DE69128887T2

DE69128887T2 - Methode zum aktivieren von n-methyl-2-pyrrolidon (nmp) und/oder gamma-butyrolacton (blo) als lack- und farbentferner

Info

Publication number: DE69128887T2
Application number: DE69128887T
Authority: DE
Inventors: Frank Fusiak; Kolazi Narayanan
Original assignee: Verona Inc
Current assignee: Verona Inc
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1991-09-16
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2011-09-17
Also published as: DE69128887D1; EP0551378A1; CA2063739A1; ATE163040T1; AU652194B2; AU8746091A; CA2063739C; ES2114540T3; US5098592A; EP0551378B1; WO1992006169A1; EP0551378A4; JPH06501284A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen zum Entfernen von Farbe und Lack und speziell ein Verfahren zur Aktivierung von NMP und/oder BLO zur wirksameren Entfernung von Farbe und Lack sowie Zusammensetzungen dafür.
Der Begriff "Farb- und Lackentfern er", wie hierin verwendet, bezieht sich auf chemische Zusammensetzungen, die Überzüge, wie Farben, Anstriche, Lacke, Polyurethan-Anstriche und -Lacküberzüge, die zum Schutz von Substraten wie Holz und Metall und zu deren Verschönerung verwendet werden, entfernen oder deren Entfernung erleichtern.
Zur Zeit werden zum Abbeizen in der Industrie üblicherweise Methylenchlorid-Farbentferner eingesetzt. Durch Methylenchlorid-Beizen werden die meisten Arten von Farben rasch und wirksam adouciert. Es wird angenommen, daß die Geschwindigkeit, mit der Methylenchlorid wirkt, auf seine hohe Lösekraft in Verbindung mit hoher Flüchtigkeit zurückzuführen ist, die sich in seiner extrem raschen Verdampfungsrate widerspiegelt. Diese hohe Flüchtigkeit verkürzt die Wirkungsdauer von Methylenchlorid-Farbentfernern. Bei Anwendung von Methylenchlorid-Farbentfernern für dicke Farbschichten ist häufig mehr als einmalige Anwendung notwendig, da die Wirkungsdauer nicht ausreicht, um ein Durchdringen der Farbschicht zu ermöglichen.
Methylenchlorid ist ein chloriertes Lösungsmittel, das zum Schutz der Umwelt strengen Vorschriften unterliegt. Vor kurzem wurde entdeckt, daß Methylenchlorid bei Ratten und Mäusen Tumore hervorrufen kann. Seit dieser Entdeckung wird die weitverbreitete Verwendung dieses Lösungsmittels durch Industrie und Konsumenten von den staatlichen Kontrollbehörden minutiös überwacht.
N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) wurde anstelle von Methylenchlorid als Wirkbestandteil in Farbentfernerzusammensetzungen eingesetzt. Beispielsweise beschreibt Nelson in der US-A-4.759.510 eine Zusammensetzung für diesen Zweck mit geringer Flüchtigkeit, die etwa 20 bis 90 Gew.-% NMP und 30 bis 70 Gew.-% eines aromatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels umfaßt.
Gemische von NMP und γ-Butyrolacton (BLO) wurden ebenfalls als flüssige Formulierungen zum Etnfernen von Siebdruckfarben eingesetzt. Beispielsweise beschreibt Madsen in der US-A-4.836.950 eine solche flüssige Zusammensetzung, die 1-25 Vol.-% NMP und/oder BLO enthält. In ähnlicher Weise beschreibt Valasek in der US-4.664.721 eine Zusammensetzung, die 30 bis 85 Gew.-% NMP und 10 bis 35 Gew.-% eines sauerstoffhältigen Lösungsmittels, ausgewählt aus Estern und Ethern, sowie 1 bis 5 Gew.-% eines Tensids enthält. BLO wird als geeigneter Ether erwähnt, obwohl Butoxyethanol und Cyclohexanon bevorzugt werden. Caster beschreibt in der US-A-4.865.758 ein Verfahren zum Entfernen von Farbe mit einem niederalkylsubstituierten 2-Oxazolidinon. In dort berichteten Vergleichsergebnissen wird geoffenbart, daß Ethyl-4-ethoxypropionat keine Auswirkungen auf die Entfernung von Farbe hat. Mccull ins beschreibt in der GB- A-1.487.737 eine Farbentfernerzusammensetzung für Farben vom Aerosoltyp in Form eines Geis, das Methylethylketon, Ethylacetat, Ethoxyethanol und 2-Ethoxyethylacetat umfaßt. Dieses Lösungsmittelgemisch wurde als viskoses, transparentes Gel, das suspendierte Siliziumoxid- oder Aluminiumoxidteilchen enthält, als wirksam für Sprayfarben- Graffiti angesehen. Palmer beschreibt in der US-A-4.120.810 Farbentfernerzusammensetzungen aus NMP und/oder BLO und zumindest 35 Mol-% an Mischungen von Alkylnaphthalinen und Alkylbenzolen.
