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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spraydose mit einer Füllung aus einem wasser- und lösemittelfreien, nicht schäumenden, sprühfähigen Gemisch.
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Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung der gefüllten Spraydose.
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Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der Spraydose zur Herstellung von gleichmäßigen, glatten, abriebfesten, farbechten und lichtechten, bunten, unbunten und/oder lumineszierenden Beschichtungen mit oder ohne Metall- oder Perlglanzeffekt auf porösen und nicht porösen Untergründen.
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Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung gleichmäßige, glatte, abriebfeste, farbechte und lichtechte, bunte, unbunte und/oder lumineszierende oder nachleuchtende Beschichtungen mit oder ohne Metall- oder Perlglanzeffekt auf porösen und nicht porösen Untergründen, herstellbar mithilfe der Spraydose.
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Stand der Technik
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Aus der amerikanischen Patentanmeldung
US 2022/0259442 A1 sind wetterfeste, gegen Pilze und Verschmutzungen resistente Beschichtungen für Hölzer und Mauerwerk bekannt. Die bekannten Beschichtungen werden aus Sol-Gel-Lösungen, die eine Vielzahl von Alkoxysilanen, unter anderem Propyltriethoxysilan (PTEOS), Pigmente wie Titandioxid und Füllstoffe wie Kaolinit oder Montmorillonit einer Teilchengröße von 2 nm bis 500 µm sowie Lösungsmittel wie Wasser und Methanol enthalten können, hergestellt. Die Sol-Gel-Lösungen können durch Sprühen, Vernebelung, Rakeln, Polsterung, Schäumen, Rollen, Tauchen, Einweichen oder Ink-jet-Drucken appliziert werden. Ob das Sprühen mithilfe von Spraydosen durchgeführt werden kann, ist nicht offenbart. Ebenso wenig werden die speziellen Teilchengrößen der Pigmente und Füllstoffe, die für das Versprühen mit Spraydosen notwendig sind, oder die hierfür geeigneten Treibmittel angegeben. Es werden auch keine Säurekatalysatoren verwendet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, eine Spraydose mit einer Füllung aus einem wasser- und lösemittelfreien, nicht schäumenden, sprühfähigen Gemisch bereitzustellen, die die Herstellung von gleichmäßigen, glatten, abriebfesten, farbechten und lichtechten, unbunten, bunten und/oder lumineszierenden oder nachleuchtenden Beschichtungen mit oder ohne Metall- und/oder Perlganzeffekt auf porösen und nicht porösen Untergründen, insbesondere auf Metallen, Hölzern, Steinen, Mineralien, Gläsern, Beton, Asphalt, Verputzzungen, Kunststoffen und/oder Verbundmaterialien aus mindestens zwei dieser Materialien, gestattet.
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Die erfindungsgemäße Lösung
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Demgemäß wurde die erfindungsgemäße Spraydose gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gefunden. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Spraydose sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche 2 bis 12.
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Außerdem wurde das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Spraydose gemäß dem Nebenanspruch 13 gefunden.
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Des Weiteren wurde die erfindungsgemäße Verwendung der erfindungsgemäßen Spraydose gemäß dem Nebenanspruch 14 gefunden. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verwendung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche 15 bis 17.
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Nicht zuletzt wurden die erfindungsgemäßen Beschichtungen gemäß dem Nebenanspruch 18 gefunden. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Beschichtungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche 19 und 20.
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Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung
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Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe der vorliegenden Erfindung mithilfe der erfindungsgemäßen Spraydose, dem erfindungsgemäßen Verfahren zu ihrer Herstellung, ihrer erfindungsgemäßen Verwendung und der erfindungsgemäßen Beschichtungen gelöst werden konnte.
