DE202023100523U1 - Zusammensetzung zum Färben eines Substrats und gefärbtes Substrat - Google Patents
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Abstract
Zusammensetzung zum Färben eines Substrats, umfassend:
- 20 bis 80 Gew.-% Wasser;
- 0,025 bis 12,5 Gew.-% eines Farbmittels; und
- 5 bis 45 Gew.-% eines Bindemittels;
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung;
wobei
das Bindemittel eine Säurezahl von mindestens 40 mg KOH/g Trockensubstanz hat; und
die Zusammensetzung einen pH-Wert von höchstens 7,5 hat.
- 20 bis 80 Gew.-% Wasser;
- 0,025 bis 12,5 Gew.-% eines Farbmittels; und
- 5 bis 45 Gew.-% eines Bindemittels;
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung;
wobei
das Bindemittel eine Säurezahl von mindestens 40 mg KOH/g Trockensubstanz hat; und
die Zusammensetzung einen pH-Wert von höchstens 7,5 hat.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zum Färben eines Substrats.
- Die Erfindung betrifft ferner ein gefärbtes Substrat erhältlich nach einem Verfahren zum Herstellen eines gefärbten Substrats. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen vollständig oder teilweise basisch-löslichen Film auf einem Substrat.
- Hintergrund der Erfindung
- Wässrige Tinten sind aus dem Stand der Technik bekannt und weisen in der Regel Wasser als Lösungsmittel und Pigmente oder wasserlösliche Farbstoffe als Farbmittel auf. Sie enthalten zudem in der Regel weitere Additive, beispielsweise Tenside, Emulgatoren, Konservierungsmittel oder Feuchthaltemittel.
- Insbesondere für künstlerische Anwendungen (Malen, Zeichnen etc.) sind seit vielen Jahren pigmentierte Tinten (Farben) bekannt. Diese werden häufig mit Kunststoffdispersionen als Bindemittel und/oder mit Netzmitteln formuliert. Nach Antrocknen der Tinte auf einem Untergrund weisen die Farbaufträge eine Permanenz gegenüber Wasser auf, d. h. die Farbaufträge sind nach Kontakt mit Wasser noch weitgehend vollständig erhalten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Pigmente per se wasserunlöslich sind und zudem zusammen mit dem Bindemittel in den saugenden Untergrund migrieren und somit nur schwer wieder herausgelöst werden können.
- Für viele künstlerische Anwendungen ist jedoch die Anwendung von Aquarelltechniken gewünscht oder notwendig. Hierbei werden verschiedene nebeneinander oder übereinander aufgetragene Farbschichten miteinander vermischt, um so fließende Übergänge zwischen den Farbschichten zu erreichen. Dies ist mit Farben, die eine hohe Permanenz gegenüber Wasser aufweisen, allerdings nicht oder nur unzureichend möglich.
- Gemäß dem Stand der Technik werden daher bindemittelhaltigen Farben oft Zucker, Zuckeralkohole oder entsprechende Derivate zugegeben. Hierdurch kann eine verbesserte Aquarellierbarkeit erreicht werden.
- In der
EP 3 613 814 B1 wird etwa eine Schreib-, Markier- und/oder Zeichenflüssigkeit, insbesondere wässrige, pigmentierte und/oder aquarellierbare Schreib-, Markier- und/oder Zeichenflüssigkeit beschrieben, die eine wässrige Pigmentpräparation, ein Bindemittel, eine Base, Zucker- bzw. Zuckeralkohole und ein Dispergiernetzmittel enthält, wobei als Dispergiernetzmittel eine wässrige Lösung eines modifizierten Polymers mit pigmentaffinen Gruppen enthalten ist. - Die so erreichte verbesserte Aquarellierbarkeit geht allerdings mit Nachteilen einher. Im Kunstbereich werden in der Regel zwei unterschiedliche Produktserien benötigt, wobei die erste Produktlinie aquarellierbare und damit wasserempfindliche Tinten umfasst, wohingegen die zweite Produktlinie permanente Tinten, die auch auf nichtsaugenden Substraten wasserfest auftrocknen, bereitstellt. Pro Produktlinie sind nicht selten mehr als 60 unterschiedliche Farbtöne vorgesehen. Das Entwickeln und Bereitstellen von zwei verschiedenen Produktlinien ist damit für den Hersteller mit hohen Kosten und einem hohen Aufwand verbunden. Auch der Endverbraucher ist häufig gezwungen, sich aus Kostengründen auf eine Produktlinie zu beschränken.
- Ein weiterer Nachteil ist, dass sich der mit Färbezusammensetzungen gemäß dem Stand der Technik erzeugte Abstrich beim Übermalen mit einer anderen Farbe leicht anlöst und diesen verschmiert bzw. durch die angelöste Farbe die Spitze des Stiftes verschmutzt wird.
- Aufgabe der Erfindung
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung zum Färben eines Substrats bereitzustellen, die Nachteile des Stands der Technik überwindet, insbesondere eine Färbezusammensetzung bereitzustellen, die einstellbar wasserbeständig und aquarellierbar ist, d.h. die die geschilderten Vorteile beider Tintenklassen kombiniert und die Nachteile vermeidet.
- Offenbarung der Erfindung
- Diese Aufgabe wird gemäß dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
- Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Zusammensetzung zum Färben eines Substrats, umfassend:
- - 20 bis 80 Gew.-% Wasser;
- - 0,025 bis 12,5 Gew.-% eines Farbmittels; und
- - 5 bis 45 Gew.-% eines Bindemittels;
- Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein gefärbtes Substrat erhältlich nach einem Verfahren zum Herstellen eines gefärbten Substrats, umfassend:
- - Bereitstellen eines Substrats;
- - Aufbringen der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung auf zumindest einen Teil von zumindest einer Oberfläche des Substrats und optional Trocknen der Zusammensetzung, um einen ersten Film zu erhalten;
- - Bereitstellen einer Aquarellierzusammensetzung, umfassend:
- - 40 bis 99,5 Gew.-% Wasser; und
- - 0,5 bis 10 Gew.-% Base,
- - Aufbringen der Aquarellierzusammensetzung auf zumindest einen Teil des ersten Films, um einen zumindest teilweise gelösten ersten Film zu erhalten;
- - Aquarellieren des zumindest teilweise gelösten ersten Films, um einen aquarellierten Film zu erhalten; und
- - Trocknen des aquarellierten Films, um einen zweiten Film zu erhalten.
- Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch einen vollständig oder teilweise basisch-löslichen Film auf einem Substrat erhältlich unter Verwendung der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines vollständig oder teilweise basisch-löslichen Films auf einem saugfähigen Substrat.
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats
- Die Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist geeignet und bevorzugt vorgesehen zum Färben eines Substrats.
- Färben
- Das Färben beinhaltet oder besteht vorzugsweise aus Schreiben, Zeichnen, Malen, Drucken oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon ist.
- Substrat
- Das Substrat ist vorzugsweise ein saugfähiges Substrat, beispielsweise ein saugfähiger Schriftträger, weiter bevorzugt Zeichenkarton oder Papier, besonders bevorzugt Aquarellpapier, oder ein nicht-saugfähiges Substrat, beispielsweise ein Kunststoffsubstrat oder ein Plastiksubstrat, besonders bevorzugt eine Kunststoff- oder Plastikfolie, oder ein Mixed Media-Substrat, d.h. eine Kombination aus unterschiedlichen saugfähigen und nicht saugfähigen Materialien, oder eine Leinwand. Ebenfalls kann ein beliebiges weiteres geeignetes Substrat, etwa Holz, Stein, Eierschalen etc. vorgesehen sein.
- Wasser
- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Färben eines Substrats enthält Wasser in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Es ist bevorzugt, dass als Wasser entionisiertes oder demineralisiertes Wasser verwendet wird. Hierdurch ist es möglich, den Eintrag ungewollter Verunreinigungen, wie zum Beispiel Härtebildner wie Calcium und Magnesium o.ä. zu vermeiden.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Zusammensetzung das Wasser als überwiegendes Lösungsmittel enthält, vorzugsweise in einer Menge von mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Lösungsmittel in der Zusammensetzung. Es ist besonders bevorzugt, dass die Zusammensetzung Wasser als ausschließliches Lösungsmittel enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung Wasser in einer Menge von mindestens 25 Gew.- %, besonders bevorzugt mindestens 30 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung Wasser in einer Menge von höchstens 75 Gew.- %, darüber hinaus bevorzugt höchstens 70 Gew.-%, weiterhin bevorzugt, höchstens 65 Gew.- %, bevorzugter höchstens 60 Gew.-%, am bevorzugtesten höchstens 55 Gew.-%, beispielsweise höchstens 52,15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung Wasser in einer Menge 25 bis 75 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt 30 bis 60 Gew.-%, am bevorzugtesten 35 bis 55 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Mit den angegebenen bevorzugten Mengen an Wasser in der Zusammensetzung konnte eine optimierte Färbung einerseits und Anwendbarkeit andererseits erreicht werden.
