DE19640080A1 - System für die Applikation von schnelltrocknenden Beschichtungsmitteln - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein System, enthaltend ein schnell­ trocknendes, vorzugsweise wäßriges, Beschichtungsmittel, wo­ bei das System aus einem Kunststoffbehälter mit einem Druck­ auslaufventil, enthaltend das wäßrige Beschichtungsmittel, einem Schwamm zum Auftrag des wäßrigen Beschichtungsmittels und einem Deckel zum luftdichten Abschluß des Schwamms be­ steht.

Stand der Technik

Schnelltrocknende Beschichtungsmittel sind bekannt. Solche vorzugsweise wäßrigen Beschichtungsmittel werden ins­ besondere bei der Erstbeschichtung und der Pflege von Holz­ bauteilen eingesetzt, wobei die als Holzlasuren verwendeten Beschichtungsmittel vorzugsweise lufttrocknende Alkydharze als Bindemittel enthalten.

Der Auftrag solcher Holzlasuren erfolgt nach den Verfahren des Standes der Technik beispielsweise durch Pinsel- oder Rollenlackierung bzw. per Spritzpistole. Diese Applikations­ techniken haben zum Nachteil, daß bei der Pinsel- oder Rol­ lenlackierung, insbesondere von Holzrahmen oder Holzprofilen (beispielsweise Fensterrahmen oder Fußleisten), der Unter­ grund aufwendig vorbereitet werden muß, daß die nicht zu lackierenden Flächen abgeklebt werden müssen, daß die Holz­ lasuren beim Auftrag zur Tropfenbildung neigen, daß die Holzlasuren in den Vorratsgefäßen durch Luftkontakt an der Flüssigkeitsoberfläche eine Haut ausbilden und daß die Reinigungswerkzeuge in umweltschädigender Weise mit organischen Lösemitteln gereinigt werden müssen.

Bei der Verwendung von Spritzpistolen müssen die nicht zu lackierenden Oberflächen ebenfalls abgedeckt werden. Weiter­ hin müssen nach der Applikation der Holzlasur die Sprühdüsen der Spritzpistolen sorgfältig gereinigt werden, um ein Ver­ stopfen derselben durch angetrocknete Lackreste zu vermei­ den.

Bei allen genannten Verfahren kommt es zu Beschichtungsmit­ telverlusten beispielsweise durch Tropfenbildung, Farbsprit­ zer, Overspray bei Spritzpistolen oder Reinigung der Appli­ kationswerkzeuge.

Aufgabe und Lösung

Aus dem Stand der Technik resultierte die Aufgabe, ein Sy­ stem zur Applikation von schnelltrocknenden Beschichtungs­ mitteln, insbesondere von Holzlasuren, zur Verfügung zu stellen, bei welchem eine einfache Handhabung, eine Vermei­ dung von Tropfenbildung beim Lackauftrag, eine Vermeidung der Hautbildung im Vorratsgefäß, sowie eine Vermeidung der Antrocknung des Lacks am Pinsel, an der Rolle oder an der Düse der Spritzpistole gewährleistet sind.

Gleichzeitig sollte ein gleichmäßiger Schichtauftrag auch bei größeren Flächen, eine Vermeidung der Verarmung des schnelltrocknenden wäßrigen Beschichtungsmittels an der Auf­ tragsoberfläche, eine Minimierung der applikationsbedingten Beschichtungsmittelverluste und eine Vermeidung der Notwen­ digkeit, nichtzulackierende Flächen abzudecken, gewährlei­ stet sein.

Überraschenderweise erfüllt das im folgenden beschriebene erfindungsgemäße System diese Anforderungen.