Diese und andere Zusammensetzungen haben sich jedoch ohne unangenehme halogenierte oder aromatische Verbindungen nicht als besonders wirksam erwiesen, um Farbe und Lack von Holz- und Mealloberflächen zu entfernen. Weiters weisen sie nicht die Merkmale biologische Abbaubarkeit, Nicht-Entflammbarkeit, niedrigen Dampfdruck und geringe Toxizität auf.
Hierin wird ein Verfahren bereitgestellt, das besonders wirksam Lack und Farbe von Oberflächen wie Holz oder Metall entfernt oder abbeizt Lind ein Gemisch aus NMP und BLO mit 1 bis 30, vorzugsweise 2 bis 15, optimalerweise 3 bis 5, Gew.-% Ethyl-3- ethoxypropionat (EEP) umfaßt.
Das Gemisch gemäß vorliegender Erfindung umfaßt 20-70% NMP, 30-80% BLO, vorzugsweise 30-65% NMP, 35-70% BLO und 2-1 5% EEP, optimalerweise 35-39% NMP, 55-59% BLO und 3-5% EEP.
Das erfindungsgemäße Verfahren sorgt für die Aktivierung für NMP und BLO und eine synergistische Wirkung bei der Farb- und Lackentfernung mit weniger Material als zuvor bei anderen verwandten Zusammensetzungen und auf sichere und umweltverträgliche Weise.
In den Zeichnungen ist Fig. 1 eine graphische Darstellung der Wirksamkeit von Zusammensetzungen beim Entfernen von Schichten aus Alkyd-Emailfarbe von einer Holzoberfläche bei unterschiedlichen Mengen an NMP und/oder BLO sowie mit 10% EEP aktiviert, und Fig. 2 ist ein Dreikoordinaten-Diagramm von NMP, BLO und EEP, um die Aktivierungseffizienz unterschiedlicher Mengen an EEP für NMP, BLO und Gemischen davon zu zeigen.
Typische Farben- und Lackentfernerzusammensetzungen gemäß vorliegender Erfindung umfassen die folgenden Komponenten. TABELLE 1 ERFINDUNGSGEMÄSSE ZUSAMMENSETZUNG
Wie in Tabelle 1 beschrieben, sind die wesentlichen Komponenten der Farben- und Lackentfernerzusammensetzung gemäß vorliegender Erfindung NMP und BLO, die durch Ethyl-3-ethoxypropionat (EEP) aktiviert werden. Die Aktivatorverbindung EEP ist von Eastman Chemicals als EEP-Lösungsmittel Ektapro erhältlich. Die Gegenwart von EEP in der Zusammensetzung aktiviert NMP und/oder BLO, so daß eüizientere Farbenund Lackentfernungswirkung erzielt wird. Da EEP den Flammpunkt der Zusammensetzung senkt, was ungünstig ist, kommt vorzugsweise das untere Ende des geeigneten Bereichs der Aktivierungswirkung von EEP zum Einsatz.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann gegebenenfalls einen oder mehrere Mitglieder der aus Tensiden, Verdickern, Aromastoffen, Bitterstoffen und Verdünnern bestehenden Gruppe enthalten.
Geeignete Tenside umfassen nichtionogene Tenside mit einem HLB-Wert im Bereich von 8-18, ausgewählt aus:
1. Polyethylenoxidkondensaten von Alkylphenolen, z.B. den Kondensationsprodukten von Alkylphenolen oder Dialkylphenolen, worin die Alkylgruppe etwa 6 bis etwa 12 Kohlenstoffatome -- entweder in verzweigter oder insbesondere geradkettiger Konfiguration -- enthält, wie z.B. Octylkresol, Octylphenol oder Nonylphenol, mit Ethylenoxid, worin Ethylenoxid in Mengen von etwa 5 bis etwa 25 Mol Ethylenoxid pro Mol Alkylphenol enthalten ist.
2. Partialestern, die durch die Umsetzung von Fettsäuren, mit z.B. etwa 8 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen, mit mehrwertigen Alkoholen, z.B. Glycerin, Glykolen wie Mono-, Di-, Tetra- und Hexaethylenglykol, Sorbit usw., gebildet werden; und ähnliche Verbindungen, die durch die direkte Addition varuerender Molanteile von Ethylenoxid an die Hydroxylgruppe von Fettsäuren gebildet werden.
3. Kondensationsprodukten von Fettsäure-Partialestern mit Ethylenoxid, wie z.B. Fettsäureestern von Polyoxyethylensorbitan und -sorbit, die etwa 3 bis etwa 80 Oxyethylen-Einheiten pro Molekül und Fettsäuregruppen mit etwa 8 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen enthalten.