- Weiteres Lösungsmittel
- Es kann vorgesehen sein, dass Wasser das einzige Lösungsmittel in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zum Färben eines Substrats ist. Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Färben eines Substrats neben dem Wasser ein weiteres Lösungsmittel umfasst.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Zusammensetzung zum Färben eines Substrats das weitere Lösungsmittel in einer Menge von mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung zum Färben eines Substrats das weitere Lösungsmittel in einer Menge von höchstens 40 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt höchstens 35 Gew.-%, weiterhin bevorzugt, höchstens 30 Gew.-%, bevorzugter höchstens 20 Gew.-%, am bevorzugtesten höchstens 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung zum Färben eines Substrats das weitere Lösungsmittel in einer Menge 1 bis 40 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, am bevorzugtesten 10 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass das weitere Lösungsmittel ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel, weiterhin bevorzugt ein Alkohol, darüber hinaus bevorzugt ein mehrwertiger Alkohol, am bevorzugtesten Glycerin oder ein Glycol, z.B. 1,2-Propandiol, ist.
- Durch die Zugabe des weiteren Lösungsmittels zu der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann ein verbessertes Löslichkeitsverhalten für Substanzen, etwa Pigmente oder andere Farbmittel, die in Wasser schwer löslich sind, erreicht werden.
- Farbmittel
- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Färben eines Substrats enthält ein Farbmittel in einer Menge von 0,025 bis 12,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
- Es ist bevorzugt, dass das Farbmittel ein Farbstoff, ein Pigment oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon ist.
- Als Farbstoff können insbesondere wasserlösliche Farbstoffe, vorzugsweise wasserlösliche Farbstoffe auf der Basis von Lebensmittelfarbstoffen und/oder Säurefarbstoffe und/oder basische Farbstoffe verwendet werden.
- Als besonders geeignet haben sich die nachfolgend aufgeführten Farbstoffe erwiesen:
- Lebensmittelfarbstoffe aus der Gruppe: E 110, CI 15985, Food Yellow 3; E 104, CI 47005, Food Yellow 13; E 102, CI 19140, Food Yellow 4; E 124, CI 16255, Food Red 7; E 127, CI 45430, Food Red 14; E 133, CI 42090, Food Blue 2; E 131, CI 42051, Food Blue 3 und/oder
- Säurefarbstoffe aus der Gruppe: Acid Yellow 23, CI 1910; Acid Red 18, CI 16255; Acid Red 51, CI 45430; Acid Orange 4, CI 16230; Acid Blue 93; Acid Blue 9, CI 42090; Acid Blue 104, CI 42735; Acid Violett 49, CI 42640.
- Basische Farbstoffe, vorzugsweise Farbstoffe aus der Gruppe der Xanthen-, Cumarin- und Rhodaminfarbstoffe, beispielsweise Basic Violet 11, Basic Yellow 40, Basic Blue 3, Basic Blue 7, Basic Red 1, Basic Green 1
- Als Pigmente können vorzugsweise organische Pigmente, darüber hinaus bevorzugt Phthalocyanin-, Metallkomplex-, Chinacridon-, Chinophthalon-, Dioxazin-, Isoindolin-, Isoindolinon-, Benzimidazolon-, Anthrachinon-, Arylid-, Perinon-, Perylen-, Naphthol-, Diketo-pyrrolo-pyrrol- oder Azopigmente, und/oder anorganische Pigmente, etwa Titandioxid, Eisenoxid, Ultramarin oder Ruß, verwendet werden.
- Durch die als bevorzugt angegebenen Farbmittel kann eine besonders brillante, farbstarke und beständige Färbung erreicht werden. Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Farbmittel in einer Menge von mindestens 0,05 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,075 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Farbmittel (bzw. die Farbmittelzubereitung) in einer Menge von höchstens 11,25 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, weiterhin bevorzugt, höchstens 8,75 Gew.-%, bevorzugter höchstens 7,5 Gew.-%, am bevorzugtesten höchstens 6,25 Gew.-%, beispielsweise höchstens 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält. Es kann vorgesehen sein, dass die Pigmente als Bestandteil einer Pigmentpräparationen vorliegen und eingesetzt werden.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Farbmittel in einer Menge 0,025 bis 10 Gew.- %, darüber hinaus bevorzugt 0,05 bis 7,5 Gew.-%, am bevorzugtesten 0,075 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Wenn das Farbmittel ein Farbstoff ist, ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Farbmittel in einer Menge 0,025 bis 3 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt 0,05 bis 2 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 0,1 bis 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Wenn das Farbmittel ein Pigment ist, ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Farbmittel in einer Menge 0,25 bis 10 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt 1,25 bis 7,5 Gew.-%, am bevorzugtesten 2,5 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Bei Pastellfarbtönen kann der Pigmentgehalt bis 0,025 Gew.-% reduziert sein.
- Durch die als bevorzugt angegebenen Mengen an Farbmittel kann eine optimale Färbung erreicht werden.
- Bindemittel
- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Färben eines Substrats enthält ein Bindemittel, in einer Menge von 5 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Das Bindemittel hat eine Säurezahl von mindestens 40 mg KOH/g Trockensubstanz. Der Begriff „Trockensubstanz“ bezieht sich hierbei auf die Trockensubstanz des Bindemittels, etwa wenn das Bindemittel in Form einer wässrigen Lösung oder Dispersion verwendet wird. Die Säurezahl wird bestimmt gemäß DIN ISO EN 2114 in der zum Prioritätstag gültigen Fassung.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung zum Färben eines Substrats das Bindemittel in einer Gesamtmenge von mindestens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 15 Gew.-%, weiterhin bevorzugt mindestens 20 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt 25 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 28 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung zum Färben eines Substrats das Bindemittel in einer Gesamtmenge von höchstens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 35 Gew.-%, beispielsweise etwa 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung zum Färben eines Substrats das Bindemittel in einer Gesamtmenge von 10 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 25 bis 35 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 28 bis 30 Gew.-%, beispielsweise etwa 36 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht Zusammensetzung, enthält.
- Das Bindemittel kann vorzugsweise eine Säurezahl von mindestens 50 mg KOH/g Trockensubstanz, darüber hinaus bevorzugt von mindestens 60 mg KOH/g Trockensubstanz, weiterhin bevorzugt mindestens 70 mg KOH/g Trockensubstanz, bevorzugter mindestens 80 mg KOH/g Trockensubstanz, noch bevorzugter mindestens 100 mg KOH/g Trockensubstanz, am bevorzugtesten mindestens 110 mg KOH/g Trockensubstanz, beispielsweise etwa 120 mg KOH/g Trockensubstanz, haben.
- Das Bindemittel kann vorzugsweise eine Säurezahl von höchstens 250 mg KOH/g Trockensubstanz, darüber hinaus bevorzugt von höchstens 220 mg KOH/g Trockensubstanz, weiterhin bevorzugt höchstens 200 mg KOH/g Trockensubstanz, bevorzugter höchstens 180 mg KOH/g Trockensubstanz, noch bevorzugter höchstens 170 mg KOH/g Trockensubstanz, am bevorzugtesten höchstens 160 mg KOH/g Trockensubstanz, beispielsweise etwa 130 mg KOH/g oder 160 mg KOH/g Trockensubstanz, haben.
- Das Bindemittel kann vorzugsweise eine Säurezahl von 50 bis 250 mg KOH/g Trockensubstanz, darüber hinaus bevorzugt von 60 bis 220 mg KOH/g Trockensubstanz, weiterhin bevorzugt 70 bis 220 mg KOH/g Trockensubstanz, bevorzugter 80 bis 180 mg KOH/g Trockensubstanz, noch bevorzugter 100 bis 170 mg KOH/g Trockensubstanz, darüber hinaus bevorzugt 100 bis 160 mg KOH/g Trockensubstanz, am bevorzugtesten 110 bis 160 mg KOH/g Trockensubstanz , wie etwa 110 bis 130 mg KOH/g Trockensubstanz, beispielsweise etwa 130 mg KOH/g Trockensubstanz oder 160 mg KOH/g Trockensubstanz, haben.
- Das Bindemittel kann vorzugsweise ein polymeres Bindemittel sein. Das Bindemittel kann vorzugsweise ein Polymerharz sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Bindemittel Carboxylgruppen und/oder Nitrilgruppen und/oder Sulfonylgruppen aufweist, vorzugsweise Carboxylgruppen aufweist. Hierdurch kann eine besonders gute Einfärbbarkeit, insbesondere mit basischen Farbstoffen, erreicht werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Bindemittel ein Polymerharz ist, das Carboxyl-enthaltende Monomereinheiten umfasst. Es ist besonders bevorzugt, dass das Bindemittel ein Polyacrylatharz umfasst oder aus diesem besteht.
- Das Bindemittel kann als Feststoff und/oder als wässrige Bindemittelpräparation in der Zusammensetzung verwendet werden, das heißt, in diesen Formen zur Herstellung der Zusammensetzung verwendet werden. Eine wässrige Bindemittelpräparation ist in diesem Zusammenhang insbesondere eine Bindemittellösung oder eine Bindemitteldispersion.
