Zugeben, einrühren - fertig ist der Lack

Quelle/Publication: Farbe & Lack 04/2005 Ausgabe/Issue: 158 Seite/Page:

Zugeben, einrühren - fertig ist der Lack Einfärbung mit Stir-in-Pigmenten in Granulatform. Juan-Antonio González-Gómez, Ludwigshafen. Stir-in-Pigmente verhalten sich wie wässerlösliche Farbstoffe. Die Mikrogranulate sind leicht mit wässrigen Bautenfarben zu vermischen. Es entstehen homogene wässrige Pigmentdispersionen. Ein breites Farbspektrum und das Abtönen vor Ort deckt die individuellen Kundenwünsche ab. In dem Baumarkt- und Fachgroßhandelsgeschäft hat die Abtönung in Kundennähe - am so genannten point-of-sale (POS) - eine große Bedeutung erreicht. Dies geht einher mit der steigenden Nachfrage der Verbraucher nach individualisierten Farbtönen in unterschiedlichen Qualitäten und Größen. Diese Anforderungen erfüllt die volumetrische Tönung mittels Abtönautomaten und flüssige Farbpasten. Sie entspricht dem heutigen Stand der Technik und stellt einfach und reproduzierbar Farben in unterschiedlichen Qualitäten und Ansatzgrößen bereit. Die Entwicklung eines umfassenden Sortimentes von 20 Stir-in-Pigmenten in Granulatform,eröffnet eine neue Dimension bei der Abtönung von wässrigen Dekofarben und Lasuren. Damit wird der breite Farbraum abgedeckt, der für die relevanten Farbpaletten benötigt wird. Die neue Lieferform erlaubt eine saubere, sichere und schnelle Abtönung mit qualitativ hochwertigen "Instant"-Farbmitteln. Denkbare Tönoptionen bei der Verwendung von Stir-in-Pigmenten in Granulatform sind neben der Fabrikabtönung (in-plant tinting) - die Abtönung möglichst in Kundennähe, entweder in der Verkaufsstelle (point-of-sale tinting im Baumarkt) oder beim Fachgroßhandel. - die Abtönung unmittelbar vor der Verarbeitung am Ort der Anwendung (point-of-use tinting). Stir-in-Pigmente verhalten sich wie wasserlösliche Farbstoffe Farbstoffe sind leicht von Pigmenten zu unterscheiden, da sie im Gegensatz zu Pigmenten löslich sind. Stir-in-Pigmente der Produktreihe "Xfast" sind jedoch wasserdispergierbar und verhalten sich daher wie wasserlösliche Farbstoffe. Wie ist diese paradoxe Aussage zu erklären? Es ist Zeit für einen Paradigmenwechsel in Bezug auf Pigmente. Dieser Artikel soll die Vorteile dieser neuen und innovativen Lieferform zur Anwendung in wässrigen Bautenfarben zeigen. Die Weltwirtschaft befindet sich im Zeitalter der Globalisierung in einem Zustand eines radikalen Umbruchs. Traditionelle Werte, die bisher Erfolge gesichert haben, verlieren zugunsten neuer Entwicklungen zunehmend an Bedeutung. Heutige Betriebe müssen eine neue Komplexität von Kräften berücksichtigen, in die ihre Unternehmungen eingebettet sind. Das Ziel bleibt jedoch für alle Unternehmen dasselbe: Betriebe streben einen nachhaltigen Gewinn als Kapitalrendite und auf die Personalinvestitionen an. Farbe wird für moderne Verbraucher immer wichtiger. Dadurch wird die Farbenherstellung zunehmend komplexer. So sehen sich Farbenhersteller neuen Herausforderungen ausgesetzt, um mit den Erwartungen der Kunden Schritt halten und ihre Rentabilität sichern zu können. Diese Entwicklung führt zu einer Neudefinition der Kernkompetenzen (z. B. Auslagerung der Handhabung von Pigmentpulvern und der Farbmittelproduktion). Dadurch wiederum spezialisieren sich die Marktteilnehmer zunehmend.

