsboro, NY, EUA), Vantalc 2000, Vansil W 20 e W 50 (Vanderbilt R. T. Company, Inc., de Norwalk, CT, EUA), Minspar 3, 4, 7 e 10 (Imerys Performance Materials, de Roswell, GA, EUA), Purtalc 6030, disponível junto à Charles B. ' Chrystal Co., Inc., de New York, NY, EUA, Cimbar PC disponível junto à —CIMBAR, de Cartersville, GA, EUA, Feldspar G-200 disponível junto à Feldspar Corporation, de Atlanta, GA, EUA, Sparton41 disponível junto à Heemskirk Canada Limited, de Calgary, Alberta, Canadá, Huberbrite 10 disponível junto à Huber Engineered Materials, de Atlanta, GA, EUA, e ExBar 200, 325 e 400 disponível junto à Excalibar Minerals, LLC, de Houston, TX, EUA.

Em algumas modalidades, o componente de carga inorgânico pode, opcionalmente, não ser necessário, dependendo das necessidades particulares de revestimento. Por exemplo, uma composição de revestimento | para dotar vergalhões de um revestimento que resiste ao descolamento catódico pode compreender um componente de resina epóxi, um promotor de adesão, óxido de magnésio e, opcionalmente, materiais adicionais descritos a seguir, sem requerer um componente de carga inorgânico. ÓXIDO DE MAGNÉSIO ' Em outro aspecto, a composição de revestimento da presente descrição compreende de cerca de 0,1% a cerca de 5%, em peso, de óxido de magnésio. Em algumas modalidades da composição de revestimento, o óxido de magnésio pode estar presente em uma quantidade de 0,1%, em peso, a 3%, em peso. Em algumas modalidades da composição de revestimento, o óxido de magnésio pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0,1% a cerca de 2%, em peso. Um óxido de magnésio comercialmente disponível inclui MAGLITE A, disponível junto à HallStar, de Chicago, il, EUA, e MagChem 16, disponívei junto à Martin Marietta Magnesia Specialties, Raleigh, NC, EUA. A composição de revestimento da presente descrição pode, também, incluir materiais adicionais em variadas concentrações, conforme possa ser requerido para atender a necessidades individuais. Por exemplo, a composição pode incluir, também, agentes de cura, pigmentos, aceleradores, agentes promotores de fluxo, cera, agentes fluidificantes e combinações dos mesmos.

AGENTE DE CURA Em algumas modalidades, o revestimento pode incluir de cerca de 0,5% a cerca de 15%, em peso, de um agente de cura ou de cura. Em algumas modalidades, o revestimento pode incluir de 0,5%, em peso, a 5%, em peso, de um agente de cura ou de cura. Em algumas modalidades, o revestimento pode ! incluir de cerca de 1% a cerca de 3%, em peso, de um agente de cura ou de | cura. Exemplos de agentes de cura adequados incluem, mas não se limitam a: | endurecedores — fenólicos, diciandiamida, imidazóis, anidridos, aminas, | poliamidas, diidrazidas, ácidos carboxílicos e resinas funcionais de ácido | | Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 32/140 | carboxílico. Os exemplos de agentes de cura adequados comercialmente disponíveis podem incluir: dicianodiamida AB 04, disponível junto à Degussa Corporation, de Parsippany, NJ, EUA, agentes de cura para epóxi DEH 85 e DEH 87, disponíveis junto à Dow Chemical Corporation, de Freeport, TX, EUA, Amicure CG, Amicure CG-NA, Amicure CG-325, Amicure CG-1200, Amicure CG-1400, Dicyanex 200-X, Dicyanex 325 e Dicyanex 1200, disponíveis junto à Air Products and Chemicals, Inc., de Allentown, PA, EUA, Dyhard 100 M, disponível junto à AlzZChem LLC, de Atlanta, GA, EUA, e Aradur 3082, 9664-1 e 9690, disponíveis junto à Huntsman Advanced Materials, de The Woodlands, TX, EUA. Em algumas modalidades, o promotor de adesão do tipo catecol novolac pode estar presente em uma quantidade de cerca de 4% a cerca de 30%, em peso, do peso total da composição de revestimento e, nessas modalidades, pode não ser necessário adicionar um agente de cura separado. Sem se ater à teoria, acredita-se que o promotor de adesão do tipo catecol novolac possa ter um efeito de cura, quando presente nessas quantidades.