- Es ist bevorzugt, dass eine Bindemitteldispersion zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet wird. Die Menge des Bindemittels in der Zusammensetzung wird in einem solchen Fall unter Bezugnahme auf das Gesamtgewicht der Bindemitteldispersion (inkl. Lösungsmittel etc.) angegeben.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Bindemitteldispersion einen pH-Wert von höchstens 7,5 hat, vorzugsweise von höchstens 7, darüber hinaus bevorzugt von 1 bis 5, ferner bevorzugt von 1,5 bis 3, am bevorzugtesten von 1,9 bis 2,5. Es kann vorgesehen sein, dass die Bindemitteldispersion in sauren oder neutralen pH-Bereichen (bei pH ≤ 7) eine dünnflüssige, weiße oder transluzente Bindemittelpartikeldispersion ist, wobei diese Bindemittelpartikel
bei höheren pH-Werten zunehmend in Lösung gehen, bis eine klare, transparente und hochviskose Lösung entsteht. - Es kann vorgesehen sein, dass die Bindemitteldispersion einen Feststoffgehalt von 30 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 43 bis 47 Gew.-%, am bevorzugtesten 44 bis 46 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemitteldispersion, hat.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Bindemitteldispersion eine Viskosität von 10 bis 80 mPa·s hat. Die Viskosität kann nach ASTM-D2196 in der zum Prioritätstag gültigen Fassung bestimmt werden.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Bindemitteldispersion eine Dichte von 1 bis 1,2 g/cm3, vorzugsweise 1,05 bis 1,1 g/cm3, beispielsweise von 1,08 g/cm3, hat. Die Dichte kann gemäß ASTM D1475 in der zum Prioritätstag gültigen Fassung bestimmt werden.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Bindemitteldispersion eine Mindestfilmbildetemperatur von 40 bis 70 °C, vorzugsweise von 50 bis 60 °C, besonders bevorzugt 55 bis 59 °C, am meisten bevorzugt von 56 bis 58 °C, beispielsweise von etwa 57 °C, hat. Die Mindestfilmbildetemperatur kann gemäß ASTM D2354-10 in der zum Prioritätstag gültigen Fassung bestimmt werden.
- Durch die Verwendung einer entsprechenden Bindemitteldispersion zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann eine vorteilhafte Vermischung mit den übrigen Bestandteilen der Zusammensetzung erreicht werden.
- Das Bindemittel kann eine alkalilösliche Acrylatdispersion sein. Das Bindemittel kann eine alkalilösliche Polyacrylatdispersion sein. Das Bindemittel kann eine saure Acrylatdispersion sein. Das Bindemittel kann eine saure Polyacrylatdispersion sein. Das Bindemittel kann ein ASE-Verdicker sein. Kommerziell erhältliche beispielhafte entsprechende Bindemittel sind etwa Joncryl 142, 661, 662, 667 (BASF), Texicryl 13-812, 13-825 (Scott Bader), NeoCryl BT-9, BT-21, BT-24, BT-100, BT-107, BT-207 (DSM), NeoCryl XK-39 (DSM), GLASCOL LE510, LE520 etc. (BASF) oder Lucidene 198 (Brenntag). Mit entsprechenden alkalilöslichen Polyacrylatdispersionen wurden die ausgeprägtesten erfindungsgemäßen Effekte erreicht, nämlich eine besonders gut einstellbare Wasserbeständigkeit bei gleichzeitig guter Wiederanlösbarkeit mittels der Aquarellierzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Es ist bevorzugt, dass das Bindemittel eine Glasübergangstemperatur von mindestens 50 °C, vorzugsweise mehr als 50°C hat. Die Glasübergangstemperatur kann mittels Differentialthermoanalyse (DSC) gemäß ASTM-E1356 in der zum Prioritätstag gültigen Fassung bestimmt werden. Eine solche Glasübergangstemperatur führt zu einer erhöhten Farbstabilität in dem gefärbten Substrat.
- Es kann vorgesehen sein, dass das Bindemittel, insbesondere die Bindemitteldispersion, Bindemittelpartikel umfasst. Es kann vorgesehen sein, dass die Bindemittelpartikel einen mittleren Teilchendurchmesser von mindestens 50 nm, vorzugsweise von mindestens 100 nm, haben. Der Teilchendurchmesser kann durch Dynamische Lichtstreuung gemäße ASTM E 3247-20 in der zum Prioritätstag gültigen Fassung bestimmt werden. Durch entsprechend große Durchmesser der Bindemittelpartikel kann erreicht werden, dass die Tinte nicht zu tief in das saugfähige Substrat eindringt, wodurch die Aquarellierbarkeit, das heißt, die spätere Vermalbarkeit der Tinte auf dem Substrat, verbessert wird.
- pH-Wert
- Die Zusammensetzung zum Färben eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen pH-Wert von höchstens 7,5, vorzugsweise von weniger als 7,5, darüber hinaus bevorzugt höchstens 7,4, weiterhin bevorzugt höchstens 7,3, ferner bevorzugt höchstens 7,2, noch bevorzugter höchstens 7,1, am bevorzugtesten höchstens 7,0, höchstens 6,9, besonders bevorzugt 6,7, beispielsweise höchstens 6,6, am bevorzugtesten 6,5 hat.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung zum Färben eines Substrats einen pH-Wert von mindestens 1, besonders bevorzugt mindestens 3, weiterhin bevorzugt mindestens 4, darüber hinaus bevorzugt mindestens 5, bevorzugter mindestens 5,5 am bevorzugtesten mindestens 6 hat.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung zum Färben eines Substrats einen pH-Wert von 4 bis 7,5, besonders bevorzugt 5 bis 7,2, weiterhin bevorzugt 5,5 bis 7, am bevorzugtesten 6 bis 6,5 hat.
- pH-Einstellmittel
- Es kann vorgesehen sein, dass die Zusammensetzung ferner 0,01 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines pH-Einstellmittels umfasst, insbesondere ein pH-Einstellmittel, das geeignet ist, den pH-Wert der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats auf einen pH-Wert von höchstens 7,5, vorzugsweise von höchstens 7, einzustellen. Das pH-Einstellmittel kann eine Base oder ein pH-Puffer sein. Es ist bevorzugt, dass das pH-Einstellmittel eine Base ist. Als Base kann vorzugsweise ein Amin, besonders bevorzugt ein geruchsarmes Amin oder ein geruchsneutrales Amin, beispielsweise N-Butylaminoethanol (VantexT, Fa. Eastman), 2-Butylaminoethanol (Advantex, Fa. Eastman), Triethanolamin (CSC Jäklechemie), 2-Amino-2-methylpropanol (AMP, Angus Chemie) oder Tris(hydroxymethyl)-aminomethan (Fa. Merck), verwendet werden.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das pH-Einstellmittel in einer Menge von mindestens 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,3 Gew.-%, weiterhin bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 0,6 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das pH-Einstellmittel in einer Menge von höchstens 2,5 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 2 Gew.-%, weiterhin bevorzugt höchstens 1 Gew.-%, am bevorzugtesten höchstens 0,75 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das pH-Einstellmittel in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 2 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 0,5 bis 1 Gew.-%, am bevorzugtesten 0,6 bis 0,75 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Durch entsprechende pH-Einstellmittel in den entsprechenden Mengen können die Eigenschaften der Zusammensetzung und des damit erzeugten Films gezielt eingestellt werden.
- Konservierungsmittel/Biozid
- Es kann vorgesehen sein, dass die Zusammensetzung ferner 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Konservierungsmittels und/oder eines Biozids umfasst. Bevorzugte Konservierungsmittel sind etwa ein Gemisch aus tert-Butylhydroperoxid und Monophenylglykolether, besonders bevorzugt ein Gemisch aus 12 bis 60 Gew.-% tert-Butylhydroperoxid und 3 bis 50 Gew.-% Monophenylglykolether, oder ein Gemisch aus 1,6-Dihydroxi-2,5-dioxahexan und Tetramethylolacetylendiharnstoff. Ein solches Konservierungsmittel eignet sich besonders für wässrige Lösungen und Emulsionen. Ein bevorzugtes Biozid ist beispielsweise ein Gemisch aus 2-Brom-2-nitropropan-1,3-diol und 2-Octyl-2H-isothiazol-3-on oder ein Gemisch aus BIT (1,2-Benzisothiazolin-3-on), MIT (2-Methyl-4-isothiazolin-3-on) und OIT (2-Octyl-2H-isothiazol-3-on), das insbesondere einer Verkeimung vorbeugt. Ein weiteres bevorzugtes Biozid ist ein Gemisch von CIT/MIT in einem Gewichtsverhältnis von 3:1. Ein weiteres bevorzugtes Biozid ist 2-Brom-2-nitropropan-1,3-diol. Ein weiteres bevorzugtes Biozid ist 2-Octyl-2H-isothiazol-3-on. Ein weiteres bevorzugtes Biozid ist Phenoxyethanol.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Konservierungsmittel und/oder das Biozid in einer Gesamtmenge von mindestens 0,05 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,1 Gew.- %, weiterhin bevorzugt mindestens 0,15 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Konservierungsmittel und/oder das Biozid in einer Gesamtmenge von höchstens 0.4 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 0,3 Gew.-%, weiterhin bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, am bevorzugtesten höchstens 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Konservierungsmittel und/oder das Biozid in einer Gesamtmenge von 0,05 bis 0,4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,3 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 0,15 bis 0,25 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Feuchthaltemittel
- Es kann vorgesehen sein, dass die Zusammensetzung ferner 0,01 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Feuchthaltemittels umfasst. Bevorzugt ist das Feuchthaltemittel ein organisches Polyol und/oder Polyglycol und/oder Zucker und/oder ein Zuckeralkohol und/oder ein entsprechendes Derivat, beispielsweise ein Zuckeramin, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Diethylenglykol, Propylenglycol, 1,2-Propandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Di-Trimethylolpropan, Neopentylglycol, Erythrit, Pentaerythrit Glucose, Fructose, Mannose, Invertzucker, Saccharose, Sorbitol, Xylit, Mannitol, und Mischungen davon, besonders bevorzugt 1,2-Propandiol.Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Feuchthaltemittel in einer Menge von mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, weiterhin bevorzugt mindestens 7,5 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Feuchthaltemittel in einer Menge von höchstens 17,5 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, weiterhin bevorzugt höchstens 13,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Feuchthaltemittel in einer Menge von 1 bis 17,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 7,5 bis 14,5 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 10 bis 13,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Entsprechende Feuchthaltemittel in entsprechenden Konzentrationen verbessern die Anwendungseigenschaften der Zusammensetzung. Zusätzlich wird ein Austrocknen der Zusammensetzung vor der Verwendung verhindert.