4. Kondensationsprodukten aliphatischer Alkohole mit etwa 8 bis etwa 18 Kohlenstoffatome, entweder in geradkettiger oder verzweigter Konfiguration, beispielsweise Oleyl- oder Cetylalkohol, mit Ethylenoxid, wobei das Ethylenoxid in Mengen von etwa 30 bis etwa 60 Mol Ethylenoxid pro Mol Alkohol enthalten ist.
Beispiele für einsetzbare oberflächenaktive Stoffe werden unter folgenden Handelsnamen angeboten:
Auch Verdicker können in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten sein. Die bevorzugten Verdicker oder Geliermittel sind Cellulosederivate mit der Eigenschaft, sowohl in Wasser als auch in organischen Lösungsmitteln löslich zu sein. Cellulosederivate dieses Typs von besonderem Interesse sind jene Etherderivate, die Veretherungsgruppen ausgewählt aus Hydroxyalkylgruppen und davon abgeleiteten Gruppen enthalten, wobei derartige Veretherungsgruppen vorzugsweise bis zu etwa 5 oder 6 Kohlenstoffatome enthalten. Das Celiermittel kann auch Celluloseetherderivate umfassen, die zusätzlich zu den Hydroxyalkylgruppen und davon abgeleiteten Gruppen ausgewählten Veretherungsgruppen auch andere Typen von Veretherungsgruppen, insbesondere kleine Alkylgruppen mit beispielsweise 1 oder 2 Kohlenstoffatomen enthalten. Allerdings verleihen solche Veretherungsgruppen dem Cellulosederivat im allgemeinen Eigenschaften, die für den vorliegenden Zweck weniger annehmbar sind, und das Geliermittel ist daher geeigneterweise im wesentlichen auf Cellulosetherderivate beschränkt, die aus Hydroxyalkylgruppen und davon abgeleiteten Gruppen ausgewählte Veretherungsgruppen enthalten.
Aus Hydroxyalkylgruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen, insbesondere 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen, bestehende oder von diesen abgeleitete Veretherungsgruppen sind von besonderem Wert. Beispielsweise wurde festgestellt, daß Hydroxypropylcellulosen sich besonders dazu eignen, zusammen mit einem geeigneten Lösungsmittelsystem ein im wesentlichen transparentes Gelsysem zu ergeben und von selbst ganz gute Verdicker- und Filmbildungseigenschaften zu verleihen, ohne daß dazu andere Mittel erforderlich sind. Zweckmäßigerweise stammt die Hydroxypropylgruppe in solchen Cellulosen nicht von n-Propanol sondern von Isopropanol al), selbst dann sind aber eine Reihe von Strukturvariationen möglich. Daher müsseii nicht unbedingt alle freien Hydroxylgruppen der Cellulose substituiert sein, und -- falls gewünscht -- können die Hydroxylgruppen bestimmter Hydroxypropylgruppen ihrerseits mit weiteren Hydroxypropylgruppen substituiert sein (wie beispielsweise in den nachstehend beschriebenen Klucel -Materialien). Hydroxypropylcellulosen, die in Zusammensetzungen gemäß vorliegender Erfindung eingesetzt werden, weisen zweckmäßigerweise ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 50.000 bis etwa 1.000.000, vorzugsweise etwa 800.000 bis 1.000.000 auf.
Eine Form von Hydroxypropylcellulose, die vorteilhaü eingesetzt wird, wird unter dem Markennamen Klucel H vertrieben und basiert auf wiederkehrenden Einheiten, die ein Paar Anhydroglucosegruppen enthalten, in denen 5 der freien Hydroxylgruppen verethert sind, wobei die Einheiten vom folgenden Typ sind:
Klucel H hat eine ähnliche chemische Struktur wie das ebenfalls einsetzbare Klucel MS 3.0, besitzt allerdings ein höheres Molekulargewicht und besondere Vorteile, was die Viskosität seiner Lösungen betrifft. So hat eine 1%-ige Lösung von Klucel H in Wasser eine Viskosität im Bereich von 1.500 bis 2.500 Einheiten, und in Ethanol liegt der Bereich zwischen 1.000 und 2.500 Einheiten, während Lösungen von Klucel MS 3.0, insbesondere in Ethanol, eine geringere Viskosität aufweisen. Die Eigenschaft, ziemlich ähnliche Viskosität in organischem Lösungsmittel und wäßrigen Lösungen zu besitzen, ist für Geliermittel, die in Zusammensetzungen gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden, wertvoll. Die