Es besteht im wesentlichen aus einem, gegebenenfalls wieder­ auffüllbaren, Kunststoffbehälter mit einem Druckauslaufven­ til, enthaltend das schnelltrocknende Beschichtungsmittel, aus einem Schwamm, der das Druckauslaufventil einbettet und vorzugsweise mit diesem in Kontakt steht, mit welchem das schnelltrocknende wäßrige Beschichtungsmittel auf dem zu be­ schichtenden Substrat verteilt wird, und aus einem Deckel, der den Schwamm bei Nichtbenutzung luftdicht abschließt. Beim Auftrag des schnelltrocknenden Beschichtungsmittels wird der Schwamm auf die zu beschichtende Oberfläche ge­ drückt und dadurch das Druckauslaufventil betätigt, welches das Beschichtungsmittel in den Schwamm abgibt. Dabei dringt das Beschichtungsmittel in die kapillarartig verbundenen Hohlräume des Schwamms solchermaßen ein, daß an der Schwamm­ oberfläche, mit welcher das Beschichtungsmittel aufgetragen wird, immer etwa dieselbe Menge an Beschichtungsmittel vor­ handen ist.

Da der Schwamm selbst ein vergleichsweise großes Reservoir für das Beschichtungsmittel darstellt, das über das Druck­ auslaufventil kontinuierlich mit frischem Beschichtungsmit­ tel versorgt wird, ist ein Auftrag des Beschichtungsmittels auf relativ große Substratflächen in gleichmäßiger Schicht­ dicke ohne Tropfenbildung möglich.

Durch Verminderung des Druckes auf den Schwamm und damit auf das Druckauslaufventil wird die Zufuhr von frischem Be­ schichtungsmittel in den Schwamm unterbrochen. Diese einfa­ che und sparsame Dosiermöglichkeit schafft ein zeitliches Fenster zur optimalen Verteilung des Beschichtungsmittels auf dem Substrat.

Weiterhin wird ein Antrocknen des Beschichtungsmittels am Druckauslaufventil und im Schwamm durch das durch den Druck auf den Schwamm gesteuerte kontinuierliche Nachliefern von frischem Beschichtungsmittel über das Druckauslaufventil und durch gleichzeitigen kontinuierlichen Verbrauch von Be­ schichtungsmittel an der Schwammoberfläche vermieden. Ein Abkleben der zu beschichtenden Substratoberfläche ist nicht mehr notwendig, da der Schwamm einen präzisen, lokal begrenzten Auftrag des Beschichtungsmittels ermöglicht.

Durchführung der Erfindung Die schnelltrocknenden Beschichtungsmittel

Die mit dem erfindungsgemäßen System applizierbaren schnell­ trocknenden bevorzugt wäßrigen Beschichtungsmittel sind vor­ zugsweise wasserverdünnbare Lacke auf Alkydharzbasis mit ei­ nem Feststoffanteil von bis 30 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 25 Gew.-%, bezogen auf den Lack.

Als Feststoffanteile enthält der Lack im wesentlichen Alkyd­ harze oder Alkydharzderivate als Bindemittel, Pigmente und/oder Füllstoffe sowie weitere Lackhilfsmittel, wie bei­ spielsweise Verlaufshilfsmittel und/oder Rheologiehilfsmit­ tel.

Die Bindemittel, die im allgemeinen einen Anteil von 0,1 bis 25 Gew-%, vorzugsweise von 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Beschichtungsmittel, ausmachen, sind im wesentlichen Alkyd­ harze oder deren Derivate, wie beispielsweise Polyester-Al­ kydharze, Polyurethan-Alkydharze oder Polyacrylat-Alkyd­ harze.

Beispielhaft für Pigmente und/oder Füllstoffe seien genannt: Titandioxid, Eisenoxidpigmente, insbesondere transparente Eisenoxide, Ruße, Siliciumdioxid, Aluminiumsilikat, Blei- und Chromatverbindungen, Bariumsulfat, Glimmer, Talkum, Kao­ lin oder Kreide.