Mikrogranulate sind leicht zu dispergieren Die heute am stärksten verbreiteten Möglichkeiten, bunte Lackfarben zu erhalten, beginnen mit Pigmentpulver über ein Mahlverfahren ("von-Grund-auf-Fertigung") oder durch Abtönen weißer oder transparenter Grundstoffe mit vordispergierten Pigmenten. Neben herkömmlichen Pigmentpulvern bieten die Hersteller auch vordispergierte Halbfertigprodukte an: Pigmentkonzentrate, Pigmentpräparationen, Pigmentpasten und Tinter. Letztere werden auch "In-plant-Farbmittel" oder "In-can-Farbmittel" genannt. Diese Namen beschreiben ihre Hauptanwendungsbereiche: das Abtönen von Chargen im Herstellungsbetrieb und das Abtönen im Farbeimer an der Verkaufsstelle. Die BASF hat eine eigene Technologie zur Herstellung von einfach dispergierbarem Pigmentgranulat ("Xfast Stir-in-Pigmente") entwickelt, wobei der Schwerpunkt der Anwendung auf wässrige Bautenfarben liegt [1]. Die Produkte liegen in Form von Mikrogranulaten vor (Abb. 1): Die Stir-in-Pigmente haben eine hervorragende Lagerfähigkeit, sind leicht zu handhaben und schnell dispergierbar, wobei homogene wässrige Pigmentdispersionen entstehen, die praktisch frei von größeren Pigmentansammlungen sind. Darüber hinaus sind diese Pigmente in Granulatform rieselfähig, leicht zu fördern, zu dosieren und staubarm (Abb. 2). Dadurch verbessert sich im Vergleich zur Handhabung herkömmlicher Pulverpigmente die Hygiene am Arbeitsplatz deutlich. Stir-in-Pigmente können leicht in wasserlösliche Farbensysteme eingearbeitet werden - ohne Dispergierung in einer Rührwerkskugelmühle. Als gebrauchsfertige Pigmente lassen sie sich schnell und gleichmäßig dispergieren. Sie entwickeln bereits ihre volle Farbstärke, wenn sie in die weiße Farbe eingerührt oder geschüttelt werden. Damit ähneln diese Pigmente den konventionellen Pigmentpasten und bieten darüber hinaus Vorteile in der Logistik und beim Handling. Mischsysteme erfüllen individuelle Anforderungen Mischsysteme versetzen die Lackindustrie in die Lage, individuelle Marktanforderungen schneller zu erfüllen als mit früheren Produktionsmethoden, mit einer geringeren Anzahl von Pigmenten (Abb. 3). Kosteneinsparungen können in dem Einkauf, bei Warenvorräten und in der Rohstoffprüfung erzielt werden. Als Folge hiervon wurden Mischsysteme bereits in allen Anwendungsbereichen von Anstrichstoffen eingeführt. Aus diesem Grund wurde ein umfassendes Spektrum von Stir-in-Pigmenten für die Baufarbenbranche entwickelt. Mit dem aktuellen Sortiment ist es möglich, den Farbraum abzudecken, der für die in der Bautenanstrichmittelindustrie relevanten Farbpaletten benötigt wird (Abb. 4). Diese Pigmente erlauben es dem Farbenhersteller, die Farbenproduktion durch Einsparung von Prozessschritten zu vereinfachen und flexibel auf Kundenwünsche zu reagieren ("colour-on-demand service"). Bei welchen Prozesskonzepten werden Stir-in-Pigmente genutzt? Welche Abtönmöglichkeiten gibt es? Die Verwendung von Stir-in-Pigmenten direkt beim Farbenhersteller beruht auf dem Konzept des chargenweisen Abtönens. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Stir-in-Pigmenten für die Herstellung bunter Basisfarben in der Farbenfabrik. Mittels "Xfast" sind tiefe Farbtöne erreichbar, ohne das präparationsbedingt dem System Wasser zugegeben wird. Zusätzlich können Farbtöne, die durch direktes Mahlen

