Farbgebende Beschichtungssysteme, insbesondere Farben und Lacke

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Die Erfindung betrifft farbgebende Beschichtungssysteme, insbesondere Farben und Lacke.

Beschichtungen für Flächen, die farbig gestaltet werden sollen, werden in der Regel in- 0 dividuell für die zu streichende Fläche eingefärbt. Werkseitig vorgefärbte Beschichtungen sind zwar auch verfügbar, genügen aber den Anforderungen an die Farbauswahl nur sehr begrenzt, weil sie auf wenige Farbtöne beschränkt sind. Farbgebende Beschichtungssysteme, im folgenden der Einfachheit halber kurz als Farbe oder Lack bezeichnet, werden üblicherweise zunächst werksseitig als weiße oder farblose Grundmasse bereit- 5 gestellt. Farbige Pigmentzubereitungen, in der Regel Pasten, oder sogenannte Abtönfarben, die einen geringeren Pigmentgehalt als Pasten aufweisen, werden in die Grundmasse eingemischt, um die jeweils gewünschten, individuellen Farbtöne anzumischen. Das Anmischen geschieht sowohl manuell unter Zuhilfenahme von Abtönfarben als auch automatisch in sogenannten Farbton-Mischautomaten unter Verwendung von Pig- 0 mentpasten. Das Einmischen geschieht beim Verarbeiter, also beim Fachhandwerker bzw. dessen Händler, im Baumarkt oder beim DIY-Handwerker.

Der direkte Einsatz der farbgebenden Pigmente unmittelbar ist weder beim manuellen Anmischen noch beim Einsatz in Mischautomaten möglich. Als Rohstoff liegen Pig- 5 mente in Form von Agglomeraten als Feststoff vor, der nicht direkt in Farben oder Lak- ke eingemischt werden kann. Bei der Herstellung von pigmentierten Farben und Lacken müssen diese Agglomerate zuerst unter Einsatz hoher Scherkräfte und dem Einsatz von Netz- und Dispergiermittel in Primärkörner zerlegt werden, damit eine ausreichende Färbekraft der Pigmente in Farbe oder Lack überhaupt erst freigesetzt wird. Diese Pri- 0 märkörner sind nicht lagenstabil, sie werden daher werksseitig sofort zu Pasten oder Abtönfarben weiterverarbeitet.

Die Druckschrift CH 630401 offenbart die Verarbeitung von Pigmenten zu Tabletten. Hierbei werden Pigmente, wie beispielsweise Azo-Pigmente, zusammen mit einem Na-

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trium-, Kalium- oder Ammoniumsalz einer Polyacrlysäure in einer Tablette verpresst. Zum dispergieren wird die Tablette in der Binderfarbe aufgelöst.

Wie bereits eingangs erwähnt, neigen Pigmente jedoch grundsätzlich zur Bildung von 5 Agglomeraten, so daß mit den in der CH 630 401 beschriebenen Maßnahmen eine zufriedenstellende Farbverteilung in der Binderfarbe nicht erreicht werden kann. Die Verwendung von verpreßten Pigmenten hat keinen Eingang in die Praxis gefunden.

Damit ist das Problem des Mischens individueller Farbtöne „vor Ort" für Ideine Farb- 0 mengen noch nicht gelöst. Kleine Farbmengen werden jedoch gebraucht, um Ideine Flächen farbig zu gestalten. Das Gestalten ldeinerer Flächen ist ein üblicher Anwendungsbereich für Farben und Lacke.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein farbgebendes Beschichtungssystem bereitzu- 15 stellen, mit dem das Mischen individueller Farbtöne in beliebigen Mengen, insbesondere Meinen Mengen, einfach, sauber und mit geringem Aufwand erfolgt.

Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Beschichtungssystems zur farbgebenden Be- schichtung von Oberflächen, aufweisend eine flüssige Grundmasse als erste Kompo- 0 nente und eine zweite Komponente, aufweisend mindestens eine Pigmentpräparation in fester Form, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmentpräparation portioniert ist, wobei die Portion der Pigmentpräparation jeweils auf eine vorgegebene Menge der flüssigen Grundmasse abgestimmt ist und in der Grundmasse lösbar ist.

5 Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass durch das Auflösen der portionierten lösbaren Pigmentpräparation in der Grundmasse -ohne wie bisher in Paste oder Abtönfarbe eingebrachte Pigmente zu verwenden, eine weitaus präzisere und reproduzierbarere Einfärbung der Grundmasse erfolgt. Der Zusatz vorgegebener, portionierter Mengen an lösbarer Pigmentpräparation in fester Form ermöglicht auch für kleine, ma- 0 nuell angemischte Mengen reproduzierbare Ergebnisse. Die lösbare Pigmentpräparation wird als Feststoff abgemessen, wobei die Menge der Pigmentpräparation so bemessen ist, dass eine vorgegebene Menge der flüssigen Grundmasse nach Einmischen der portionierten Pigmentpräparation einen vorgegebenen Farbton ergibt.

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Im Zusammenhang mit dieser Beschreibung soll der Begriff „lösbar" zudem sämtliche Formen von Mischungen, Lösungen, Dispersionen etc. umfassen, die im Zusammenhang mit dem Einbringen von Pigmenten in Grundmasse vorkommen.

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Das Lösen bzw. Einarbeiten kann manuell oder durch einen Mischautomaten erfolgen. Es wird allerdings unterstellt, dass häufig manuell gemischt wird, so dass das erfindungsgemäße Beschichtungssystem vor allem auf gute manuelle Mischbarkeit abgestellt ist. Das manuelle Einmischen der in fester Form vorliegenden Pigmentpräparation er- o fordert ein intensives Durchmischen der Grundmasse, was jedoch mit einfachen Mitteln ausführbar ist. Häufig wird ein auf eine Handbohrmaschine aufgesetzter Quirl eingesetzt, mit dem sich z. b. übliche Mengen von Binderfarbe (51, 101 oder 201) ohne weiteres homogen einfärben lassen. Von Handwerkern bzw. den sie beliefernden Händlern werden oft auch Rüttler eingesetzt, die Farbe oder Lack und Pigmentpasten miteinander 5 mischen. Diese Rüttler lassen sich ohne weiteres auch zum erfindungsgemäßen Abtönen von Grundmasse mittels Pigmentpräparationen in fester Form einsetzen.

Unter dem Begriff „in der Grundmasse lösbar" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Pigmentpräparation verstanden, welche bei Einrühren in eine flüssige 0 Grundmasse, wie z.B. in eine Binderfarbe oder in Wasser keine Agglomerationsbildung zeigt. Die Pigmente werden leicht lösbar bzw. dispergierbar, wenn sie in geeigneten Pigmentpräparationen chemisch behandelt oder mit einem Überzug versehen sind, der gewährleistet, dass die fein gemahlenen Pigmente beim Einmischen in die flüssige Grundmasse nicht verklumpen. Typische Beispiele solcher Pigmentpräparationen nen- 5 nen die WO 2004/000 903 oder die WO 03/066743, deren Inhalt wir ausdrücklich in die Offenbarung dieser Patentanmeldung einbeziehen. Dem Gedanken des Portionie- rens stand entgegen, dass Pigmente in ihrer ursprünglichen Form als Agglomerate nicht mischbar sind, und dass agglomerierte Pigmente nach bisher vorliegenden Erkenntnissen keine konstante Färbekraft mehr entfaltet haben. 0

In der Regel handelt es sich um rieselfähige Pigmentpräparationen, die als Feststoff in flüssiger Grundmasse leicht dispergierbar sind und somit homogen in die Grundmasse einarbeitbar sind. Derartige feste Pigmentpräparationen sind in der Regel bereits in

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Flüssigkeit vordispergiert und anschließend wieder getroclαiet, bspw. durch Sprüh- troclαiung. Derartige Pigmentpräparationen sind ohne großen mechanischen Aufwand löslich und werden üblicherweise auch als „Stir-In Pigmente" bezeichnet.

