KR20140120898A - 기판으로부터 유기 페인트 코팅을 제거하기 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기를 포함하는, 기판으로부터 경화된 유기 페인트를 제거하기 위한 비-수성 스트립핑 조성물에 관한 것이다:
i. 히드록시드 이온의 공급원;
ii. 100℃ 이상의 비등점을 갖는 고비등 알코올; 및
iii. 하기 화학식으로 표시되는 하나 이상의 계면활성제
R - O - (CH₂CH₂O)_nH
[식 중, R 은 탄소수 2 내지 30 의 사슬 길이를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 사슬임].

Description

기판으로부터 유기 페인트 코팅을 제거하기 위한 조성물 및 방법 {COMPOSITION AND METHOD FOR REMOVAL OF ORGANIC PAINT COATINGS FROM SUBSTRATES}

본 발명은 기판 (substrate) 예컨대 강철, 아연도금강철 (galvanized steel), 알루미늄, 마그네슘, 아연 및 엔지니어링 플라스틱 (engineering plastics) 기판으로부터 유기 페인트 코팅을 제거하기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 알킬 페놀 에톡실레이트 (alkyl phenol ethoxylate) (APE) 그룹의 계면활성제가 없는 스트립핑 조성물의 사용을 통해 밑에 있는 기판으로부터 유기 코팅 층을 스트립핑 (stripping) 하는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 조성물은 오직 소량의 휘발성 유기 화합물 (volatile organic compound) (VOC) 을 함유한다.

결함이 있는 코팅을 갖는 부품의 재작업을 위해 또는 기판은 온전하지만 잔류물이 제거되고/거나 새로운 코팅이 적용되어야 하는 부품의 재활용을 위해 기판, 예컨대 강철, 알루미늄, 아연도금강철, 마그네슘, 엔지니어링 플라스틱 등으로부터 여러 가지 경화된 페인트 및 분말 코팅의 효과적 스트립핑을 제공할 강한 필요가 산업계에 존재한다. 기판으로부터 유기 코팅 또는 잔류물의 제거에 더하여 잔류물 예컨대 그리즈 (grease), 오일, 이형 (mold-release) 코팅, 폴리에스테르 코팅, 에폭시 코팅, 페인트 및 기타 유형의 코팅이 요망된다.

US　2005/0079984　A1 은 다양한 기판 재료로부터 경화된 페인트를 스트립핑하는 방법을 교시한다. 이 발명의 조성물은 하기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2 가지 계면활성제 (이에 제한되지 않음) 의 혼합물로 이루어진다; a) 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 아세테이트 기반 계면활성제, 아세틸렌 기반, 플루오로계면활성제, 용매 기반 계면활성제, 포스페이트 에스테르 계면활성제, 산성 pH 기반 계면활성제, 알칼리성 pH 기반 계면활성제, 중성 pH 계면활성제, 술폰산 계면활성제, 인산 계면활성제, 지방산 기반 계면활성제, 무기산 기반 계면활성제, 카르복실레이트 기반 계면활성제, 알킬레이트 기반 계면활성제, 알코올 기반 계면활성제, 노닐페놀 계면활성제, 옥시드-기반 계면활성제, 황 기반 계면활성제, 알킬페놀 함유 계면활성제, 에톡시화 계면활성제, 술포네이트화 계면활성제, 아민 기반 계면활성제, 아미드 계면활성제, 글리콜 기반 계면활성제 및 사차 계면활성제 및 그의 계면활성제 블렌드, 이들은 조성물의 총 중량 또는 부피의 51 % 내지 100 % 를 구성하고, 나머지 0.5 % - 49 % 잔량 (balance) 은 하기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제로 이루어진다; 물, 유기 용매, 알코올, 지방족 용매, 극성 용매, 비-극성 용매, 나프타, 산소처리된 용매, 염소처리된 용매, 아세톤, 케톤, 아세테이트, 테르펜 용매, 에스테르, 아세틸렌 용매, 글리콜, 에테르, 프로피오네이트 용매, 카르보네이트, 방향족 용매, 케로센, 지방산 기반 용매, 식물 기반 용매, 산, 무기산, 유기산, 지방산, 락트산, 글리콜산, 알칼리성 히드록시드, 알칼리성 실리케이트, 포스페이트, 술페이트, 니트레이트, 알칼리성 염, 산성 염, 에탄올 아민, 퍼옥시드, 산화제, 녹방지제, 킬레이터, 소포제, 계면활성제 및 그의 혼합물; b) 상기 스트립핑 조성물을 함유하는 상기 스트립 탱크 내에 상기 경화된 페인팅된 기판을 침지시키는 단계; 및 c) 상기 스트립핑 조성물을 65 내지 180 ℃ 에서 약 1-3 시간 동안 가열하여, 경화된 페인트가 상기 기판으로부터 제거되는 단계.