PIGMENTO Exemplos de pigmentos adequados, comercialmente disponíveis incluem, mas não se limitam a: dióxido de titânio SMC 1108, disponível junto à Special Materials Company, de Doylestown, PA, EUA, Ti-Pure R-960, disponível junto à DuPont, de Wilmington, DE, EUA, Hostaperm Green GC 01 disponível junto à Clariant Pigments and Additives, de Clariant, RI, EUA, e toner verde de ftalocianina, disponível junto à Sun Chemical Co., de Parsippany, NJ, EUA.

ACELERADOR Um acelerador pode estar presente na composição de revestimento a uma concentração de cerca de 0,1% a cerca de 3%, em peso. Os exemplos de aceleradores adequados incluem, mas não se limitam a: imidazóis, anidridos, | poliamidas, aminas alifáticas, resina epóxi-aductos de amina e aminas terciárias.

Um exemplo de acelerador adequado comercialmente disponível inclui, porém não se limita a, agente de cura EPI-CURE P100, disponível junto à Hexion Specialty Chemicals, de Columbus, OH, EUA.

MODIFICADOR DE FLUXO Um modificador de fluxo pode estar presente na composição de revestimento a uma concentração de cerca de 0,2% a cerca de 2%, em peso. Exemplos de modificadores de fluxo incluem, mas não se limitam a: agentes de desgaseificação ou desespumantes, agentes de nivelamento e agentes umectantes. Um exemplo de agentes promotores de fluxo adequados comercialmente disponíveis iinclui Resiflow PF67, disponível junto à Estron Chemical, Incorporated, de Calvert City, KY, EUA, e BYK-360 P, disponível junto à RYK Chemie, Wallingford, OT.

CERA Uma cera pode estar presente na composição de revestimento a uma concentração de cerca de 0,1% a cerca de 2%, em peso. Os exemplos de ceras adequadas incluem, mas não se limitam a: cera de polietileno, cera sintética e politetrafluoroetileno. Os exemplos de ceras comercialmente disponíveis incluem MPP 620F, disponível junto à Micro Powders, Inc., de Tarrytown, NY, EUA, e Ceraflour 980 disponível junto à BYK Chemie, de Wallingford, CT, EUA. As modalidades exemplificadoras da presente composição de revestimento oferecem adesão otimizada sob condições de operação em alta temperatura e resistência aprimorada a danos causados por descolamento catódico para tubulações, vergalhão e substratos. Em algumas modalidades exemplificadoras, os revestimentos curados contendo de cerca de 0,1% a | cercade 5%, em peso, de óxido de magnésio mostraram desempenho de | adesão otimizada sob temperaturas elevadas e com exposição a umidade. À | capacidade desses revestimentos para mostrar adesão otimizada sob | temperaturas elevadas e com exposição a umidade é importante mesmo em | algumas aplicações nas quais a proteção catódica do revestimento não é necessária. Em algumas modalidades exemplificadoras, os revestimentos curados contendo de cerca de 0,1% a cerca de 5%, em peso, de óxido de magnésio mostram resistência aprimorada a descolamento catódico.

As composições de revestimento da presente descrição são mais especificamente descritas nos exemplos a seguir com propósito meramente ilustrativo, já que numerosas modificações e variações dentro do escopo da presente invenção ficarão evidentes aos versados na técnica. Exceto onde especificado em contrário, todas as partes, porcentagens e razões relatadas nos exemplos a seguir estão sobre uma base de peso, e todos os reagentes usados nos exemplos foram obtidos, ou estão disponíveis, junto a fornecedores de produtos químicos gerais descritos acima ou podem ser sintetizados por técnicas convencionais.

EXEMPLOS Ô Todas as partes, porcentagens, razões, etc., nos exemplos e no restante do presente documento estão expressas em peso, exceto onde indicado em contrário.

MATERIAIS USADOS Amicure CG-1400: Um agente de cura à base de dicianamida, | 20 disponível junto à Air Products and Chemical, Inc., de Allentown, PA, EUA. Blenda de catecol novolaca - uma blenda a 20:80 de resina de | catecol novolac e resina fenólica endurecedora, equivalente à "blenda CAN" descrita na patente US nº 6.911.512. Curezol C-17Z: um acelerador, disponível junto à Shikoku Chemicals Corp., de Tokushima, Japão. DER 6508: resina epóxi modificada com isocianato, disponível junto à Dow Chemical Corporation, de Freeport, TX, EUA. Dyhard 100 M: um agente de cura à base de dicianamida,

