DE2851174A1

DE2851174A1 - Druckfarbe fuer keramik- oder toepferwaren

Info

Publication number: DE2851174A1
Application number: DE19782851174
Authority: DE
Inventors: Frederick John Birtles
Original assignee: British Ceramic Research Association Ltd
Current assignee: British Ceramic Research Association Ltd
Priority date: 1977-11-29
Filing date: 1978-11-27
Publication date: 1979-06-07
Also published as: GB2011435B; GB2011435A; FR2410031B3; FR2410031A1

Description

24.November 1978 P 59o9 - dial

The British Ceramic Research Association, Penkhull, Stoke-on-Trent, Staffordshire, England

Druckfarbe für Keramik- oder Töpferwaren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckfarbe für Keramik- oder Töpferwaren, die ein Harz und ein Pigment enthält. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Druckfarbe für Keramik- oder Töpferwaren, die ein Harz und ein Lösungsmittel, die ein Medium bilden, und ein Pigment enthält.

Maschinen zum Bedrucken oder Verzieren von keramischem Geschirr mit Hilfe von elastisch nachgiebigen Übertragungskissen oder elastomeren Membranen sind in der Industrie wohl bekannt. Der frühere Maschinentyp ist hauptsächlich

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von der Art, bei der ein Farbmuster von einer Tiefdruckplatte auf das Geschirr mittels eines elastischen Kissens übertragen wird. Die Wirkungsweise von neueren Maschinen basiert nicht auf der Verwendung von gravierten Platten sondern auf der Verwendung eines Films oder einer Schablone, wobei das Muster auf ein flaches Bett oder eine flache Schicht aufgebracht wird (silk screened) und wonach dieses Farbmuster mit Hilfe des nachgiebigen Kissens auf den Gegenstand übertragen wird.

Bei dem Membrantyp der Maschine wird wiederum ein Film oder eine Schablone zur Herstellung des gewünschten Musters in der Farbe verwendet, in diesem Falle jedoch auf eine elastomere Membran. Die Membran wird oberhalb des zu schmückenden Gegenstandes angeordnet, und das Farbmuster wird auf die Ware übertragen, in dem man die Membran entweder unter Verwendung eines nachgiebigen Kissens oder eines Luftdrucks gegen den Gegenstand presst.

Das für das Obertragungskissen verwendete Material ist herkömmlicherweise eine Gelatinezusammensetzung, die sowohl die erforderliche Nachgiebigkeit oder Elastizität besitzt als auch mit Keramikfarben verträglich ist. Bei der Maschine des Membrantyps wurden beste Ergebnisse ebenfalls erreicht, wenn man eine Membran aus Naturkautschuk oder -gummi verwendet, die mit einer Oberflächenlage aus Gelatine beschichtet ist. Obwohl Gelatine ein zufriedenstellend ge-

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schmücktes Geschirr ergeben kann und auch ergibt, ist Gelatine weit entfernt von einem idealen Material. Sie ist beispielsweise gegen atmosphärische Bedingungen empfindlich, in dem sie die Elastizität mit Veränderungen in der Umgebungstemperatur stark verändert und auch durch Feuchtigkeit beeinflußt wird, derart, daß sich bei feuchten Bedingungen auf ihrer Oberfläche Wasserfilme bilden, so daß eine Färb adhäsion verhindert wird.

Es ist vorgeschlagen worden, daß Silikonkautschuk oder -gummi alle die gewünschten Eigenschaften von Gelatinezusammensetzungen besitzt und zusätzlich härter ist und von atmosphärischen Bedingungen nicht beeinflußt wird. Versuche, dieses Material bei den Maschinen zum Bedrucken oder Schmücken von Keramikoder -töpferwaren einzuführen, sind jedoch mit begrenztem Erfolg getroffen worden. Überdies besitzen die herkömmlichen Farben, die zur Verwendung mit einer gravierten Platte zusammengesetzt sind,rheologische Eigenschaften, derart, daß sie nach ihrer Verteilung auf die Gravur im allgemeinen eine mit Bezug auf die gewünschte Farbmenge überschüssige Farbmenge abgeben. Diese überschüssige Farbe führt zu einem schmutzigen und kostspieligen Betrieb.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Druckfarbe für Keramik- oder Töpferwaren zu schaffen, die mit Erfolg auf Kissen oder Membranen aus Silikonkautschuk oder -gummi verwendet werden kann und die ausserdem bessere

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rheologische Eigenschäften besitzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Druckfarbe für Keramik- oder Töpferwaren, die ein Harz und ein Pigment enthält, vorgesehen, die kein Lösungsmittel enthält.