Weiterhin kann der Lack als Hilfsmittel bespielsweise rheo­ logiesteuernde Mittel oder Assoziativverdicker enthalten. Neben dem Bindemittel, den Pigmenten und/oder Füllstoffen und den Hilfsmitteln enthalten die Kontrollfarben wasserver­ dünnbare Lösemittel, wie beispielsweise verschiedene Ester, wie z. B. Ethylacetat, Butylacetat, Ethylglykolacetat, Butyl­ glykolacetat, Ethylglykoldiacetat und ähnliche, oder niede­ re, gegebenenfalls alkoxylierte Alkohole.

Das System aus Kunststoffbehälter, Schwamm und Deckel und die Applikation des schnelltrocknenden Beschichtungsmittels

Der Kunststoffbehälter mit Druckauslaufventil kommt bei der Förderung des und der Schwammtränkung mit dem schnelltrock­ nenden Beschichtungsmittels ohne Treibmittel aus. Solche Kunststoffbehälter mit Druckauslaufventil basieren im we­ sentlichen auf einer gravimetrischen (hydrostatischen) Förderung des Beschichtungsmittels sowie einer Verteilung der Flüssigkeit durch das Druckauslaufventil unter Eigendruck. Ahnliche Kunststoffbehälter mit Druckauslaufventil werden mit abgewandelten Auftragesystem bei der Applikation von Kosmetika eingesetzt.

Der für die Applikation des schnelltrocknenden Beschich­ tungsmittels verwendete Schwamm bettet das Druckauslaufven­ til ein und steht vorzugsweise mit diesem in direktem Kon­ takt.

Bevorzugt ist das Schwammaterial korrosionsbeständig gegen die im Beschichtungsmittel anwesenden Lösemittel und/oder gegen Wasser. Der Schwamm ist solchermaßen gestaltet, daß er an der Applikationsoberfläche weitestgehend plan aufgebaut ist und daß er eine an der Applikationsoberfläche offene durch Kapillaren verbundene Porenstruktur aufweist. Die App­ likationsoberfläche des Schwamms liegt beispielsweise zwi­ schen 1 und 200 Quadratzentimeter, vorzugsweise zwischen 2 und 100 Quadratzentimeter, bei einem Schwammvolumen zwischen 1 und 500 Kubikzentimeter, vorzugsweise zwischen 2 und 200 Kubikzentimeter.

Die Porenstruktur des Schwamms besteht vorzugsweise aus Po­ ren etwa gleicher Größe, beispielsweise im Porengrößenbe­ reich zwischen 0,1 und 100 Kubikmillimeter, bevorzugt zwi­ schen 0,5 und 50 Kubikmillimeter. Die Poren des Schwamms sind untereinander durch Kapillaren verbunden, die einen Flüssigkeitsaustausch zwischen den Poren gewährleisten. Diese die Poren des Schwamms verbindenden Kapillaren sorgen beim Auftrag des schnelltrocknenden Beschichtungsmittels für eine etwa durchgehend konstante Konzentration des Beschich­ tungsmittels an der Schwammoberfläche durch eine gesteuerte, permanente Nachlieferung des Beschichtungsmittels aus dem Schwamminneren. Dieser Nachlieferungsprozeß wird durch leichten manuellen Druck auf den Schwamm und damit durch das gleichzeitige Betätigen des Druckauslaufventils und der Nachlieferung von Beschichtungsmittel aus dem Kunststoffbe­ hälter ausgelöst.

Der Schwamm kann verschiedene geometrische Formen besitzen, die durch die Querschnittsfläche des Schwamm senkrecht zur Querschnittsfläche des Kunststoffbehälters charakterisiert werden können:

beispielsweise kann die Querschnittsfläche des Schwamms qua­ dratisch oder rechteckig, bevorzugt trapezförmig, wobei die Basis des Trapezes zum Kunststoffbehälter hin und die Spitze des Trapezes vom Kunststoffbehälter weg zeigt, sowie beson­ ders bevorzugt dreiecksförmig sein, wobei die Basis des Dreiecks wiederum zum Kunststoffbehälter hin und die Spitze des Dreiecks wiederum vom Kunststoffbehälter wegzeigt. Die Querschnittsfläche des Schwamms parallel zur Quer­ schnittsfläche des Kunststoffbehälters ist vorzugsweise rund.

