KR20200138735A - 세정 및 스트리핑을 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

세정 및 스트리핑을 위한 조성물 및 방법 Download PDF

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에드워드 아시르바탐
카르티케이 모드길
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어드밴식스 레진즈 앤드 케미컬즈 엘엘씨
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Abstract

본 개시내용은 기재로부터 물질을 세정 또는 스트리핑하기 위한 조성물을 제공한다. 조성물은 주용매 및 공용매를 포함한다. 공용매는 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매를 포함한다.

Description

세정 및 스트리핑을 위한 조성물 및 방법
관련 출원과의 교차 참조
본 출원은, 발명의 명칭이 "COMPOSITIONS AND METHODS FOR CLEANING AND STRIPPING"인, 2018년 3월 30일에 출원된 U.S. 가출원 일련 번호 62/650,363의 이익을 주장하며, 상기 가출원의 개시내용은 전문이 본원에 참조로 포함된다.
분야
본 개시내용은 기재로부터 물질을 세정하기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용은 기재로부터 페인트, 잉크 및 수지를 세정 또는 스트리핑하기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다.
세정 조성물은 다양한 기재로부터 페인트, 잉크 및 중합체 수지를 제거하는 데 널리 사용된다. 예를 들어, 세정 조성물은 기재로부터 경화된 페인트를 스트리핑하고, 페인팅 장치로부터 습윤하거나 부분적으로 경화된 페인트를 세정하고, 리소그래피 인쇄에 있어서 롤러로부터 잉크를 세정하고, 중합체 수지 가공 장치로부터 중합체 수지를 세정하는 데 사용된다.
일부 경우에, 1종 이상의 용매는 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP)을 포함한다. NMP는 용해시키기에 가장 어려운 물질 중 다수에 대해 탁월한 용매이다. 그러나 NMP는 생식 독소인 것으로 밝혀졌다. 사람들에 미치는 잠재적 위험에 대한 EPA 평가에 따르면, 일당 4시간 미만 동안 NMP를 사용하는 사람들의 경우에 확인된 급성 및 만성 위험은 적절한 내화학약품성 장갑의 사용에 의해 저감될 수 있다. 그러나, 장갑 및 호흡보호구는, 하루에 또는 여러 날에 걸쳐 반복적으로, 일당 4시간 초과 동안 NMP를 사용하는 사람들에 미치는 위험을 적절하게 저감시키지 못 한다. 생식 독소가 아니면서도 의심되는 발암물질 또는 돌연변이유발원이 아닌, 페인트, 잉크 및 수지를 용해시키는 용매가 필요하다.
요약
본 개시내용은 기재로부터 물질을 세정 또는 스트리핑하기 위한 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 주용매 및 공용매를 포함한다. 공용매는 하기 화학식에 따른 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매를 포함한다:
Figure pct00001
여기서, R은 1, 2 또는 4개의 비치환 탄소의 선형 알킬 기이다.
본 개시내용은, 그것의 한 형태에서, 주용매 및 공용매를 포함하는 조성물을 제공한다. 공용매는 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매를 포함한다. 카프로락탐-유래 용매는 하기 화학식에 따른다:
Figure pct00002
여기서, R은 1, 2 또는 4개의 비치환 탄소의 선형 알킬 기이다.
조성물 중 공용매의 농도는 조성물의 5 wt% - 49 wt%일 수 있다. 조성물 중 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매는 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐 중 적어도 1종을 포함할 수 있다. 조성물 중 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매는 2종의 카프로락탐-유래 용매를 포함할 수 있다. 조성물 중 각각의 2종의 카프로락탐-유래 용매는 공용매의 5 wt% - 95 wt%일 수 있다. 조성물 중 2종의 카프로락탐-유래 용매는 N-메틸카프로락탐 및 N-에틸카프로락탐일 수 있다. 또 다르게는, 조성물 중 2종의 카프로락탐-유래 용매는 N-메틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐일 수 있다. 또 다르게는, 조성물 중 2종의 카프로락탐-유래 용매는 N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐일 수 있다.
조성물 중 카프로락탐-유래 용매는 제3 카프로락탐-유래 용매를 추가로 포함할 수 있다. 조성물 중 각각의 3종의 카프로락탐-유래 용매는 공용매의 5 wt% - 90 wt%일 수 있다. 조성물 중 3종의 카프로락탐-유래 용매는 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐일 수 있다. 조성물은 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. 조성물은 증점제를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시내용은, 그것의 또 다른 형태에서, 기재로부터 물질을 세정하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 조성물을 기재 상의 물질에 일정 기간 동안 도포하여 물질의 적어도 일부를 용해시키고, 이어서 용해된 물질을 포함하는 조성물을 기재로부터 제거하는 것을 포함하며, 여기서 상기 조성물은 주용매 및 공용매를 포함한다. 공용매는 하기 화학식에 따른 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매를 포함한다:
Figure pct00003
여기서, R은 1, 2 또는 4개의 비치환 탄소의 선형 알킬 기이다.
