DE2426266C3 - Wässriges Mittel zur Schwarzpigmentierung von mineralischen Bindemitteln auf der Basis von RuB und Netzmittel - Google Patents
Wässriges Mittel zur Schwarzpigmentierung von mineralischen Bindemitteln auf der Basis von RuB und NetzmittelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein wäßriges Mittel zur Schwarzpigmentierung von mineralischen Bindemitteln
zur Herstellung von Beton, Dachstein, Sichtbeton, Asbestbeton und Außenputz auf der Basis von Ruß und
Netzmitteln.
Diese Mittel dienen zur außenwitterungsstabilen und dauerhaften Schwarzpigmentierung von mineralischen
BindemiUelsystemen, in die sie eingearbeitet sind.
Es ist bekannt, wäßrigen mineralischen Bindemittelsystemen, z. B. einer Zement-Sand-Mischung, zur
Einfärbung Pigmentdispersionen zuzusetzen und dann den Abbindevorgang anzuschließen. Zur Herstellung
schwarzgefärbter Systeme ist auch bekannt, Rußdispersionen, welche Netz- bzw. Dispergiermittel enthalten,
unlerzumischen.
Bekanntlicherweise wird Ruß in einer Reihe von verschiedenen Qualitäten hergestellt. Es gibt Flamm-,
Furnace- und Gas- bzw. Channelruß. Die vorhandenen Unterschiede in der Partikelgröße, Oberflächenstruktur,
Oberflächengröße, pH-Werte und Dichte haben unterschiedliche Benctzungsvcrhalten und Dispergierbarkeit
der Rußsorten zur Folge. Entsprechend dieser unterschiedlichen,
von hydrophil bis hydrophob reichenden Eigenschaften, werden unterschiedliche Netz- bzw.
Dispergiermittel eingesetzt. Bei z. B. sehr unpolaren Rußen werden Netzmittel bei der Herstellung von
wäßrigen Rußdispersionen zugesetzt, um die carbophile Oberfläche des Ausgangsrußes etwas hydrophiler zu
machen. Außerdem werden oberflächenaktive Stoffe,
ίο wie Netz- bzw. Dispergiermittel bei der Herstellung von
Rußdiüpersionen zugesetzt, um den verwendeten Ruß optimal zu verteilen und den Verteilungsgrad zu
stabilisieren.
Als Netz- bzw. Dispergiermittel werden anionaktive oder nichtionogene Stoffe, wie z. B. Alkylarylsulfonate,
Lignosulfonate oder Polyäthylenglykol-Derivate, verwendiit.
Die damit hergestellten Rußdispersionen sind in der Regel flüssige, pastenförmige oder pulverige Systeme.
Ihre Zusammensetzung kann z. B. aus ca. 35 Teilen Wasser, 60 Teilen Ruß (Pigment) und 5 Teilen
Netzmittel bestehen.
Bei der Verwendung dieser bekannten Rußdispersionen zeigt es sich, daß die Bewitterungsstabilität
entsprechend eingefärbter Bindemittelsysteme, z. B. für Dachsteine, in der Art zu wünschen übrig läßt, daß die
Farbtiefe bei längerer Bewitterung auf der Oberfläche stark abnimmt. Worauf diese Verwitterungserscheinung
zurückzuführen ist, ist noch nicht nachgewiesen worden.
Es bestand daher Zweifel, ob sich die bisher gebräuchlichen Rußdispersionen anstelle anorganischer
Pigmente, wie FeJO4 oder Eisenoxidrot, unter Aufrechterhaltung
eines vergleichbaren Qualitätsstandard verwenden ließen.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bei der Verwendung bestimmter, vorzugsweise in Pulverform
hergestellter Mittel zur Schwarzpigmentierung eine wesentlich erhöhte Witterungsstabilität von rußpigmentierten
mineralischen Bindemittelsystemen erhalten werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist ein wäßriges Mittel zur Schwarzpigmentierung von mineralischen Bindemitteln
zur Herstellung von Beton, Dachstein, Sichtbeton, Asbestbeton und Außenputz auf der Basis von Ruß und
Netzmiueln, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein fluorhaltiges Netzmittel zur Erhöhung der Witterungsstabilität
enthält.
