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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Lack
von einem lackierten Substrat, insbesondere einem Metallsubstrat.
Das Ablösemittel
umfasst eine wässrige
Phase und eine organische Phase. Ein weiter Bereich von organischen
Lösungsmitteln
ist in Lackentferner-Formulierungen verwendet worden. Die erfolgreichsten
Lösungsmittel
sind chlorierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methylenchlorid. Aus
Umweltgründen
ist es jedoch zweckmäßig, dass
der Gehalt an organischen Lösungsmitteln,
insbesondere chlorierten Lösungsmitteln,
verringert wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht verringerte Gehalte
an chlorierten Lösungsmitteln,
die zu verwenden sind, oder ermöglicht
es sogar, dass der Einsatz dieser Lösungsmittel ganz vermieden
wird.
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Es
ist bekannt, Wasser als eine Aktivatorverbindung in Lackentfernern
auf Basis von organischen Lösungsmitteln
zu verwenden. Diese Zusammensetzungen weisen in der Regel geringe
Gehalte an Wasser auf, z. B. weniger als 10%.
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Andere
Lackentferner-Zusammensetzungen, die sowohl Wasser als auch organische
Lösungsmittel, die
mit Wasser unmischbar sind, umfassen, sind beschrieben worden. Im
allgemeinen werden Emulgatoren in solchen Mengen zugesetzt, dass
eine Emulsion von einer Phase in der anderen Phase gebildet wird.
Derartige Emulsionen sind lagerstabil und es ist erforderlich, dass
sie sich vor Gebrauch nicht trennen. Alternativ können Colösungsmittel
zugesetzt werden, um ein homogenes Einphasensystem zu bilden. Einige
Beispiele werden z. B. in DE-A-33
25 166, GB 1114220, EP-A-0611214 und US-A-4619706 beschrieben.
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Wir
haben nun überraschenderweise
festgestellt, dass Lackentferner-Zusammensetzungen, die unmischbare
(d. h. nur teilweise lösliche)
organische Lösungsmittel
und Wasser umfassen, aber nicht in Form einer Emulsion vorliegen,
als Lackentferner mit sehr zweckmäßigen Eigenschaften verwendet
werden können.
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In
einem neuen Verfahren zum Entfernen von Lack von einer lackierten
Substratoberfläche
nach der Erfindung wird die Oberfläche mit der wässrigen
Phase einer flüssigen
zweiphasigen Ablösemittelzusammensetzung
in Kontakt gebracht, die umfasst eine wässrige Phase umfassend Wasser,
eine gelöste
wasserlösliche Aktivatorverbindung
und ein organisches Lösungsmittel,
das Benzylalkohol umfasst, wobei das organische Lösungsmittel
in der wässrigen
Phase in einer Konzentration von etwa dem Sättigungsniveau (bei den Umgebungsbedingungen
für das
Verfahren) vorliegt und auch umfasst eine organische Phase umfassend
das organische Lösungsmittel,
wobei die organische Phase in Grenzflächenkontakt mit der wässrigen
Phase ist.
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Die
Erfinder nehmen an, dass es die wässrige Phase der Ablösemittelzusammensetzung
ist, welche die primäre
Ablösefunktion
liefert, d. h., die den Lack an der Substratoberfläche angreift,
wodurch dessen Entfernung ermöglicht
wird. Es ist festgestellt worden, dass Wärme oder mechanische Bewegung
die Entfernung fördern
können.
Diese Förderung
kann sich aufgrund der Bereitstellung von Lösungsmittelkontakt mit dem Substrat
ergeben. Die Lösungsmittelphase
liefert hauptsächlich
einen Speicher für
das gelöste
Lösungsmittel in
der wässrigen
Phase. Im Hinblick auf einen kontinuierlichen Grenzflächenkontakt
wird das Lösungsmittel beim
Ausziehen aus der wässrigen
Phase durch Kontakt mit den Lackoberflächen aus der Lösungsmittelphase nachgeliefert.
Das Lösungsmittel
verbleibt dadurch in der wässrigen
Phase auf Sättigungsniveau
gelöst.
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Der
Gehalt des gelösten
Lösungsmittels
in der wässrigen
Phase während
des Verfahrens der Lackentfernung kann höher als das Sättigungsniveau
sein, da es möglich
ist, das Verfahren unter Bedingungen durchzuführen, bei denen die Löslichkeit
des Lösungsmittels
in Wasser höher
ist. Wenn das Verfahren bei erhöhten
Temperaturen durchgeführt
wird, kann daher der Gehalt an organischem Lösungsmittel in der wässrigen
Phase mindestens 50% höher
sein als das Sättigungsniveau
bei 20°C,
z. B. mindestens 100% höher
oder mehr.