5 Geeignete Pigmentpräparationen werden bspw. von Fa. BASF unter der Marke „X- Fast®", Fa. Lanxess Deutschland GmbH unter den Marken „LEVANYL® Gran" und „LEVANOX® Gran", Fa. Clariant unter der Marke „Colanyl® 400 Reihe" und von Fa. Rockwood Pigments (Brockhues) unter der Marke „Granufin®" verkauft.

0 Diese Pigmentpräparationen werden den Herstellern von Lacken und Farben in granulierter Form zum werksseitigen Einmischen in pigmentierte Farben oder Lacke angeboten. Diese pigmentierten Farben oder Lacke können nun werksseitig mit geringerem Aufwand bei der Verarbeitung der Pigmente, sowohl hinsichtiich der erforderlichen Apparaturen als auch hinsichtlich des Energieaufwands hergestellt werden. 5

Pigmentpräparationen in fester Form erweisen sich erfindungsgemäß gegenüber Abtönfarben und Pigmentpasten als vorteilhaft in der praktischen Anwendung. Zum einen ist die Reproduzierbarkeit der Mischergebnisse beim Einsatz von Pigmentpräparationen in fester Form weitaus größer als beim Einsatz von z. B. Abtönfarben. Dies ist insbeson- 0 dere von Bedeutung, wenn kleine Mengen abgetönter Farben oder Lacke benötigt werden oder wenn zusätzliche Mengen an gleich abgetönter Farbe oder Lack gebraucht werden. Vor allem im Heimwerkerbereich ist das erneute Mischen abgetönter Farbe oder Lacks regelmäßig gefragt. Die fehlende Präzision beim Abtönen mit Abtönfarbe oder Pigmentpaste ist unter anderem auch darauf zurüclczuführen, dass das Dosieren 5 von Pigmenten in flüssiger bzw. pastöser Form sehr viel ungenauer ist als die Zugabe von portionierten Pigmentpräparationen in fester Form.

Weiter bietet der Einsatz von Pigmentpräparationen in fester Form die bisher nicht gegebene Möglichkeit, Mischfarben herzustellen, insbesondere auch beim manuellen Mi- 0 sehen z. b. im Heimwerkerbereich. Das Einmischen verschiedener Abtönfarben oder Pigmentpasten in die Grundmasse führt beim Herstellen von Mischfarben nicht zu befriedigenden Ergebnissen. Die Mischfarbtöne sind nicht zuverlässig reproduzierbar. Die Abweichungen sind hier noch um ein Vielfaches größer als beim „einfachen" Abtönen.

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Zudem sind Abtönfarben nicht in einem ausreichend breiten Farbton-Spektrum verfügbar.

Besonders vorteilhaft erweist sich dagegen das Einbringen von Mischungen verschiede- 5 ner Pigmentpräparationen in die Grundmasse. Dabei werden unter Mischungen von Pigmentpräparationen sowohl solche Mischungen verstanden, die bereits in einer Portion von Pigmentpräparationen in Mischung vorliegen. Aber auch das Mischen von Pigment-Portionen verschiedener Farbtöne führt -anders als bisher möglich- zu reproduzierbaren Mischergebnissen beim Abtönen einer Grundmasse. Auf einfache Weise kann O eine breite Palette an Farben und Farbtönen angeboten werden. Es bietet sich an, Farbtafeln zusammenzustellen, die darauf basieren, dass jeweils mehrere Portionen derselben Pigmentpräparation oder mehrere Portionen verschiedener Pigmentpräparationen in die flüssige Grundmasse eingemischt werden. Da die zugesetzte Menge an Pigmentpräparation gegenüber der zu färbenden Grundmasse sehr gering ist, kann un-

15 ter Verwendung der portionierten Pigmentpräparation auf einfache, praktikable Weise ein breites Farbton-Spektrum bereitgestellt werden. Auch können durch Mischung unterschiedlicher Pigmentpräparationen in einer Pigment-Portion bereits sehr spezielle Farbtöne für bestimmte Anwendungen erreicht werden, bspw. „Frühlingsfarben".