본질적으로 무수 조건에서 상승된 온도에서 사용되는 가성 (caustic) 화합물은 많은 유형의 금속 기판으로부터 많은 유형의 유기 코팅 및 잔류물을 제거하는데 매우 효과적인 것으로 알려져 있다. 하나의 그러한 방법은 U.S.　3,790,489 에 의해 교시된다. 그러나, 특정 금속, 예컨대 아연, 알루미늄 및 마그네슘 또는 이들 금속 또는 그의 합금으로 구성되는 금속성 코팅, 뿐만 아니라 기타 금속, 합금, 및 심지어는 비-금속성 기판은, '489 환자에서 교시되는 바와 같은 조건 하에 화학적 공격 또는 파괴에 노출된다. 따라서, 그러한 가성 조성물은 선행 기술 교시에서 금속, 예컨대 알루미늄, 마그네슘 및 아연으로부터 코팅을 제거할 때 전형적으로 회피된다.

가성 용액의 사용을 회피하는 선행 기술 방법은 U.S.　5,894,854 에 의해 교시된다. 이 발명은 하기 단계를 포함하는, 비철 (non-ferrous) 기판으로부터 경화된 페인트를 스트립핑하는 방법에 관한 것이다: a) 알킬페놀-히드록시폴리-옥시에틸렌 및 트리에탄올아민으로 이루어지는 스트립핑 조성물을 스트립 탱크에 첨가하는 단계; b) 상기 비철 기판을 상기 스트립핑 조성물을 함유하는 상기 스트립 탱크 내에 침지시키는 단계; 및 c) 상기 스트립핑 조성물을 180 ℃ 로 약 60 분 동안 가열하여, 상기 비철 기판으로부터 경화된 페인트가 제거되는 단계.

U.S　3,954,648 에서 고비등 액체 아민, 및 알칼리 금속 히드록시드를 함유하는 용액이 개시된다. Belcak 등은 또한 필요한 경우 표면 활성 습윤제의 사용을 제안한다.

U.S.　6,855,210 은 고비등 알코올, 바람직하게는 폴리글리콜, 계면활성제, 바람직하게는 노닐페놀 에톡실레이트, 및 알칼리 금속 히드록시드의 용액을 포함하는, 기판으로부터 유기 코팅을 스트립핑 및 클리닝하기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다. 상기 조성물은 관습적 또는 더 짧은 시간에 걸쳐, 관습적 또는 더 낮은 온도에서, 선행 기술 스트립퍼에 의해서는 손상되는 밑에 있는 기판에 해를 가하지 않으면서, 페인트 및 기타 유기 코팅을 공격적으로 및 효과적으로 스트립핑한다. 발명의 하나의 구현예는 약 40 중량% 내지 약 98.9 중량% 의 고비등 알코올; 약 1 중량% 내지 약 60 중량% 의 비이온성 계면활성제; 및 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 의 알칼리 히드록시드 또는 알칼리 히드록시드의 혼합물을 포함한다. 사용되는 바람직한 계면활성제는 유해 노닐페놀 에톡실레이트에 기초한다.

도면의 간단한 설명

도 1 및 2 는 실시예 7 및 실시예 9 (비교) 에 따른 스트립핑 조성물 중 처리 후 표면의 FE-SEM 현미경사진을 보여준다.

Carl Zeiss 로부터의 SIGMA VP 필드 방사 주사형 전자 현미경으로 1000x 배율 및 낮은 가속 전압 (3kV) 에서 측정을 실시했다.

본 발명의 목적

그러므로 본 발명의 목적은 인간 및 환경 안전에 위험을 야기하는 APE 및 기타 생분해가 어려운 계면활성제 및 첨가제를 사용하지 않고 다양한 기판, 예컨대 강철, 아연도금강철, 알루미늄, 마그네슘, 아연 및 엔지니어링 플라스틱 기판 등으로부터 여러 가지 경화된 페인트 및 분말 코팅의 효과적 스트립핑을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 선행 기술에서 공지된 방법에 비해 스트립핑 성능을 개선하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 스트립핑 조성물의 수명을 연장하는 것이다.

본 발명의 요약

이들 목적은 청구항 1 에 따른 비-수성 스트립핑 조성물 및 청구항 11 항에 따른 페인트 스트립핑 방법에 의해 해결된다.

본 발명에 따르면 하기 성분들을 포함하는 스트립핑 조성물이 특징인, 밑에 있는 기판으로부터 유기 코팅을 스트립핑하기 위한 조성물 및 방법이 제공된다:

i. 히드록시드 이온의 공급원;

ii. 150℃ 이상의 비등점을 갖는 고비등 알코올; 및

iii. 하기 화학식으로 표시되는 하나 이상의 계면활성제

R - O - (CH₂CH₂O)_nH

[식 중, R 은 탄소수 2 내지 30 의 사슬 길이를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 사슬임].