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Die erfindungsgemäße Spraydose enthält eine Füllung aus einem wasser- und lösemittelfreien, nicht schäumenden, sprühfähigen Gemisch, dessen Komponenten miteinander verträglich sind und keine Phasentrennung und Kristallisation aufweisen. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Teilchengrößen der darin enthaltenen Pigmente und Füllstoffe sind so gewählt, dass die Pigmente und Füllstoffe die Sprühdüse nicht beschädigen oder verstopfen. Außerdem gewährleisten die erfindungsgemäß ausgewählten Teilchengrößen, dass die Pigmente und Füllstoffe in den erfindungsgemäßen Beschichtungen gleichmäßig verteilt sind. Dadurch sind die erfindungsgemäßen Beschichtungen gleichmäßig, glatt, abriebfest, farbecht und lichtecht. Sie können unbunt, bunt und/oder lumineszierend oder nachleuchtend mit oder ohne Metall- und/oder Perlganzeffekt sein. Sie können in vorteilhafter Weise auf porösen und nicht porösen Untergründen, insbesondere auf Metallen, Hölzern, Steinen, Mineralien, Gläsern, Beton, Asphalt, Verputzzungen, Kunststoffen und/oder Verbundmaterialien aus mindestens zwei dieser Materialien, durch Applikation mithilfe der erfindungsgemäßen Spraydose hergestellt werden. Da die erfindungsgemäß zu verwendende Füllung bzw. das Gemisch wasser- und lösemittelfrei ist, tritt kein Masseverlust bei der Applikation und der Trocknung des auf die Untergründe aufgesprühten Gemischs ein. Deswegen zeigen die erfindungsgemäßen Beschichtungen keinen Schrumpf und keine Rissbildung. Wegen der Abwesenheit organischer Lösemittel treten auch keine damit verbundene Probleme der Arbeitssicherheit und des Umweltschutzes auf. Wegen der Glätte oder der sehr geringen Rauheit der Oberfläche der erfindungsgemäßen Beschichtungen verschmutzen sie auch nicht.
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Da die erfindungsgemäß zu verwendende Füllung bzw. das Gemisch auf den porösen Untergründen nicht wegschlägt, können bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Spraydose im Sprühdurchgang sehr dünne Schichtstärken aufgetragen werden. Durch mehrfaches Übersprühen können vergleichsweise dünne erfindungsgemäße Beschichtungen mit hervorragenden Leuchtdichten für Markierungen zur Fluchtwegkennzeichnung erzeugt werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Spraydose hat eine Füllung aus einem wasser- und lösemittelfreien, nicht schäumenden, sprühfähigen Gemisch, das zumindest
- (A) Propyltriethoxysilan (PTEOS),
- (B) Dimethylether oder eine Mischung aus Propan, n-Butan und Isobutan als Treibmittel,
- (C) mindestens ein unbuntes, buntes und/oder lumineszierendes Pigment und/oder Effektpigment einer mittleren Teilchengröße d50 von 0,5 µm bis 30 µm, vorzugsweise 5 µm bis 30 µm und insbesondere 10 µm bis 30 µm,
- (D) mindestens einen anorganischen Füllstoff einer mittleren Teilchengröße d50 von 0,5 µm bis 30 µm, vorzugsweise 5 µm bis 30 µm und insbesondere 10 µm bis 30 µm und
- (E) mindestens eine Säure als Katalysator
enthält.
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Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäß zu verwendende Gemisch, jeweils bezogen auf die Summe der Mengenanteile seiner Komponenten A, C, D und E, 60 Gew.-% bis 80 Gew.- % der Komponente A, 1 Gew.-% bis 30 Gew.-% der Komponente C, 4 Gew.-% bis 20 Gew.-% der Komponente D und 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% der Komponente E.
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Vorzugsweise ist das unbunte Pigment C ein Weißpigment aus der Gruppe, bestehend aus Kaolin, Titandioxid PW6, Lithopone, Zinksulfidweiß PW7 und Zinkweiß PW4, ausgewählt.
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Vorzugsweise ist das bunte Pigment oder Buntpigment C aus der Gruppe, bestehend aus, Azopigmenten wie Monoazopigmenten, insbesondere PR254, und Benzimidazolonpigmenten, polycyclischen Pigmenten wie Phthalocyanin-, Chinacridon-, Diketopyrrolopyrrol-, Dioxazin-, Perylen-, Isoindol- und Indanthronpigmenten, Maya-Pigmenten, verlackten Pigmenten und anorganischen Pigmenten, insbesondere lichtstabilen, anorganischen Pigmenten für die Außenanwendung, ausgewählt.
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Beispiele geeigneter, lichtstabiler, anorganischer Buntpigmente C sind Chrom(III)oxid PG17, Ultramarin Pigment Blue PB29, Ultramaringrün PG24, Ultramaringrün PG 55, Ultramarinviolett PV15,, Zirkonsilikate wie Zirkon-Vanadin-Blau, Zirkon-Praseodym-Gelb, Zirkon-Eisen-Rosa und Zirkonsilikat-Einschlusspigmente wie Cadmiumsulfoselenid-Zirkonsilikat-Einschlusspigment, Bismutvanadat PY184 oder Ocker.