0 Daneben erweisen sich Pigmentpräparationen in fester Form aber auch ökonomisch und ökologisch als sinnvoller: Abtönfarben und Pigmentpasten werden in standardisierten Mengen angeboten, von denen zum Abtönen regelmäßig nur Teilmengen verbraucht werden. Die Reste trocknen ein und müssen entsorgt werden. Da Pigmente im Vergleich zur Grundmasse teuer sind, wird nur ein verhältnismäßig geringer Teil der 5 Pigmente tatsächlich bestimmungsgemäß eingesetzt, ein großer Teil muss aufwändig entsorgt werden. Selbst im Fall, dass der gesamte Inhalt einer Flasche Abtönfarbe vom Verbraucher verwendet wird, ist eine verschmutzte Verpackung zu entsorgen, da sich der Inhalt der Flasche nie vollständig sauber entleeren lässt.

0 Erfindungsgemäß werden die in die flüssige Grundmasse mischbaren, portionierten Pigmentpräparationen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in fester Form (als Pulver oder als Granulat) zu Portionen, in der Regel Pellets oder Tabletten, verpresst. Das Pelletieren oder Tablettieren der Pigmentpräparationen steht ihrer Mischbarkeit

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bzw. Dispergierbarkeit aber überraschenderweise nicht entgegen. Das Pellettieren oder Tablettieren der portionierten Pigmentpräparationen bietet den Vorteil, dass keine verschmutzten Verpackungen zurückbleiben, und dass die jeweilige Portion der Pigmentpräparation zuverlässig gehandhabt und eingesetzt werden kann.

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Nach einer weiter entwickelten Ausführungsform können den Pellets oder Tabletten gegebenenfalls Hilfsmittel beigegeben sein, die das Zerfallen der Pellets oder Tabletten in der Grundmasse oder in einer Flüssigkeit fördern. Insbesondere Substanzen, die in Verbindung mit Wasser Kohlendioxid freisetzen, sind hier geeignet. Auch können me- O chanisch wirkende Sprengmittel zugegeben werden, wie beispielsweise geeignete Cellu- losetypen, insbesondere CMC (Carboximethylcellulose). Weitere Beispiele geeigneter Sprengmittel werden in den Druckschriften EP1491621 und EP1004656 offenbart, welche ausdrücklich in die Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung miteinbezogen werden. 5

Eine weiter bevorzugte Ausführungsform der portionierten Pigmentpräparationen ist derart gestaltet, dass die Pigment-Portion von einer wasserlöslichen Umhüllung umgeben ist. Beim Zudosieren der Pigment-Portion in die flüssige Grundmasse löst sich die wasserlösliche Umhüllung auf und die Pigmente färben die flüssige Grundmasse. Hierzu 0 ist es beispielsweise möglich, die portionierte Pigmentpräparation mit einer Matrixhülle aus CMC zu versehen.

Bei dieser Ausführungsform ist als vorteilhaft anzusehen, dass ein präzises Portionieren möglich ist. Insbesondere das Verarbeiten bzw. die Verwendung der Pigment-Portion ist 5 besonders sauber, vollständig und rückstandsfrei. Die mit einer flüssigkeits- bzw. insbesondere wasserlöslichen Umhüllung versehenen Pigment-Portionen sind sowohl für das manuelle Einmischen von Pigmentpräparationen in eine flüssige Grundmasse wie auch für eine maschinelle Verarbeitung geeignet.