l disponível junto à AlsChem LLC, de Atlanta, GA, EUA. EPI-CURE P100: um acelerador, disponível junto à Hexion Specialty Chemicals, de Columbus, OH, EUA. EPON 2004 e EPON 1001F: resinas de epóxi, disponível junto à —Hexion Specialty Chemicals, de Columbus, OH, EUA. ExBar W 400: sulfato de bário, disponível junto à Excalibar Minerals, LLC, de Houston, TX, EUA. Maglite A: óxido de magnésio, disponível junto à HallStar, de Chicago, IL, EUA. MPP 620F: uma cera de polietileno, disponível junto à Micro Powders, Inc., de Tarrytown, NY, EUA. Toner verde de ftalocianina: um toner, disponível junto à Sun Chemical Co., de Parsippany, NJ, EUA. Polycal OS 325: óxido de cálcio, disponível junto à Mississippi Lime, de Ste. Genevieve, MO, EUA. Resiflow PF67: um agente para controle de fluxo, disponível | junto à Estron Chemical, Incorporated, de Calvert City, KY, EUA. | : SMC 1108: um pigmento à base de dióxido de titânio, disponível junto à Special Materials Company, de Doylestown, PA, EUA. Vansil W20: um material de carga inorgânica, disponível junto à R.T. Vanderbilt Company, Inc., de Nonwalk, CT, EUA.

PROCEDIMENTOS GERAIS As amostras de painel de aço para o Teste de descolamento catódico (TDC) e para o Teste de adesão em água quente (TAQ) dos revestimentos aplicados em laboratório consistiam em aço calandrado a quente com dimensões de 10,2cm x 10,2cm x 0,64 cm (4 polegadas x 4 polegadas x 0,25 polegada). As amostras para teste revestidas em laboratório foram preparadas conforme exposto a seguir:

1. As amostras de aço foram submetidas a lavagem em solvente (de acordo com SSPC-SP1) com metil etil cetona, seguida de enxágue em isopropanol.

2. A superfície de aço seca foi jateada com partículas — grossas até se obter um acabamento quase branco, de acordo com NACE nº 2/SSPC-SP10 1508501-5A2,5.

3. As amostras de aço foram pré-aquecidas em um forno durante aproximadamente uma hora. Para revestimentos em que a resina base era D.E.R. 6508, o forno foi ajustado para 232ºC (450ºF) e, para revestimentos em que resina base era EPON 2004, o forno foi ajustado para 249ºC (480ºF).

4. As amostras de aço foram imersas em um leito fluidizado durante um intervalo adequado de tempo (de cerca de 1 segundo a cerca de 10 segundos), de modo a resultar em uma espessura do revestimento entre 0,36 e 0,41 mm (14 e 16 mils).

5. As amostras revestidas foram colocadas em um forno de pós-cura. Para revestimentos em que a resina base era D.E.R. 6508, o forno foi ajustado para 232ºC (450ºF) e as amostras revestidas foram mantida no mesmo durante 5 minutos, enquanto para revestimentos em que a resina base era EPON 2004, o forno foi ajustado para 249ºC (480ºF) e as amostras revestidas foram mantidas no mesmo durante 2 minutos.

6. Para revestimentos em que a resina base era EPON 2004, as amostras revestidas foram, então, resfriadas a ar durante 1 minuto, e para revestimentos em que a resina base era D.E.R. 6508, essa etapa foi eliminada.

7. As amostras revestidas foram, então, bruscamente —arrefecidas em um banho-maria durante 2 minutos.

TESTE DE DESCOLAMENTO CATÓDICO DA ASSOCIAÇÃO CANADENSE DE PADRÕES (CSA, ou "CANADIAN STANDARDS ASSOCIATION") Z245.20-06-12.8 Este teste é uma medição da capacidade para resistir ao

- 17 descolamento catódico. As amostras de painel revestidas em laboratório foram tratadas conforme exposto a seguir:

1. Uma descontinuidade com 3,2 mm (0,125 polegada) de diâmetro foi perfurada no centro do painel.

2. A célula para teste, construída com o uso de um tubo de policarbonato transparente com 7,62 cm (3”) de diâmetro externo x 0,64 cm (1/4) de parede x 15,2 cm (6") de comprimento, foi fixado à superfície do FBE usando-se o adesivo 3 M Brand Super Silicone 08663 ou equivalente.

3. Cloreto de sódio a 3% em água desionizada foi usado comoo :eletrólito em cada célula.

4. O fio de platina usado como ânodo foi inserido através de um orifício no tono da célula, sendo aplicada uma direrença de potencial de -1,5 VCC.