상기 방법의 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매는 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐 중 적어도 1종을 포함할 수 있다. 상기 방법의 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매는 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐 중 적어도 2종을 포함할 수 있다. 상기 방법의 조성물은 계면활성제 및 증점제 중 적어도 1종을 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법의 물질은 페인트, 잉크 및/또는 중합체 수지를 포함할 수 있다.
하기 설명을 참조함으로써 본 발명의 상기 언급된 특징 및 다른 특징, 및 그것을 달성하는 방식이 더 명백해질 것이며, 본 발명 그 자체가 더 잘 이해될 것이다.
본 개시내용은, 카프로락탐-유래 용매가 조성물 중 NMP를 대체한 것인, 기재로부터 물질을 세정 또는 스트리핑하기 위한 조성물을 제공한다. 카프로락탐-유래 용매의 기재가 되는 카프로락탐은 생식 독소 또는 발암물질인 것으로 밝혀진 적이 없으며 그럴 것으로 예상되지도 않는다. 특히, N-메틸카프로락탐은 생식 독소 또는 발암물질인 것으로 간주되지 않는다. 따라서 카프로락탐-유래 용매, 예컨대 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐은 NMP보다 훨씬 더 안전한 용매이다. 카프로락탐-유래 용매는 놀랍게도 많은 물질을 용해시키는 데 있어서 NMP만큼 효과적인 것으로 밝혀졌다.
본 개시내용은 주용매 및 공용매를 포함하는 조성물을 제공한다. 공용매는 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매를 포함할 수 있다. 카프로락탐-유래 용매는 하기 화학식에 따를 수 있다:
화학식 I
Figure pct00004
여기서, R은 1, 2 또는 4개의 비치환 탄소의 선형 알킬 기이다. 예를 들어, R이 메틸 기 (-CH3)이면, 카프로락탐-유래 용매는 하기 화학식 II에 따른 N-메틸카프로락탐이다:
화학식 II:
Figure pct00005
R이 에틸 기 (-CH2CH3)이면, 카프로락탐-유래 용매는 하기 화학식 III에 따른 N-에틸카프로락탐이다:
화학식 III:
Figure pct00006
R이 부틸 기 (-CH2CH2CH2CH3)이면, 카프로락탐-유래 용매는 하기 화학식 IV에 따른 N-부틸카프로락탐이다:
화학식 IV:
Figure pct00007
공용매는 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및/또는 N-부틸카프로락탐을 포함할 수 있다. 공용매는 상기에 기술된 바와 같은 카프로락탐-유래 용매 중 임의의 1종으로 이루어질 수 있다.
공용매는 카프로락탐-유래 용매 중 2종을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공용매는 N-메틸카프로락탐 및 N-에틸카프로락탐을 포함할 수 있다. 또 다르게는, 공용매는 N-메틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐을 포함할 수 있다. 또 다르게는, 공용매는 N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐을 포함할 수 있다. 공용매는 상기에 기술된 바와 같은 카프로락탐-유래 용매 중 2종으로 이루어질 수 있다.
공용매가 카프로락탐-유래 용매 중 2종을 포함하는 것인 조성물에 있어서, 각각의 카프로락탐-유래 용매는, 공용매의 총중량의, 적게는 5 중량 퍼센트 (wt%), 6 wt%, 8 wt%, 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, 25 wt%, 30 wt%, 33 wt%, 35 wt%, 40 wt%, 45 wt%, 또는 49 wt%일 수 있거나, 많게는 51 wt%, 55 wt%, 60 wt%, 65 wt%, 67 wt%, 70 wt%, 75 wt%, 80 wt%, 85 wt%, 90 wt%, 92 wt%, 94 wt%, 또는 95 wt%일 수 있거나, 상기 값 중 임의의 2개 사이에서 한정된 임의의 범위 이내, 예컨대, 예를 들어, 5 wt% 내지 95 wt%, 6 wt% 내지 94 wt%, 8 wt% 내지 92 wt%, 10 wt% 내지 90 wt%, 15 wt% 내지 85 wt%, 20 wt% 내지 80 wt%, 25 wt% 내지 75 wt%, 30 wt% 내지 70 wt%, 33 wt% 내지 67 wt%, 35 wt% 내지 65 wt%, 40 wt% 내지 60, 45 wt% 내지 55 wt%, wt%, 또는 49 wt% 내지 51 wt%일 수 있다.