0 Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Pigment-Portionen in mindestens zwei unterschiedlichen Portionsmengen angeboten. Eine größere Pigment- Portion kann zum Einstellen einer intensiven Grundfarbe verwendet werden, die dann durch Zusatz von einer oder mehrerer farbgleicher oder farbverschiedener kleiner Pig-

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ment-Portionen weiter nuanciert abgetönt werden. Dadurch wird eine weitaus größere Vielfalt an Farbtönen bereitgestellt, die präzise reproduzierbar gemischt werden können, insbesondere manuell gemischt werden können.

5 Um die Variabilität des erfindungsgemäßen Beschichtungssystems weiter zu erhöhen, werden nach einer vorteilhaften Ausführungsform die Pigment-Portionen, insbesondere in Form von Pellets oder Tabletten, mit Teilungsmarkierungen versehen, so dass z. B. die Hälfte oder ein Viertel einer Pigment-Portion gezielt abgeteilt und in der Grundmasse gelöst werden kann. Damit kann die Differenzierung zwischen unterschiedlichen O Portionsgrößen u.U. in einem Pellet oder einer Tablette erreicht werden.

Besonders wirksam lassen sich die Pigment-Portionen zum Abtönen von Grundmasse einsetzen, wenn in Flüssigkeit, insbesondere in Wasser vordispergierte Pigmentpräparationen eingesetzt werden. Das Losen der Pigment-Portionen in -bezogen auf die zu

15 färbende Grundmasse- Ideinen Mengen Flüssigkeit und das anschließende Einmischen der gelösten Pigmente in die Grundmasse beschleunigt den Mischvorgang erheblich. Bereits nach kurzem Mischen wird eine homogene Einfärbung der Grundmasse erreicht. Das Lösen des Pigments z. B. in einer Menge von ca. 2% Wasser bezogen auf die Menge der zu färbenden Grundmasse ermöglicht zudem, vor dem Einmischen der Pig- 0 mente zu kontrollieren, ob sich die in fester Form vorliegenden Pigmente gleichmäßig verteilen. Diese gleichmäßige Verteilung ist wesentliche Voraussetzung für ein schnelles und gleichmäßiges Einfärben der Grundmasse. Insbesondere beim manuellen Mischen wird die Verringerung an mechanischem Mischaufwand als besonders vorteilhaft empfunden. 5

Die zum Abtönen von handelsüblichen Mengen von Binderfarbe oder Lack erforderliche Menge an Pigmentpräparation ist sehr gering. Tabletten oder Pellets sind daher u. U. sehr klein. Um die Handhabbarkeit der Pigmentpräparationen in fester Form zu verbessern, kann es zweckmäßig sein, Füllstoffe zuzusetzen, die den Tabletten oder Pellets eine 0 praktikable Größe verleihen, ohne dass sich diese Füllstoffe im Mischvorgang nachteilig auswirken. Übliche Füllstoffe können anorganische oder organische Stoffe sein, z. B. Kreide, Bariumsulphat, Kieselerde, Talkum, Kaolin oder dergleichen. Bevorzugt handelt es sich um Stoffe, die mit der zu färbenden Grundmasse kompatibel sind, insbesondere

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auch in der Grundmasse, z. B. als Zuschlagstoff enthalten sind. Um eine möglichst gute Lösbarkeit zu erreichen, sollte der Pigment-Anteil an der zweiten Komponente bevorzugt <7O% und besonders bevorzugt <5O % betragen. Grundsätzlich sollte der Pigment- Anteil je nach Farbintensität des jeweiligen Pigments gewählt sein. Beispielsweise sollte 5 bei einem Gelbton ein hoher Pigment-Anteil gewählt werden, bei einem Violett hingegen kann, aufgrund der hohen Farbintensität, auch ein niedriger Pigment-Anteil bereits ausreichend sein. In der Regel sollte jedoch ein Anteil von 20% nicht unterschritten werden.