5. As amostras foram colocadas em um forno com circulação de ar a 95ºC.

6. A real diferença de potencial e o nível do eletrólito foram verificados periodicamente e ajustados conforme necessário.

7. Ao final do período de teste, a adesão junto à descontinuidade foi avaliada dentro de uma hora, fazendo-se oito cortes radiais e usando-se uma faca de cozinha com ação de alavancagem para descascar o revestimento. O descolamento foi medido a partir da borda da descontinuidade | ao longo dos cortes radiais, sendo calculada a média dos resultados. |

8. Todos os valores registrados são a média dos resultados | obtidos nos 3 painéis de teste, exceto onde especificado em contrário. |

TESTE DE ADESÃO EM ÁGUA QUENTE DA ASSOCIAÇÃO CANADENSE DE PADRÕES (CSA) Z245.20-06-12.14 Este teste é uma medição da capacidade para manter a adesão sob condições prolongadas de exposição à água quente.

1. Água fresca da rede pública foi pré-aquecida até a

: 18 temperatura especificada antes da imersão das amostras para teste.

2. As amostras para teste foram colocadas na água pré- aquecida e totalmente submersas.

3. As amostras para teste foram mantidas submersas —duranteo período de tempo especificado (tipicamente, 28 dias).

4. Após a remoção da amostra para teste, e enquanto a mesma ainda estava morna, uma faca de cozinha foi usada para desenhar um retângulo com aproximadamente 30 x 15 mm através do revestimento, até o substrato

5. A amostra para teste foi resfriada a ar até 20 + 3ºC.

6. Dentro de 1 hora após a remoção do calor, a ponta da faca de cozinha foi inserida sob o revestimento em um canto do retângulo desenhado.

7. Uma ação de aiavancagem foi usada para remover o revestimento. Esse processo prosseguiu até que ou todo o revestimento dentro do retângulo fosse removido, ou o revestimento demonstrasse uma clararesistência à ação de alavancagem.

8. Atribuiu-se à adesão do revestimento dentro do retângulo uma classificação conforme exposto a seguir: Classificação 1 - o revestimento não pode ser removido sem deixar resíduos.

Classificação 2 - menos de 50% do revestimento pode ser removido.

Classificação 3 - mais de 50% do revestimento pode ser removido, mas o revestimento demonstra uma clara resistência à ação de alavancagem.

Classificação 4 - o revestimento pode ser facilmente removido em tiras ou lascas grandes.

Classificação 5 - o revestimento pode ser completamente removido sob a forma de uma peça única.

9. Todos os valores registrados são a média dos resultados obtidos nos 3 painéis de teste, exceto onde especificado em contrário.

: 19

PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS COM REVESTIMENTO DE EPÓXI EM PÓ Os exemplos de formulações foram feitos com o uso de um processo de misturação e extrusão. Uma amostra do revestimento foi preparada mediante a misturação a seco de resinas, agente de cura, carga, óxido de magnésio, pigmentos, acelerador e modificador de fluxo nas quantidades relativas corretas em um misturador de alto cisalhamento (Thermo Prism modelo HB21R 9054 STR/2041) a cerca de 4.000 revoluções por minuto (rpm). Após a pré-mistura, as amostras foram misturadas em estado fundido com o uso de uma extrusora de rosca dupla co-rotacional de 30,5cm (doze polegadas), modelo &MP-2019, a uma taxa de rendimento na faixa de cerca de 50 a 60 gramas por minuto. O material extrudado foi então triturado, e um agente fluidificante, neste caso sílica pirolisada, foi adicionado na porcentagem, em peso, desejada. A formulação final foi, então, misturada novamente com o uso de um misturador de alto cisalhamento a 4.000 rpm. Após a mistura, o material foipassado através de uma tela usando uma peneira com uma tela de malha 60. EXEMPLOS 1 E 2, E EXEMPLO COMPARATIVO À Os Exemplos 1 e 2 são uma composição de epóxi em pó preparada de acordo com uma modalidade exemplificadora da presente descrição, com uma concentração de componentes de EPON 2004; EPON 1001F, Dyhard 100 M, EPI- “CURE P100, SMC 1108, toner verde de ftalocianina, Resiflow PF67, blenda de catecol novolac, MPP 620F, Vansil W20, e Polycal OS 325 ou Maglite A, respectivamente, conforme apresentado na Tabela 1. O Exemplo Comparativo Aé uma composição comparativa com EPON 2004, EPON 1004F, Dyhard 100 M, EPI-CURE P100, SMC 1108, toner verde de ftalocianina, Resiflow PF67, blenda de catecol novolac, MPP 620F e Vansil W20, conforme também apresentado na Tabela 1. As quantidades mostradas na Tabela 1 são dadas tanto como partes | relativas, em peso, (partes por centena de peso da resina, ppr), como | porcentagem em peso da composição de revestimento (%, em peso).