- Das Feuchthaltemittel kann auch als Filmbildemittel und/oder als Cap-Off-Additiv wirken. Ein Cap-Off-Additiv verbessert die „Cap-Off-Time“. Unter „Cap-Off-Time“ ist die Zeit zu verstehen, die ein Schreibgerät oder ein Schreibsystem offen, d.h. unverschlossen, liegen bleiben, aufbewahrt werden oder unbenutzt bleiben kann, ohne hierbei einzutrocknen.
- Eine verbesserte Filmbildung führt zu beständigeren und homogeneren Abstrichen.
- Tensid/Oberflächenaktive Substanz
- Es kann vorgesehen sein, dass die Zusammensetzung ferner 0,01 bis 7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Tensids und/oder einer oberflächenaktiven Substanz umfasst.
- Das Tensid kann ein Emulgator, ein Dispergiermittel, ein Stabilisator oder ein Substratnetzmittel, vorzugsweise ein Silikontensid, ein Fettalkoholethersulfat, ein Fettalkoholetherphosphat, ein Fettalkoholphosphatester, ein Sulfosuccinat, o.ä. sein.
- Das Tensid ist vorzugsweise ein nichtionisches Tensid, ein anionisches Tensid oder ein amphoteres Tensid.
- Stabilisatoren im Sinne der vorliegenden Offenbarung sind insbesondere oberflächenaktive Substanzen, die das kolloidale Partikelsystem durch Adsorption an den Partikelgrenzflächen mittels sterischer-, elektrostatischer- oder elektrosterischer Wechselwirkungen gegen Reagglomeration bzw. Koagulation stabilisieren und damit Sedimentation, Synärese, Korngrößen- und Viskositätsanstieg verhindern.
- Nichtionische Tenside im Sinne der vorliegenden Offenbarung können nach dem folgenden System eingeteilt werden. Es handelt sich hierbei um das von der Fa. Atlas Chemie entwickelte „HLB-System“ (Hydrophilic-Lipophilic-Balance). Im HLB-System schreibt man jedem Emulgator einen Zahlenwert zu, der HLB-Wert genannt wird. Der HLB-Wert gibt das hydrophile-lipophile Gleichgewicht an.
- Alle Emulgatoren enthalten sowohl hydrophile als auch lipophile Gruppen. Ein lipophiler Emulgator besitzt einen niedrigen HLB-Wert von unter 9,0 und ein hydrophiler Emulgator einen hohen HLB-Wert von über 11,0. Emulgatoren mit niedrigen HLB-Werten neigen dazu, Öl-löslich zu sein, während Emulgatoren mit hohem HLB-Werten wasserlöslich sind. Man verwendet z.B. einen wasserlöslichen Emulgator, wenn das Endprodukt mit Wasser verdünnt werden kann. O/W-Emulgatoren weisen HLB-Werte zwischen 8 und 18 auf. Hydrophile Emulgatoren mit hohem HLB-Wert begünstigen die Bildung einer O/W-Emulsion.
- In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung können als nichtionogene Lösungsvermittler bevorzugt handelsübliche Emulgatoren eingesetzt, die beispielsweise als zähflüssige Lösungen erhältlich sind und die durch Umsetzung von Ethylenoxid mit hydriertem Rizinusöl hergestellt wurden und sich z.B. aus 90 Gew.-% hydriertem Rizinusöl, 5 Gew.-% 1,2-Propylenglykol und 5 Gew.-% Wasser zusammensetzen können. Bestandteile derartiger Emulgatoren können auch Fettsäureglycerinpolyethylenglycolester und Fettsäurepolyethylenglycolester sein. Sie stellen den hydrophoben Teil der Produkte dar. Der hydrophile Teil kann aus Polyethlenglycol und Glycerinethoxylat bestehen.
- Als mögliche Emulgatoren können bevorzugt nichtionische Emulgatoren aus den nachfolgend aufgeführten Gruppen in Betracht kommen: Alkoholfettsäureester, Ethylenfettsäureester, Polyethylenglycolfettsäureester, Glycerin- bzw. Polyfettsäureester, Sorbitfettsäureester, Pentaerythritfettsäureester, Fettsäureester von Glycerinester, Saccarosefettsäureester, Alkoholpolyglycolether, Fettsäurepolyglycolether, Fettsäureesterpolyglycolether, Fettaminpolyglycolether, Polyglycolether von Fettsäurealkanolamiden, Polyglycolether von Fetten und Ölen, Polypropylenglycolpolyglycolether, Lanolinpolyglycolether, Alkoholpolypropylenglycolether, Fettsäurepolypropylenglycolether, Polypropylenglycolether von Fettaminen, Lanolinpolypropylenglycolether.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Tensid und/oder die oberflächenaktive Substanz in einer Gesamtmenge von mindestens 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, weiterhin bevorzugt mindestens 1,5 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 2 Gew.- %, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Tensid und/oder die oberflächenaktive Substanz in einer Gesamtmenge von höchstens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 4 Gew.-%, weiterhin bevorzugt höchstens 3 Gew.-%, am bevorzugtesten höchstens 2,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung das Tensid und/oder die oberflächenaktive Substanz in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 4 Gew.-%, weiterhin besonders bevorzugt 1,5 bis 3 Gew.-%, am bevorzugtesten von 2 bis 2,5 Gew.-%, beispielsweise 2,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Durch entsprechende Tenside und/oder oberflächenaktive Substanzen in entsprechenden Mengen kann eine verbesserte Tintenstabilität und Benetzbarkeit des zu färbenden Substrats erreicht werden.
- Oligomer/Polymer mit oberflächenaktiven/pigmentaffinen Gruppen
- Es kann vorgesehen sein, dass die Zusammensetzung ferner eine Verbindung mit oberflächenaktiven und/oder pigmentaffinen Gruppen, vorzugsweise ein Oligomer mit oberflächenaktiven und/oder pigmentaffinen Gruppen und/oder ein Polymer mit oberflächenaktiven und/oder pigmentaffinen Gruppen in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, umfasst.
- Pigmentaffine Gruppen im Sinne der vorliegenden Offenbarung sind Ankergruppen, die abhängig vom Pigmenttyp, beispielsweise davon, ob dieses organisch oder anorganisch ist, ausgewählt sind.
- Oberflächenaktive Gruppen im Sinne der vorliegenden Offenbarung sind Gruppen mit einer Affinität zu Oberflächen und Grenzflächen beispielsweise von Glas, Metall, Kunststoff, Luft, Bindemittelpartikeln (mineralisch oder organisch) oder Pigmenten (mineralisch oder organisch).
- Insbesondere für die Verwendung zusammen mit anorganischen bzw. mineralischen Pigmenten (TiO2, Eisenoxid etc.) können Verbindungen mit anionischen oder kationischen oberflächenaktiven und/oder pigmentaffinen Gruppen vorgesehen sein, insbesondere Amino- , Phosphat-, quaternäre Ammonium-, Sulfonat-, Sulfonamid-, Carboxylatgruppen etc.
- Unmodifizierte organische Pigmente sind meist unpolar und tragen keine Oberflächenladungen. Hier kommen meist nichtionische Dispergiermittel mit hydrophilen und hydrophoben Molekülabschnitten zum Einsatz, wobei sich die unpolaren Abschnitte über Van der Waals-Wechselwirkungen an die Pigmentoberfläche anlagern (=> siehe HLB-Wert). Hier sind die entsprechenden unpolaren Abschnitte als pigmentaffine Gruppe anzusehen. Beispielhafte hydrophobe oberflächenaktive und/oder pigmentaffine Gruppen sind etwa Nonylphenol-, Isotridecyl, Isotristyrol, C13- oder weitere verzweigte oder lineare Fettsäure- oder Fettalkoholgruppen, Siloxan-, Novolakgruppen.
- Die Zugabe solcher Verbindungen mit oberflächenaktiven und/oder pigmentaffinen Gruppen zur pigmentierten Schreibflüssigkeit hat den Effekt, diese gegenüber Agglomeration, Sedimentation, Synärese, Viskositätsdrift, Farbstärkeschwankungen, Farbtonveränderung und weitere Alterungseffekte zu stabilisieren bzw. die Kompatibilität zwischen Bindemittel und Farbmittel zu verbessern.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung die Verbindung mit oberflächenaktiven und/oder pigmentaffinen Gruppen in einer Gesamtmenge von mindestens 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-%, weiterhin bevorzugt mindestens 0,75 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung die Verbindung mit oberflächenaktiven und/oder pigmentaffinen Gruppen in einer Gesamtmenge von höchstens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 2,5 Gew.-%, weiterhin bevorzugt höchstens 1,5 Gew.-%, am bevorzugtesten höchstens 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung die Verbindung mit oberflächenaktiven und/oder pigmentaffinen Gruppen in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 2,5 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 0,75 bis 1,5 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
- Weitere Bestandteile
- Ferner kann der Zusatz von Co-Bindemitteln (z.B. Acrylatpolymere ohne Säurezahl etc.) und Co-Filmbildemitteln (Texanol, Butyldiglycol etc.) vorgesehen sein, um die Filmbeschaffenheit und andere Anwendungseigenschaften der Tinte weiter zu optimieren.