공용매가 N-메틸카프로락탐 및 N-에틸카프로락탐을 포함하는 것인 조성물에 있어서, 각각의 카프로락탐-유래 용매는, 공용매의 총중량의, 적게는 5 중량 퍼센트 (wt%), 6 wt%, 8 wt%, 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, 25 wt%, 30 wt%, 33 wt%, 35 wt%, 40 wt%, 45 wt%, 또는 49 wt%일 수 있거나, 많게는 51 wt%, 55 wt%, 60 wt%, 65 wt%, 67 wt%, 70 wt%, 75 wt%, 80 wt%, 85 wt%, 90 wt%, 92 wt%, 94 wt%, 또는 95 wt%일 수 있거나, 상기 값 중 임의의 2개 사이에서 한정된 임의의 범위 이내, 예컨대, 예를 들어, 5 wt% 내지 95 wt%, 6 wt% 내지 94 wt%, 8 wt% 내지 92 wt%, 10 wt% 내지 90 wt%, 15 wt% 내지 85 wt%, 20 wt% 내지 80 wt%, 25 wt% 내지 75 wt%, 30 wt% 내지 70 wt%, 33 wt% 내지 67 wt%, 35 wt% 내지 65 wt%, 40 wt% 내지 60, 45 wt% 내지 55 wt%, wt%, 또는 49 wt% 내지 51 wt%일 수 있다.
공용매가 N-메틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐을 포함하는 것인 조성물에 있어서, 각각의 카프로락탐-유래 용매는, 공용매의 총중량의, 적게는 5 중량 퍼센트 (wt%), 6 wt%, 8 wt%, 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, 25 wt%, 30 wt%, 33 wt%, 35 wt%, 40 wt%, 45 wt%, 또는 49 wt%일 수 있거나, 많게는 51 wt%, 55 wt%, 60 wt%, 65 wt%, 67 wt%, 70 wt%, 75 wt%, 80 wt%, 85 wt%, 90 wt%, 92 wt%, 94 wt%, 또는 95 wt%일 수 있거나, 상기 값 중 임의의 2개 사이에서 한정된 임의의 범위 이내, 예컨대, 예를 들어, 5 wt% 내지 95 wt%, 6 wt% 내지 94 wt%, 8 wt% 내지 92 wt%, 10 wt% 내지 90 wt%, 15 wt% 내지 85 wt%, 20 wt% 내지 80 wt%, 25 wt% 내지 75 wt%, 30 wt% 내지 70 wt%, 33 wt% 내지 67 wt%, 35 wt% 내지 65 wt%, 40 wt% 내지 60, 45 wt% 내지 55 wt%, wt%, 또는 49 wt% 내지 51 wt%일 수 있다.
공용매가 N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐을 포함하는 것인 조성물에 있어서, 각각의 카프로락탐-유래 용매는, 공용매의 총중량의, 적게는 5 중량 퍼센트 (wt%), 6 wt%, 8 wt%, 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, 25 wt%, 30 wt%, 33 wt%, 35 wt%, 40 wt%, 45 wt%, 또는 49 wt%일 수 있거나, 많게는 51 wt%, 55 wt%, 60 wt%, 65 wt%, 67 wt%, 70 wt%, 75 wt%, 80 wt%, 85 wt%, 90 wt%, 92 wt%, 94 wt%, 또는 95 wt%일 수 있거나, 상기 값 중 임의의 2개 사이에서 한정된 임의의 범위 이내, 예컨대, 예를 들어 5 wt% 내지 95 wt%, 6 wt% 내지 94 wt%, 8 wt% 내지 92 wt%, 10 wt% 내지 90 wt%, 15 wt% 내지 85 wt%, 20 wt% 내지 80 wt%, 25 wt% 내지 75 wt%, 30 wt% 내지 70 wt%, 33 wt% 내지 67 wt%, 35 wt% 내지 65 wt%, 40 wt% 내지 60, 45 wt% 내지 55 wt%, wt%, 또는 49 wt% 내지 51 wt%일 수 있다.
공용매는 카프로락탐-유래 용매 중 3종을 포함할 수 있다. 공용매가 카프로락탐-유래 용매 중 3종을 포함하는 것인 조성물에 있어서, 공용매는 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐을 포함할 수 있다. 공용매는 상기에 기술된 바와 같은 카프로락탐-유래 용매 중 3종으로 이루어질 수 있다.