0 Um ein gleichmäßiges Färben der Grundmasse zu gewährleisten, wurde bisher stets darauf geachtet, dass Abtönfarbe und Grundmasse gleiche Konsistenz aufwiesen, bzw. dass die Pigmentpaste eine höhere Feststoff-Konzentration aufwies als die zu färbende Grundmasse. Fachleute haben stets unterstellt, dass ein Verdünnen der Grundmasse durch Einbringen von Pigmenten in flüssiger Form die Verarbeitungseigenschaften der 5 Grundmasse verändert. Zudem ist es meist nicht möglich, Pigmente für längere Zeit als stabile Dispersion z. B. in Wasser vorzuhalten. Gerade aus diesen Gründen ist die Verwendung von festen Pigmentpräparationen vorteilhaft.

Im Zusammenhang mit dieser Erfindung hat sich ebenfalls überraschenderweise her- 0 ausgestellt, dass die Präzision und Wiederholbarkeit beim Einfärben der Grundmasse weiter optimiert werden kann, wenn eine Pigmentpräparation in fester Form - beispielsweise als Tablette - in einer kleine Menge Flüssigkeit, insbesondere Wasser vor- dispergiert und anschließend in die Grundmasse eingearbeitet wird. Dies ist insbesondere bei höherviskosen Grundmassen vorteilhaft. Die nach diesem Verfahren zusätzlich 5 einzubringende Flüssigkeitsmenge von weniger als 5%, bevorzugt von weniger als 2%, besonders bevorzugt von weniger als 1% ist so gering, dass sie die üblichen Verarbeitungseigenschaften der Grundmasse nicht beeinflusst. Sie ist in der Regel nicht größer als die Menge an Flüssigkeit, die erforderlich ist, um die Grundmasse verarbeitungsfähig zu machen. Da die Pigmente nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht für län- 0 gere Zeit in wässriger Lösung gelagert werden sollen, kommt es auf die Stabilität der Dispersion nicht an.

Wesentliche Details der Erfindung werden an den nachstehenden Beispielen näher er-

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läutert:

Beispiel i

8g Pigmentpräparation der Farbe „grün", hier ein X-fast ®-Pigment der Firma BASF, 5 wird mit 8g CMC und 4g Talkum auf einer üblichen Tablettieranlage verpresst und mit zwei Sollbruchlinien versehen, die ein Vierteln der Tablette ermöglichen. Zwei der vorgenannten Tabletten werden in 150 ml Wasser dispergiert. Das in Wasser dispergierte Pigment wird in 51 eines handelsüblichen, farblosen wässrigen Acryllacks eingerührt. Das Rühren (Dauer: 1-2 Minuten) erfolgt von Hand mit einem geeigneten Rührer. 0

Beispiel 2

2 Tabletten, wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch mit dem Pigment „Rot" versehen, 4 Tabletten mit dem Pigment „Gelb" und V2 Tablette mit dem Pigment „Schwarz" werden in 10 1 einer handelsüblichen Innenwandfarbe (weiße Binderfarbe) eingegeben und an-

15 schließend verrührt. Das Rühren erfolgt mittels eines Quirls, der elektrisch angetrieben ist, bei einer Dauer von einer Minute. Es werden wiederum X-fast ®-Pigmente der Firma BASF für die Farben rot und gelb und ein Granufin ® Samt N 64 - Pigment der Firma Rockwood Pigments (Brockhues) für die Farbe schwarz eingesetzt.

0 Beispiel 3

1 Tablette, wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch mit dem Pigment „Orange" versehen sowie 3 Tabletten mit dem Pigment „Ocker" werden in 151 Fassadenanstrichfarbe auf Dispersionsbasis eingegeben und von Hand mit einem geeigneten Rührer eingearbeitet (Dauer: 1-2 Minuten). Es werden Pigmente der Fa. Lanxess Deutschland GmbH ver- 5 wendet: LEVANYL ® Gran für die Farbe Orange und LEXANOX ® Gran für die Farbe Ocker.

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