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Vorzugsweise ist das Effektpigment C aus der Gruppe, bestehend aus Metalleffektpigmenten, wie Aluminium- und Messingplättchen oder -flakes, und Perlglanzpigmenten, wie schichtförmigen Interferenzpigmente auf der Basis von mit Metalloxiden beschichteten, natürlichen und synthetischen Schichtsilikatplättchen wie Glimmerplättchen, Siliziumdioxidplättchen oder Glasplättchen oder -flakes, ausgewählt.
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Vorzugsweise ist das Lumineszenz- oder Nachleuchtpigment C aus der Gruppe, bestehend aus Lumineszenzfarben oder Tagesleuchtfarben, Fluoreszenzpigmenten und Phosphoreszenzpigmenten, insbesondere Phosphoreszenzpigmenten, ausgewählt.
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Das Phosphoreszenzpigment C ist bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus mit Schwermetallen, insbesondere mit Lanthaniden, dotierten Erdalkalisulfiden, Zinksulfiden und Erdalkalialuminaten, ausgewählt.
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Insbesondere ist das mit Schwermetallen dotierte Erdalkalialuminat C mit Dysprosium und/oder Europium dotiertes Strontiumaluminat.
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Vorzugsweise ist der anorganische Füllstoff D transparent oder transluzent. Bevorzugt wird er aus der Gruppe, bestehend aus Quarz, Glasfasern, Glasbruch und Glaskugeln, ausgewählt. Insbesondere handelt es sich um Quarzpartikel wie Quarzmehl.
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Vorzugsweise wird die Säure E aus der Gruppe, bestehend aus Phosphorsäure, Phosphorsäuremonoalkyl- und -arylestern, Phosphorsäuredialkyl- und diarylestern und Alkyl- und Arylsulfonsäuren wie p-Toluolsulfonsäure, ausgewählt. Insbesondere ist die Säure E Phosphorsäure oder 2-Ethylhexylphosphat (Gemisch aus Mono- und Dialkylester).
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Darüber hinaus kann die erfindungsgemäß zu verwendende Füllung aus einem lösemittelfreien, nicht schäumenden, sprühfähigen Gemisch mindestens einen molekular dispergierbaren Fluoreszenzfarbstoff F enthalten.
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Der optionale Fluoreszenzfarbstoff F wird vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus Anthrachinonfarbstoffen, Azofarbstoffen, Dioxazinfarbstoffen, indigoiden Farbstoffen, Metallkomplexfarbstoffen, Formazanfarbstoffen, Phthalocyaninfarbstoffen, Methinfarbstoffen, Nitro- und Nitrosofarbstoffen und Schwefelfarbstoffen, ausgewählt. Insbesondere werden die Fluoreszenzfarbstoffe F aus der Gruppe, bestehend aus C.I. Solvent Yellow SY43, C.I. Solvent Yellow SY160:1, C.I. Solvent Yellow SY98, C.I. Pigment Orange SO63, C.I. Solvent Red SR149 und C.I. Solvent Green SG5, ausgewählt.
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Ferner kann die erfindungsgemäße zu verwendende Füllung aus einem lösemittelfreien, nicht schäumenden, sprühfähigen Gemisch Partikel G, die im Wesentlichen aus Poly(methylmethacrylat) oder Poly(isobutylmethacrylat) bestehen, enthalten.
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Die partikelförmigen Komponenten C und D sowie gegebenenfalls F und G können in der Form von Pigmentpasten auf der Basis von Ölen zugesetzt werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß zu verwendenden, lösemittelfreien, nicht schäumenden, sprühfähigen Gemischs enthält, jeweils bezogen auf die Summe der Mengenanteile seiner Komponenten A, C, D und E,
- (A) 60 Gew.-% bis 80 Gew.-% PTEOS,
- (C) 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% mindestens eines Phosphoreszenzpigments einer mittleren Teilchengröße d50 von 0,5 µm bis 30 µm,
- (D) 3 Gew.-% bis 12 Gew.-% transparente und/oder transluzente Quarzpartikel einer mittleren Teilchengröße d50 von 0,5 µm bis 30 µm und
- (E) 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% Phosphorsäure.