Dachsteine, die nach den gleichen Rezepturen und Verfahren hergestellt wurden und sich nur in den
verwendeten Netz- bzw. Dispergiermitteln unterschieden, wurden über ein Jahr lang der Bewitterung
ausgesetzt und dann mit entsprechenden Rückmustern verglichen. Die Dachsteine, bei welchen Netz- bzw.
Dispergiermittel entsprechend dem Stand der Technik verwendet wurden, zeigten eine bedeutende Abweichung
in der Farbtiefe zu den Rückmustern. Sie waren stark ausgebleicht.
Dagegen zeigten die Dachsteine, bei welchen Netzbzw. Dispergiermittel gemäß Erfindung verwendet
wurden, keinerlei Aufhellung gegenüber den Rückmustern. Sie waren identisch mit den unbewitterten
Mustersteinen.
Als flüorhaiiige Netz- bzw. Dispergiermittel sind
anionaktive und nichtionogene Mittel geeignet.
Alkalisalz von Arylsulfonsäureperfluoralkenäther gehören
zur ersten Gruppe und zeigen eine gute Wirkung. Sie werden z. B. durch Umsetzung eines Perfluoralkens
der allgemeinen Formel Cn F2„ wobei π ζ. B. S 10 ist,
vorzugsweise Cm F20 mit einem Polyäihylenglykol der
allgemeinen Formel
HO-(CH2-CH2-O)n-H
wobei nv- B. ί 23 ist, vorzugsweise mit
HO-(CH2-CH2-O)23-H
hergestellt.
Das bei beiden Netzmittelarten als Ausgangssubstanz verwendete Perfluoralken der allgemeinen Formel
CnF2n, z.B. mit der Größe η = 10 ist ein verzweigter
Kohlenwasserstoff. Dieser hat vorzugsweise die Struktur
(C2F5MCF3)C-C(CF3) = CF(CFj)
mit der Bruttoformel CioF2o.
Wird bei der Herstellung der Alkalisalze der Aryisulfonsäureperfluorälher das Perfluoralken Cn)F2O
verwendet, erhält man das anionaktive Netzmittel der Formel
Ci0Fi9-O-C6H4-SOjNa.
5 g Wassier
2 g Kieselsäure (Fällungskieselsäure)
HXfg Der Ruß wird in der Retschmühle, Größe O, vorgelegt
und die benötigten Mengen Netzmittel und Wasser während ca. 5 Minuten zugegeben. Hiernach wird
Minuten verkollert.
80 g Ruß
0,2 g CI0F19-O-C6H4-SOjNa
19,8 g Wasser
15 100 g Verarbeitet beschrieben.
wird dieser Ansatz wie in Beispiel
Einem bevorzugten, nichtionogenen, mit dem Perfluoralken
Ci0F20 hergestellten Netzmittel aus der
Gruppe der Polyälhylenglykolbisperfluoralkenäther 25 ifjo g
kommt die Struktur
C1OF19-O-(CH2-CH2-O)2J-Ci0F19
80 g Ruß
0,2 g CoFi9-O-(CH2-CH2-O)23-19,8
gWasser
-C10Fi9
wird dieser Ansatz wie in Beispiel
35
Die Netzmittel können in Mengen von 0,02 — 0,4%, vorzugsweise von 0,08-0,3%, bezogen auf das Gewicht
des Rußes, eingesetzt werden. Im Einzelfall richtet sich die eingesetzte Netzmittelmenge nach der Zusammensetzung
des Bindemittelsystems, insbesondere nach der Art des verwendeten Rußes, wobei auch darüber
hinausgehende Netzmittelmengen in Frage kommen.