여러 가지 상이한 고비등 알코올이 본 발명에서 사용될 수 있다. 특히 적합한 것은 스트립핑 조성물 작업 온도 100 ℃ 내지 200 ℃ 에 적합한 안정성 및 인화점을 갖는 알코올이다. 알코올의 비등점은 바람직하게는 작업 온도보다 적어도 30 - 50 ℃ 더 높을 것이다. 따라서, 안전성을 이유로, 스트립핑 혼합물의 인화점이 작업 온도보다 적어도 약간 높은 것이 바람직하다. 또다른 현실적 문제는 혼합물의 증기압이다. 혼합물의 너무 많거나 지나친 증발이 일어나면 안된다. 탄소수 4-100 의 폴리 에틸렌 글리콜, 예컨대 PEG-8 로 양호한 스트립핑 결과가 수득되었다. 트리에틸렌 및 테트라에틸렌 글리콜은 일부 고급 폴리글리콜보다 작은 분자이다. 그러한 알코올은 US 6,855,210 으로부터 공지되었고, 바람직한 작업 온도에서 양호한 코팅 침투성 및 안정성 및 인화점 특성을 보인다. 트리- 및 테트라에틸렌 글리콜의 사용이 특히 바람직하다.

조성물 중 알코올 또는 글리콜 함량은 다를 수 있고, 예를 들어 약 70 중량% 내지 약 99 중량%, 더욱 바람직하게는 약 90 중량% 내지 약 99 중량% 알코올이다.

테트라에틸렌 글리콜을 사용할 때, 본 발명에 따른 스트립핑 용액은 바람직하게는 약 40 중량% 내지 약 99 중량%, 더욱 바람직하게는 약 75 중량% 내지 약 99 중량% 테트라에틸렌 글리콜의 조성 범위를 갖는다.

본 발명에 따른 조성물에는 바람직하게는 물이 본질적으로 없다. 스트립핑 절차의 작업 동안 대기로부터 일부 물 흡수가 일어날 수 있다. 바람직하게는, 조성물에 물이 의도적으로 첨가되지 않는다. 일반적으로 조성물 중 물 함량은 5 중량% 미만, 바람직하게는 2 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.5 중량% 미만, 더욱더 바람직하게는 0.05 중량% 미만일 것이다. 조성물 중 물은 가공 성능에 부정적 영향을 미친다. 통상적으로 조성물에 물이 존재할 때, 스트립핑 용액은 연질 금속 예컨대 알루미늄 및 아연에 대한 화학적 공격을 보이는 경향이 있다.

본 발명자들은 특정 알코올 알콕실레이트가 계면활성제로서 사용되는 경우 조성물의 스트립핑 성능이 크게 개선될 수 있음을 발견했다.

이러한 부류는 하기 화학식으로 표시된다:

R - O - (CH₂CH₂O)_nH

[식 중, R 은 탄소수 2 내지 30 의 사슬 길이를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 사슬임].

R 은 또한 2 차 알코올 사슬 잔기 예컨대 -CH(CH₃)-(CH₂)_x-CH₃ 일 수 있고, 식 중 x 는 5 내지 15, 바람직하게는 7 내지 12 이다.

바람직하게는 상기 화학식에 따른 조성물에서, R 은 8 내지 14 이다. 예를 들어, R 은 2-프로필헵틸, n-옥타데실, n-노나데실, n-데카데실, n-도데실, -CH₂-CH(C₃H₉)-(CH₂)₄-CH₃, -CH(CH₃)-(CH₂)₉-CH₃, -CH(CH₃)-(CH₂)₁₀-CH₃, -CH(CH₃)-(CH₂)₁₁-CH₃ 및 n-C12 - n-C15 로부터 선택될 수 있다.

일반적으로, 상기 화학식에 따른 n 은 2 내지 100, 바람직하게는 5 내지 40, 더욱더 바람직하게는 10 내지 25 이다.

적합하고 바람직한 계면활성제의 목록이 표 1 에 제공되어 있다. 그러한 계면활성제는 상업적으로 입수가능하다. 표 1 에서 바람직한 계면활성제는 그들의 화학명 및 CAS 번호에 의해 식별된다.

그러한 계면활성제는 선행 기술의 방법에 따라 사용된 계면활성제와 비교할 때 처리되는 기판의 개선된 습윤성 (wettability) 을 보인다.

개선된 습윤성은 유기 페인트의 더 신속하고 더 많은 양의 제거를 초래한다. 게다가, 조성물 중 계면활성제의 양이 감소될 수 있다.

유기 페인트 스트립핑 조성물 중에 적용되는 선행 기술의 다수의 계면활성제에 비해, 본 발명에 따라 사용되는 계면활성제는 유해하지 않다. 본 발명에 따른 스트립핑 조성물에는 특히 APR 기반 계면활성제가 없거나 본질적으로 없다. APE 계면활성제는 페인트 스트립핑 작업에서 널리 사용되고, 예를 들어 US　6,855,210 에서 바람직한 계면활성제로서 개시되었다.