- Ebenso kann der Zusatz von Wachsen und weiteren üblichen Additiven u.a. zur Verbesserung der Kratzfestigkeit vorgesehen sein.
- Ausführungsformen
- In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Zusammensetzung zum Färben eines Substrats, umfassend:
- - 20 bis 80 Gew.-% Wasser;
- - 0,1 bis 0,5 Gew.-% eines Biozids;
- - 0,1 bis 20 Gew.-% eines Feuchthaltemittels;
- - 0,1 bis 3 Gew.-% eines pH-Einstellmittels;
- - 0,1 bis 7 Gew.-% eines Tensids und/oder einer oberflächenaktiven Substanz;
- - 0,1 bis 50 Gew.-% eines Farbmittels; und
- - 5 bis 45 Gew.-% eines Bindemittels;
- In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Zusammensetzung zum Färben eines Substrats, umfassend:
- - 25 bis 75 Gew.-% Wasser;
- - 0,1 bis 0,5 Gew.-% eines Biozids;
- - 2 bis 18 Gew.-% eines Feuchthaltemittels;
- - 0,1 bis 4 Gew.-% eines pH-Einstellmittels;
- - 0,1 bis 7 Gew.-% eines Tensids und/oder einer oberflächenaktiven Substanz;
- - 0,1 bis 45 Gew.-% eines Farbmittels;
- - 10 bis 40 Gew.-% eines Bindemittels;
- Herstellung der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats
- Die Herstellung der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats kann mit aus dem Stand der Technik bekannten Mischverfahren hergestellt werden, etwa in einem Mischkessel, in welchen die Bestandteile der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats zugegeben werden. Dabei werden die Bestandteile kontinuierlich mittels geeigneter Rührwerkzeuge intensiv miteinander vermischt um diese ausreichend gleichmäßig zu verteilen.
- Verfahren zum Herstellen eines gefärbten Substrats
- Die Erfindung betrifft ferner ein gefärbtes Substrat erhältlich nach einem Verfahren zum Herstellen eines gefärbten Substrats.
- Bereitstellen des Substrats
- In einem ersten Verfahrensschritt wird hierfür ein Substrat, vorzugsweise ein saugfähiges Substrat, beispielsweise ein saugfähiger Schriftträger, weiter bevorzugt Zeichenkarton oder Papier, besonders bevorzugt Aquarellpapier, oder ein nicht-saugfähiges Substrat, beispielsweise ein Kunststoffsubstrat oder ein Plastiksubstrat, besonders bevorzugt eine Kunststoff- oder Plastikfolie, oder ein Mixed Media Substrat, d.h. eine Kombination aus unterschiedlichen saugfähigen und nicht saugfähigen Materialien oder eine Leinwand, bereitgestellt. Ebenfalls kann ein beliebiges weiteres geeignetes Substrat, etwa Holz, Stein, Eierschalen etc. vorgesehen sein.
- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann insbesondere auch auf nichtsaugfähigen Substraten eingesetzt werden, d.h. weist auch auf solchen Substraten eine sehr gute Aquarellierbarkeit auf. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist - im Gegensatz zu Zusammensetzungen des Stands der Technik - unabhängig von der Saugfähigkeit des Substrats eine hervorragende Wasserfestigkeit auf. Insbesondere kann eine rasche und schmierfeste Trocknung eines Abstrichs, der mittels der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhalten wird, auch auf nichtsaugfähigen Substraten erhalten werden.
- Aufbringen und optionales Trocknen der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats
- In einem sich anschließenden zweiten Verfahrensschritt wird dann die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Färben eines Substrats auf das Substrat aufgebracht.
- Die Zusammensetzung wird zumindest auf eine Oberfläche des Substrats aufgebracht. Die Zusammensetzung wird hierbei zumindest auf einen Teil der entsprechenden Oberfläche aufgebracht. Das Aufbringen kann Schreiben, Zeichnen, Malen, Drucken, Sprühen oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon umfassen. Das Aufbringen kann mittels eines Pinsels, eines Stifts, insbesondere eines Aquarellstifts, eines Druckkopfes, eines Füllfederhalters oder eines sonstigen üblichen Auftragegeräts oder einer Kombination von zwei oder mehreren davon erfolgen.
- Das Auftragen kann auch einen weiteren Schritt des Auftragens eines weiteren Farbauftrags auf und/oder neben dem ersten Auftrag umfassen, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass dieser weitere Farbauftrag ein Farbmittel umfasst, das von dem Farbmittel in dem ersten Film verschieden ist. Der weitere Farbauftrag kann durch eine zweite Zusammensetzung zum Färben eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden, wobei diese zweite Zusammensetzung zum Färben eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung ein Farbmittel umfasst, das von dem Farbmittel in dem ersten Film verschieden ist. Der erste Farbauftrag und der optionale weitere Farbauftrag werden wie folgt in den ersten Film überführt.
- Nach erfolgtem Auftragen kann die aufgetragene Zusammensetzung auf dem Substrat optional getrocknet werden (bzw. teilweise in diesem, sofern ein Teil der Zusammensetzung in das saugfähige Substrat eingedrungen ist). Das Trocknen kann bei Raumtemperatur (23°C) unter normalem Atmosphärendruck erfolgen. Das Trocknen kann durch die Zufuhr von Wärme, Vorbeiführen eines Gasstroms (Luftstroms) and der zu trocknenden Zusammensetzung, Anlegen eines Vakuums etc. unterstützt werden.
- Nach abgeschlossenem Trocknen wird ein erster Film auf dem Substrat (bzw. gegebenenfalls teilweise in dem saugfähigen Substrat, sofern ein Teil der Zusammensetzung in das saugfähige Substrat eingedrungen ist) erhalten. Dieser erste Film ist weitgehend wasserfest, vorzugsweise wasserfest, und kann ohne zu „verschmieren“ mit anderen Farben übermalt werden, das heißt, ohne ein Vermischen mit den anderen Farben (anderen Zusammensetzungen zum Färben eines, vorzugsweise, Substrats) überdeckt werden.
- Alternativ kann aus der aufgebrachten Zusammensetzung zum Färben eines Substrats gemäß der Erfindung auch ohne einen Trocknungsschritt der erste Film erhalten werden, der dann, wie im Folgenden beschrieben, aquarelliert wird. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Bereitstellens einer Aquarellierzusammensetzung umfassend 40 bis 99,5 Gew.-% Wasser; und 0,5 bis 10, Gew.-% Base, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung.
- Die Aquarellierzusammensetzung kann von einem Hersteller der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zum Färben eines Substrats bereitgestellt werden und zusammen mit der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats, beispielsweise in Form eines Kits, in dem die Zusammensetzung zum Färben eines Substrats und die Aquarellierzusammensetzung getrennt voneinander, beispielsweise in separaten Fläschchen oder abgefüllt in einen Applikator, in Verkehr gebracht werden. In einem solchen Fall sind Amin-basierte Basen in der Aquarellierzusammensetzung bevorzugt. Alternativ kann der Hersteller der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nur diese Zusammensetzung in Verkehr bringen, zusammen mit einer Anleitung zum Herstellen einer Aquarellierzusammensetzung durch den Endverbraucher mittels frei erwerblicher Mittel. In einem solchen Fall sind beispielsweise Natriumhydrogencarbonat oder Natriumcarbonat bevorzugte Basen.
- Wasser
- Es ist bevorzugt, dass als Wasser entionisiertes oder demineralisiertes Wasser verwendet wird. Hierdurch ist es möglich, ungewollte Verunreinigungen, die etwa einen Einfluss auf die Stabilität und Haltbarkeit (Härtebildner) der Aquarellierzusammensetzung haben können, zu vermeiden.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Aquarellierzusammensetzung das Wasser als überwiegendes Lösungsmittel enthält, vorzugsweise in einer Menge von mindestens 90 Vol.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Lösungsmittel in der Aquarellierzusammensetzung. Es ist besonders bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung Wasser als ausschließliches Lösungsmittel enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung Wasser in einer Menge von mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, weiterhin bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt mindestens 90 Gew.-% am bevorzugtesten mindestens 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung Wasser in einer Menge von höchstens 99 Gew, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung Wasser in einer Menge 50 bis 99,5 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt 90 bis 99,5 Gew.-%, am bevorzugtesten 95 bis 99 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält. Mit den angegebenen bevorzugten Mengen an Wasser in der Aquarellierzusammensetzung kann ein optimiertes Wiederanlösen des ersten Films erreicht werden.
- Base
- Als Base kann vorzugsweise ein Amin, ein geruchsarmes Amin oder ein geruchsneutrales Amin, beispielsweise N-Butylaminoethanol (VantexT, Fa. Eastman), 2-Butylaminoethanol (Advantex, Fa. Eastman), Triethanolamin (CSC Jäklechemie), 2-Amino-2-methylpropanol (AMP, Angus Chemie) oder Tris(hydroxymethyl)-aminomethan (Fa. Merck), verwendet werden. Ebenso kann als Base Natriumhydrogencarbonat (Backpulver, Natron) oder Natriumcarbonat (Soda) oder Ammoniumhydrogencarbonat (Hirschhornsalz) verwendet werden.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung die Base in einer Menge von mindestens 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, weiterhin bevorzugt mindestens 2 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung die Base in einer Menge von höchstens 6 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, weiterhin bevorzugt höchstens 4 Gew.- %, am bevorzugtesten höchstens 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung die Base in einer Menge von 0,1 bis 6 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 2 bis 4 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Konservierungsmittel/Biozid
- Es kann vorgesehen sein, dass die Aquarellierzusammensetzung ferner 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, eines Konservierungsmittels und/oder eines Biozids umfasst.
