DE2800016A1 - Farbimpraegniermittel - Google Patents

Description

• Farbimprägniermittel
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Imprägniermittel, die die imprägnierten Oberflächen gleichzeitig färben.
• Das Färben von mineralischen Untergründen, wie z.B. Mauerwerk, Bandstein, Kalkstein, Putz, Beton oder andere Zementzubereitungen, erfolgt im allgemeinen in der Weise, daß das Farbmittel, in einem geeigneten Bindemittel verteilt, als Lack auf dem Untergrund aufgebracht wird. Als Farbmittel dienen dabei hauptsachlich wasserunlösliche anorganische oder organische Pigmente. Es können auch wasserlösliche organische Farbstoffe eingesetzt werden, die mit Hilfe des Bindemittels oder geeigneter Zusatzstoffe insolubilisiert werden.
• In all diesen Fällen bildet sich auf der Oberfläche aufgrund des Bindemittelanteils des Lackes ein mehr oder minder zusammenhängender Film, der der Oberfläche das gewünschte Aussehen verleiht. Dieser Film iost jedoch in vielen Fällen nicht genügend wasserabweisend, so daß Wasser in die Poren der mineralischen Untergründe eindringen kann und damit ein Abplatzen des Anstrichs bewirken kann.
• Zug Bohrung dieses Nachteile werden die mineralischen Untergründe zusätzlich noch einer Imprägnierung unterworfen. Als Imprägniermittel werden hautpsächlich siliciumorganische Verbindungen eingesetzt, die man in drei Gruppen aufteilen kann.
• 2. Siliconharze, bei denen es sich um verkondensierte, hochmolekulare Substanzen handelt, die in geeigneten Lösungsmitteln gelöst appliziert werden.
• 2. Siliconate, die in Wasser und Alkoholen gelöst zur Anwendung kommen. Diese Imprägniermittel neigen jedoch leicht zu "Ausblühungen".
• 3. Alkoholische Lösungen von Alkyltrialkoxisilanen (vgl. "Das Baugewerbe", 23/74, S. 24).
• Alle drei Gruppen von Imprägnierungmitteln müssen jedoch direkt auf den mineralischen untergrund aufgebracht werden, so daß eine Farbgebung des Untergrundes erst nach erfolgter Imprägnierung durchgeführt wird.
• Diese Auftragsweise einer Farbe und eines Imprägniermittels hat den Nachteil, daß bei seiner Durchführung zwei Arbeitsgänge ausgeführt werden müssen und daß die Imprägnierung mit den Siliconen immer auf trockenem Untergrund erfolgen muß. Alle Farbaufträge haben weiterhin den Nachteil, daß sie nicht in den Untergrund eindringen, so daß bei einer mechanischen Verletzung der gefärbten Oberflache der ungefärbte Untergrund wieder sichtbar wird.
• Die an sich naheliegende Behebung des zuletzt genannten Nachteils durch Streichen des Untergrunds mit reinen Farbstofflösungen ohne Bindemittelzusatz führt zwar zu einem tieferen Eindringen des Farbstoffe in die Poren des Untergrunds; der Farbstoff haftet jedoch nicht auf dem Untergrund und wird leicht durch mechanische Beanspruchung (z.B. Schlagregen) ausgewaschen.
• Es bestand nun die Aufgabe, einen mineralischen Untergrund gleichzeitig zu imprägnieren und zu färben, wobei das Farbmittel rI("glichst tief in den Untergrund eindningen soll und nicht wieder herausgewaschen werden kann. Gleichzeitig soll aber die Imprägnierwirkung des Imprägniermittels durch die Farbgebung nicht leiden und weiterhin soll die gesamte Behandlung in möglichst kurzer Zeit (d.h. unter Reduzierung der Arbeitsgänge) bei beliebiger Witterung auch auf wasserfeuchtem Untergrund möglich ein.
• In Erfüllung dieser Aufgabe wurde nun ein Farbimprägniermittel auf Basis von Lösungen von Alkyltrialkoxisilanen in Alkoholen oder Kohlenwasserstoffen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es wasserunlösliche organische Farbstoffe enthält.