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hergestellt werden, leicht farblich angepasst werden (Nuancierung). Das lässt sich entweder durch Zugabe von Stir-in-Pigmenten in Form von Trockenfarbmitteln oder wo die Infrastruktur vorhanden ist über die Zwischenstufe von "Flüssigfarbmittel" erreichen. Im letzteren Fall dient das Pigment als Rohstoff. Dieser kann leicht mit Gemischen aus Wasser, Glykol, Entschäumer, KonservierungsmitteI und wahlweise auch Antiabsetzmittel gemischt werden, um letztendlich ein standardisiertes Flüssigfarbmittel zu erhalten. Das folgende chargenweise Abtönen funktioniert genauso wie bei der Verwendung von Pigmentdispersionen. Einfaches Zumischen der Stir-in-Pigmente Transparente Eisenoxidpigmente bieten eine einzigartige Kombination aus Farbe, Klarheit, Stabilität und UV-Absorptionseigenschaften [2]. Aufgrund der extrem feinen Primärpartikel müssen transparente Eisenoxide sehr intensiv dispergiert werden, wenn sie ihr volles Farbpotential entwickeln sollen. Daher werden sie oft in Form vordispergierter Pigmente geliefert: als Chips, Pasten oder Slurries. Das ermöglicht sichere und reproduzierbare Bedingungen: - leichtes Einarbeiten, - homogene Verteilung, - genaue Dosierung und - angepasste Farbentwicklung. Die Lieferform als Stir-in-Pigment erlaubt ein einfaches Verfahren: Hinzufügen zur klaren Holzlasur, einrühren, fertig - die pigmentierten Holzlasuren sind gebrauchsfertig und können aufgetragen werden (Abb. 5). Die Palette der Naturholzfarben kann durch Zumischen verschiedener Mengen der Stir-in-Versionen von transparentem Eisenoxidgelb, transparentem Eisenoxidrot und Ruß zu einer klaren Holzlasur dargestellt werden (Tab. 1, Abb. 6). Wird erst am Verwendungsort fertig abgetönt, können Stir-in-Pigmente aus Beuteln oder aus Tuben zur Farbe gegeben werden, unmittelbar vor Verwendung der getönten Farbe. Soll die Farbe beim Handel direkt in der Dose oder im Eimer abgetönt werden, bieten Abtönsysteme für den Handel (POS, point-of-sale) geeignete und moderne Lösungen. Erfolgt die Farbenherstellung so nahe wie möglich am Kunden oder Endverbraucher, erhöht sich die Flexibilität. Es entstehen logistische Vorteile und die Kosten werden verringert. Abtönsysteme für das Mischen vor Ort Die Verwendung von Abtönsystemen an der Verkaufsstelle bedeutet, dass die Abtönfarbe dem Farbeimer entweder beim Einzelhändler oder beim Großhändler für professionelle Maler und Lackierer zugesetzt wird. So kann sich der Farbenhersteller auf die schlanke und kostenwirksame Produktion von standardisierten Grundfarben in großen Mengen sowie auf das Reduzieren der Lieferzeiten und das Erhöhen der Flexibilität konzentrieren. Andererseits bringt das Abtönen an der Verkaufsstelle mit sich, dass der Verbraucher leichter ein breiteres Spektrum an Farben kaufen kann. Heutzutage erfolgt das Abtönen an der Verkaufsstelle meist durch volumetrisches Zumischen von Flüssigfarbmitteln in maßgeschneiderten, softwaregesteuerten Anlagen (computer colour matching, CCM). Das Stir-in-Pigmentsortiment deckt mittlerweile den Farbraum der Farbpaletten ab, die in der Bautenanstrichmittelindustrie verwendet werden. Deshalb kommt als nächstes: Das Abtönen an der Verkaufsstelle mit Stir-in-Pigmentgranulaten und computergesteuertes colour matching. Wir arbeiten zusammen mit einem Projektpartner sehr intensiv daran, diese Option in nächster Zukunft dem Markt zur Verfügung