바람직한 스트립핑 조성물은 약 1 중량% 내지 약 20 중량% 의 계면활성제를 함유한다. 계면활성제 수준의 바람직한 범위는 약 5.0 중량% 내지 약 10 중량% 이다.

본 발명의 하나의 이점은 바람직한 계면활성제 수준이 선행 기술 스트립퍼에서 발견되는 것보다 낮다는 것이다. 따라서, 다뤄야 하는 발포 문제가 더 적고, 소포제 또는 기타 대첵에 대한 필요가 더 적고, 이에 따라 스트립핑 과정의 효율을 개선한다.

히드록시드 이온의 공급원으로서, 상이한 알칼리 금속 히드록시드가 본 발명에서 사용될 수 있다. 예를 들어 US　6,855,210 에 개시된 바와 같이 알칼리성 스트립핑 용액을 적용하는 것이 선행 기술에서 확립되었다.

바람직한 히드록시드 이온의 공급원은 나트륨 히드록시드 (NaOH) 또는 칼륨 히드록시드 (KOH) 이다. 중요한 것은 스트립핑 용액에 또한 물이 본질적으로 없거나, 아연, 알루미늄 또는 마그네슘 기판을 공격할 정도로 히드록시드가 이온화되지 않도록 충분히 낮은 물 함량을 가져야 하는 것이다. 따라서, 본원에서 사용되는 용어 "물이 본질적으로 없다" 는 알루미늄, 마그네슘 또는 아연 기판을 공격할 정도로 칼륨 히드록시드를 이온화시키지 않는 수준의 물 함량을 의미한다. NaOH 또는 NaOH 및 KOH 의 혼합물이 사용될 수 있지만, 일반적으로 KOH 가 바람직하며, 이는 그것이 스트립핑 혼합물에 더 쉽게 용해되기 때문이다.

알칼리 금속 히드록시드는 고체 형태로 또는 수성 용액 히드록시드로서 첨가될 수 있다. 고체 형태로 첨가되는 경우, 결과적인 조성물은 과잉의 물을 제거하기 위해 가열할 필요가 없다. 수성 액체 형태로 첨가되는 경우, 조성물은 과잉의 물을 제거하여 조성물을 그의 바람직한 본질적 무수 상태로 회복시키기 위해 물의 비등점 위로 가열되어야 할 수 있다. 그러므로, 알칼리 금속 히드록시드를 고체 형태로 첨가하는 것이 바람직하다.

조성물 중에서 요구되는 시간은 처리되고 있는 특정 코팅 또는 잔류물, 코팅 또는 잔류물의 두께, 조성물의 칼륨 히드록시드 함량, 조성물의 작업 온도, 및 담체의 구조에 따라 다르다. 이는 코팅의 성질, 그의 두께 및 코팅의 균일성에 따라 최소 몇 분 내지 최대 몇 시간일 수 있다. 처리되는 코팅을 갖는 기판이 바쓰로부터 제거될 때, 후 처리, 예컨대 물 헹굼 또는 물 분무가 실시되어 남은 코팅 또는 잔류물의 임의의 흔적을 제거할 수 있다. 그러나, 경우에 따라, 그러한 후 처리는 필수적이지 않다.

조성물이 본질적으로 물이 없게 유지되는 경우 알칼리 금속 히드록시드는 기판 예컨대 아연, 알루미늄, 마그네슘 및 기타 그러한 금속 및 그의 합금 기판을 공격하지 않을 것이지만, 통상적으로는 히드록시드를 이온화시키에 충분한 물이 존재할 때 기판은 그러한 알칼리 금속 히드록시드에 의해 공격받을 것이라고 밝혀졌다. 따라서, 칼륨 히드록시드를 이온화시기에 충분한 물이 존재할 때 조성물은 알칼리 히드록시드에 의한 공격에 취약한 금속이 아닌 기판 상의 코팅을 제거하는데 사용될 수 있지만, 조성물이 본질적으로 물이 없게 유지될 때 (그러한 공격이 발생하지 않으므로) 조성물은 칼륨 히드록시드에 의한 공격에 취약한 기판, 예컨대 알루미늄, 마그네슘 및 아연 또는 그의 합금 기판으로부터 코팅 및 잔류물을 제거하는데 특히 유용하다. 본 발명에 따른 스트립핑 용액 중 알칼리 금속 히드록시드의 수준은 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 이다. 본 발명에 따른 계면활성제를 적용함으로써 스트립핑에 요구되는 알칼리 금속 히드록시드의 양이 감소될 수 있다고 밝혀졌다.

점점더 많은 부품이 스트립핑되면서, 스트립핑 조성물의 바쓰는 더 많은 용해된 페인트 및/또는 기타 코팅 재료를 축적할 것이다. 이러한 결과는 스트립핑 조성물의 점도의 증가 및 더 낮은 스트립핑 성능이다. 그러나, 본 발명에 따른 계면활성제를 적용할 때 점도 증가는 예를 들어 APE 기반 계면활성제를 적용할 때만큼 문제가 되지는 않는다. 본 발명에 따른 계면활성제는 지금까지 사용된 계면활성제보다 심지어 더 낮은 농도에서도 점도 감소에 더욱 효과적인 것으로 여겨진다.

