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Farbe zum Bedrucken von Oberflächen aus Polyvinylbutyral Die Erfindung
bezieht sich auf Farben oder Tinten zum Bedrucken von Oberflächen aus Polyvinylbutyral,
wie Polyvinylbutyralblättern, -bahnen, -filmen od. dgl.
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Das Einbringen von schützenden und dekorativen Mitteln in Sichtplatten,
wie Windschutzscheiben, Fenster oder Trennwänden, kann praktisch dadurch ausgeführt
werden, daß man eine Platte oder eine Bahn von plastifiziertem Polyvinylbutyral
mit einer Glasplatte oder einer Platte aus einem brauchbaren lichtdurchlässigen
oder durchsichtigen Material zu einem Schichtstoff vereinigt, der gleichzeitig oder
danach mit einer Deckschicht versehen werden kann, die dazu dient, ein Zerkratzen
oder die Aufnahme von Feuchtigkeit durch die Polyvinylbutyral-Zwischen-Schicht zu
verhindern.
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Vor dem Zwischenlegen kann die Polyvinylbutyral-Zwischenschicht bedruckt
werden, indem man auf diese verschiedene Farben und vorzugsweise solche Farben,
die in Polyvinylbutyral diffusionsfähig sind, durch Überziehen oder gemäß anderen
Oberfiächenauftragsarbeitsweisen aufbringt, um eine Dekoration oder einen zusätzlichen
Schutz gegen das Durchlassen von Wärme und Licht durch die sich ergebenden Platten
herbeizuführen. Wenn man z. B. einen Tiefdruck nimmt, wird die gewählte Farbe von
den Druckwalzen oder Druckplatten der Pressen auf die Oberfläche des Polyvinylbutyralblatts
übertragen, wobei auf dieser eine Zeichnung geschaffen wird, die der Riefelung oder
Ätzung auf den Druckwalzen oder -platten entspricht. Um die Farbe in die Polyvinylbutyralblätter
diffundieren zu lassen und einen gleichmäßigeren Farbeffekt zu erzielen, werden
die Blätter einer Farbdiffusionsstufe unterworfen, wobei sie gewöhnlich bei einer
Temperatur von 20 bis 60°C während einer Zeitdauer zwischen 3 und 60 Tagen gehalten
werden.
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Das vorstehende Verfahren war völlig erfolgreich bei der Schaffung
von wirksamen lichtabsorbierenden Medien in den betreffenden Schichtstoffen. Zur
Einverleibung einer wärme- oder lichtreflektierenden Schicht, bei welcher Metallpigmente
verwendet werden, in die Schichtstoffe war jedoch ein besonderer oder zusätzlicher
Arbeitsvorgang unter Anwendung von Vakuum- oder anderen Metallniederschlagarbeitsweisen
erforderlich. Dabei kann ein absorbierendes Medium oder eine absorbierende Schicht,
die wirksam auf einer Oberfläche des Schichtstoffs vorhanden ist, und ein reflektierendes
Medium oder eine reflektierende Schicht, die wirksam auf der gegenüberliegenden
Seite anwesend ist, erhalten werden. Die Schichtstoffe können dann verarbeitet und,
z. B. im Fall von Wind-Schutzscheiben mit der reflektierenden Seite nach außen gerichtet,
angebracht werden. Die Benutzer sind dann verringerten Mengen von a) strahlender
Sonnenwärme und b) Blendung oder Reflexion von der Innenfläche der Windschutzscheibe
oder -platte ausgesetzt.
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Aus der USA.-Patentschrift 2 739 080 ist eine Farbe zum Bedrucken
von Polyvinylbutyralbahnen bekannt. Diese Farbe besteht aus einem Polyvinylbutyralharz,
einem Lösungsmittel für dieses Harz, und zwar einem Alkohol, Keton, chlorierten
Kohlenwasserstoff oder einem Gemisch davon, einem Farbstoff mit zwei bis vier cyclischen
Kernen im Farbstoflmolekül oder einem Gemisch solcher Farbstoffe und ferner einem
Lösungsmittel für den Farbstoff aus der Gruppe von Ketonen, chlorierten Kohlenwasserstoffen
und Gemischen derselben. Die betreffende Farbe weist eine Viskosität von 10 bis
500 cP auf. Diese Farbe ist für das Bedrucken von Polyvinylbutyralbahnen brauchbar,
sie gibt jedoch keine Lösung für das besondere der Erfindung zugrunde liegende Problem
der Schaffung einer Farbe für die Herstellung von wärme- und lichtreflektierenden,
lichtdurchlässigen Schichten unter Bedrukken von Polyvinylbutyralblättern oder -bahnen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Farbe, welche beim Aufbringen
auf eine Seite eines Polyvinylbutyralblattes oder -films und Diffundierenlassen
in das Blatt oder den Film ein wirksames wärmereflektierendes Medium an der bedruckten
Oberfläche und
ein lichtabsorbierendes Medium an der gegenüberliegenden
Oberfläche dieses Blatts oder des Films ergibt.