Eigenschaft von Geliermitteln, die in den Zusammensetzungen erforderlich sind, um gute Gele zu ergeben, hängt teilweise vom Molekulargewicht des eingesetzten Geliermittels ab, wobei der übliche Bereich bei 0,25% bis 2% liegt. So eignet sich beispielsweise bei Materialien mit hohem Molekulargewicht ein herkömmlicher Anteil an Geliermittel von etwa 0,250,o bis 0,5% aufwärts und bei Materialien mit geringem Molekulargewicht ein Anteil von etwa 2% aufwärts. Bei Materialien mit hohem Molekulargewicht, beispielsweise mit einem Molekulargewicht von 800.000 bis 1.000.000, wird ein Anteil von über 1,5% vorzugsweise vermieden, da er zu einem Gel mit zu hoher Viskosität führt. Bei Materialien mit geringem Molekulargewicht können größere Anteile eingesetzt werden, bevor eine solcher Zustand erreicht wird, und wenn das Molekulargewicht gering genug ist, können Mengen von bis zu 10% oder sogar 20% oder mehr eingesetzt werden. Es versteht sich jedoch, daß der Einsatz geringerer Mengen an Materialien mit höherem Molekulargewicht allgemein bevorzugt wird.
Ein typischer Aromastoff ist Wintergrünöl (Methylsalicylat), es können aber auch viele andere nach dem Stand der Technik bekannte eingesetzt werden.
Zu geeigneten Verdünnern zählen organische Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Dipentol und Xylol, Alkylenglykolether, wie z.B. Propylenglykol monomethylether, Tripropylenglykolmonomethylether, Dipropylenglykolmonomethylether und Tetrahydrofurfurylalkohol sowie Propylencarbonat. Auch Gemische dieser Verbindungen können eingesetzt werden.
Ein geeigneter Bitterstoff ist Denatoniumbenzoat, es kännen aber auch andere nach dem Stand der Technik bekannte eingesetzt werden.
Repräsentative Zusammensetzungen gemäß vorliegender Erfindung sind z.B. die nachfolgenden Beispiele 1 bis 6. TABELLE 2
Eine bevorzugte Zusammensetzung gemäß vorliegender Erfindung ist die folgende: Beispiel 7 Tabelle 3
Nun auf Fig. 1 bezug nehmend wird die relative Effizienz der Entfernung von 3 Schichten Alkydemailfarbe von Holz mittels Zusammensetzungen, die NMP und/oder BLO enthalten, aktiviert mit 10% EEP, gezeigt. Aus dieser Grafik geht deutlich hervor, daß EEP aktivierende Wirkung auf NMP allein, BLO allein oder Gemische von NMP und BLO ausübt. Da Gemische mit 20-70%, vorzugsweise 30-65%, NMP und 30-80%, vorzugsweise 35-70%, BLO wirksamer als die einzelnen Verbindungen Farbe von Holzplatten entfernen, wird EEP vorzugsweise zur Aktivierung solcher Gemische eingesetzt. Es zeigt sich jedoch, daß 10% EEP über den gesamten Bereich der einzelnen Verbindungen oder deren Gemiscnen die Entfernerleistung der Verbindungen NMP und/oder BLO bis hin zur Entfernung von nahezu 3 Schichten verbessern.
Die in Fig. 1 gezeigten Ergebnisse wurden erhalten, indem ein Tropfen Testformulierung auf 1/2" × 3" × 24" große Platten aus Kiefernholz aufgetragen wurde, das willkürlich mit 3 Schichten Alkydemailfarbe bestrichen und 1 Woche lang an der Luft und 2 Tage bei 50ºC in einem Ofen getrocknet worden war. Die die Reagenzien enthaltenden Flecken wurden in Intervallen von 15 und 30 Minuten abgeschabt und die relative Farbentfernungsleistung durch visuelle Beurteilung auf Basis der Anzahl an entfernten Schichten gemessen, wobei 3 perfekt war.
Fig. 2 ist ein Dreikoordinatendiagramm für NMP, BLO und EEP, das die Aktivierungseffizienz von EEP in unterschiedlichen Mengen im Verhältnis zu NMP und/oder BLO zeigt. Die Testergebnisse wurden anhand von 12 Vollholzplatten ermittelt, die nacheinander mit 4 Schichten von 8 bis 24 h lang luftgetrockneten Farben- und Lackmaterialien bestrichen wurden. Die Wirksamkeit wird als jener Prozentsatz der 4 Schichten gemessen, der nach 30-minütigem Beizen entfernt wurde, wobei mit dem Pinsel ausreichend Testmaterial aufgebracht wurde, um die Oberfläche vollständig abzudecken. Die Platten wurden mit den folgenden Materialien beschichtet.