특히 아연도금된 기판 재료 상에서 발생하는, 기판 재료의 공격을 회피하기 위해 본 발명에 따른 조성물에는 바람직하게는 아민이 없어야 한다. 아민이 실질적으로 없다는 것은 아민 함량이 기판 재료의 공격을 야기하지 않을 정도로 충분히 작다는 것을, 예를 들어 0.1 중량% 미만, 바람직하게는 0.01 중량% 미만, 더욱더 바람직하게는 0.001 중량% 미만임을 의미한다.

스트립핑 조성물의 온도는 50 ℃ 내지 250 ℃ 로 다르고, 바람직하게는 90 내지 150 ℃ 이다.

본 발명에 따르면, 스트립핑 조성물은 바람직하게는 딥 (dip) 또는 침지 (immersion) 과정에서 사용되며, 여기에서 일련의 부품 또는 부품의 다발 (batch) 이 스트립핑 조성물 속에 잠긴다. 각각의 부품 또는 다발은 충분한 시간 동안 처리되어 특정 코팅을 완전히 스트립핑하거나 그것을 후속 단계에서 헹궈질 수 있도록 완화시킨다.

통상적으로 스트립핑된 페인트는 스트립핑 조성물 중에 잔류하고, 시간이 흐르면서 스트립퍼 바쓰 내에 축적된다. 부분적으로 스트립핑된 부품에서 코팅의 연질 잔류물의 조각 (patch) 이 헹굼 단계에서 제거되는 경우, 스트립퍼 바쓰 내의 페인트 축적의 비율을 감소시키고 바쓰 수명을 연장하는 것이 가능하며, 이는 유리하다.

스트립핑 조성물은 또한 스트립핑될 표면 위로 분무될 수 있다. 분무 적용은 침지 소크 (immersion soak) 와 조합되어 사용될 수 있으며, 침지 소크는 분무 적용에 선행 또는 후행하거나, 선행 및 후행한다.

코팅 스트립핑 작업의 바람직한 방식은 하기 단계를 포함한다:

i. 앞서 언급된 스트립핑 조성물을 탱크 장치 내에 제공하는 단계;

ii. 알루미늄, 강철, 아연도금강철, 마그네슘, 아연 또는 플라스틱 기반 기판을 탱크 장치 내의 스트립핑 조성물과 접촉시키는 단계;

iii. 상기 스트립핑 조성물을 50 내지 250℃ 의 온도로 30 내지 300 분의 시간 동안 가열하여, 알루미늄, 강철, 아연도금강철, 마그네슘, 아연 또는 플라스틱 기반 기판으로부터 경화된 유기 페인트를 제거 또는 완화시키는 단계;

iv. 기판 표면에 고압 물 분무를 적용함으로써 기판으로부터 유기 페인트를 완전히 제거하는 단계.

단계 iv) 에서 적용되는 고압 물 분무는 일반적으로 50 내지 250 bar 의 압력을 갖는다.

본 발명은 강철 (아연도금된 Zn 층이 있는 것 및 없는 것 둘 모두), 롤 형태 (roll-formed) 강철, 아연 다이 캐스트 (die-cast) 제품, 알루미늄, 알루미늄 다이 캐스트 제품, 황동, 청동, 구리, 티탄, 마그네슘, 도금된 기판, 및 비-금속성 기판, 예컨대 플라스틱에 사용하기에 적당하다. 스트립핑되는 전형적 자동차 부품은 외부 시트 금속 부품, 알루미늄 휠 및 플라스틱 헤드라이트 하우징을 포함한다. 비-자동차 부품은 건축 하드웨어, 조명 부품, 배관 설비 및 전자장치 하우징을 포함한다. 본 발명의 스트립핑 용액 및 방법의 바람직한 적용은 유기-기반 시스템의 스트립핑이다.

이들은 하기를 포함한다: 전착 코팅, 분말 코팅 (아크릴계, 폴리에스테르, TGIC, 에폭시, 우레탄, 및 하이브리드 제형), 프라이머 코팅 (아크릴계, 에폭시, 및 우레탄), 용매-기반 및 물-기반 유기 코팅 (주로 아크릴계, 우레탄 및 에폭시), 및 1 및 2 성분 클리어코트 기술 (주로 아크릴계 및 우레탄 제형). 특정 에나멜 및 래커 코팅이 또한 제거될 수 있다. 본 발명에 따라 스트립핑될 수 있는 통상적 코팅의 유형의 예시적 목록은 하기를 포함한다: 음극성 일렉트로코트 (납 및 비-납 유형 둘 모두); 분말 프라이머 (폴리에스테르, 하이브리드 및 아크릴계 유형 둘 모두); 분말 모노코트; 액체 모노코트; 액체 용매 베이스코트; 및 액체 1 및 2 성분 아크릴계 클리어코트. 복수의 층을 갖는 복합 코팅이 또한 성공적으로 스트립핑될 수 있다. 예시적 목록은 하기를 포함한다: 상부 파우더코트를 갖는 에폭시 코트 ("Ecoat"); Ecoat, 베이스코트, 클리어코트 복합 페인트; Ecoat, 모노코트 복합 페인트; 및 Ecoat, 프라이머, 베이스코트, 클리어코트 복합 페인트.