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Das
organische Lösungsmittel
kann chlorierte Kohlenwasserstoffe enthalten, z. B. in Kombination
mit anderen organischen Lösungsmitteln.
Die Ablösemittelzusammensetzung
ist jedoch bevorzugt frei von chlorierten organischen Lösungsmitteln.
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Das
organische Lösungsmittel
ist Benzylalkohol. Die Löslichkeit
dieses Lösungsmittels
in Wasser ist 3,3%.
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Bei
der gelösten
Aktivatorverbindung, die in der wässrigen Phase der in der Erfindung
verwendeten Zusammensetzung vorhanden ist, kann es sich um jede
Verbindung handeln, welche die Aktivität des Lackentferners erhöht. Derartige Verbindungen
können
für den
speziellen Lack, der zu entfernen ist, und/oder für das Substrat,
von dem der Lack zu entfernen ist, ausgewählt werden, um optimale Lackentfernungseigenschaften
zu liefern und/oder eine Schädigung
des darunter liegenden Substrats zu minimieren. Bei der Verbindung
kann es sich häufig
um eine pH-modifizierende Verbindung handeln. Bei derartigen pH-Modifizierungsmitteln
kann es sich um Säuren
handeln und merkliche Vorteile sind mit derartigen Säure-aktivierten Systemen beobachtet
worden. Säureaktivatoren
sind gewöhnlich
organische Säuren,
z. B. Trichloressigsäure,
Alkylbenzolsulfonsäure,
Benzoesäure
oder Milchsäure.
Eine pH-modifizierende Verbindung ist bevorzugt ein Alkali. Geeignete
Alkalien sind z. B. Alkalimetallhydroxide, Erdalkalimetallhydroxide,
Silicate, z. B. von Alkalimetallen, und organische basische Verbindungen,
wie Amine oder Ammoniumverbindungen.
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Eine
andere Kategorie von Aktivatorverbindung ist ein Oxidationsmittel.
Bei derartigen Oxidationsmitteln hat man festgestellt, dass die
Leistungsfähigkeit
der wässrigen
Phase verbessert wird. Ein Beispiel für ein Oxidationsmittel ist
Wasserstoffperoxid. Ein anderes Beispiel ist Permanganat, gewöhnlich Kaliumpermanganat.
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Die
Zusammensetzung kann neben einer der vorstehend genannten Aktivatorverbindungen
einen sekundären
Aktivator enthalten, wie z. B. einen Alkohol, z. B. einen C1-C4-Alkohol, bevorzugt
Methanol.
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Die
Lackentfernungszusammensetzung kann gegebenenfalls Tenside enthalten,
im allgemeinen in geringen Mengen, so dass das Tensid nicht zur
Bildung einer Emulsion zwischen den unmischbaren wässrigen und
organischen Phasen führt.
Die Aufnahme derartiger Tenside kann die Benetzung der Substratoberfläche verbessern.
Geeignete Tenside sind z. B. Alkylbenzolsulfonsäuren und Fluortenside. Das
Tensid ist im allgemeinen in einer Menge von weniger als 2 Gew.-%,
bevorzugter weniger als 1 Gew.-%, auf Basis des Gesamtgewichts der
Ablösemittelzusammensetzung,
vorhanden.
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Wenn
die Aktivatorverbindung ein pH-Modifizierungsmittel ist, ist der
pH bevorzugt über
9, bevorzugter über
10, oder unter 5, bevorzugt unter 4.
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Die
vorliegende Erfindung ist von besonderem Wert, wenn das Ablöseverfahren
eine Tauchtechnik einsetzt, in der der Gegenstand, von dem der Lack
abzulösen
ist, in ein die Ablösmittelzusammensetzung
enthaltendes Bad getaucht wird. In solchen Ausführungsformen liegt die Ablösemittelzusammensetzung
im allgemeinen als Zweiphasensystem mit oberen und unteren kontinuierlichen
Schichten vor. Die untere Schicht ist bevorzugt die organische Lösungsmittelschicht,
d. h., das organische Lösungsmittel
hat bevorzugt eine höhere Dichte
als Wasser. In dieser Ausführungsform
wird der Gegenstand, von dem Lack abzulösen ist, nur in die obere wässrige Phase
und nicht in die untere organische Phase getaucht. Nach Eintauchen
für einen
geeigneten Zeitraum wird der Gegenstand aus dem Bad entfernt.
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Das
Bad wird zum Ablösen
von Lack von weiteren Gegenständen
wiederverwendet. Wenn das Bad wiederverwendet wird, ist es im allgemeinen
notwendig, das Bad zu ergänzen,
um eine geeignete Mischung der Bestandteile in der oberen wässrigen
Phase beizubehalten. Es wurde festgestellt, dass sowohl Lösungsmittel
als auch Wasser aus dem Bad herausgezogen werden, während zusätzlich die
Aktivatorverbindung und Lösungsmittel
verbraucht werden. Die Nachfüllung
des Bads ist in der Erfindung einfach, was für den Anwender bequem ist.