공용매가 카프로락탐-유래 용매 중 3종을 포함하는 것인 조성물에 있어서, 각각의 카프로락탐-유래 용매는, 공용매의 총중량의, 적게는 5 wt%, 6 wt%, 8 wt%, 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, 25 wt%, 30 wt%, 33 wt%, 35 wt%, 40 wt%, 45 wt%, 또는 49 wt%, 또는 많게는 50 wt%, 55 wt%, 60 wt%, 65 wt%, 67 wt%, 70 wt%, 75 wt%, 80 wt%, 84 wt%, 88 wt%, 또는 90 wt%일 수 있거나, 상기 값 중 임의의 2개 사이에서 한정된 임의의 범위 이내, 예컨대, 예를 들어, 5 wt% 내지 90 wt%, t wt% 내지 88 wt%, 8 wt% 내지 84 wt%, 10 wt% 내지 80 wt%, 15 wt% 내지 70 wt%, 20 wt% 내지 60 wt%, 또는 25 wt% 내지 50 wt%일 수 있다.
주용매는 방향족 탄화수소 용매, 지방족 탄화수소 용매, 물, 또는 그것의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 용매는 카프로락탐-유래 용매보다 덜 비쌀 수 있고, 따라서 조성물의 전체 비용을 낮출 수 있다. 주용매는 알킬 락테이트, 에스테르, 예컨대 부틸 프로피오네이트, 락톤, 예컨대 γ-부티로락톤, 디옥솔란, 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 아세테이트, 에테르 에스테르, 예컨대 에틸-3 에톡시 프로피오네이트, 디알킬 카르보네이트, 알킬렌 카르보네이트, 알콕시알콜, 및 이염기성 에스테르, 예컨대 아디프산, 글루타르산 및 숙신산의 디메틸 에스테르, 케톤, 예컨대 시클로헥산온, 물, 또는 그것의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
조성물 중 공용매의 농도는, 조성물의 총중량의, 적게는 5 wt%, 6 wt%, 8 wt%, 10 wt%, 15 wt%, 20 wt%, 25 wt%일 수 있거나, 많게는 30 wt%, 33 wt%, 35 wt%, 40 wt%, 45 wt%, 또는 49 wt%일 수 있거나, 상기 값 중 임의의 2개 사이에서 한정된 임의의 범위 이내, 예컨대, 예를 들어 5 wt% 내지 49 wt%, 6 wt% 내지 45 wt%, 8 wt% 내지 40 wt%, 10 wt% 내지 35 wt%, 20 wt% 내지 30 wt%, 또는 25 wt% 내지 33 wt%일 수 있다.
기재로부터의 물질의 세정은, 기재 상의 물질을 상기에 기술된 바와 같은 임의의 조성물과 일정 기간 동안 접촉시키고, 이어서 용해된 물질의 적어도 일부를 포함하는 조성물을 기재로부터 제거하는 것을 포함할 수 있다. 조성물에 의해 용해되지 않은 물질의 일부가 또한 제거될 수 있는데, 왜냐하면 조성물이 용해되지 않은 물질을 기재에 결합시키는 물질 부분을 용해시켰기 때문이다.
조성물은 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. 계면활성제는 조성물에 의해 용해될 물질의 개선된 습윤을 제공할 수 있다. 계면활성제는 에톡시화 글리세린/지방산 에스테르, 예컨대 에톡시화 글리세릴 지방산 에스테르 (예를 들어, PEG 20 글리세릴 라우레이트, PEG 20 글리세릴 올레에이트, PEG 20 글리세릴 올레오리시놀레이트, 및 PEG 20 글리세릴 스테아레이트), 소르비탄 에스테르 및 에톡시화 소르비탄 에스테르 (예를 들어, 소르비탄 모노라우레이트 및 소르비탄 트리올레에이트), 글리세롤 모노올레에이트, 글리세롤 디올레에이트, PEG 알콕시화 블록 중합체, 알콕시화 알콜, 알콕시화 알킬페놀, 알콕시화 아민, 알콕시화 아미드, 알콕시화 지방 에스테르, 알콕시화 오일, 지방 에스테르, 알콕시화 지방산, 소르비탄 유도체, 알킬아릴 술포네이트, 알킬아릴 술폰산, 카르복실화 알콜 에톡실레이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 카르복실산, 디페닐 술포네이트 유도체, 올레핀 술포네이트, 포스페이트 에스테르, 포스포러스 유기 유도체, 음이온성 계면활성제 (예를 들어, 소듐 라우릴 술페이트), 및 4급 계면활성제, 또는 그것의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
계면활성제는, 조성물의 총중량의, 적게는 0.1 wt%, 0.2 wt%, 0.4 wt%, 0.6 wt%, 0.8 wt%, 또는 1.0 wt%일 수 있거나, 많게는 1.2 wt%, 1.4 wt%, 1.6 wt%, 1.8 wt%, 또는 2.0 wt%일 수 있거나, 상기 값 중 임의의 2개 사이에서 한정된 임의의 범위 이내, 예컨대, 예를 들어, 0.1 wt% 내지 2.0 wt%, 0.2 wt% 내지 1.8 wt%, 0.4 wt% 내지 1.6 wt%, 0.6 wt% 내지 1.4 wt%, 또는 0.8 wt% 내지 1.2 wt%일 수 있다.