Für die Schwarzpigmentierung von Betondachsteinen haben sich die Ruße der Klasse LFI (Long Flow
Impingement), RCC (Regular Colour Channel), MCF (Medium Colour Furnace), FCFm (Fine Colour Furnace
modifide), FCF (Fine Colour Furnace) als besonders brauchbar erwiesen. Man kann auch Mischungen aus
diesen Rußen verwenden. Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Verwendung von fluorhaltigen Netz- bzw.
Dispersionsmitteln stellt eine optimale Verteilung des Rußes und die Stabilisierung des Verteilungsgrades in
einem wäßrigen Mittel zur Schwarzpigmentierung sicher, wobei in bezug auf die verwendete Rußsorte eine
breite Variationsmöglichkeit gegeben ist.
Äußerst günstig ist der Einfluß der erfindungsgemäß verwendeten fluorhaltigen Netz- bzw. Dispersionsmittel
auf das coloristische Aussehen, d. h. das Bewitterungsverhalten der mineralischen Bindemittel, in die die
erfindungsgemäßen Mittel zur Schwarzpigmentierung eingearbeitet sind. Selbst bei einjähriger Bewitterung, ^
wie aus den Beispielen zu ersehen ist, bewahren mit erfindungsgemäßen Mitteln zur Schwarzpigmentierung
pigmentierte mineralische Bindemittel ihren Farbcharakter. . .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele im Vergleich zum Stand der
Technikerläutert:
L Hersieilung der Mitte! zur Schwarzpigmentierung
Beispiel 1 (zum Stand derTechnik)
92 g Ruß
1 R Oxylignine(Ligninsulfonat) Verarbeitet beschrieben.
1 R Oxylignine(Ligninsulfonat) Verarbeitet beschrieben.
Der Ruß, verwendet in den Beispielen folgenden Kenndaten:
bis 3, hat die
Elektronenmikroskopischer Teilchendurchmesser:
25 ηιμ.
Stampfdichte DIN 53194:0,19 g/l.
OlbedarfFP:300%(g/100g).
pH Wert: 3.
Oberfläche: 18Om2Zg.
Er gehört zur Klasse LFI (Long Flow Impingement).
Beispiel 4 (zum Stand der Technik)
92 g Ruß
1 g Ox.ylignine(Ligninsulfonat)
2 g Kieselsäure (Fällungskieselsäure) 5 g Wasser
Verarbeitet beschrieben.
wird dieser Ansatz wie in Beispiel
80 g Ruß
0,2 g C10Fi9-O-C6H4-SO3Na
19,8 g Wasser 100 g
60 Verarbeitet beschrieben.
wird der Ansatz wie in Beispiel Beispiel 6
80 g Ruß 0,2 g C0F19-O-(CH2-CH2-O)23-CoFi9
19,8 g Wasser 100 g
Verarbeitet wird der Ansatz wie in Beispiel beschrieben.
Der in den Beispielen 4 bis 6 verwendete Ruß hat die folgenden Kenndaten:
Elektronenmikro.skopischerTeilchendiifchmesser:
95 ηιμ.
Stampidichte DIN 53194 :0,31 g/1.
ölbedarf FP : 280% (g/100g).
pH-Wert: 7.
Oberfläche: 21 m2/g.
Er gehört zur Klasse MCF (Medium Colour Furnace).
B eis ρ i e I 7 ,,
92 g Ruß
1 g Oxylignine(Ligninsulfonat)
2 g Kieselsäure(Fällungskieselsäuie)
5 g Wasser
100 g
Verarbeitet wird der Ansatz wie in Beispiel I beschrieben.
80 g Ruß 0.2 g C10F19-O-CH4-SO3Na
19,8 g Wasser 100 g
Verarbeitet wird der Ansatz wie in Beispiel beschrieben.
80 g Ruß 0,2 g C10F19-O-(CH2-CH2O)23-C10F19
19,8 g Wasser
30
35
100 g
Verarbeitet wird der Ansatz wie in Beispiel 1 beschrieben.
Der in den Beispielen 7 bis 9 verwendete RuIJ hat die
folgenden Kenndaten:
Elektronenmikroskopischer Teilchendurchmesser:
Stampfdichte DIN 53194 : 0,30 g/l.