- Bevorzugte Konservierungsmittel sind etwa ein Gemisch aus tert-Butylhydroperoxid und Monophenylglykolether, besonders bevorzugt ein Gemisch aus 12 bis 60 Gew.-% tert-Butylhydroperoxid und 3 bis 50 Gew.-% Monophenylglykolether, oder ein Gemisch aus 1,6-Dihydroxi-2,5-dioxahexan und Tetramethylolacetylendiharnstoff. Ein solches Konservierungsmittel eignet sich besonders für wässrige Lösungen und Emulsionen. Ein bevorzugtes Biozid ist beispielsweise ein Gemisch aus 2-Brom-2-nitropropan-1,3-diol und 2-Octyl-2H-isothiazol-3-on oder ein Gemisch aus BIT (1,2-Benzisothiazolin-3-on), MIT (2-Methyl-4-isothiazolin-3-on) und OIT (2-Octyl-2H-isothiazol-3-on), das insbesondere einer Verkeimung vorbeugt. Ein weiteres bevorzugtes Biozid ist ein Gemisch von CIT/MIT in einem Gewichtsverhältnis von 3:1. Ein weiteres bevorzugtes Biozid ist 2-Brom-2-nitropropan-1,3-diol. Ein weiteres bevorzugtes Biozid ist 2-Octyl-2H-isothiazol-3-. Ein weiteres bevorzugtes Biozid ist Phenoxyethanol.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung das Konservierungsmittel und/oder das Biozid in einer Gesamtmenge von mindestens 0,05 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-%, weiterhin bevorzugt mindestens 0,15 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung das Konservierungsmittel und/oder das Biozid in einer Gesamtmenge von höchstens 0,4 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 0,3 Gew.-%, weiterhin bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-%, am bevorzugtesten höchstens 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung das Konservierungsmittel und/oder das Biozid in einer Gesamtmenge von 0,05 bis 0,4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,3 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 0,15 bis 0,25 Gew.-%, am bevorzugtesten etwa 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Bindemittel
- Es kann vorgesehen sein, dass die Aquarellierzusammensetzung ferner 0,1 bis 50 Gew.-% eines Bindemittels umfasst.
- Es ist bevorzugt, dass das Bindemittel ein alkalistabiles Bindemittel ist. Es kann vorgesehen sein, dass das Bindemittel Gummi arabicum, ein Wachs, beispielsweise Bienenwachs oder ein synthetisches polymeres Bindemittel, vorzugsweise ein Polyacrylat, ein Polyurethan, ein Polyester, ein Sulfopolyester, ein Maleinatharz, oder ein Copolymer von zwei oder mehreren davon, ein Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon etc., ist. Beispielsweise kann das Bindemittel Acronal 12DE (Dispersion eines Acrylnitril-Acrylsäureester-Copolymers, BASF) Neocryl XK166N (Dispersion eines Acrylstyrol-Copolymers, Covestro) NeoRez R-3972 (Polyurethandispersion, Covestro) Eastek 1000 (Kolloidale Lösung eines Sulfopolyesters, Eastman) oder Mowiol 4-88 (Polyvinylalkohol-Festharz, Fa. Kuraray), sein.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung das Bindemittel in einer Gesamtmenge von mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, weiterhin bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung das Bindemittel in einer Gesamtmenge von höchstens 45 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt höchstens 40 besonders bevorzugt höchstens 30 Gew.-%, beispielsweise etwa 28 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung das Bindemittel in einer Gesamtmenge von 1 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 40 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 10 bis 35 Gew.- %, am bevorzugtesten etwa 20 bis 30 Gew.-%, beispielsweise etwa 28 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Tensid/Oberflächenaktive Substanz
- Es kann vorgesehen sein, dass die Aquarellierzusammensetzung ferner 0,01 bis 7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, eines Tensids und/oder einer oberflächenaktiven Substanz umfasst.
- Das Tensid kann ein Emulgator, ein Dispergiermittel, ein Stabilisator oder ein Substratnetzmittel, vorzugsweise ein Silikontensid, ein Fettalkoholethersulfat, ein Fettalkoholetherphosphat, ein Fettalkoholphosphatester, ein Sulfosuccinat, ein Zuckertensid o.ä. sein.
- Das Tensid ist vorzugsweise ein nichtionisches Tensid, ein anionisches Tensid oder ein amphoteres Tensid.
- Stabilisatoren im Sinne der vorliegenden Offenbarung sind insbesondere oberflächenaktive Substanzen, die das kolloidale Partikelsystem durch Adsorption an den Partikelgrenzflächen mittels sterischer-, elektrostatischer- oder elektrosterischer Wechselwirkungen gegen Reagglomeration bzw. Koagulation stabilisieren und damit Sedimentation, Synärese, Korngrößen- und Viskositätsanstieg verhindern.
- Nichtionische Tenside im Sinne der vorliegenden Offenbarung können nach dem folgenden System eingeteilt werden. Es handelt sich hierbei um das von der Fa. Atlas Chemie entwickelte „HLB-System“ (Hydrophilic-Lipophilic-Balance). Im HLB-System schreibt man jedem Emulgator einen Zahlenwert zu, der HLB-Wert genannt wird. Der HLB-Wert gibt das hydrophile-lipophile Gleichgewicht an.
- Alle Emulgatoren enthalten sowohl hydrophile als auch lipophile Gruppen. Ein lipophiler Emulgator besitzt einen niedrigen HLB-Wert von unter 9,0 und ein hydrophiler Emulgator einen hohen HLB-Wert von über 11,0. Emulgatoren mit niedrigen HLB-Werten neigen dazu, Öl-löslich zu sein, während Emulgatoren mit hohem HLB-Werten wasserlöslich sind. Man verwendet z.B. einen wasserlöslichen Emulgator, wenn das Endprodukt mit Wasser verdünnt werden kann. O/W-Emulgatoren weisen HLB-Werte zwischen 8 und 18 auf. Hydrophile Emulgatoren mit hohem HLB-Wert begünstigen die Bildung einer O/W-Emulsion.
- In der erfindungsgemäßen Aquarellierzusammensetzung können als nichtionogene Lösungsvermittler bevorzugt handelsübliche Emulgatoren eingesetzt, die beispielsweise als zähflüssige Lösungen erhältlich sind und die durch Umsetzung von Ethylenoxid mit hydriertem Rizinusöl hergestellt wurden und sich z.B. aus 90 Gew.-% hydriertem Rizinusöl, 5 Gew.-% 1,2-Propylenglykol und 5 Gew.-% Wasser zusammensetzen können. Bestandteile derartiger Emulgatoren können auch Fettsäureglycerinpolyethylenglycolester und Fettsäurepolyethylenglycolester sein. Sie stellen den hydrophoben Teil der Produkte dar. Der hydrophile Teil kann aus Polyethlenglycol und Glycerinethoxylat bestehen.
- Als mögliche Emulgatoren können bevorzugt nichtionische Emulgatoren aus den nachfolgend aufgeführten Gruppen in Betracht kommen: Alkoholfettsäureester, Ethylenfettsäureester, Polyethylenglycolfettsäureester, Glycerin- bzw. Polyfettsäureester, Sorbitfettsäureester, Pentaerythritfettsäureester, Fettsäureester von Glycerinester, Saccarosefettsäureester, Alkoholpolyglycolether, Fettsäurepolyglycolether, Fettsäureesterpolyglycolether, Fettaminpolyglycolether, Polyglycolether von Fettsäurealkanolamiden, Polyglycolether von Fetten und Ölen, Polypropylenglycolpolyglycolether, Lanolinpolyglycolether, Alkoholpolypropylenglycolether, Fettsäurepolypropylenglycolether, Polypropylenglycolether von Fettaminen, Lanolinpolypropylenglycolether.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung das Tensid und/oder die oberflächenaktive Substanz in einer Gesamtmenge von mindestens 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, weiterhin bevorzugt mindestens 1,5 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung das Tensid und/oder die oberflächenaktive Substanz in einer Gesamtmenge von höchstens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 4 Gew.-%, weiterhin bevorzugt höchstens 3 Gew.-%, am bevorzugtesten höchstens 2,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Es ist bevorzugt, dass die Aquarellierzusammensetzung das Tensid und/oder die oberflächenaktive Substanz in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 4 Gew.-%, weiterhin besonders bevorzugt 1,5 bis 3 Gew.-%, am bevorzugtesten von 2 bis 2,5 Gew.-%, beispielsweise 2,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung, enthält.
- Durch entsprechende Tenside und/oder oberflächenaktive Substanzen in entsprechenden Mengen kann eine verbesserte Tintenstabilität und Benetzbarkeit des zu aquarellierenden Substrats erreicht werden.
- Aufbringen und Aquarellieren
- Die bereitgestellte Aquarellierzusammensetzung wird auf zumindest einen Teil des ersten Films aufgebracht. Das Aufbringen kann mittels eines Pinsels, eines Stifts, insbesondere eines Aquarellstifts, eines Druckkopf, eines Füllfederhalters oder eines sonstigen üblichen Auftragegeräts oder einer Kombination von zwei oder mehreren davon erfolgen.