Somit ist der bevorzugte Raumkörper des Schwamms im Falle der quadratischen oder rechteckigen Querschnittsflächen senkrecht zur Querschnittsfläche des Kunststoffbeälters ein Zylinder. In den bevorzugten Fällen der trapezförmigen und insbesondere der dreiecksförmigen Querschnittsfläche senk­ recht zur Querschnittsfläche des Kunststoffbehälters resul­ tiert als Raumkörper des Schwamms ein Zylinder mit zwei Schnittflächen, die jeweils in einem Winkel von weniger als 90 Grad zur Querschnittsfläche des Kunststoffbehälters ste­ hen. Vorzugsweise sind die Schnittflächen solchenmaßen ange­ ordnet, daß die Basis und die Schenkel des den Querschnitt bildenden Trapezes oder Dreiecks Winkel zwischen 15 und 75 Grad, vorzugsweise zwischen 30 und 60 Grad, bilden.

Bei der Applikation des schnelltrocknenden Beschichtungsmit­ tels wird durch das Aufdrücken des Schwamms auf die zu be­ schichtende Substratoberfläche das Druckauslaufventil des Kunststoffbehälters betätigt, das das Beschichtungsmittel an den Schwamm abgibt. Zunächst auftretende Gradienten bei der Konzentration des Beschichtungsmittels im Inneren des Schwamms und insbesondere an der Schwammoberfläche werden durch die Kapillarstruktur des Schwamms vergleichsweise schnell und weitgehend ausgeglichen. Gleichzeitig verhindert die Kapillarstruktur des Schwamms ein zu schnelles Verdun­ sten des Lösemittelanteils des Beschichtungsmittels sowie des wäßrigen Anteils bei einem wäßrigen Beschichtungsmittel und unterdrückt damit ein Verfilmen des Beschichtungsmittels an der Schwammoberfläche sowie im Schwamminneren.

Nachdem der Schwamm mit dem schnelltrocknenden Beschich­ tungsmittel solchermaßen getränkt worden ist, wird das Be­ schichtungsmittel auf das zu beschichtende Substrat aufge­ tragen. Das Beschichtungsmittel wird dabei gleichmäßig vom Schwamm freigegeben, wodurch ein Auftrag des Beschichtungs­ mittels mit gleichmäßiger Schichtdicke gewährleistet wird. Um eine Verknappung des Beschichtungsmittels an der Schwamm­ oberfläche zu verhindern, wird während des Auftrags vorzugs­ weise ein geringer stetiger Druck auf den Schwamm ausgeübt. Mit dem erfindungsgemäßen System aus Kunststoffbehälter und Schwamm, insbesondere mit einem Schwamm der bevorzugten tra­ pezförmigen oder dreiecksförmigen Schwammquerschnittsgeome­ trie, das beim Auftrag des Beschichtungsmittels den Kunst­ stoffbehälter wie einen Schreibstift in der Hand liegen läßt, wird somit ein manueller flächengenauer Auftrag des schnelltrocknenden Beschichtungsmittels mit konstanten Schichtdicken möglich, wobei die oben genannten Nachteile des Abklebens nicht zu beschichtender Flächen, des Tropfens, des Antrocknens und der Hautbildung in Vorratsgefäß, das das Beschichtungsmittel enthält, vermieden werden.

Erfindungswesentlich ist weiterhin, daß der Schwamm bei Nichtbenutzung des erfindungsgemäßen Systems durch einen Deckel luftdicht abgeschlossen ist, der das Antrocknen des schnelltrocknenden wäßrigen Beschichtungsmittels verhindert. Der Deckel ist vorzugsweise solchermaßen dimensioniert, daß bei luftdichtem Verschluß des Schwamms das verbleibende freie Volumen innerhalb des Deckels solchermaßen bemessen ist, daß nur soviel Lösungsmittel und/oder gegebenenfalls Wasser aus dem Schwamm in das freie Volumen verdunsten kön­ nen, daß das im Schwamm verbliebene Beschichtungsmittel nicht bis zur nächsten Applikation in den Kapillaren des Schwamms eintrocknet. Besonders bevorzugt beträgt das freie Volumen innerhalb des Deckels maximal 100% des Schwammvolu­ mens.