Ölbedarf: 300% (g/100g).
pH-Wert: 8.
Oberfläche 46 m2/g.
Er gehört zur Klasse MCF (Medium Colour Furnace).
Beispiel (zum Stand der Technik)
92 g Ruß
1 g Oxylignine(Ligninsulfonat)
2 g Kieselsäure (Fällungskieselsäure) 5 g Wasser
55
60
Verarbeitet wird der Ansatz wie in Beispiel beschrieben.
80 g Ruß 0,2 g C10Fm-O-C8H4-SO3Na
19,8 g Wasser
iöö~~g
Verarbeitet wird der Ansatz wie in Beispiel 1 beschrieben.
Beispiel 12
80 g Ruß
0,2 g C1OFi9-O-(CH2-CH2-O)23-C1,,] m
19*8 g Wasser
19*8 g Wasser
100 g
Verarbeitet wird der Ansatz wie in Beispiel 1 beschrieben.
Der in den Beispielen 10 bis 12 verwendete Ruß hat die folgenden Kenndaten:
EleklroncnmikroskopischcrTeilchcndurchmcsser:
35 ΐημ.
Stampfdichte DIN 53194 : 0.17 g/l.
Ölbedarf FP: 360% (g/100g).
pH-Wert: 8.
Oberfläche: 80 ni2/g.
Er gehört zur Klasse RCC (Regular Colour Channel).
11. Herstellung der Mustersteine
Beispiel 13
Beispiel 13
Zur Einarbeitung der erfindungsgemäßen Mittel zur Schwarzpigmentierung entsprechend den Beispielen 1
bis 12 in mineralische Bindemittel wird das folgende Verfahren angewendet:
5 g erfindungsgemäße Mittel zur Schwarzpigmentierung gemäß den Beispielen 1 bis 12,
100 g Zement (EPZ 275),
300 g Sand (0-3,15 mm),
25 g Wasser.
100 g Zement (EPZ 275),
300 g Sand (0-3,15 mm),
25 g Wasser.
Dieser Ansatz wurde im Mörtelmischer während 10 Minuten gemischt.
Zur Herstellung von Mustersteinen wird die nach dem Beispiel 13 erhaltene Mischung in eine Preßform
gefüllt und mittels einer öldruckpresse mit 300 kp/cm2 zu Mustersteinen gepreßt.
Diese Mustersteine werden bei Raumtemperatur (24° C) getrocknet.
Um das Bewitterungsverhalten zu prüfen, wurden die Steine gemäß Beispiel 13 ein Jahr der Bewitterung
ausgesetzt. Der Standort befand sich auf dem Dach eines Industriegebäudes und war nach Süden ausgerichtet.
Die Mustersteine wurden alle 4 Monate mit nicht bewitterten Rückmustern verglichen. Hierbei zeigte
sich, daß die Muster der 3eispiele 1,4,7,10 schon nach 4 Monaten eine Spur heller als die Rückmuster waren.
Die Musterung nach 12 Monaten zeigte bei allen Mustersteinen der Beispiele 1, 4, 7, 10, die bewittert
waren, eine bedeutende Abweichung zu den Rückmustern. Eine Ausnahme bildeten diejenigen Steine, die
entsprechend den Beispielen 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11 und 12 gewonnene Mittel zur Schwarzpigmentierung enthielten.
Hier waren die bewitterten Steine (in bezug auf die Farbtiefe) mit den Mustern identisch.
Optische Messungen bekräftigten die oben subjektiv gewonnenen Ergebnisse. Angewandt wurde das spektralphotometrische
Verfahren nach DlN 5033 (Gerät Elrepho/Zeiss).
Die folgende Tabelle gibt die Werte für einige mit verschiedenen Netzmittel)! hergestellte Steine wieder.
Verglichen werden hier die Werte Y, die sich aus der Differenz von bewittertem und unbewittertem Stein
ergeben.