õ 20 neo . — [o eesecmennca| menor | menos | | peso peso peso eae a [Ds fo [8 ear as [a | ss | o | 56 [| om 1 ao ja [2 | | 2 | 1 | | ema | 12 | om | 12 | om | 12 | om | [seo Som os | om | om | om | om | | eee | om om | om | om | om | om | Blenda de catecol novolac 3,5 24 3,5 24 35 24 cen | am | o [om | 0% [om | oe | | meses am | so [au fome | | 36 | se a | o [2 | | o | om] [se Do [o j om | |) A Tabela 2 mostra os resultados para amostras de painel de aço revestido no Teste de adesão em água quente e no Teste de descolamento catódico.

O Exemplo 1 mostra um desempenho fortemente otimizado no Testede adesão em água quente, e o Exemplo 2 mostra um desempenho fortemente otimizado no Teste de adesão em água quente, bem como no Teste de descolamento catódico. e TABELA? — — (95ºC, 28 dias) catódico (95ºC, 28 dias) o eme ss | [Lema LO nm

. ; 21 EXEMPLOS 3 E 4, E EXEMPLO COMPARATIVO B Os Exemplos 3 e 4 consistem em uma composição de epóxi em pó preparada de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção, com uma concentração de componentes de DER 6508, EPON 2004, Amicure CG-1400, Curezol C-17Z, SMC 1108, toner verde de ftalocianina, Resiflow PF67, blenda de catecol novolac, EXBAR 400, Vansil W20 e Maglite A, conforme apresentado na Tabela 3. O Exemplo Comparativo B é uma composição comparativa com DER 6508, EPON 2004, CG-1400, Curezol C- 17Z, SMC 1108, toner verde de ftalocianina, Resiflow PF67, blenda de catecol —novolaca, EXBAR 400 é Vansil W20, conforme também apresentado na Tabela

3. As quantidades mostradas na Tabela 3 são dadas tanto como partes relativas, em peso, (nartes nor centena de peso da resina, por), como porcentagem em peso da composição de revestimento (%, em peso). o NS TABELAS = No [O Jeenemencs| emos | empos | a Den] o =uenes| or frenses| eme | mas | sm | om | som | mm | ss | | ameceno | am | 26 | am | 20 | sm | om | | evo | nm | om | se | om [ne | os | e ss [a js Pe Ds | 6 | | meme | om | om | om [om É om | 00 | sem | us | om [na | om | | om | | sense cimmnanes | am | sm | em | sm | ee | 60 |

ERPEPNNN PIN | mes | ne | nm | ne [7a [nem | rs | e [o om [om Los | | a

: 22 Lt A Tabela 4 mostra os resultados para amostras de painel de aço revestido no Teste de adesão em água quente e no Teste de descolamento catódico.

Observe-se que, para o Teste de adesão em água quente, dois resultados individuais de pontuação estão registrados para cada Exemplo. — TABELA4 INN | Teste de adesão em água quente Teste de descotamentocatóico | (95ºC, 28 dias) (95ºC, 28 dias) Les e sem [Oem os O em Os testes e os resultados de testes acima descritos destinam-se somenie a ser ilusírativos, e não preditivos, e pode-se esperar que variações nos procedimentos de teste produzam diferentes resultados.

A descrição detalhada e os exemplos apresentados anteriormente foram fornecidos apenas por uma questão de clareza.

Nenhuma limitação desnecessária deve ser inferida dos mesmos. | Ficará evidente aos versados na técnica que as estruturas exemplares, recursos, detalhes e configurações específicos, entre. outros, que são apresentados na presente invenção podem ser modificados e/ou combinados em numerosas modalidades.

Todas estas variações e combinações são contempladas pelo inventor como estando dentro dos limites da invenção concebida.

Assim, o escopo da presente invenção não deve ficar limitado às estruturas ilustrativas específicas aqui descritas, mas, em vez disso, pelas estruturas descritas pela linguagem das reivindicações, bem como pelos | 20 equivalentes daquelas estruturas.