Von praktischem Nutzen ist insbesondere die Kombination aus Beschichtungsmittel, Kunststoffbehälter, enthaltend das Be­ schichtungsmittel, Schwamm als Applikationswerkzeug und Dec­ kel. Der Schwamm wirkt einerseits gemeinsam mit dem Druck­ auslaufventil als Verschluß für den Kunststoffbehälter und verhindert das Antrocknen des Beschichtungsmittels im Kunst­ stoffbehälter. Andererseits wird der Schwamm durch den Dec­ kel luftdicht abgeschlossen und damit vor dem Eintrocknen geschützt, wodurch die bei den Verfahren des Standes der Technik erforderliche Werkzeugreinigung vermieden wird.

Claims (10)

1. System für die Applikation von schnelltrocknenden Be­ schichtungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß das System aus einem Kunst­ stoffbehälter mit einem Druckauslaufventil, enthaltend das Beschichtungsmittel, aus einem Schwamm mit einer pla­ nen Applikationsoberfläche und mit einer an der Applika­ tionsoberfläche offenen durch Kapillaren verbundenen Po­ renstruktur, der das Druckauslaufventil einbettet, und aus einem Deckel zum luftdichten Abschluß des Schwamms bei Nichtbenutzung des Systems besteht.

2. System für die Applikation von schnelltrocknenden Be­ schichtungsmitteln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel ein Lack auf wäßriger Basis ist.

3. System für die Applikation von schnelltrocknenden Be­ schichtungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel als Bindemittel ein gegebenenfalls wasserlösliches Alkydharz enthält.

4. System für die Applikation von schnelltrocknenden Be­ schichtungsmitteln nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwamm mit dem Druck­ auslaufventil in direktem Kontakt steht.

5. System für die Applikation von schnelltrocknenden Be­ schichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwamm korrosionsbestän­ dig gegen die im Beschichtungsmittel anwesenden Lösemit­ tel und/oder gegen Wasser ist.

6. System für die Applikation von schnelltrocknenden Be­ schichtungsmitteln nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwamm weitestgehend größenhomogenen Poren mit Porenvolumina zwischen 1 und 500 Kubikmillimeter besitzt.

7. System für die Applikation von schnelltrocknenden Be­ schichtungsmitteln nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwamm eine trapezför­ mige oder dreiecksförmige Querschnittsfläche senkrecht zur Querschnittsfläche des Kunststoffbehälters aufweist.

8. System für die Applikation von schnelltrocknenden Be­ schichtungsmitteln nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwamm eine runde Quer­ schnittsfläche parallel zur Querschnittsfläche des Kunst­ stoffbehälters aufweist.

9. System für die Applikation von schnelltrocknenden Be­ schichtungsmitteln nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis und die Schenkel des den Querschnitt des Schwamms senkrecht zur Quer­ schnittsfläche des Kunststoffbehälters bildenden Trapezes oder Dreiecks Winkel zwischen 15 und 75 Grad, vorzugs­ weise zwischen 30 und 60 Grad, bilden.

10. System für die Applikation von schnelltrocknenden Be­ schichtungsmitteln nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei luftdichtem Verschluß des Schwamms mit dem Deckel das verbleibende freie Volu­ men innerhalb des Deckels solchermaßen bemessen ist, daß nur soviel Lösungsmittel und/oder Wasser aus dem Schwamm in das freie Volumen verdunsten kann, daß das im Schwamm verbliebene Beschichtungsmittel nicht bis zur nächsten Applikation in den Kapillaren des Schwamms eintrocknet.