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Die für diese Zwecke geeignete Farbe gemäß der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Druckfarbe aus einem flüssigen Medium, einem in dem Medium
löslichen und in dem Polyvinylbutyral diffusionsfähigen Farbstoff und einem Metallpigment
in Teilchenform besteht.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform besteht der diffusionsfähige
Farbstoff aus einem Farbstoff mit zwei bis vier cyclischen Kernen im Farbstoffmolekül
oder einer Mischung solcher Farbstoffe und das Metallpigment aus Aluminium, Chrom,
Gold, Silber, Rhenium, Rhodium, Titan oder Mischungen davon.
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Zweckmäßig kann als Metallpigment teilchenförmiges Aluminium oder
(lockenförmige Bronze zur Anwendung gelangen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert.
Die angegebenen Teile beziehen sich auf Gewichtsbasis.
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Beispiele 1 bis 5 Es wird zunächst eine blaue Druckfarbe, die in plastifiziertem
Polyvinylbutyral diffusionsfähig ist, durch Zusammenrühren der folgenden Komponenten
hergestellt.
| Bestandteil I Menge/Gewichtsteil |
| Farbstoff |
| Ölgelb ...................... 1,31 |
| Eroblau ..................... 1,42 |
| Plasto-Violett ................ 2,31 |
| Medium |
| Cyclohexanon ................ 83,00 |
| Butanol ............. ..... 17,00 |
| Polyvinylbutyral . . . . . . . . . . . . . . 4,25 |
| Triäthylenglykol- |
| di-(2-äthylbutyrat) ..... .. 1,74 |
Zu gleichen Teilen der vorgenannten Farbe wird pulverförmiges Aluminium in den nachstehend
angegebenen verschiedenen Mengen gemischt. Die Teilchengröße des Aluminiumpulvers
wird dadurch angegeben, daß 98 Gewichtsprozent von ihm durch ein Sieb mit einer
lichten Maschenweite von 0,037 mm gehen können. Es werden dann die metallhaltigen
Farben, zusammen mit einer Kontrollfarbe, die aus einem Teil der ursprünglichen
Farbe, der kein Metall zugesetzt ist, besteht, auf eine Seite einer Anzahl von Blättern
von 0,38 mm Dicke von plastifiziertem Polyvinylbutyral gedruckt. Das Drucken wird
in einer Rotationstiefdruckpresse ausgeführt, deren Druckwalze geätzt oder geriefelt
ist, um einen Farbabstufungseffekt zu geben. Jedes der bedruckten Blätter wird auf
der bedruckten Fläche mit Natriumbicarbonat eingestäubt, gewalzt und in einen Ofen
gebracht, der auf 85 bis 95°C während einer Zeitdauer von 10 Stunden gehalten wird,
wobei die Farbe in das Blatt diffundieren gelassen wird. Nach Herausnehmen des Blattes
aus dem Ofen zeigt eine Prüfung der mit dem Metall enthaltenden Farben bedruckten
Blätter, daß abgesonderte Metallteilchen an der bedruckten Fläche anhaften, während
die gegenüberliegende Seite eine gut diffundierte blaue Färbung zeigt. Sowohl die
metallisierten als auch die gefärbten Effekte sind in ihrer Wirkung entsprechend
der Ätzung oder Riefelung der Druckwalze und entsprechend dem ursprünglichen Druck
abgestuft.
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Jedes der Blätter wird dann zwischen 3,18 mm dicke Glasplatten gelegt
und zu einer Platte verbunden, indem man das Gebilde einem gleichförmigen Druck
von 9,1 kg/cm2 bei 140°C während einer Zeitdauer von 90 Sekunden in einer Buchdruckpresse
unterwirft. Die Anordnung wird dann in einen Ölautoklaven gebracht und einer Temperatur
von 120 bis 140'C und einem Druck von 11,9 bis 13,3 kg/cm2 während einer Zeitdauer
von 7 Minuten unterworfen.