Caso haja conflito ou discrepância entre o | presente relatório descritivo e a descrição em qualquer documento aqui | incorporado a título de referência, prevalecerá este relatório descritivo.

Claims

í 1 REIVINDICAÇÕES

1. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO EPÓXI EM PÓ, caracterizada pelo fato de que compreende: - de cerca de 50% a cerca de 90%, em peso, de pelo menos uma resina epóxi, - de cerca de 1% a cerca de 30%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão do tipo catecol novolac, e - de cerca de 0,1% a cerca de 5%, em peso, de óxido de magnésio, em que todas as porcentagens em peso são baseadas no peso total da composição de revestimento.

2. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a resina epóxi compreende pelo menos uma resina epóxi modificada por isocianato na faixa de cerca de 50% a 100%, em | 15 peso, do peso total da resina epóxi.

3. COMPOSIÇÃO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo fato de que o promotor de adesão do tipo catecol novolac compreende uma dentre resina de catecol novolac e mistura de resina de catecol novolac com resina fenólica em uma razão de cerca de 20:80,em peso.

4. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a resina de catecol novolac compreende composto de a fórmula (1): HO | CH, foi: A n HO C&, [> OH oH (1)

a 7 2 » em que n é um número inteiro de 0 a 10.

5. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o valor de n na fórmula (1) é um número inteiro de0Oa?2.

6. COMPOSIÇÃO, de acordo uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que compreende, adicionalmente, de cerca de 10% a cerca de 48%, em peso, de pelo menos um material de carga inorgânica.

7. COMPOSIÇÃO, de acordo com uma das reivindicações 1 a6, caracterizada pelo fato de que a quantidade de óxido de magnésio está na faixa de cerca de 0,1% a cerca de 2%, em peso.

8, COMPOSIÇÃO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que compreende, adicionalmente, um agente de cura na faixa de cerca de 0,5% a cerca de 15%, em peso.

9. ARTIGO, caracterizado pelo fato de que compreende: - um substrato que possui uma superfície externa, e - um revestimento depositado sobre pelo menos uma porção da superfície externa, em que o revestimento compreende o revestimento de epóxi em pó, conforme definido em uma das reivindicações 1a.

10. MÉTODO PARA PROTEÇÃO DE UM ARTIGO, caracterizado pelo fato de compreende: - revestir o artigo com a composição de revestimento epóxi em pó, conforme definido em uma das reivindicações de 1 a 8.

11. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO EPÓXI EM PÓ, caracterizada pelo fato de que compreende: - de cerca de 50% a cerca de 90%, em peso, de pelo menos uma resina epóxi,

. ê; 3 )» - de cerca de 4% a cerca de 20%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão do tipo catecol novolac, e - de cerca de 0,1% a cerca de 5%, em peso, de óxido de magnésio, em que todas as porcentagens em peso são baseadas no peso total da composição de revestimento.

12. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO EPÓXI EM PÓ, caracterizada pelo fato de que compreende: - de cerca de 60% a cerca de 75%, em peso, de pelo menos uma resina epóxi, - de cerca de 1% a cerca de 4%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão do tipo catecol novolac, - de cerca de 15% a cerca de 35%, em peso, de uma carga inorgânica, - de cerca de 1% a cerca de 5%, em peso, de um agente de cura, - de cerca de 0,1% a 3%, em peso, de um acelerador, e - de cerca de 0,1% a cerca de 2%, em peso, de óxido de magnésio, em que todas as porcentagens em peso são baseadas no peso total da composição de revestimento.

e ; 1 » Resumo “COMPOSIÇÕES DE REVESTIMENTO EPÓXI EM PÓ, ARTIGO E MÉTODO PARA PROTEÇÃO DE UM ARTIGO” A presente invenção está relacionada a uma composição de revestimento epóxi em pó, destinada a revestir um substrato.

A composição de revestimento compreende: (a) de cerca de 50% a cerca de 90%, em peso, de pelo menos uma resina epóxi, (b) de cerca de 1% a cerca de 30%, em peso, de pelo menos um promotor de adesão do tipo catecol novolac, e (c) de cerca de 0,1% a cerca de 5%, em peso, de óxido de magnésio.

O revestimento pode, também, incluir de cerca de 10% a cerca de 48%, em peso, de uma carga inorgânica.

A composição de revestimento proporciona a tubulações, vergalhões e outros substratos, adesão otimizada sob condições de operação om alta temperatura e resistência aprimorada a danos causados por descolamento catódico.

Petição 870200152096, de 03/12/2020, pág. 47/140 |