조성물은 증점제를 추가로 포함할 수 있다. 증점제는 수평이 아닌 기재에 들러붙을 수 있도록 하기에 충분한 점도를 조성물에 제공할 수 있다. 이는, 조성물이 적어도 일부의 페인트를 분해 및 용해시켜서 그 밑에 있는 기재로부터 페인트를 제거할 수 있도록 하기에 충분한 시간 동안, 조성물이 예를 들어 페인팅된 수직 기재와 접촉 상태를 유지하는 것을 허용할 수 있다. 증점제는 유기점토, 지방산 염, 흄드 실리카, 파라핀계 왁스, 및 알킬화, 에스테르화 및 옥시알킬화 셀룰로스 유도체, 예컨대 에틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 히드록시프로필 메틸 셀룰로스, 및 메틸 셀룰로스, 또는 그것의 조합을 포함할 수 있다.
증점제는, 조성물의 총중량의, 적게는 0.1 wt%, 0.2 wt%, 0.4 wt%, 0.6 wt%, 0.8 wt%, 또는 1.0 wt%일 수 있거나, 많게는 1.2 wt%, 1.4 wt%, 1.6 wt%, 1.8 wt%, 또는 2.0 wt%일 수 있거나, 상기 값 중 임의의 2개 사이에서 한정된 임의의 범위 이내, 예컨대, 예를 들어, 0.1 wt% 내지 2.0 wt%, 0.2 wt% 내지 1.8 wt%, 0.4 wt% 내지 1.6 wt%, 0.6 wt% 내지 1.4 wt%, 또는 0.8 wt% 내지 1.2 wt%일 수 있다.
조성물은 첨가제, 예컨대 활성화제 및 부식 억제제, 또는 중화제를 추가로 포함할 수 있다. 활성화제는 물질에 포함된 유기물을 화학적으로 공격하고 조성물의 성능을 향상시킬 수 있다. 중화제는 일부 활성화제 또는 계면활성제의 부식 특성으로 인한 기재의 부식을 방지할 수 있다.
상기에 기술된 임의의 조성물은 기재로부터 물질을 세정하거나 스트리핑하기 위해 기재에 도포될 수 있다. 기재로부터 세정 또는 스트리핑될 물질은, 페인트 (경화된 것, 부분적으로 경화된 것 또는 경화되지 않은 것), 잉크, 예컨대 플렉소 인쇄 및 그라비아 인쇄 잉크, 코팅, 예컨대 아크릴 및 알키드 코팅, 및 중합체 수지, 예컨대 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있지만 이로 제한되지 않는다. 조성물은, 예를 들어, 분무, 솔질, 또는 붓기에 의해 기재에 도포될 수 있다. 기재는 금속, 목재, 또는 중합체로 형성될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 어구 "상기 값 중 임의의 2개 사이에서 한정된 임의의 범위 이내"는 문자 그대로, 값이 목록의 더 작은 값 부분에 있는지 아니면 목록의 더 큰 값 부분에 있는지에 관계없이 이러한 어구 이전에 열거된 값 중 임의의 2개로부터 임의의 범위가 선택될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 한 쌍의 값은 2개의 더 작은 값, 2개의 더 큰 값, 또는 더 큰 값 및 더 작은 값으로부터 선택될 수 있다.
본 발명은 예시적인 디자인과 관련하여 기술되었지만, 본 발명은 본 개시내용의 진의 및 범주 내에서 추가로 변경될 수 있다. 추가로, 본 출원은, 본 발명과 관련된 기술분야에 공지되어 있거나 관습적인 관례에 포함되는, 본 개시내용으로부터의 이러한 변경을 포함하도록 의도된다.
실시예
하기 실시예는, 본 개시내용에 따라, 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매를 포함하는 공용매를 포함하는 조성물의 효과 및 이러한 용매를 사용하여 기재로부터 물질을 세정 또는 스트리핑하는 방법을 설명한다. 조성물을 상업적으로 입수 가능한 세정 또는 스트리핑 제품뿐만 아니라 공용매로서 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매 대신에 N-메틸 피롤리돈을 사용하는 조성물에 대해서도 평가한다.
코팅된 기재의 제조
다양한 조성물 및 세정 또는 스트리핑 제품 (통틀어 "페인트 스트리퍼")을 목재 기재, 금속 기재 또는 둘 다 상의 최대 5종의 코팅에 대해 시험하였다. 목재 기재는 240 그릿 사포를 사용한 사포질에 의해 제조된 소나무 패널이었다. 금속 기재는 인산아연으로 전처리된 냉간-압연 강철 패널이었다. 찌꺼기, 때, 분진 또는 기름을 제거하기 위해 기재를 세정하였다.