Da die untere organische Phase einen Speicher von Lösungsmittel
zur Auflösung
in die obere wässrige
Phase liefert, kann sie daher durch bloße Zugabe von Wasser ergänzt werden,
wenn das Volumen der oberen Phase geringer wird. Die wässrige Phase
hält das
Sättigungsniveau
des Lösungsmittels
aufrecht, da Lösungsmittel
von der organischen Phase über
die Grenzflächenschicht
in die wässrige
Phase gelangen kann. Der Gehalt der Aktivatorverbindung wird durch
ein kontinuierliches Überwachungssystem
und Zugabe der Aktivatorverbindung, entweder in reiner Form oder
als konzentrierte Nachfülllösung, gewöhnlich in
Wasser, bei dem gewünschten
Gehalt gehalten. Es ist möglich,
eine automatische Nachfüllung
zur Steuerung des Gesamtvolumens und der Konzentration der Aktivatorverbindung
der wässrigen
Phase zu verwenden.
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Der
Gesamtgehalt an Wasser in der Ablösemittelzusammensetzung als
Ganzem liegt im allgemeinen im Bereich von 50 bis 99,5 Gew.-%, bevorzugt
im Bereich von 60 bis 98 Gew.-%, bevorzugter im Bereich von 70 bis
95 Gew.-%, insbesondere 80 bis 90 Gew.-%.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
des Ablöseverfahrens
der Erfindung für
Anwendungen ohne Tauchen wird eine Anwendung im Vor-Ort-System einge setzt,
bei dem die Ablösemittelzusammensetzung
allgemein durch Aufstreichen, Sprühen oder auf andere Weise auf
die lackierte Oberfläche
eines großen
Substrats aufgebracht wird. Da diese Oberflächen nicht horizontale Oberflächen beinhalten
werden, ist es im allgemeinen zweckmäßig, eine verdickte Zusammensetzung
zu verwenden, um zu gewährleisten,
dass angemessene Gehalte der Ablösemittelzusammensetzung
in Kontakt mit dem lackierten Substrat über einen ausreichenden Zeitraum
bleiben. Die verdickten Zusammensetzungen können eine kontinuierliche wässrige Phase und
eine dispergierte organische Phase umfassen. Das organische Lösungsmittel
kann die Grenzfläche
zwischen den Phasen überschreiten,
wodurch ein Speicher für
Lösungsmittel
in der wässrigen
Phase wie in der ersten Ausführungsform
der Erfindung geliefert wird. Die Dispersion kann durch die Bereitstellung
einer verdickten kontinuierlichen wässrigen Phase (im Gegensatz
zu einer Emulsion von einer dispergierten organischen Phase in einer
kontinuierlichen wässrigen
Phase) lagerstabil sein.
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Geeignete
Verdickungsmittel zur Verwendung in dieser Ausführungsform der Erfindung müssen ein Verdickungsvermögen für die wässrige Phase
in Anwesenheit des organischen Lösungsmittels
bei Sättigungsniveau
und in Anwesenheit der Aktivatorverbindung liefern. Obwohl natürlich abgeleitete
Verdickungsmittel, wie Cellulose- und Stärkederivate, verwendet werden
können,
haben die Erfinder festgestellt, dass ein verbessertes Leistungsvermögen und
eine verbesserte Stabilität
mit synthetischen Verdickungsmitteln erreicht werden können, z.
B. assoziative Verdickungsmittel auf Acrylbasis, wie sie unter der
Marke Rheox oder Rheovis erhältlich
sind. Anorganische Verdickungsmittel, wie Tonarten, z. B. Bentonit,
insbesondere oberflächenbehandeltes
Bentonit, können
alternativ verwendet werden.
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Bei
dem Ablöseverfahren
der vorliegenden Erfindung sollte das Substrat, nachdem es mit der
Ablösemittelzusammensetzung
für einen
angemessenen Zeitraum zur Entfernung des Lacks in Kontakt gebracht
worden ist, gespült
werden, um die Ablösemittelzusammensetzung
und abgelösten
Lack zu entfernen. Wenn das Substrat in ein Bad von der Ablösemittelzusammensetzung
eingetaucht worden ist, wird der Gegenstand aus dem Bad genommen
und gespült,
z. B. durch Eintauchen in und/oder Besprühen mit Wasser oder eine(r)
wässrige(n)
Spüllösung. Es
kann zweckmäßig sein,
einen Druckwasser-Sprühnebel
zu verwenden oder eine andere mechanische Unterstützung anzuwenden,
um den abgelösten
Lack vom Substrat zu entfernen. Wenn die Ablösemittelzusammensetzung vor
Ort aufgebracht wird, wird sie mit einem Wassersprühnebel oder
einer wässrigen
Spüllösung abgespült, z. B.
unter Verwendung eines Druckwasser-Sprühnebels.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung kann unter Umgebungs-Raumtemperaturbedingungen durchgeführt werden.