Das Verhältnis von Harz:Pigment kann zwischen 1:1 und 1:5 variieren und ein Weichmacher oder Plastifikator kann zu der Farbe hinzugefügt werden.

Ferner ist gemäß der Erfindung eine Druckfarbe für Keramikoder Töpferwaren, die ein Harz und ein Lösungsmittel, die Medium bilden, und ein Pigment enthält, vorgesehen, wobei das Lösungsmittel und das Harz kompatibel sind und das Lösungsmittel nicht aggresiv mit Bezug auf Silikonkautschuk oder -gummi ist und diesen bzw. dieses nicht angreift.

Vorzugsweise enthält die Farbe ausserdem ein Wachs zum Erzielen der gewünschten rheologischen Eigenschaften.

Zweckmäßigerweise ist das Lösungsmittel aus der Ester, Glykole, Alkohole und Wasser enthaltenden Gruppe ausgewählt, und das Harz kann aus der Alkyde, Acryle, Polyvinylacetat und Cellulose enthaltenden Gruppe passend ausgewählt sein.

Die Kombination von Harz und Lösungsmittel wird im allgemeinen als das Medium bezeichnet, und bei den neuen Farben

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liegt der Harzgehalt in dem Medium im Bereich, von 25 % aufwärts, wobei das Verhältnis von den gewünschten Druckeigenschaften abhängt.

Ferner kann das Verhältnis Medium:Pigment zwischen 1:1 und 1:5 variieren.

Vorzugsweise ist das Wachs aus der Polyäthylenwachs, PoIyäthylen-Glykol-Wachs und Polypropylenwachs enthaltenden Gruppe ausgewählt.

Der Wachsanteil kann von Ö bis 10 % variieren.

Verschiedene Additive können verwendet werden, beispielsweise Antioxydationsmittel und Netzmittel. Im Falle von bestimmten, auf Wasser basierenden Verfahren ist gefunden worden, daß das Hinzufügen eines geeigneten Weichmachers oder Plastifikators notwendig ist, um die erforderlichen Druckeigenschaften zu erhalten. Der Weichmacher oder Plastifikator sollte ausserdem nicht aggresiv gegen Silikonkautschuk oder -gummi sein.

Überdies ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Druckfarbe für Keramik- oder Töpferwaren vorgesehen, die ein Harz, ein Lösungsmittel und ein Pigment enthält, wobei das Lösungsmittel aus der Ester, Glykole, Alkohole und Wasser enthaltenden Gruppe ausgewählt ist und das Harz mit einem oder mehreren dieser Lösungsmittel verträglich, ist.

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Die vorliegende Erfindung sieht ferner eine Druckfarbe für Keramik- oder Töpferwaren vor, die ein Harz, ein Lösungsmittel und Pigment enthält, wobei das Harz aus der Alkyde, Acryle, Polyvinylacetat und Cellulosen enthaltenden Gruppe ausgewählt ist und das Lösungsmittel mit einem oder mehreren dieser Harze verträglich ist.

Ausserdem ist gemäß der Erfindung eine Druckfarbe für Keramik- oder !Töpferwaren vorgesehen, die ein Harz, ein Lösungsmittel, ein Pigment und ein Wachs enthält, wobei das Wachs aus der Polyäthylene, Polyäthylenglykole und Polypropylene enthaltenden Gruppe ausgewählt ist.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielshaft beschrieben.

Ausgedehnte Versuche haben gezeigt, daß Silikonkautschuk oder Silikongummi wegen der Inkompatibilität, d.h. Unverträglichkeit zwischen Farben für Keramik- oder Töpferwaren und Silikonkautschuk oder Silikongummi nicht zur Anwendung beim Bedrucken der Keramik- oder Töpferwaren geeignet ist. Es ist gefunden worden, daß Keramikfarben, wenn sie mit Silikonkautschuk oder -gummi in Berührung kommen, aggresiv sind, was zum Aufquellen und/oder zur Zerstörung der Kautschuk- oder Gummioberfläche führen kann. Der praktische Effekt ist eine sehr kurze Druckzeit, bevor die Druckqualität inakzeptabel wird.