5종의 코팅은 용매계 알키드 페인트 (SB 알키드), 용매계 2K 에폭시 (SB 2K 에폭시), 수계 2K 에폭시 (WB 2K 에폭시), 수계 아크릴 건축용 페인트 (WB 아크릴) 및 수계 폴리우레탄 분산액 산업용 코팅 (WB PUD)이었다.
코팅을 고용량 저압 (HVLP) 스프레이 건을 사용하여 ASTM D6189에 따라 기재에 도포하였다. 코팅을 3층으로서 각각의 기재에 도포하였으며, 이때 페인트 스트리퍼의 효능을 코팅의 상이한 층들에서 결정할 수 있도록 하기 위해 제2 층을 제1 및 제3 층과 상이하게 착색하였다. 건조 막 두께로서 약 6 내지 7.5 mil의 총 코팅 두께가 수득되도록, 각각의 층을 건조 막 두께로서 약 2 내지 2.5 mil의 두께로 도포하였다.
페인트 스트리핑 배합물
카프로락탐-유래 공용매 N-메틸 카프로락탐, N-에틸 카프로락탐 및 N-부틸 카프로락탐을 다양한 페인트 스트리퍼 배합물에 혼입시켰다. N-메틸 피롤리돈을 또한 다양한 페인트 스트리퍼 배합물에 혼입시켰다. 배합물은 부틸 프로피오네이트 및 에틸-3-에톡시 프로피오네이트 용매를 기재로 하거나 (배합 1), 아세톤, 1,3-디옥솔란 및 프로필렌 카르보네이트 용매를 기재로 하였다 (배합 2). 큰 유리 용기에서 기본 용매를 공용매에 첨가하고 15 wt% 파라핀계 왁스 용액, 셀룰로스 에테르 증점제, 소듐 라우릴 술페이트 계면활성제 및 에탄올 아민 중화제에 혼합해 넣음으로써, 각각의 배합물을 만들었다. 15 wt% 파라핀계 왁스 용액은, 독일 함부르크에 소재한 사솔® 퍼포먼스 케미칼즈(Sasol® Performance Chemicals)의 사솔 왁스(Sasol Wax) (스프레이(Spray) 30-G)를 VM&P 나프타에 첨가하고 왁스가 완전히 용해될 때까지 1,000 RPM에서 30-45분 동안 교반함으로써 제조된 것이었다. 셀룰로스 에테르는 워싱턴주 벨뷰에 소재한 켐포인트(ChemPoint)의 메토셀(Methocel)™ 311이었다. 모든 성분이 혼합물에 혼입될 때까지 혼합물을 기계적 교반기를 사용하여 교반하고, 이어서 임의의 용해되지 않은 입자를 제거하기 위해 125-마이크로미터 페인트 필터를 통해 여과하였다. N-부틸 카프로락탐의 경우에, 15 wt% 파라핀계 왁스 용액 및 셀룰로스 에테르 증점제를 첨가한 후에, 그러나 나머지 성분을 첨가하기 전에, 배합물을 10분 동안 65℃로 가열하고, 이어서 실온으로 냉각시켜, 필수 점도 프로파일을 구축하였다.
실시예 1 - 페인트 스트리퍼 효과 - 실온에서 15분 체류 시간
상기에 기술된 바와 같이 5종의 페인트 스트리퍼 배합물을 제조하였다. 3종은 배합 1에 기반하고 공용매로서 N-메틸 카프로락탐, N-에틸 카프로락탐 또는 N-메틸 피롤리딘을 표 1에 제시된 각각의 성분의 중량 백분율로 포함하였다. 2종은 배합 2에 기반하고 공용매로서 N-메틸 카프로락탐 또는 N-에틸 카프로락탐을 표 2에 제시된 각각의 성분의 중량 백분율로 포함하였다. 5종의 페인트 스트리퍼 배합물을 내용매성 솔을 사용하여 상단부로부터 하단부로 한 방향으로 솔질함으로써 목재 또는 금속 기재에 도포하였다. 비교를 위해 러스트-올레움(Rust-Oleum)® 자동차 스트리퍼 및 블루 베어(Blue Bear)® 페인트 & 우레탄 스트리퍼를 또한 목재 또는 금속 기재에 유사하게 도포하였다. 러스트-올레움® 자동차 스트리퍼는 매우 효과적인 디클로로메탄-기재의 스트리퍼이다. 블루 베어® 페인트 & 우레탄 스트리퍼는 41% N-메틸 피롤리돈을 함유한다.