Alternativ kann die Temperatur der Ablösemittelzusammensetzung erhöht werden,
z. B. wenn die Zusammensetzung durch Eintauchen angewendet wird.
Daher kann das Bad von der Ablösemittelzusammensetzung
auf eine Temperatur erwärmt
werden, bei der die Ablösegeschwindigkeit
verbessert wird. Die Erfinder haben festgestellt, dass Temperaturen
im Bereich von 40 bis 90°C
verwendet werden können.
Allgemein wird festgestellt, dass verbesserte Ergebnisse erreicht
werden können,
wenn die Temperatur auf über 50°C oder sogar über 60°C angehoben
wird, obwohl es im allgemeinen nicht notwendig ist, Temperaturen
von mehr als 80°C
zu verwenden. Verdickte Zusammensetzungen werden im allgemeinen
bei Umgebungstemperaturen angewendet.
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Wenn
die Zusammensetzung mit dem Substrat durch Eintauchen in Kontakt
gebracht wird, kann es zweckmäßig sein,
das Ablösemittel
mechanisch zu bewegen. Diese Bewegung sollte im allgemeinen nicht
geeignet sein, um irgendeine Stabilität der Zweiphasenmischung gegen
Trennung zu liefern. Obwohl diese Bewegung zu einer zeitweiligen
Erzeugung einer dispergierten Phase führen kann, wird sich diese
dispergierte Phasenmischung daher nach Aufhören der mechanischen Bewegung
rasch in zwei Phasen trennen.
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Die
vorliegende Erfindung wird in den folgenden Arbeitsbeispielen erläutert.
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BEISPIEL 1
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Die
folgenden Bestandteile werden miteinander gemischt:
| Benzylalkohol | 20
Gew.-% |
| Wasser | 79,21
Gew.-% |
| Kaliumsilicat | 0,79
Gew.-% |
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Die
Bestandteile bilden ein Zweiphasensystem mit Benzylalkohol in der
unteren Phase und mit Kaliumsilicat in der oberen wässrigen
Phase, die auch Benzylalkohol bei der Löslichkeitsgrenze bei der Umgebungstemperatur
enthält.
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Testsubstrate
von nicht eingebranntem (nicht gehärtetem) Epoxylack auf einem
Aluminiumsubstrat wurden verwendet. Wenn die Substrate in die wässrige Schicht
eingetaucht wurden, ergab sich eine angemessene Entfernung bei Raumtemperatur
nach einem Kontakt von 7 h.
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Wenn
das Bad kontinuierlich verwendet wird, kann es mit Wasser nachgefüllt werden,
während
Benzylalkohol noch in der unteren Phase vorhanden ist. Der Gehalt
an Alkali (Kaliumsilicat) kann durch geeignete Mittel überwacht
werden und die Mengen können
bei Bedarf nachgefüllt
werden.
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Zwei
Anpassungen der obigen Formulierungen wurden durchgeführt, wobei
in der einen 40 Volumen Wasserstoffperoxid in einer Menge von 10
Gew.-% eingeführt
wurden und in der anderen 5,00 Gew.-% Kaliumpermanganat (und weitere
5 Gew.-% Wasser) als Aktivatoren zugegeben wurden. Die erhaltenen
Zusammensetzungen ergaben ein verbessertes Leistungsvermögen.
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BEISPIEL 2
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Dieses
Beispiel ist die Anwendung eines verdickten Ablösemittels vor Ort. Die folgenden
Bestandteile werden miteinander gemischt:
| Benzylalkohol | 35,0
Gew.-% |
| Wasser | 62,31
Gew.-% |
| Wachs | 1,0
Gew.-% |
| Rheolat
101 | 1,0
Gew.-% |
| Natriumsilicat | 0,69
Gew.-%. |
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Diese
Zusammensetzung wird durch Aufstreichen auf lackierte Substrate
aufgebracht. Es wurde festgestellt, dass die obige Zusammensetzung
Polyurethanlack von Aluminiumsubstraten in 2 bis 3 h, Acryllack von
Aluminiumsubstraten in etwa 2 h und Epoxylack von Aluminiumsubstraten
in etwa 2 h ablöst.
Die obigen Ablösemittelzusammensetzungen
wurden jeweils nach dem angegebenen Zeitraum von dem Substrat entfernt und
unter Verwendung von Sprühwasser
gespült.
Es wurde festgestellt, dass die Ablösemittel die darunter liegende
Metalloberfläche
nicht schädigen,
die anschließend
erneut lackiert werden konnte.