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Eine Keramikdruckfarbe bestellt im wesentlichen, aus den drei Komponenten Harz, Pigment und Lösungsmittel. Bei bestehenden Farben wird ein Alkydharz verwendet, wobei die Harz-Lösungsmittel-Kombination in fertig gemischter Form zugeführt wird. Es ist entdeckt worden, daß es die Lösungsmittelkomponente, normalerweise ein aliphatisch.es Petroleumdestillat mit hohem Siedepunkt, ist, das den Silikonkautschuk oder -gummi aufschwellen läßt, was zu einer geringen Druckqualität führt. Es ist gefunden worden, daß die Verwendung eines Lösungsmittels, das sowohl nicht aggresiv gegen den Silikonkautschuk oder -gummi als auch verträglich mit dem Harz ist, damit sich farbbildende Eigenschaften ergeben, bei der Farbherstellung eine Farbe ergibt, die in zufriedenstellender Weise bei Druckmaschinen verwendet werden kann, die Kissen oder Membranen aus Silikonkautschuk oder -gummi benutzen.

Harze mit farbbildenden Eigenschaften enthalten Alkyde, Acryle, Polyvinylacetat und Cellulosen. Nicht aggresive Lösungsmittel werden unter den Estern, Glycolen, Alkoholen und Wasser gefunden, und die vorliegende Erfindung schafft Präparate, bei denen Harz und Lösungsmittel mit dem Pigment kombiniert sind, derart, daß sich eine Farbe ergibt, die eine gute Druckqualität bei den oben beschriebenen Druckvorgängen gewährleistet und die ausserdem eine niedrige Toxizität besitzt sowie nicht aggresiv gegen Silikonkautschuk oder -gummi ist.

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Die Farbmischung bzw. der Farbansatz bestellt aus der Harz-Lösungsmittel-Kombination, die als Medium bezeichnet wird und zu der das Pigment in durchschnittlichen Pigmentverhältnissen hinzugefügt wird, die zwischen 1:1 und 1:5 variieren.

Der Harzgehalt in dem Medium kann nach oben hin von 25 % aufwärts variieren, wobei das gewählte Verhältnis durch die benötigten Druckeigenschaften bestimmt wird.

Es ist. ausserdem gefunden worden, daß eine Keramikdruckfarbe, die ohne nachteilige Wirkung auf Silikonkautschuk oder-gummi verwendet werden kann, überhaupt kein Lösungsmittel enthält.

Das Hinzufügen von Wachs zu der Mischung oder dem Ansatz, in dem man es. mit den anderen Komponenten bei einer geeigneten Temperatur erwärmt, ergibt verbesserte rheologische Eigenschaften, es verleiht nämlich der Farbe eine Thixotropic. Durch Reduzieren des Farbflusses bei niedrigen Schergeschwindigkeiten (rates of shear) hilft das Wachs, die überschüssige Abgabe von Farbe zu minimieren. Überdies fließt auftretende überschüssige Farbe nicht über die Maschine. Während des Drückens jedoch, wenn größere Schergeschwindigkeiten angewendet werden, besitzen die mit Wachs versetzten Farben geeignete niedrige Viskositäten, die den bei dem . Verfahren erforderlichen Farbübergang ermöglichen. Das Wachs trägt ferner bei der Lagerung zum Stoppen der

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Pigmentausscheidung bei. Der erforderliche Wachsgehalt kann zwischen 0 und 10 % in Abhängigkeit von dem verwendeten Pigment variieren.

Unten stehend werden Beispiele von Farben beschrieben, die in den Rahmen der Erfindung fallen.

Die Beispiele 1 bis 3 beschreiben einfache nicht-thixotropische Mischungen, die entweder für Offsetübertragungs- oder für Film- oder Schablonenmembranmaschinen geeignet sind. Das Beispiel 4- illustriert eine thixotropische Farbe, wobei die Theologischen Eigenschaften eingestellt werden können, in dem man den Wachsgehalt variiert, um die besten Betriebsbedingungen zu erzielen.

Beispiel 1

Diese Farbe basiert auf einem Alkydharz, das mit einem nicht aggresiven Lösungsmittel aus der Estergruppe kombiniert ist. Es wurde gefunden, daß die unten stehende Mischung eine hohe Druckqualität ergibt, wenn sie in Verbindung mit einer Tiefdruckmusterplatte und einem Übertragungskissen aus Silikonkautschuk oder -gummi verwendet wird.

7o Teile Alkydharz (Synolac 5o: bezogen von der Fa. Cray Valley Products Ltd., als 100 % nicht flüchtig) 3o Teile Tetrahydrofurfurylacetat (bezogen von der Fa.