<표 1>
Figure pct00008
<표 2>
Figure pct00009
실온에서 기재 상의 페인트 스트리퍼 체류 시간 15분이 경과한 후에, 기재를 플라스틱 페인트 긁개를 사용하여 긁어내고 각각의 7종의 페인트 스트리퍼에 대해 코팅 제거 정도를 표 3에 제시된 바와 같이 ASTM D6189에 따라 평가하였다:
<표 3>
Figure pct00010
결과가 표 4에 제시되어 있다:
<표 4>
Figure pct00011
표 4에 제시된 바와 같이, 디클로로메탄-기재의 상업적 스트리퍼만이 알키드 및 수계 에폭시 코팅에 대해 효과적이었다. 그것은 또한 모든 코팅에 대해 가장 효과적이었다. 그러나, 디클로로메탄-기재의 스트리퍼의 사용은 일반적으로 디클로로메탄의 심각한 독성 문제 때문에 제한된다. 배합 1에 기반하는 배합물은 N-메틸 피롤리돈-기재의 상업적 스트리퍼만큼 효과적이었다. 배합 2에 기반하는 배합물은 배합 1에 기반하는 배합물보다 덜 효과적이었다. 따라서, 공용매로서 N-메틸 카프로락탐 또는 N-에틸 카프로락탐을 포함하는 배합물은 공용매로서 N-메틸 피롤리돈을 포함하는 배합물만큼 코팅 제거 용도에 효과적이다.
실시예 2 - 페인트 스트리퍼 효과 - 승온에서 1시간 체류 시간
3종의 페인트 스트리퍼 배합물을 표 5에 제시된 각각의 성분의 중량 백분율을 사용하여 상기에 기술된 바와 같이 제조하였다. 3종의 배합물은 상기에 기술된 바와 같은 배합 1에 기반하고 공용매로서 N-메틸 카프로락탐, N-에틸 카프로락탐 또는 N-메틸 피롤리딘을 포함하였다. 3종의 페인트 스트리퍼 배합물을, 상기에 기술된 바와 같이, SB 알키드 또는 WB 2K 에폭시 코팅을 갖는 금속 기재에 도포하였다. 이것들은 실시예 1에서 실온에서 15분 후에 공용매로서 N-메틸 카프로락탐, N-에틸 카프로락탐 또는 N-메틸 피롤리딘을 함유하는 배합물에 의해 전혀 제거되지 않은 2종의 코팅이다.
<표 5>
Figure pct00012
약 120℉의 승온에서 기재 상의 페인트 스트리퍼 체류 시간 15분이 경과한 후에, 기재를 플라스틱 페인트 긁개를 사용하여 긁어내고, 각각의 3종의 페인트 스트리퍼에 대해 코팅 제거 정도를 표 2에 제시된 기준을 사용하여 평가하였다. 15분 후에도 임의의 코팅이 남아 있으면, 코팅된 기재를 다시 15분 동안 약 120℉의 승온에 노출시키고, 다시 플라스틱 페인트 긁개를 사용하여 긁어내고 각각의 페인트 스트리퍼에 대해 코팅 제거 정도를 표 3에 제시된 기준을 사용하여 평가하였다. 기재로부터 코팅이 제거될 때까지 또는 총 60분의 체류 시간이 경과할 때까지 공정을 반복하였다. 결과는 표 6에 제시되어 있다.
<표 6>
Figure pct00013
표 6에 제시된 바와 같이, 더 긴 시간 및 더 높은 온도에서, 공용매로서 N-메틸 카프로락탐, N-에틸 카프로락탐 또는 N-메틸 피롤리딘을 포함하는 배합물은 SB 알키드 코팅 제거에 매우 효과적이다. 공용매로서 N-메틸 피롤리딘을 포함하는 배합물은 15분 만에 모든 SB 알키드 코팅을 제거하였고, 공용매로서 N-메틸 카프로락탐 또는 N-에틸 카프로락탐을 포함하는 배합물은 30분 만에 모든 SB 알키드 코팅을 제거하였다. 코팅의 주름 형성의 관찰에 기반하여, 공용매로서 N-메틸 카프로락탐을 포함하는 배합물이 공용매로서 N-에틸 카프로락탐을 포함하는 배합물보다 더 효과적인 것으로 나타났다. 3종의 배합물 중 어느 것도, 승온에서 1시간의 총 체류 시간을 사용해도, WB 2K 에폭시 코팅을 제거하는 데 효과적이지 않은 것으로 나타났다.
따라서, N-메틸 카프로락탐 또는 N-에틸 카프로락탐을 포함하는 배합물은, 약간 더 긴 체류 시간 및 열만을 필요로 하여, 일부 코팅 유형에 대해 디클로로메탄을 대체할 잠재성을 갖는 것으로 나타났다.