- Durch das Auftragen der Aquarellierzusammensetzung auf den ersten Film wird der erste Film zumindest teilweise „angelöst“, d.h. zumindest ein Teil des Feststoffs aus der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats, die durch das Trocknen in dem ersten Film enthalten wird, insbesondere entsprechende Teile des Farbmittels und des Bindemittels mit einer Säurezahl von mindestens 40 mg KOH/g, wird in der Aquarellierzusammensetzung gelöst. Aufgrund der Säurezahl von mindestens 40 mg KOH/g des in der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats enthaltenen Bindemittels sind die zusammen mit diesem Bindemittel abgeschiedenen festen Bestandteile der Zusammensetzung im basischen (pH > 7) weitaus besser löslich oder redispergierbar als im Neutralen oder Sauren (pH ≤ 7). Die in der Aquarellierzusammensetzung enthaltene Base unterstützt daher den Prozess des „Anlösens“. Die vorhandenen Carboxylgruppen des sauren Polymers werden durch die Base der Aquarellierzusammensetzung vollständig neutralisiert, wodurch die Wasserlöslichkeit des Polymers erreicht wird bzw. sich diese signifikant erhöht.
- Als Aquarellieren wird hierin das Vermischen verschiedener nebeneinander oder übereinander aufgetragener Farbschichten (gleicher oder unterschiedlicher Farbe) miteinander, um so fließende Übergänge zwischen den Farbschichten zu erreichen, verstanden.
- Die Schritte (1.) des Aufbringens der Aquarellierzusammensetzung auf zumindest einen Teil des ersten Films, um einen zumindest teilweise gelösten ersten Film zu erhalten; and (2.) des Aquarellierens des zumindest teilweise gelösten ersten Films, um einen aquarellierten Film zu erhalten, können zumindest teilweise überlappen, d.h. zumindest teilweise gleichzeitig erfolgen. Dies bedeutet insbesondere, dass schon während des Aufbringens der Aquarellierzusammensetzung der so angelöste Film aquarelliert werden kann.
- Trocknen
- Nach erfolgtem Aquarellieren wird der aquarellierte Film auf dem Substrat getrocknet (bzw. teilweise in diesem, sofern ein Teil der Zusammensetzung in das Substrat eingedrungen ist). Das Trocknen kann bei Raumtemperatur (23°C) unter normalem Atmosphärendruck erfolgen. Das Trocknen kann durch die Zufuhr von Wärme, Vorbeiführen eines Gasstroms (Luftstroms) and der zu trocknenden Zusammensetzung, Anlegen eines Vakuums etc. unterstützt werden.
- Wird in der Aquarellierzusammensetzung eine Aminverbindung, insbesondere eine leicht flüchtige Aminverbindung, als Base eingesetzt, führt der Trocknungsschritt zu einer Reprotonierung des Bindemittels mit einer Säurezahl von mindestens 40 mg KOH/g Trockensubstanz, da die Aminverbindung in dem Trocknungsschritt aus der Ammoniumverbindung, die durch Reaktion der Aminverbindung mit einem Proton des Bindemittels mit einer Säurezahl von mindestens 40 mg KOH/g Trockensubstanz während des Aufbringen der Aquarellierzusammensetzung auf zumindest einen Teil des ersten Films erhalten wird, wieder freigesetzt wird und verdunstet bzw. sich verflüchtigt.
- Wird eine andere Base in der Aquarellierzusammensetzung eingesetzt, etwa eine schwer- oder nicht-flüchtige Base, wie ein Alkalihydroxid, kann vorgesehen sein, dass nach dem Trocknen ein zusätzlicher Fixierschritt vorgesehen ist. Dieser Schritt kann z.B. das Auftragen einer sauren wässrigen Lösung, beispielsweise mittels „Fixierspray“ auf den aquarellierten Film sein.
- Alternativ kann ein Verlacken mittels einer entsprechenden wässrigen Lösung mehrwertiger Metallsalze (Salze von Zink-, Aluminium-, Eisen-, Magnesium- Calcium etc.), die mit dem sauren Bindemittel der Aquarellierzusammensetzung schwerlösliche Verbindungen bilden, vorgesehen sein.
- Der so erhaltene zweite Film, der insbesondere fließende Farbübergänge aufweisen kann, kann erneut wasserfest sein.
- Verwendung der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats
- Die Erfindung betrifft ferner einen vollständig oder teilweise basisch-löslichen Film auf einem Substrat erhältlich unter Verwendung der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung.
- Die Verwendung kann insbesondere das Bereitstellen eines Substrats, vorzugsweise ein saugfähiges Substrat, beispielsweise ein saugfähiger Schriftträger, weiter bevorzugt Zeichenkarton oder Papier, besonders bevorzugt Aquarellpapier, oder ein nicht-saugfähiges Substrat, beispielsweise ein Kunststoffsubstrat oder ein Plastiksubstrat, besonders bevorzugt eine Kunststoff- oder Plastikfolie, oder ein Mixed Media-Substrat, d.h. eine Kombination aus unterschiedlichen saugfähigen und nicht saugfähigen Materialien oder eine Leinwand, umfassen. Ebenfalls kann ein beliebiges weiteres geeignetes Substrat, etwa Holz, Stein, Eierschalen etc. vorgesehen sein.
- Es kann vorgesehen sein, dass dann die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Färben eines Substrats auf das Substrat aufgebracht wird.
- Die Zusammensetzung wird hierbei zumindest auf einen Teil der entsprechenden Oberfläche aufgebracht. Das Aufbringen kann Schreiben, Zeichnen, Malen, Drucken, Sprühen oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon umfassen. Das Aufbringen kann mittels eines Pinsels, eines Stifts, insbesondere eines Aquarellstifts, eines Druckkopfes, eines Füllfederhalters oder eines sonstigen üblichen Auftragegeräts (z.B. Airbrush) oder einer Kombination von zwei oder mehreren davon erfolgen.
- Das Auftragen kann auch einen weiteren Schritt des Auftragens eines weiteren Farbauftrags auf und/oder neben dem ersten Auftrag umfassen, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass dieser weitere Farbauftrag ein Farbmittel umfasst, das von dem Farbmittel in dem ersten Film verschieden ist. Der weitere Farbauftrag kann ebenfalls durch eine Zusammensetzung zum Färben eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden, wobei dieser weitere Farbauftrag ein Farbmittel umfasst, das von dem Farbmittel in dem ersten Film verschieden ist. Der erste Farbauftrag und der optionale weitere Farbauftrag werden wie folgt in den ersten Film überführt.
- Nach erfolgtem Auftragen kann die aufgetragene Zusammensetzung auf dem Substrat getrocknet werden (bzw. teilweise in diesem, sofern ein Teil der Zusammensetzung in das Substrat eingedrungen ist). Das Trocknen kann bei Raumtemperatur (23°C) unter normalem Atmosphärendruck erfolgen. Das Trocknen kann durch die Zufuhr von Wärme, Vorbeiführen eines Gasstroms (Luftstroms) and der zu trocknenden Zusammensetzung, Anlegen eines Vakuums etc. unterstützt werden.
- Effekt der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Färben eines Substrats ist überraschenderweise einstellbar wasserbeständig und aquarellierbar, d.h. sie weist sowohl die Vorteile wasserbeständiger, bindemittelhaltiger Tinten als auch die Vorteile leicht aquarellierbarer Tinten auf und vermeidet gleichzeitig deren Nachteile.
- Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und deren Verwendung, insbesondere in dem erfindungsgemäßen Verfahren, können die beiden unterschiedlichen Tintentypen zusammengeführt werden, ohne die Vorteile der beiden Gruppen zu mindern. Es ist möglich, lediglich ein Produktsortiment herzustellen, mit dem es dem Endkunden überlassen wird, für welche Maltechnik oder welchen Anwendungszweck er das Produkt final einsetzen möchte. Zudem kann der Anwender selbst nach Fertigstellung seines Kunstwerks noch entscheiden, ob er dieses nachträglich mit Aquarelltechniken weiterverarbeiten möchte.
- Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein solches angefertigtes Aquarell wasserbeständig bleibt.
- Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mehrere Farbschichten übereinander aufgetragen werden können, ohne die darunterliegenden Farbschichten zu „verschmieren“. Somit können beispielsweise Konturen mit einer dunklen Farbe vorgezeichnet werden, die dann mit hellen Farben coloriert werden, ohne die Konturen zu verwischen (Beispiel: Kombination von Gelb und Schwarz). Dies ist mit Zusammensetzungen gemäß dem Stand der Technik nicht möglich. Ebenfalls ist es vorteilhaft, dass beim Übermalen getrockneter Farbschichten die Spitze des Schreibgeräts nicht mehr verschmutzt und deshalb nicht aufwändig gereinigt werden muss.
- Allgemeine Definitionen
- Soweit nicht ausdrücklich anderslautend angegeben umfasst ein im Singular (ein, eine...) angegebenes Merkmal auch den Plural. Wird beispielsweise angegeben, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen Farbstoff enthält, schließt dies auch den Fall ein, in dem die Zusammensetzung ein Gemisch mehrerer Farbstoffe enthält.
- Soweit nicht ausdrücklich anderslautend angegeben umfassen Begriffe wie „umfassend“, enthaltend" etc. die Bedeutungen „im Wesentlichen umfassend“, „im Wesentlichen enthaltend“ oder „bestehend aus“.
- Die für die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Färben eines Substrats angegebenen Mengen addieren sich zu einer Gesamtmenge von 100 Gew.-% auf und ergeben so die Gesamtmenge der Zusammensetzung.