하기 비제한적 실시예는 본 발명의 특정 구현예를 설명하기 위해 제공된다.

실시예에서 하기 유기 코팅에 대한 스트립핑 성능이 시험되었다: 에폭시-; 에폭시-폴리에스테르 하이브리드-; 폴리에스테르-; 트리글리시딜이소시아누레이트 (TGIC)-; 우레탄-; 2-성분 에폭시 페인트-유기 코팅.

실시예 1

경화된 중합체 코팅의 제거에 대한 고비등점 글리콜의 효과를 체크하기 위해, 테트라에틸렌 글리콜 (비등점 324℃) 을 알칼리 금속 히드록시드의 존재 및 부재 하에 시험했다. 1.5 중량% KOH 를 함유하는 조성물을 스트립핑 조성물 중 하나로 사용했으며, 나머지는 테트라에틸렌 글리콜이었다. 두가지 용액 모두를 150℃ 에서 가열하고, TGIC-코팅된 강철 패널을 두가지 용액 중에 침지했다. 두가지 상태 모두에서 기계적 교반기에 의해 양호한 진탕을 지속했다. KOH 를 함유하는 용액 중 시험 패널 위의 코팅이 약 45 분 내에 거의 스트립핑되었으며, 매우 적은 페인트 잔류물이 기판 위에 남았다. KOH 를 함유하지 않고 테트라에틸렌 글리콜만 본질적으로 함유하는 용액 중 패널은 스트립핑되지 않은 상태로 남았다.

실시예 2

실시예 1 (히드록시드 구현예) 에서 기재된 바와 같은, 테트라에틸렌 글리콜 및 KOH 에 기반하는 2 가지 스트립핑 조성물을 2 가지 상이한 계면활성제와 함께 시험했다. 하나의 조성물에서, 2.5 중량% 노닐 페놀 에톡실레이트 (NPE) 를 사용했다 (비교). 또다른 조성물에서, 계면활성제 No. 1 (표 1), 폴리에틸렌 글리콜 트리메틸노닐 에테르를 2.5 중량% 수준으로 사용했다. 2 가지 스트립핑 조성물 모두를 실시예 1 에서 기재된 바와 동일한 조건 및 TGIC 분말 코팅된 패널을 사용하여 평가했다. 코팅된 패널은 NPE 기반 조성물 중에서 30 분 내에 완전히 스트립핑되었다. 동일한 유기 코팅을 갖는 동일한 패널은 동일한 작업 조건 하에 오직 22 분 내에 완전히 스트립핑될 수 있었다. 이는 선행 기술에 따른 계면활성제에 비해 본 발명에 따른 계면활성제의 증가된 효율을 확실히 보여준다.

실시예 3

알코올 에톡실레이트에 기반하는, 여러 상업적으로 입수가능한 계면활성제를 고온 페인트 스트립핑 적용에서 그것의 습윤성 및 안정성에 대해 평가했다. 결과로부터, 알코올 에톡실레이트에 기반하는 계면활성제는 양호한 습윤성 및 안정성과 함께 글리콜 기반 시스템 중 높은 용해도를 보였다. 그러한 계면활성제는 본 발명에 따른 스트립핑 조성물에 적합하다.

표 1: 본 발명에 따른 바람직한 계면활성제

실시예 4

APE 기반 계면활성제 및 APE 프리 (free) 계면활성제 기반 스트립퍼 조성물을 나란히 비교하기 위해, 2 가지 페인트 스트립퍼 조성물을 하기 조성물을 사용하여 제조했다:

1. NPE 기반 조성물 (비교) - 용액 #1

- 테트라에틸렌 글리콜 (88 중량%)

Surfonic N-60 (10 중량%), Huntsman International 로부터 입수가능, 에톡시화 노닐페놀

- 칼륨 히드록시드 45 % 용액 (2 중량%)

2. NPE-프리 조성물 (본 발명에 따름) - 용액 #2

- 테트라에틸렌 글리콜 (93.5 중량%)

- 계면활성제 No. 1 (표 1), 폴리에틸렌 글리콜 트리메틸노닐 에테르 (4.5 중량%)

- 칼륨 히드록시드 45 % 용액 (2 중량%)