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Nach dem Einpressen des Gemischs A, C, D, E in eine mit dem Treibmittel B vorbefüllte Spraydose oder alternativ nach dem Einpressen des Treibmittels B in eine mit dem Gemisch A, C, D, E vorbefüllte Spraydose hat die erfindungsgemäße Spraydose den für das Versprühen notwendigen Innendruck.
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Erfindungsgemäß wird die Spraydose mit einer Füllung aus einem lösemittelfreien, nicht schäumenden, sprühfähigen Gemisch hergestellt, indem man
- (I) die Komponenten A, C, D und E sowie gegebenenfalls F und/oder G miteinander vermischt und die resultierende Mischung homogenisiert und
- (II) die homogenisierte Mischung in eine mit dem Treibmittel B vorbefüllte Spraydose einpresst oder alternativ, indem man
- (III) das Treibmittel B in eine mit der homogenisierten Mischung vorbefüllte Spraydose einpresst.
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Die erfindungsgemäße Spraydose enthält vorzugsweise eine Mischkugel.
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Die erfindungsgemäße Spraydose wird zur Herstellung von gleichmäßigen, glatten, abriebfesten, farbechten und lichtechten, unbunten, bunten und/oder lumineszierenden Beschichtungen mit oder ohne Metall- und/oder Perlganzeffekt auf porösen und nicht porösen Untergründen verwendet.
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Die porösen und nicht porösen Untergründe enthalten Metalle, Hölzer, Steine, Mineralien, Keramiken, Gläser, Beton, Asphalt, Verputzzungen, Kunststoffe und/oder Verbundmaterialien aus mindestens zwei dieser Materialien oder sie bestehen hieraus. Bei den porösen und nicht porösen Untergründen kann es sich beispielsweise um die Innen- und Außenoberflächen von Gebäuden, Fabrikanlagen, Verkehrsmitteln, Brücken, Straßen, Wegen und Plätzen jeglicher Art handeln.
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Hierbei dienen die erfindungsgemäßen, gleichmäßigen, glatten, abriebfesten, farbechten und lichtechten, unbunten, bunten und lumineszierenden oder nachleuchtenden Beschichtungen mit oder ohne Metall- und/oder Perlganzeffekt als Rettungszeichen und Schilder zur Arbeitssicherheit und Orientierung und zur Fluchtwegkennzeichnung. Bevorzugt haben die erfindungsgemäßen Beschichtungen eine optimale Stärke von 20 µm bis 60 µm, insbesondere von 30 µm bis 50 µm.
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Erfindungsgemäß sind die gleichmäßigen, glatten, abriebfesten porösen oder nicht porösen, farbechten und lichtechten, unbunten, bunten und/oder lumineszierenden Beschichtungen mit oder ohne Metall- und/oder Perlganzeffekt herstellbar, indem man das in mindestens einer erfindungsgemäßen Spraydose enthaltene, wasser- und lösemittelfreie, nicht schäumende, sprühfähige Gemisch auf einen porösen oder nicht porösen Untergrund sprüht und darauf an der Luft aushärten lässt.
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Die großen Vorteile der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise sind, dass keinerlei Lösemittel, insbesondere keinerlei gesundheits- und klimaschädliche Lösemittel, emittiert werden, sodass auch kein durch einen Masseverlust verursachter Schrumpf der erfindungsgemäßen Beschichtung und keine Rissbildung eintreten.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiel näher erläutert. Die Beispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung und schränken diese nicht ein.
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Beispiel 1
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Die Herstellung einer Spraydose mit einer Füllung aus einem ein Luminszenzpigment enthaltenden Gemisch und ihre Verwendung
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Es wird eine homogene Mischung aus, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung, 73 Gew.-% PTEOS, 16 Gew.-% eurpiumdotiertem Strontiumaluminat einer mittleren Teilchengröße d50 von 25 µm, 10 Gew.-% Quarzmehl einer mittleren Teilchengröße d50 von 28 µm und 1,0 Gew.-% Phosphorsäure hergestellt und in eine mit Dimethylether vorbefüllte Spraydose mit Mischkugel eingepresst. Es resultiert die erfindungsgemäße Spraydose mit dem für das Versprühen notwendigen Innendruck.