실시예 3 - 페인트 스트리퍼 효과 - 실온에서 15분 체류 시간 - N-부틸 카프로락탐
배합 1에 기반하고 공용매로서 N-부틸 카프로락탐을 포함하는 페인트 스트리퍼 배합물을 표 7에 제시된 각각의 성분의 중량 백분율을 사용하여 상기에 기술된 바와 같이 제조하였다. 상기에 기술된 바와 같이, 페인트 스트리퍼 배합물을 SB 2K 에폭시 또는 WB 아크릴 코팅을 갖는 금속 기재, 및 WB 아크릴 또는 WB PUD 코팅을 갖는 목재 기재에 도포하였다. 이것들은 실시예 1에서 실온에서 15분 후에 공용매로서 N-메틸 카프로락탐, N-에틸 카프로락탐 또는 N-메틸 피롤리딘을 함유하는 배합물에 의해 적어도 부분적으로 제거된 3종의 코팅이다.
<표 7>
Figure pct00014
실온에서 기재 상의 페인트 스트리퍼 체류 시간 15분이 경과한 후에, 기재를 플라스틱 페인트 긁개를 사용하여 긁어내고, 코팅 제거 정도를 표 2에 제시된 바와 같이 ASTM D6189에 따라 평가하였다. 결과는 표 8에 제시되어 있다:
<표 8>
Figure pct00015
표 8 및 표 4에 제시된 바와 같이, 공용매로서 N-부틸 카프로락탐을 포함하는 배합물은 공용매로서 N-메틸 카프로락탐, N-에틸 카프로락탐 또는 N-메틸 피롤리딘을 포함하는 배합물만큼 WB 아크릴 및 WB PUD 코팅 제거에 효과적이었다. 공용매로서 N-부틸 카프로락탐을 포함하는 배합물은 공용매로서 N-메틸 카프로락탐, N-에틸 카프로락탐 또는 N-메틸 피롤리딘을 포함하는 배합물보다 SB 2K 에폭시 코팅 제거에 약간 덜 효과적이었다. 따라서, 공용매로서 N-메틸 카프로락탐, N-에틸 카프로락탐 또는 N-부틸 카프로락탐을 포함하는 배합물은 N-메틸 피롤리돈과 유사한 페인트 스트리핑 특성을 제공한다.

Claims (20)

  1. 주용매; 및
    하기 화학식에 따른 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매를 포함하는 공용매
    Figure pct00016

    (여기서, R은 1, 2 또는 4개의 비치환 탄소의 선형 알킬 기임)
    를 포함하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 공용매의 농도가 조성물의 5 wt% - 49 wt%인 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매가 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐 중 적어도 1종을 포함하는 것인 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매가 2종의 카프로락탐-유래 용매를 포함하는 것인 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 2종의 카프로락탐-유래 용매가 공용매의 5 wt% - 95 wt%인 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 2종의 카프로락탐-유래 용매가 N-메틸카프로락탐 및 N-에틸카프로락탐인 조성물.
  7. 제4항에 있어서, 2종의 카프로락탐-유래 용매가 N-메틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐인 조성물.
  8. 제4항에 있어서, 2종의 카프로락탐-유래 용매가 N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐인 조성물.
  9. 제4항에 있어서, 카프로락탐-유래 용매가 제3 카프로락탐-유래 용매를 추가로 포함하는 것인 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 각각의 3종의 카프로락탐-유래 용매가 공용매의 5 wt% - 90 wt%인 조성물.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 3종의 카프로락탐-유래 용매가 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐인 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 계면활성제를 추가로 포함하는 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 증점제를 추가로 포함하는 조성물.
  14. 조성물을 기재 상의 물질에 일정 기간 동안 도포하여 물질의 적어도 일부를 용해시키는 단계로서, 여기서 상기 조성물은 주용매 및 공용매를 포함하고, 상기 공용매는 하기 화학식에 따른 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매를 포함하는 것인 단계:
    Figure pct00017

    (여기서, R은 1, 2 또는 4개의 비치환 탄소의 선형 알킬 기임); 및
    용해된 물질을 포함하는 조성물을 기재로부터 제거하는 단계
    를 포함하는, 기재로부터 물질을 세정하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매가 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐 중 적어도 1종을 포함하는 것인 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 1종 이상의 카프로락탐-유래 용매가 N-메틸카프로락탐, N-에틸카프로락탐 및 N-부틸카프로락탐 중 적어도 2종을 포함하는 것인 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물이 계면활성제 및 증점제 중 적어도 1종을 추가로 포함하는 것인 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 물질이 페인트를 포함하는 것인 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 물질이 잉크를 포함하는 것인 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 물질이 중합체 수지를 포함하는 것인 방법.
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