- Soweit nicht ausdrücklich anders angegeben bezeichnet der Begriff „Zusammensetzung“ wie hierin verwendet, die „erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Färben eines Substrats“.
- Ausführungsbeispiele
- Rezepturbeispiel 1 (schwarze Tinte):
- 35,0 g Wasser
- 0,2 g Gemisch aus 2,5 Gew.-% BIT/ 4 Gew.-% MIT/ 1 Gew.-% OIT (Biozid)
- 10,0 g 1,2-Propandiol
- 4,0 g Sorbitol
- 0,60 g Triethanolamin
- 1,0 g C12-C15-Alkohol-ethoxylat-phosphorsäureester, DMEA neutralisiert (Verbindung mit oberflächenaktiven und/oder pigmenaffinen Gruppen)
- 0,60 g BYK-348 von der Fa. BYK-Chemie (Silikontensid)
- 20,0 g Rußpigment
- 28,6 Neocryl XK-39 von Fa. Covestro (alkalilösliche Polyacrylatdispersion => Säurezahl (SZ) =130 mg KOH/g Trockensubstanz)
- pH-Wert der Gesamtzusammensetzung = 6,6
- Rezepturbeispiel 2 (magenta Tinte):
- 52,15 g Wasser
- 0,2 g Gemisch aus 2,5 Gew.-% BIT/ 4 Gew.-% MIT/ 1 Gew.-% OIT (Biozid)
- 12,0 g 1,2-Propandiol
- 3,0 g Xylit
- 0,75 g Triethanolamin
- 1,0 g Disponil FES 77 von Fa. Cognis (C12-C14-Fettalkohol-ethersulfat-Na-Salz (30 EO) (Verbindung mit oberflächenaktiven und/oder pigmenaffinen Gruppen)
- 0,60 g Tego Wet KL 245, Fa. Evonic (Silikontensid)
- 0,30 g Farbstoff „Basic Violet 11:1“
- 30,0 g Joncryl 661, BASF (alkalilösliche Polyacrylatdispersion mit SZ = 154 mg KOH/g Trockensubstanz)
- pH-Wert der Gesamtzusammensetzung = 6,5
- Aquarellierzusammensetzung
-
- 60,0% Wasser
- 0,1% Gemisch aus 2,5 Gew.-% BIT/ 4 Gew.-% MIT/ 1 Gew.-% OIT (Biozid)
- 7,5% Glycerin
- 28% Acronal 12DE (Bindemittel)
- 3,0% Advantex (Base)
- 1,4% Disponil OC 25 (Oleyl-Cetyl-ethoxylat (C16/C18) (25 EO)) (Tensid)
- Versuchsbeispiele und Durchführung
-
- Substrat: Papier,Fa. Hahnemühle, Aquarellpapier 450g/m2, Ref-Nr.:10628410
- Applikator: Fa. Pentel. „Aqua Brush Wassertankpinsel Broad“
- Auflagegewicht: 70g
- Farbstärkenmessgerät: PANTONE CAPSURE
- Vorgehensweise: Zunächst wurden jeweils sechs 1 mm breite Linien der aquarellierbaren Tinte gemäß dem oben angegebenen Rezepturbeispiel 1 mit einem definierten Abstand von ebenfalls 3 mm voneinander auf dem Substrat gezogen (Grundabstrich). Diese Abstriche wurden 1 Stunde bei Normklima (definiert nach DIN EN ISO 139 ⇒ 23°C, 50% rel. Feuchte) getrocknet.
- Anschließend wurde dieser Grundabstrich mit dem o.g. Applikator kurz aufeinanderfolgend zweimal mit Wasser bzw. mit der oben angegebenen Aquarellierzusammensetzung übermalt.
- Versuchsbeispiel 1:
- Applikator mit Wasser befüllt
- Versuchsbeispiel 2:
- Applikator mit der erfindungsgemäßen Aquarellierzusammensetzung befüllt.
- Auswertung:
- Bestimmung der Farbstärke des unbemalten Zwischenraums zwischen den gefärbten Linien mit einer angenommenen Farbstärke von 0%. Im Vergleich hierzu liegt die angenommene Farbstärke der gefärbten Linien bei 100%. Tabelle 1: Darstellung der Versuchsergebnisse
Rezeptur Grundabstrich Aquarellierzusammensetzung Prozentuale Abnahme der Farbstärke des Grundabstrichs Versuchsbeispiel 1 Rezepturbeispiel 1 Leitungswasser 0% Versuchsbeispiel 2 Rezepturbeispiel 1 Aquarellierzusammensetzung etwa 40% - Wie in der Tabelle 1 gezeigt wird, ist die Farbstärke der Zwischenräume nach der Behandlung mit Leitungswasser unverändert bei 0%.
- Die Farbstärke der Zwischenräume nach Behandlung mit der Aquarellierzusammensetzung, liegt bei etwa 40%.
- Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 3613814 B1 [0007]
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung;
wobei
das Bindemittel eine Säurezahl von mindestens 40 mg KOH/g Trockensubstanz hat; und
die Zusammensetzung einen pH-Wert von höchstens 7,5 hat.
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung;
wobei
das Bindemittel eine Säurezahl von mindestens 40 mg KOH/g Trockensubstanz hat; und
die Zusammensetzung einen pH-Wert von höchstens 7,5 hat.
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung;
wobei
das Bindemittel eine Säurezahl von mindestens 50 mg KOH/g Trockensubstanz hat; und
die Zusammensetzung einen pH-Wert von höchstens 7,5 hat.
Claims (15)
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats, umfassend: - 20 bis 80 Gew.-% Wasser; - 0,025 bis 12,5 Gew.-% eines Farbmittels; und - 5 bis 45 Gew.-% eines Bindemittels; jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung; wobei das Bindemittel eine Säurezahl von mindestens 40 mg KOH/g Trockensubstanz hat; und die Zusammensetzung einen pH-Wert von höchstens 7,5 hat.
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach
Anspruch 1 , wobei das Färben Schreiben, Zeichnen, Malen, Drucken, Sprühen oder eine Kombination von zwei oder mehreren davon ist. - Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach
Anspruch 1 oder2 , wobei das Substrat ein saugfähiger Schriftträger, vorzugsweise Zeichenkarton oder Papier, oder ein nicht-saugfähiges Substrat, vorzugsweise eine Kunststofffolie oder eine Plastikfolie, ein Mixed Media Substrat oder eine Leinwand ist. - Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Farbmittel ein Farbstoff, ein Pigment oder ein Gemisch von zwei oder mehreren davon ist.
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel eine Säurezahl von mindestens 80 mg KOH/g Trockensubstanz hat.
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel Bindemittelpartikel umfasst, wobei die Bindemittelpartikel vorzugsweise einen mittleren Partikeldurchmesser von mindestens 50 nm, besonders bevorzugt mindestens 100 nm, haben.
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel ein Polyacrylatharz, vorzugsweise Polyacrylatharzpartikel, umfasst.
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung einen pH-Wert in einem Bereich von 5,5 bis 7,0 hat.
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung ferner 0,01 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines pH-Einstellmittels umfasst.
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach
Anspruch 9 , wobei das pH-Einstellmittel eine Base ist. - Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung ferner 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Konservierungsmittels und/oder eines Biozids umfasst.
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung ferner 0,01 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Feuchthaltemittels umfasst.
- Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung ferner 0,01 bis 7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Tensids umfasst.
- Gefärbtes Substrat erhältlich nach einem Verfahren zum Herstellen eines gefärbten Substrats, umfassend: - Bereitstellen eines Substrats; - Aufbringen der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der
Ansprüche 1 bis13 auf zumindest einem Teil von zumindest einer Oberfläche des Substrats und optional Trocknen der Zusammensetzung, um einen ersten Film zu erhalten; - Bereitstellen einer Aquarellierzusammensetzung, umfassend: - 40 bis 99,5 Gew.-% Wasser; und - 0,5 bis 10 Gew.-% Base, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aquarellierzusammensetzung; - Aufbringen der Aquarellierzusammensetzung auf zumindest einen Teil des ersten Films, um einen zumindest teilweise gelösten ersten Film zu erhalten; - Aquarellieren des zumindest teilweise gelösten ersten Films, um einen aquarellierten Film zu erhalten; und - Trocknen des aquarellierten Films, um einen zweiten Film zu erhalten. - Vollständig oder teilweise basisch-löslicher Film auf einem Substrat erhältlich unter Verwendung der Zusammensetzung zum Färben eines Substrats nach einem der
Ansprüche 1 bis13 .
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|---|---|---|---|
| DE202023100523.3U DE202023100523U1 (de) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | Zusammensetzung zum Färben eines Substrats und gefärbtes Substrat |
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| Publication Number | Publication Date |
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| DE202023100523U1 true DE202023100523U1 (de) | 2024-05-07 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3613814B1 (de) | 2018-08-22 | 2020-10-21 | Faber-Castell AG | Schreib-, markier- und/oder zeichenflüssigkeit für kapillarsysteme, insbesondere für auftragsgeräte mit einem kapillarsystem, und auftragsgerät |
-
2023
- 2023-02-03 DE DE202023100523.3U patent/DE202023100523U1/de active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP3613814B1 (de) | 2018-08-22 | 2020-10-21 | Faber-Castell AG | Schreib-, markier- und/oder zeichenflüssigkeit für kapillarsysteme, insbesondere für auftragsgeräte mit einem kapillarsystem, und auftragsgerät |
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