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Die Spraydose wird vor der Anwendung geschüttelt, sodass mithilfe der Mischkugel eine intensive Durchmischung und Homogenisierung aller Komponenten resultiert. Anschließend wird die Füllung zu Testzwecken in mehreren Sprühdurchgängen auf eine weiße Keramikfliese gesprüht. Die applizierte Schicht wird an der Luft getrocknet. Es resultiert eine gleichmäßige, glatte, kratzfeste, abriebfeste, intensiv lumineszierende Beschichtung einer Stärke von 50 µm. Die Nachleuchteigenschaften der Beschichtung werden mithilfe eines Leuchtdichtemessgeräts nach DIN 67510-1:2020-5 in cd/m
2 ermittelt. Die Tabelle 1 fasst die Klassifizierung von lumineszierenden oder nachleuchtenden Beschichtungen anhand des Abklingens der Phosphoreszenz mit der Zeit nach der Aufladung der Beschichtung mit Licht und die Einordnung in die Sicherheitsklassen gemäß den Technischen Regeln für Arbeitsstätten der Arbeitsschutzausschüsse beim BMAS, Ausschuss für Arbeitsstätten, ASR-A3.4, Beleuchtung und Sichtverbindung, Mai 2023, zusammen. Die Messergebnisse und die Klassifizierung der erfindungsgemäßen Beschichtung finden sich in der Tabelle 2. Tabelle 1: Klassifizierung gemäß ASR-A3.4 anhand der nach DIN 67510-1:2020-5 gemessenen der Leuchtdichte in cd/m
2 | Klassifizierung a) | Leuchtdichte (cd/m 2 ) nach Minuten | Leuchtdichte von 0,32 mcd/m2 ist erreicht nach Minuten |
| | 2 | 10 | 30 | 60 | (extrapoliert) |
| A | 108 | 23 | 7 | 3 | 450 |
| B | 210 | 50 | 15 | 7 | 900 |
| C | 690 | 140 | 45 | 20 | 1800 |
| D | 1110 | 260 | 85 | >35 | 2000 |
Tabelle 2: Messergebnisse von Beispiel 1
| | Leuchtdichte (cd/m 2 ) nach Minuten | Leuchtdichte von 0,32 mcd/m2 ist erreicht nach Minuten |
| | 2 | 10 | 30 | 60 | (extrapoliert) |
| | 710 | 180 | 100 | 80 | 1867 |
| Erfüllt Klassifizierung a) | A, B, C | A, B, C | A, B, C, | A, B, C, | A, B, C |
a) Klassifizierung A und B nach ASR-A3.4: Geeignet für Rettungszeichen und Schilder zur Arbeitssicherheit;
Klassifizierung C nach ASR-A3.4: Geeignet für Fluchtwegkennzeichnungen, wenn keine ausreichende Sicherheitsbeleuchtung vorhanden ist;
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Die Messergebnisse belegen die hervorragenden Lumineszenz- oder Nachleuchteigenschaften der mithilfe der erfindungsgemäßen Spraydose hergestellten erfindungsgemäßen Beschichtung.
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Beispiel 2
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Die Herstellung einer Spraydose mit einer Füllung aus einem ein Farbpigment enthaltenden Gemisch und ihre Verwendung
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Es wird eine homogene Mischung aus, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung, 68 Gew.-% PTEOS, 14 Gew.-% Quarzmehl einer mittleren Teilchengröße d50 von 28 µm, 4 Gew.-% Kaolin einer mittleren Teilchengröße d50 von 25 µm, 12 Gew.-% einer Farbpaste mit einem Gelbpigment einer mittleren Teilchengröße d50 von 1,0 µm und 2,0 Gew.-% 2-Ethylhexylphosphat (Gemisch aus Mono- und Dialkylester) hergestellt und in eine mit einem Gemisch von Propan, n-Butan und Isobutan (AERON® von ScharrCPC) vorbefüllte Spraydose mit Mischkugel eingepresst, sodass in der erfindungsgemäßen Spraydose der für das Versprühen notwendige Innendruck resultiert.
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Die Spraydose wird vor der Anwendung geschüttelt, sodass mithilfe der Mischkugel eine intensive Durchmischung und Homogenisierung aller Komponenten resultiert. Anschließend wird die Füllung in mehreren Sprühdurchgängen auf eine Betonoberfläche gesprüht. Die applizierte Schicht wird an der Luft getrocknet. Es resultiert eine gleichmäßige, glatte, kratzfeste, abriebfeste, farbechte und wetterfeste, rissfreie, gelbe Beschichtung einer Stärke von 20 µm, die trotz ihrer vergleichsweise geringen Schichtdicke den betongrauen Untergrund vollständig abgedeckt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2022/0259442 A1 [0005]