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Die Durchlässigkeits- und Reflexionseigenschaften der Platten werden
dann spektrophotometrisch untersucht. Die folgenden Werte werden von dem dunklen
Ende der Abstufung jeder Platte erhalten:
Wenn man die vorstehende Tabelle und insbesondere den Teil A von ihr betrachtet,
so zeigen die Werte, daß die Farben gemäß der Erfindung in der Lage sind, ein wirksames
wärme- und lichtreflektierendes Medium an der Zwischenfläche, auf welche sie gedruckt
sind, zu schaffen. Dies wird durch die Größe der Reflexion bestätigt, welche von
den Beispielen 1 bis 4 gzeigt wird, -von denen jedes eine Farbe gemäß der Erfindung
verwendet, im Vergleich mit der Reflexion, die von dem Kontrollbeispiel 5 gezeigt
wird. Die Reflexion, die von den Schichtstoffen gezeigt wird, welche Zwischenschichten
mit den Farben gemäß der Erfindung bedruckt enthalten, ist diffus und keine spiegelartige
Reflexion, was nicht als solches aus der Tabelle zu entnehmen ist. Der Teil B der
Tabelle I zeigt die wirksame Lichtabsorption an der Oberfläche, welche der bedruckten
Oberfläche gegenüberliegt, infolge der dieser Fläche dargebotenen Blaufärbung.
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Beispiel 6 Die oben geschilderte Arbeitsweise wird wieder befolgt
mit der Ausnahme, daß das verwendete pulverförmige Aluminiun zur Herstellung der
metallisierten Farben durch Gold als Metallpigment in Teilchenform ersetzt ist.
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Bei spektrophotometrischer Untersuchung zeigen die sich ergebenden
Schichtstoffprodukte eine Wirk-: samkeit hinsichtlich der Durchlässigkeit und der
Reflexion, die analog derjenigen ist, die von den entsprechenden,
mit
pulverförmigem Aluminium hergestellten Produkten gezeigt wird. Geringfügige Schwankungen,
die sich aus der Wahl der Metalle ergeben, sind den Unterschieden zuzuschreiben,
die bei den verschiedenen Metallen vorhanden sind.
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Beispiele 7 bis 9 Die in den ersten Beispielen vorgesehenen ursprünglichen
Farben werden wiederum verwendet, mit der Ausnahme, daß Bronzeflocken mit einem
mittleren Durchmesser von 1,01 mm und einer Dicke von 0,076 mm an Stelle des Aluminiumpulvers
benutzt werden. Die Konzentration der Bronzeflocken, die bei den Farben benutzt
wird, ist nachstehend angegeben.
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Blätter von Polyvinylbutyral von 0,38 mm Dicke werden mit einem Messer
(0,15-mm-Messer) mit den Farben überzogen, welche die Bronzeflocken enthalten, danach
bestäubt und erwärmt, um eine Diffusion der Farbe im Blatt herbeizuführen. Platten
werden dadurch hergestellt, daß man die bedruckten Blätter zwischen Glasplatten
legt und dann einen Schichtkörper bildet. Bei spektrophotornetrischer Prüfung zeigen
die Platten die folgenden Werte:
Wie die vorstehenden Werte zeigen, ist das Verhalten der Schichtstoffprodukte hinsichtlich
derWärmereflexion gut.
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Die zur Verwendung vorgesehenen Farbstoffe sind solche, die zwei bis
vier cyclische Kerne in dem Farbstoffmolekül enthalten. Unter cyclischen Kernen
werden aromatische Kerne, wie Benzol-, Naphthalin-, Antlzracen- usw. Kerne und heterocyclische
Kerne, wie Pyrazolonringe, verstanden. Farbstoffe dieser Art sind in chlorierten
Kohlenwasserstoffen und Ketonlösungsmitteln löslich. Beispiele solcher Farbstoffe
sind Ero Blue, Plasto Violet, Plasto Pink, öllösliches Gelb usw. und verschiedene
Mischungen dieser Farbstoffe. Die Menge an verwendetem Farbstoff hängt von der Farbe
und der von ihr gewünschten Intensität ab.
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Die Farben enthalten ebenfalls eine kleinen Anteil an Harz. Es werden
Polyvinylbutyralharze mit einem Gehalt von bis zu 25 °/o an Hydroxylgruppen, berechnet
als Polyvinylalkohol, bis zu 3 °/o. Acetatgruppen, berechnet als Polyvinylacetat,
vorgeschlagen, wobei der Rest des Harzes aus Polyvinylbutyral besteht. Die anzuwendende
Menge an Harz liegt im allgemeinen im Bereich zwischen 25 und 100 Gewichtsprozent
des Farbstoffes.