• Die wasserunlöslichen organischen Farbstoffe sollen nach Möglichkeit in dem Lösungsmittel für die Alkyltrialkoxisilane löslich sein. Die bevorzugten Lösungsmittel für die Alkyltrialkoxisilane sind aliphatische Alkohole mi.t 2 bis 4 4 Atomen.
• Demzufolge sollen die bevorzugt einzusetzenden Farbstoffe ebenfalls in diesen Alkoholen löslich sein.
• Als Farbstoffe eignen sich sowohl natürliche als auch synthetische Farbstoffe, sofern sie die Bedingungen der Löslichkeit erfüllen. Weiterhin sollen die Farbstoffe auch gegenüber Belichtung stabil sein. Solche Farbstoffe sind an sich bekannt; sie wurden bisher aber noch nicht in Lacksystemen zum Färben von mineralischem Untergrund eingesetzt.
• Als Farbstoffe kommen Verbindungen verschiedener Farbstoffklassen in Frage, sofern sie wasserunlöslich sind. Eine Alkohol-Löslichkeit ist von Vorteil, weil die Farbstoffe dann direkt in dem Imprägniermittel gelöst werden können. Es können aber auch alkoholunlösliche Farbstoffeeingesetzt werden, wenn sich diese in einem mit Alkohol mischbaren Lösungsmittel lösen, wobei diese Lösung dann dem Imprägnierungsmittel untergemischt wird.
• Geeignete Farbstoffe sind z.B. natürliche oder synthetische Farbstoffe der Chinen- und Anthrachinen-Reihe, wie Anthrachinondispersionsfarbstoffe oder Alizarinfasrbstoffe. Diese Gruppe von Farhstoffen kann auch in Form ihrer Metallkomplexverbindungen eingesetzt werden.
• Weitere Farbstcffe, die sich ebenfalls erfindungsgemäß einsetzen.
• lassen, sind die bekannten Azo- oder Disazo-Farbstoffe, sofern sie wasserunlöslich sind und eine genügende Lichtechtheit besitzen.
• Die Konzentration der Farbstoffe in dem Imprägniermittel hängt von der Farbintensität des entsprechenden Farbstoffs ab. Oft genügt schon eine Menge von 0,1 %, bezogen auf die Imprägnierlösung, um sichtbare Farbtönungen zu erhalten. Im allgemeinen wird der Farbstoff In Konzentrationen von 0,3 bis 2 % in der Imprägniermittellösung eingesetzt. Auch höhere Konzentrationen sind möglich, sofern die Löslichkeit des Farbstoffs in dem Lösungsmittel entsprechend hoch liegt. Die verwendete Konzentration hängt von der gewünschten Farbintensität ab. Beim Einsatz hoher Konzentrationen erhält man intensivere Farbtönungz:n, während geringe Konzentrationen schwächere Farbtöne oder Pastell-Farbtöne ergeben.
• Als Imprägniermittel, in dem die organischen Farbstoffe gelöst vorliegen, eignen sich alkoholische oder benzinische Lösungen von Alkyltrialkoxisilanen oder deren Oligomeren, wie sie in der DT-AS 20 29 446 beschrieben ind. Bei den Alkyltrialkoxisilanen handelt es sich um Verbindungen der Formel R Si (OR')3, in der R fr einen Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, bevorzugt mit 3 bis 5 C-Atomen, steht und R' ein Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen bedeutet, de gegebenenfalls durch ein Sauerstoffatom unterbrochen sein kann.
• Unter den Oligomeren dieser Alkyltrialkoxisilane sollen solche Verbindungen verstanden werden, die durch unvollständige Hydrolyse der Alkoxigruppen dieser Alkyltrialkoxisilane unter Bildung von -Si-I-Si-Gruppierungen entstehen und die zwischen 1 und 8 solcher -SiO-Gruppierungen enthalten. Auf jedes Si-Atom dieser Oligomeren entfallen dann 0 bis 2 Alkoxigruppen.
• Das bevozugte Lösungsmittel für die Alkyltrialkoxisilane ist ein Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen, besonders Äthylalkohol. Mit solchen alkoholischen Lösungen, die erfindungsgemäß organische Farbstoffe enthalten, lassen sich auch feuchte mineralische Oberflachen porentief imprägnieren und anfärben.