Platte 1:

Glidden, Acryl-Latex, weiß,

Platte 2:

Red Devil. Äcryl-Email, braun,

Platte 3:

Rickel, Alkyd-Email, weiß,

Platte 4:

Pittsburgh, Halbglanz-Latex, weiß,

Platte 5:

Glidden, Außenglanz-Latex, schwarz,

Platte 6:

Rickel, Latex-Trim-Außenglanz - grün,

Platte 7:

Moderner Boden-Deckemail, innen-außen, braun,

Platte 8:

Murab, Acryl-Mittelglanz, weiß,

Platte 9:

Murab, Vinylacryl-Latex, pink,

Platte 10:

Mcloskey, Glanz-Polyurethanlack, klar

Platte 11:

Red Devil, Glanz-Polyurethan-Email, blau,

Platte 12:

Sear, Innen-Außen-Latex-Emai 1-Hochglanz, purpur.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wurden zwar als Lösungen formuliert angeführt, es versteht sich jedoch, daß auch andere Formen der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, wie z .B. Aerosolsprays, Gele, Lotionen, Cremen usw., eingesetzt werden können.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von Farbe oder Lack von Oberflächen, welches das Aufbringen einer Zusammensetzung, die im wesentlichen aus einem Gemisch aus 20- 70 Gew.-% N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) und 30-80 Gew.-% γ-Butyrolacton (BLO) mit 1-30 Gew.-% Ethyl-3-ethoxypropionat (EEP) besteht, wobei die Prozentsätze dieser Bestandteile insgesamt 100 ergeben, auf die zu behandelnde Oberfläche umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die resultierende Zusammensetzung im wesentlichen aus 30-65 % NMP, 35-70 % BLO und 2-15 % EEP besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die resultierende Zusammensetzung im wesentlichen aus 35-39 % NMP, 55-59 % BLO und 3-5 % EEP besteht.

4. Zusammensetzung, die besonders wirksam Farbe und Lack von Holz- oder Metalloberflächen entfernt und im wesentlichen aus 20-70 Gew.-% NMP und 30-80 Gew.-% BLO sowie Gemischen daraus besteht, wobei 1-30 Gew.-% der Zusammensetzung aus EEP bestehen und die Prozentsätze dieser Bestandteile insgesamt 100 ergeben.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, die einen oder mehrere Vertreter von Tensiden, Verdickern, Aromastoffen, Bitterstoffen und Verdünnern enthält.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 4, worin NMP zu 30-65% BLO zu 35-70% und EEP zu 2-15% enthalten sind.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 4, worin NMP zu 35-39%, BLO zu 55-59% und EEP zu 3-5% enthalten sind.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 4, die bis zu 5 Gew.-% eines Tensids, bis zu 2 Gew.-% eines Verdickers, bis zu 0,5 Gew.-% eines Aromastoffs, bis zu 0,04 Gew.-% eines Bitterstoffs und bis zu 40 Gew.-% eines Verdünners, alle bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, enthält.