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Wenn die Farben zum Drucken auf plastifizierten oderweichgemachten
Polyvinylbutyralharzbahnen oder -blättern für Sicherheitsglaszwecke bestimmt sind,
wird ferner vorgeschlagen, daß das in die Farben eingearbeitete Harz 20 bis 50 Teile
Weichmacher je 100 Teile an Polyvinylbutyralharz enthält. Vorzugsweise soll der
Weichmacher demjenigen ähnlich sein, welcher in dem zu bedrucken bestimmten Blatt
bzw. der entsprechenden Bahn bereits vorhanden ist. Weichmacher, welche zur Anwendung
gelangen können, schließenTriäthylenglykol-di-(2-äthylbutyrat),Dibutylsebacat, Dibutylcellosolveadipat
u. a. ein.
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Das flüssige Medium für die Farben kann ein einzelnes Lösungsmittel
oder ein Gemisch von Lösungsmitteln für den Farbstoff und vorzugsweise ebenso für
das Harz sein. Einzelne Lösungsmittel, welche verwendet werden können, sind Ketone,
wie z. B. Cyclohexanon, in welchem der Farbstoff löslich ist. Gemischte Lösungsmittel,
welche zur Anwendung gelangen können, schließen Mischungen von Alkoholen mit chlorierten
Kohlenwasserstoffen und Ketonen und anderen ein. Beispiele von Lösungsmittelgemischen
sind: Propylendichlorid-Butanol, Cyclohexanon-Butanol, Dimethylformamid-Xyol, ferner
Aceton oder Methyläthylketon, Methylisobutylketon od. dgl. in Mischung mit Butanol
od. dgl. Die Art und Menge des anzuwendenden Lösungsmittels hängt von seiner Verträglichkeit
mit dem Farbstoff und dem Harz ab, ferner von dessen physikalischen Eigenschaften,
wie der Viskosität und der Flüchtigkeit, in Abhängigkeit von dem besonderen Druckverfahren
und der Vorrichtung, welche zur Verwendung bestimmt ist. Zum Drucken gemäß dem vorstehend
genannten Tiefdruckverfahren wird vorgeschlagen, daß die Viskosität der Farbe so
begrenzt wird, daß sie zwischen 10 und 500 cP liegt. Im allgemeinen liegt die Menge
an Lösungsmittel zwischen 2000 und 4000 Teilen je 100 Teile an vorhandenem Harz.
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Die Metallpigmente, welche bei der praktischen Ausführung der Erfindung
zur Anwendung gelangen können, sind solche, welche in den sichtbaren und infraroten
Teilen des Spektrums Reflexion ergeben. Diese umfassen Aluminium, Chrom, Gold, Silber,
Rhenium, Rhodium, Titan od. dgl., Legierungen wie Bronze und Mischungen der vorstehenden
Metalle usw. Die Metallpigmente, welche von teilchenförmiger Beschaffenheit sind,
sind in dem flüssigen Medium der Farbe im wesentlichen unlöslich. Vorzugsweise liegt
die Teilchengröße der Metallpigmente im Bereich von einem unendlich kleinen Durchmesser
bis einem solchen von etwa 2,54 mm. Es soll jedoch eine Dimension der Teilchen geringer
als etwa 0,127 mm sein. Beim gravurartigen Drucken sollen die Teilchengrößen derartig
sein, daß sie sich an die Ätzungen und Riefelungen, welche in die Druckplatte oder
-walze graviert sind, anpassen, da sonst größere Teilchen während des Druckens fortgewischt
werden. Teilchengrößen von weniger als 0,076 mm arbeiten bei dieser Druckart günstig.
Beim Beschichten mit Messer oder Rakel können Teilchen von größerer Gestalt leichter
angepaßt werden. Die Menge an Metallpigment, welche in einer gegebenen Farbe zur
Anwendung gebraucht wird, hängt von der Menge ab, welche erforderlich ist, um bei
einer gegebenen Schichtstoffplatte erwünschte Wärmereflexion zu erzielen. Um das
Pigment in der Farbe zu halten, können Antiausflockungsmittel oder Verteilungsmittel
angewendet werden; ferner können verschiedene andere Druckhilfsmittel, beispielsweise
Netzmittel, einverleibt werden.
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Die herzustellenden Farben können auf irgendeine übliche Art und Weise
gemischt werden. Die direkte
Vermischung der Metallpigmente mit
der Farbstoff lösung ist vielleicht die einfachste Arbeitsweise, und sie arbeitet
gut.