zu stellen. Die exakte, reproduzierbare maschinelle Dosierung stellt jedoch höhere Anforderungen an die verwendeten Stir-in-Pigmente. Dazu müssen die vorhandenen Stir-in-Pigmente weiterentwickelt und optimiert werden. Über die Ergebnisse dieser Arbeiten werden wir in Kürze berichten. Stir-in-Pigmente stellen ein neues und innovatives Angebot für die Anstrichmittelindustrie dar. Die neue Lieferform als staubarme Granulate gibt dem Farbenhersteller die Möglichkeit, während der Verarbeitung und Anwendung die bekannten Nachteile herkömmlicher Pigmentlieferformen zu umgehen. Die Arbeitsschritte "Dispergieren" und "Mahlen" entfallen. Da auch das Trockenabtönen mit Stir-in-Pigmentgranulaten möglich ist, können diese Angebote helfen, den Aufbau einer Farbenfabrik konzeptionell neu zu überdenken. Zudem ermöglichen sie das chargenweise Abtönen in der Fabrik, das Abtönen an der Verkaufsstelle oder das auftragsweise Abtönen von Farben. Zusätzlich zur Anwendung bei Bauten-, Fassaden- und Innenfarben, decken Stir-in-Pigmentgranulate unter anderem auch folgende Bereiche ab: Färbung von Klarlacken und Holzlacken, strahlungshärtenden Anstrichstoffen, strahlungshärtenden Tinten, Massefärbung von Putzen, Massefärbung von Beton, Anstrichstoffe für Betondachsteine, wasserlöslichen Druckfarben, Druckertinte, Künstlerfarben und Papiereinfärbung. Ein herzlicher Dank gilt Karin Wagner, Michaela Müller-Halanke und Adriano Padua-Pinheiro sowie Dr. Erwin Czech, Dr. Uwe Fidorra und Dr. Hansulrich Reisacher für die Unterstützung bei dieser Arbeit und für die anregenden Diskussionen. Literatur [1] a) J.A. González-Gómez, U. Hancer, E. Czech, Farbe&Lack, 2001, 107, 11, 32 b) J.A. González-Gómez, U. Hancer, E. Czech, Asia Pacific Coatings Journal, 2001, 14, 5, 40 c) H. Wienand, H.U. Reisacher, J.A. González-Gómez, J. Hampe, E. Czech, Asia Pacific Coatings Journal, 2002, August Awards Supplement, 8 d) J.A. González-Gómez, "Recueil des Conférences Eurocoat 2003, Vol. II", Lyon, 2003, 119 e) R. Dersch, U. Dittrich, J.A. González-Gómez, F. Tiarks, "XXVII FATIPEC Congress, Congress book Vol. 1", Aix-en-Provence, 2004 f) J.A. González-Gómez, "Conference Proceedings Iron Oxides for Colorants & Chemical Applications 2004", Amsterdam, 2004 g) J.A. González-Gómez, "Conference Papers DIY Paint Retailing 2004", The Hague, 2004 [2] a) H. Endriß, "Inorganic coloured pigments today", Curt R. Vincentz, Hannover, 1998 b) G. Buxbaum (Hrsg.), "Industrial inorganic pigments", Wiley-VCH, Weinheim, 1998 c) R.M. Cornell, U. Schwertmann, "The Iron oxides: structure, properties, reactions, occurrences and uses", Wiley-VCH, Weinheim, 2003 Ergebnisse auf einen Blick Stir-in-Pigmente der Produktreihe "Xfast" sind wasserdispergierbar und verhalten sich daher wie wasserlösliche Farbstoffe. Ihr Schwerpunkt liegt in der Anwendung von wässrigen Bautenfarben. Die Mikrogranulate haben eine hervorragende Lagerfähigkeit, und sind leicht zu handhaben und schnell dispergierbar. Es enstehen homogene wässrige Pigmentdispersionen. - Die Pigmente sind durch ihre Granulatform rieselfähig, leicht zu fördern, zu dosieren und staubarm.

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- Stir-in-Pigmente werden beispielsweise für die Herstellung bunter Basisfarben und von Volltönfarben in der Farbenfabrik genutzt. - Die Lieferform von transparenten Eisenoxidpigmenten als Stir-in-Pigment erlaubt ein Verfahren ohne intensives Dispergieren: Hinzufügen zur klaren Holzlasur, einrühren, fertig. Die Palette der Naturholzfarben wird so durch Zumischen verschiedener Mengen der Stir-in-Versionen erreicht. - Durch die Lieferform als staubarme Granulate entfallen die Arbeitsschritte "Dispergieren" und "Mahlen". In Logistik und Produkten wird eine höhere Flexibilität erreicht. Die Stir-in-Pigmente sind vielseitig für unterschiedliche Farbsysteme zu verwenden. Dr. Juan-Antonio González-Gómez, BASF AG, studierte Chemie an der Technischen Universität Darmstadt mit dem Schwerpunkt Organische Chemie und promovierte 1986 auf dem Gebiet der Radikalchemie. 1987 trat er in die Zentrale Pigmentforschung der BASF ein, 1989 übernahm er die Pigmentgruppe der Lackforschung der BASF Lacke + Farben AG in Münster. Seit 1992 arbeitet er in verschiedenen Positionen innerhalb der Entwicklung und Anwendungstechnik für Lackpigmente der BASF in Ludwigshafen. Zur Zeit verantwortet er im Strategischen Marketing des Bereichs Performance Chemicals das Technische Marketing Colorants der Einheit Performance Chemicals for Decorative Coatings. Er ist schwerpunktmäßig zuständig für die Anwendungsentwicklung und Anwendungstechnik von Stir-in-Pigmenten.

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Abb. 1: Morphologie von Stir-in-Pigmenten in Granulatform.

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Abb. 2: Stir-in-Pigmente: Vorteile in der Handhabung und Verarbeitung.

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Abb. 3: Farbmittel für Mischsysteme für Dekofarben.

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Abb. 4: "Xfast" Stir-in-Pigmente für Bautenfarben.

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Abb. 5: Herstellung von Holzlasuren durch Mischung mit transparenten Eisenoxid-Stir-in-Pigmentgranulaten.

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Abb. 6: Darstellung der Naturholzfarben mit Stir-in-Pigmenten.

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