• Auch mit Lösungen mit flüssigen Kohlenwasserstoffen erhält man vorgle ichbar gute Resultate hinsichtlich der Eindringtiefe des Imprägniermittels und des Farbstoffs in die Poren von mineralischon Oberflächen. Als Kohlenwasserstoffe werden dabei solche mit Siedepunkten im Temperaturbereich von 50 bis 150 °C, bevorzugt Leichtbenzine, verwendet.
• Die Konzentration der Alkyltrialkoxisilane in den Lösungsmitteln kann zwischen 5 und 85 % schwanken. Bevorzugt erden Konzentrationen zwischen 15 und 50 Gew.-% eingesetzt.
• Die Herstellung der Farbimprägniermittel erfolgt auf an sich bekannte Weise entweder durch Auflösen des Farbstoffs in der Imprägniermittellösung oder durch Herstellen einer Lösung der Farbstoffe in Alkohol oder einem Kohlenwasserstoff und Vermischen dieser Lösung mit dem Alkyltrialkoxisilan. Es ist auch moglich, den Farbstoff in einem anderen Lösungsmittel (außer Wasser) zu lösen und diese Lösung dem fertigen Imprägniermittel unterzumischen.
• Die mit dem erfindungsgemäßen Farbimprägniermittel erhaltenen Färbungen von mineralischen Oberflächen bleiben auf diesen fest haften und wer4-n durch Wasser (7.B. Regen) nicht ausgewaschen.
• Je nach Porosität des Untergrunds dringen sie zwichen 0,5 mm (bei Beton) und etwa 8 mm tief in die Oberfläche en, so daß eine mechanisch hervorgerufene Verletzung der Oberfläche die Farbtönung nur geringfügig beeinflußt. Besonders vorteilhaft ist die Tatsache, daß die erhaltenen Färbungen nicht abblättern können, wie es bei bindemittelhaltigen Überzügen leicht der Fall ist. Die Impr.gnierwirkung dcs Alkylalkoxisilans wird durch die Farbgebung überraschenderweise nicht beeinflußt.
• Das Aufbringen des Farbimprägniermittels erfolgt in gleicher Weise wie das Aufbringen des Imprägniermittels nach an sich bekannten Methoden, wie z.B. Streichen, Sprühen, Spritzen oder Bürsten. Dic Menge des Imprägniermittels kann zwischen 25 g/m2 und 1000 g/m2 schwanken; vorzugsweise werden 50 bis 500 g/m2 eingesetzt. Die Intensität der erhaltenen Färbungen hängt von der Menge der eingesetzten Lösungen und der Konzentration des Farbstoffs in der Lösung ab. Es ist durchaus möglich, die Oberflächen zwei- oder mehrmals mit dem Imprägniermittel zu behandeln, um den Farbton zu intensivieren oder auch zu modifizieren durch Anwendung eines anders gefärbten Imprägniermittels beim wiederholten Imprägniervorgang.
• Beispiel 1 Ein im Handel erhältliches Imprägnierungsmittel auf Basis von Isobutyltrimethoxisilan (40 %ige Lösung in Äthylalkhol) wurde mit 0,5 Gew.-% Sudan Rot 7 B (Colour Index, Teil A: Solvent Red 19) versetzt. Ein Kalksandstein der Abmessungen 11,5 x 5,5 x 7 cm wurde mit 300 g/in dieser Lösung mit einem Pinsel bestrichen.
• Ein Stein gleicher Größe wurde zwei M2l je 6D sec lang in die gefärbte Lösung des Imprägnierungsmittels getaucht. Die aufgesaugte Menge betrug 268 g/m2.
• Die imprägnierten Steine wurden daraufhin gewogen und nach 11-tägiger Lagerung in Wasserdampfatomosphäre in ein Wasserbad mit einer überstehenden Wassersäule von 10 cm gelegt. Diese Belastung entspricht einem Schlagregen bei einer Windgeschwindigkeit von 140 km/h. Nach Ablauf von jeweils 4, 9, 49, 72 und 240 Stunden wurden die Steine gewogen, um die Wasseraufnahme festzustellen. Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 1 hervor, Diese Tabelle zeigt auch zwei Vergleichsversuche, bei denen einmal ein Kalksandstein gleicher Abmessung nur mit dem Imprägniermittel (d) behandelt wurde und ein weiterer Stein mit einer 0,5 %igen alkoholischen Lösung des Farbstoffs behandelt wurde (c).
• Tabelle 1