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Die Pigmente können unmittelbar in die Farbstoff lösung eingebracht
werden, oder sie können zusammen mit einem Teil des flüssigen Mediums hineingegeben
werden. Wenn die letztere Arbeitsweise ausgeführt wird, kann dieser Anteil der Flüssigkeit
angewendet werden, um Hilfsstoffe, wie z. B. Mittel gegen Ausflocken od. dgl., in
die Farbe einuzführen.
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Bei der Herstellung von Zwischenschichten für durchsichtige Platten,
wie sie z. B. in Windschutzscheiben od. dgl. zur Anwendung gelangen, besteht das
Zwischenschichtmaterial vorzugsweise aus einer Bahn, einem Blatt oder einem Film
aus plastifiziertem oder weichgemachtem Polyvinylbutyral. Das letztere hat die gleiche
bestandteihnäßige Zusammensetzung wie das Polyvinylbutyralharz, welches zuvor für
das Einbringen in die Farbe in kleinen Anteilen angegeben worden ist, d. h., es
kann bis zu 25 °/o Hydroxylgruppen, berechnet als Polyvinylalkohol, bis zu 3 °/o
Acetatgruppen, berechnet als Polyvinylacetat, enthalten, wobei der Rest des Harzes
aus Polyvinylbutyral besteht. Die Farben können jedoch mit Erfolg sowohl auf andere
Polyvinylacetale als auch auf andere thermoplastische Materialien gedruckt werden.
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Wenn Polyvinylbutyral-Zwischenschichten mit den gemäß der Erfindung
hergestellten Farben bedruckt werden und dem Farbstoff die Diffusion ermöglicht
ist, zeigt die Fläche, auf die der Farbstoff gedruckt worden ist, eine metallische
Oberfläche mit einem gemusterten Aussehen, welches durch getrennte Metallpigmentteilchen,
die auf ihr abgesetzt sind, erhalten worden ist. Die Oberfläche ist durch eine hochdiffuse
Reflexion sowohl von aufgestrahlter Wärme als auch von aufgestrahltem Licht gekennzeichnet,
wobei sich die Reflexion von spiegelartiger Reflexion unterscheidet. Dementsprechend
ist die Blendung sogar an dieser Oberfläche erheblich gegenüber derjenigen vermindert,
welche von festen, metallisierten Oberflächen, die das Ergebnis einer Vakuumniederschlagung
sind, gezeigt wird. Ferner ist an der Fläche, die der bedruckten gegenüberliegt,
die Oberflächenblendung durch die Darbietung eines wirksamen, lichtabsorbierenden
Mediums auf ein Minimum herabgesetzt. Auf diese Weise können Zwischenschichten,
welche mit den Farben gemäß der Erfindung bedruckt sind, zwischen Trägerschichten
gelegt bzw. mit diesen geschichtet werden, beispielsweise mit Glas oder anderen
durchsichtigen Materialien, z. B. synthetischen Kunstmaterialien, einschließlich
Polymethylmethacrylat, Polyäthylen, Polypropylen od. dgl., so daß geschichtete Platten
erzielt werden, welche bei Einbau in Fahrzeuge, Gebäude od. dgl., wobei die metallisierte,
wärmereflektierende Fläche nach außen gerichtet ist, von einer minimalen Durchlässigkeit
strahlender Wärme gekennzeichnet sind. In Verbindung damit wird Licht von sekundären
Quellen, welches auf die nach innen gerichtete Oberfläche der Schichtstoffe auftritt,
vermindert. Diese beiden Funktionen tragen zu der Behaglichkeit oder dem Komfort
der Insassen der Fahrzeuge bzw. der Bewohner der Gebäude bei. Da schließlich die
metallisierte Oberfläche aus teilchenförmigem Pigment gebildet ist, wird die Blendung;
welche von metallisierten Filmen üblicherweise reflektiert wird, vermieden. Diese
Eigenschaften machen in der Praxis die Erfindung, insbesondere bei der Herstellung
von Windschutzscheiben für Automobile brauchbar. Nicht nur tragen die auf diese
Weise hergestellten Windschutzscheiben zu der Behaglichkeit und der Sicherheit des
Fahrers bzw. der Insassen des betreffenden Fahrzeugs bei, in welchem sie eingebaut
sind, sondern es wird dieses Ergebnis ohne unzulässige Störung der Sicherheit der
anderen und insbesondere der Fahrer von anderen Fahrzeugen erzielt, indem weniger
spiegelähnlicher Glanz bzw. spiegelähnliche Blendung, mit der sie sich abfinden
müssen, erzeugt wird.