상기 조성물을 3 주 기간 동안 시험하고 전체 처리율 > 30 sq.ft./gal 로 가공했다. 여러 가지 페인팅된 및 분말 코팅된 강철 및 알루미늄 패널을 시험 기간 동안 스트립핑했다. 2 가지 용액 모두를 그것의 점도 및 알칼리도에 대해 매일 체크했다. 계산된 양의 고체 KOH 를 첨가하여 알칼리도를 다시 초기 수준으로 조정했다. 온도 45 ℃ 에서 FORD 컵을 사용하여 점도 측정을 실시했다. 시험 결과의 세부사항이 하기 표에 제시되어 있다:

표 2: 점도 시험의 실험 결과

Ford 점도 컵은 바닥에 위치하는 구멍을 통과하는 알려진 부피의 액체의 시한 흐름 (timed flow) 을 허용하는 중력 장치이다. 이상적 조건 하에, 이러한 흐름의 비율은 배출되는 액체의 비중에 좌우되는 동적 점도 (스토크스 및 센티스토크스로 표현됨) 에 비례할 것이다. 그것은 점도 범위 20-250 센티스토크스의 낮은 내지 중간 고체 페인트/코팅에 통상적으로 사용되는 단순한 장치이다. 점도는 환산표로부터 주어진 온도에서 배액 시간 (drain time) (초) 을 사용하여 찾을 수 있다. 더 긴 배액 시간은 더 높은 점도를 의미한다.

상기 실시예에서, 용액 #2 는 더 짧은 배액 시간을 보여주며 (이는 동일한 처리율/작업 부하로 가공 후 더 낮은 점도를 의미함), 이는 용액 #2 에 사용된 계면활성제가 페인트 스트립퍼 용액의 점도 증가를 제어하는데 더욱 효과적임을 나타낸다.

실시예 5

별도의 시험에서, 상이한 알칼리 금속 히드록시드를 사용하여 글리콜 기반 페인트 스트립핑 조성물을 시험했다. 테트라에틸렌 글리콜을 용매로서 선택했고, 계면활성제 No. 1 (표 1), 폴리에틸렌 글리콜 트리메틸노닐 에테르를 계면활성제로서 5 중량% 수준으로 사용했고, 나트륨 히드록시드, 칼륨 히드록시드, 및 리튬 히드록시드를 알칼리도의 공급원으로서 사용했다 (농도 각각 0.15 mol/l).

이들 3 가지 조성물을 폴리에스테르 TGIC 분말 코팅된 시험 패널의 스트립핑에 대해 시험했다. 스트립핑 성능에서, 나트륨 및 칼륨 히드록시드 기반 조성물은 유사한 코팅 스트립핑 성능을 보였다. 패널은 145 ℃ 에서 8 분 내에 완전히 스트립핑될 수 있었지만, 리튬 히드록시드 기반 조성물 중 스트립핑 시간은 나트륨 및 칼륨 히드록시드 기반 조성물보다 약 50 % 더 길었다.

실시예 6

92 중량% 테트라에틸렌 글리콜, 3 중량% 칼륨 히드록시드 용액 (45 중량%) 및 5 중량% 의 폴리옥시에틸렌 알킬 (C13) 에테르 계면활성제, CAS 84133-50-6 를 함유하는 스트립핑 조성물을 스트립핑 에폭시 e-coat 에 대해 시험했다. e-coat 로 코팅된 강철 부품을 온도 150℃ 에서 스트립핑 용액 중에서 스트립핑하고, 뒤이어 3 분 동안 분무 린스 (spray rinsing) 했다. 모든 코팅이 20 분 내에 완전히 제거되었다.

실시예 7

실시예 6 에 기재된 스트립퍼 조성물을 사용하여 알루미늄 기판 위의 폴리에스테르 페인트를 스트립핑했다.

본 연구에서 사용된 재료는 알루미늄 주조 합금 A356 이었다. 합금 A356 은 아공정 Al-Si 합금에 속하고, 자동차 및 항공우주 산업에서 광범위하게 이용된다. A356 은 7Si, 0.3 Mg, 0.2 Fe (최대) 및 0.10 Zn (최대) 로 구성된다.

페인팅된 부품을 150℃ 에서 60 분 동안 스트립핑하고, 뒤이어 3 분 동안 분무 린스했다. 모든 페인트가 완전히 제거되어, 베이스 기판의 화학적 공격이 전혀 없이 깨끗한, 밝은 알루미늄 표면을 남겼다.

도 1 은 처리 후 표면의 FE-SEM 현미경사진을 보여준다. 표면이 보존되고 에칭이 전혀 일어나지 않은 것을 볼 수 있으며, 이는 바람직하다.

표 3 에서, 스트립핑 전후의 Ra 값이 제공된다. 스트립핑되지 않은 연마된 샘플에 비해 실시예 7 에 따라 스트립핑된 샘플의 조도 (roughness) 가 변함없다.