Verwendete Netzmittel
Y bewitteri minus
Y unbewittcrt
Ligninsulfonat (Oxylignin)
(Beispiele 1, 4. 7, 10)
Netzmittel (entspr. den
Beispielen 2. 5, 8, 11)
Netzmittel (entspr. den
Beispielen 3,6,9, 12)
(Beispiele 1, 4. 7, 10)
Netzmittel (entspr. den
Beispielen 2. 5, 8, 11)
Netzmittel (entspr. den
Beispielen 3,6,9, 12)
7.4 1,9 1,8
14
Für die Betoneinfärbung wird ein Mittel zur Schwarzpigmentierung in einem 200 kg Ansatz nach
dem folgenden Rezept auf dem Kollergang hergestellt:
80 Teile RuU
0,1 Teile Netzmittel
CH)FiH-O-19,9 Teile Wasser
0,1 Teile Netzmittel
CH)FiH-O-19,9 Teile Wasser
-CFh-O)Ji-Cu)Fi
100 Teile
für die Beispiele 9 bis 12 angege-
Der Ruß hat die
benen Kenndaten.-
benen Kenndaten.-
Der Ruß wird im Kollergang vorgelegt und während 15 Minuten das zuvor in der benötigten Wassermenge
gelöste Netzmittel zugegeben. Nach Beendigung der Wasser-Nctzinittelzugabe wurde 60 Minuten
gekollert.
Der gesamte Ansatz wird nach dem Verkollern mit einer Progress-Hammcrmühle mit Sieben gemahlen
und dann in wasserabweisende, polyäthylenbeschichtete Säcke abgefüllt.
Die in diesem Maßslab gut herzustellenden Mittel zur
Schwarzpigmentierung hatten die gewünschten Eigenschäften.
Sie lassen sich gut in erfindungsgemäße mineralische Bindemittelsysteme, wie z. B. Betonsysteme,
einarbeiten, welche dann das erfindungsgemäße gute witterungsstabile Verhalten aufwiesen.
700 (13B/3Ü0
Claims (12)
1. Wäßriges Mittel zur Schwarzpigmentierung
von mineralischen Bindemitteln zur Herstellung von Beton, Dachslein, Sichlbeton, Asbestbeton und
Außenputz auf der Basis von Ruß und Netzmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß es ein
fluorhaltiges Netzmittel zur Erhöhung der Witterungsstabilität enthält.
2. Wäßriges Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es: ein anionaktives Netzmittel
enthält.
3. Wäßriges Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein nichtionogenes Netzmittel
enthält.
4. Wäßriges Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Netzmittel Alkalisalze
eines Arylsulfonsäureperfluoralkenäthers enthält.
5. Wäßriges Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Polyäthylenglykolbisperfluoralkenäther
als Netzmittel enthält.
6. Wäßriges Mittel nach den Ansprüchen 1-5, gekennzeichnet durch einen Netzmittelgehalt, bezogen
auf das Gewicht des Rußes, von 0,02 — 0,4%, vorzugsweise von 0,08 bis 0,3%.
7. Wäßriges Mittel nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß es Ruß der Klasse LFl
(Long Flow Impingement) enthält.
8. Wäßriges Mittel nach den Ansprüchen 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß es Ruß der Klasse
RCC (Regular Colour Channel) enthält.
9. Wäßriges Mittel nach den Ansprüchen 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß es Ruß der Klasse
FCFm (Fine Colour Furnace modifide) enthüll.
10. Wäßriges Mittel nach den Ansprüchen 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß es Ruß der Klasse
MCF (Medium Colour Furnace) enthält.
U. Wäßriges Mittel nach den Ansprüchen 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß es Ruße der Klasse
FCF (Fine Colour Furnace) enthält.
12. Wäßriges Mittel nach den Ansprüchen 7-11,
dadurch gekennzeichnet, daß es Ruße in Mischung enthält.
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---|---|---|---|
DE19742426266 DE2426266C3 (de) | 1974-05-29 | Wässriges Mittel zur Schwarzpigmentierung von mineralischen Bindemitteln auf der Basis von RuB und Netzmittel | |
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