  Wasseraufnahme

  Behandlungsart aufgenommene Menge in V nach ... Stunden

  Imprägniermittel

  (g/m²) 4 9 49 72 240

  a) Pinselauftrag 120 0,99 0,11 0,24 0,27 0,62

  b) Tauchen | 107 |0,09|0,15|0,32|0,35|0,73

  c) ) Pinseln mit

  Farbstoff-

  Lösung | - |9,49|9,84|9,97|10,1|10,7

  Wasseraufnahme

  Behandlungsert aufgenommene in % nach ... Stunden

  Imprägniermittel

  (g/m²) 4 9 42 72 240

  d) Pinselauftrag,

  umgefährtes Im- 120 0,11 0,13 0,86 0,45 0,73

  prägniermittel

  Nach der 10-tägigen Wasserlagerung war das Wasser,in dem die Steine gelagert waren nicht gefärbt, so daß der Farbauftrag praktisch nicht abgetragen wurde.
• Beispiel 2 In dem Imprägniermittel des Beispiels 1 wurden sowohl Sudan Blau II (Colour Index,Teil 1: Solvent Blue 5) als auch Sudan Rot 7 B (Colour Index, Teil 1: Solvent Red 19) bis zur Sättigung gelost.
• Ein Kalksandstein der in Beispiel 1 genannten Abmessungen wurde 2 x 60 sec in diese Lösung getaucht und anschließend vier Tage gelagert. Darafhin wurde der Stein zerstört, um die Eindring- | |tiefe der Farbe festzustellen. Diese betrug 4 nm.
• |Der bechandelte Stein wurde weiterhin unter fließendem Wasser |mit einer Bürste behandelt. Die Farbe konnte mechanisch nicht abgerieben werden; selbst beim Abwaschen mit einem weißen Tuch wurde dieses nicht gefärbt.
• IZum Vergleich wurde ein gleicher Kalksandstein nur mit einer geaättigten $alkoholischen Lösung der beiden Farbstoffe in gleicher Weise behandelt. Die Farbe wurde von dem Wasser ausgewaschen und beim Abreiten des gefärbten Steins mit einem weißen Tuch wurde dieses gefärbt Beispiel 3 Analog Beispiel 1 wurden Kalkputzplatten der Abmessungen 22 x 32 x 2 cm mit der in Beispiel 1 beschriebenen, mit Sudan Rot 7 B gefärbten, Imprägnierlösung durch Pinseleuftrag angestrichten. Die aufgebrachte Menge betrug 300 g/m². Die Platten wurden 9 Tage lang in Wasserdampfatmosphäre gelagert und anschließend analog Beispiel 1 bei 100 % relativer Feuchte im Messerbad gelagert.
• Zum Vorgleich wurden gleiche Putzplatten nut mit einer alkoholisehen Lösung von Sudan Rot 7 B und mit ungefärbtem Imprägniermittel in vollkommen analoger Weise behandelt.
• Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 2 hervor. Durch die Färbung wird die hydrophobierende Wirkung des Imprägniermittels nur geringfügig beeinflußt. Der Farbauftrag bleibt bei der imprägnierten Platte erhalten, während die nicht imprägnierte Platte erwart':ngsgernäß viel Wasser aufnimmt, das den Farbauftrag ausspült.
• Tabelle 2

  Behandlungsart aufgenommen Wasseraufnahme in

  Imprägniermittel- % nach ... Stunden

  menge (g/m²) 1 4 9 25 100

  a) Farbimprägnie-

  rung 120 0,21 0,63 1,01 1,34 3,23

  h) Färbung mit

  alkoholischer

  Lösung - 15,07 15,08 15,14 15,13 15,05

  c) Imprägnierung

  ohne Färbung 120 0,27 0,72 0,90 1,41 2,47

  Beispiels / bis 6 Analog Beispiel 1 wurden Kalksandsteins mit einer 0,5 %igen Lösung von Metallkomplexfarben auf Azo-Basis in der in Beispiel 1 genannten Imprägniermittellösung durch Pinselaufstrich behandelt. Es wurden die Farbstoffe Solvent Orange 56, Solvent Yellow 81 und Solvent Yellow 79 + Solvent Blume 70 aus dem Colour Index, Teil 1 eingesetzt.
• Die Ergebnisse entsprechend denen des Beispiels 1. Die gefärbten | Steins überstehen die Wasserlagerung einwandfrei und die Farbe wird nicht abgetragen.

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Farbimprägniermittel auf Basis von Lösungen von Alkyltrialkoxisilanen und/oder deren Oligomeren in Alkoholen und/oder Kohlenwasserstoffen, g e k e n n z e i c h n c t d u r c h einen Gehalt an wasserunlöslichen organischen Farbstoffen.
2. 2. Farbimprägniermittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Lösungsmittel sowohl für das Alkoxisilan als auch den organischen Farbstoff Alkohol in Mengen von 15 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 85 Gew.-%, bezogen auf das Imprägniermittel, enthält.