표 3: 연마된 및 스트립핑된 알루미늄 패널 조각에 대한 스타일러스 조면계 (stylus profilometer) (Mitutoyo Suftest-501) 를 이용한 조도 측정 (Ra, 산술 평균 조도)

실시예 8

실시예 6 에 기재된 스트립퍼 조성물을 사용하여 또한 아크릴계 습식 (wet) 페인트로 코팅된 알루미늄 부품의 스트립핑에 대해 시험했다. 부품을 150℃ 에서 30 분 동안 스트립핑하고, 뒤이어 3 분 동안 분무 린스했다. 알루미늄 기판에 대한 화학적 공격의 징후가 전혀 없이 코팅의 완전한 제거가 관찰되었다.

실시예 9 (비교)

실시예 6 에 따른 알루미늄 작업조각 (workpiece) 을 온도 60℃ 에서 농축된 고온 황산으로 이루어지는 산업에서 표준으로 사용되는 조성물 중에서 스트립핑했으며, 처리 시간은 30 분이었다.

도 2 는 처리 후 표면의 FE-SEM 현미경사진을 보여준다. 표면 외관이 극적으로 변화된 것을 볼 수 있으며, 이는 강한 에칭 및 높은 조도를 보여주며, 이들 둘 모두 바람직하지 않다.

실시예 9 에 따른 처리는 표면 조도 (표 3) 를 극적으로 증가시켰고, 스트립핑된 작업조각의 품질에 부정적인 영향을 미쳤다.

Claims (19)

1. 하기를 포함하는, 기판으로부터 경화된 유기 페인트를 제거하기 위한 비-수성 스트립핑 조성물:
   iv. 히드록시드 이온의 공급원;
   v. 150℃ 이상의 비등점을 갖는 고비등 알코올; 및
   vi. 하기 화학식으로 표시되는 하나 이상의 계면활성제
   R - O - (CH₂CH₂O)_nH
   [식 중, R 은 탄소수 2 내지 30 의 사슬 길이를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 사슬임].
2. 제 1 항에 있어서, 기판이 알루미늄, 강철, 아연도금강철, 마그네슘, 아연 및 엔지니어링 플라스틱인 조성물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, R 이 8 내지 14 인 조성물.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, R 이 2-프로필헵틸, n-옥타데실, n-노나데실, n-데카데실, n-도데실, -CH₂-CH(C₃H₉)-(CH₂)₄-CH₃, -CH(CH₃)-(CH₂)₉-CH₃, -CH(CH₃)-(CH₂)₁₀-CH₃, -CH(CH₃)-(CH₂)₁₁-CH₃ 및 n-C12-n-C15 로부터 선택되는 조성물.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, n 이 6 내지 25 인 조성물.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 히드록시드의 공급원이 1 내지 10 중량% 의 농도를 갖는 알칼리 금속 히드록시드인 조성물.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 알칼리 금속 히드록시드가 나트륨 또는 칼륨 히드록시드인 조성물.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 고비등 알코올이 글리콜 에테르인 조성물.
9. 제 8 항에 있어서, 글리콜 에테르가 트리에틸렌 글리콜 또는 테트라에틸렌 글리콜인 조성물.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 알콕시화 알킬페놀 계면활성제가 본질적으로 없는 조성물.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 아민이 본질적으로 없는 조성물.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가된 물이 본질적으로 없는 조성물.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 중 물 함량이 2 중량% 미만인 조성물.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 중 물 함량이 0.5 중량% 미만인 조성물.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 알코올 함량이 90 중량% 내지 99 중량% 인 조성물.
16. 하기 단계를 포함하는, 알루미늄, 강철, 아연도금강철, 마그네슘, 아연 또는 플라스틱 기반 기판으로부터 경화된 유기 페인트를 스트립핑하는 방법:
    i. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 스트립핑 조성물을 탱크 장치 내에 제공하는 단계;
    ii. 알루미늄, 강철, 아연도금강철, 마그네슘, 아연 또는 플라스틱 기반 기판을 탱크 장치 내의 스트립핑 조성물과 접촉시키는 단계;
    iii. 상기 스트립핑 조성물을 50 내지 250℃ 의 온도로 30 내지 300 분의 시간 동안 가열하여, 알루미늄, 강철, 아연도금강철, 마그네슘, 아연 또는 플라스틱 기반 기판으로부터 경화된 유기 페인트를 제거 또는 완화시키는 단계;
    iv. 기판 표면에 고압 물 분무를 적용함으로써 기판으로부터 유기 페인트를 완전히 제거하는 단계.
17. 제 16 항에 있어서, 단계 iv. 에서 적용되는 물 분무가 50 내지 250 bar 의 압력을 갖는 방법.
18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 온도가 100 내지 150℃ 이고, 처리 시간이 45 내지 100 분인 방법.
19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 경화된 유기 페인트가 폴리에스테르 분말 코팅, 2-성분 에폭시 코팅, 에폭시-폴리에스테르 하이브리드 분말 코팅 또는 폴리에스테르 - TGIC 분말 코팅인 방법.
    

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