Leek Chemicals Ltd.)

25o Teile Keramik-Pigment

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2,5 Teile Antioxydationsmittel (Creyvallac 9700: bezogen von der Fa. CY.P. Ltd.).

Es hat sich herausgestellt, daß diese Farbe sowohl auf glasierten Waren als auch auf Bisquitporzellan Druckmuster mit der erforderlichen Schärfe und Dichte ergibt. Hinzu kommt noch, daß ein achtstündiges Bedrucken durchgeführt worden ist, ohne daß sich die Druckgualität verschlechtert hätte oder ein Quellen des Silikonübertragungskissens aufgetreten wäre.

Beispiel 2

Diese Farbe basiert auf Wasser, wobei ein wasserlösliches Acryl als Harz verwendet wird. Esiiat sich wiederum herausgestellt, daß die unten aufgeführte Mischung eine hohe Druckqualität mit dem Tiefdruckmusterplattenverfahren ergibt. Bei dieser besonderen Farbe wird ein Weichmacher oder Plastifikator benötigt.

24 Teile Acrylharz

(Glascol HA 2: bezogen von Allied 55 Teile Wasser Colloieds als eine Wasser:Harzlösung) 2o Teile Triacetin

1oo Teile Keramikpigment

Beispiel 3

Diese Farbe ist frei von Lösungsmittel und basiert einfach auf einem Alkydharz und einem Keramikpigment. Durch die Abwesenheit des Lösungsmittels ist ein möglicher Angriff

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des Silikonkautschuks oder -gummis vollständig ausgeschaltet. Die Abwesenheit des Lösungsmittels begrenzt jedoch die Einstellmöglichkeit der physikalischen Eigenschaften der Farbe und so der Druckcharakteristxk.

Die unten aufgeführte Mischung hat hohe Druckqualitäten mit dem Tiefdruckmusterplattenverfahren ergeben.

1oo Teile Alkydharz (Synolac 34··' bezogen von der Pa. Cray

Valley Products Ltd., als 100 % nicht flüchtig)

25o Teile Keramikpigment.

Beispiel 4-

Diese Farbe besitzt thixotropisehe Eigenschaften und basiert auf einem Alkydharz, das mit einem nicht aggresxven Lösungsmittel aus der Estergruppe und einem Polyäthylen-Glycol-Wachs kombiniert ist. Die unten stehende Mischung hat bei Verwendung einer Tiefdruckmusterplatte und eines Silikonübertragungskissens eine hohe Druckqualität ergeben.

5o Teile Alkydharz (Synolc 5o: bezogen von der Fa. Cray

Valley Products Ltd., als 100 % nicht flüchtig)

5o Teile Tetrahydrofurfurylacetat (bezogen von der Fa.

Leek Chemicals Ltd.)

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195 Teile Keramikpigment

8 1/4 Teile Polyäthylen-Glykol 4,ooo (Carbowax 4-ooo bezogen von der

Fa.Union Carbide Ltd.)

1,5 Teile Antioxydationsmittel

Das Wachs wird so gewählt, daß es einen oberhalb der normalen Raumtemperatur liegenden Schmelzpunkt besitzt, der jedoch nicht so hoch ist, daß das Erhitzen der Farbe die Harzeigenschaften verändert.

Das vorgeschlagene Herstellungsverfahren geht folgendermaßen:

Die Farbkomponenten werden gewogen und auf übliche Weise vorgemischt. Die Farbe wird sodann unter ständigem Kühren auf 50° Celsius erhitzt und bei dieser Temperatur eine Minute lang gehalten, wobei das Umrühren andauert. Die Farbe wird dann auf JO Celsius abgekühlt, wobei wiederum dauernd gerührt wird, und schließlich in einem Dreifach-Mischwalzwerk (triple -roll milled) auf übliche Weise behandelt, wobei die Farbe vorzugsweise noch warm ist.

Wegen ihrer thixotropisehen Eigenschaften ergibt die Farbe ökonomische und"saubere" Betriebsbedingungen, wobei der Zwang zum dauernden Reinigen im Falle von Offsetübertragungsmaschinen entfällt.

Nach dem Bedrucken von Bisquitware kann die Farbmischung

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unmittelbar glasiert werden, ohne daß ein Härten oder Einbrennen durchlaufen werden muß. Es sind keine speziellen Probleme mit einer Glasurabweisung (glaze rejection) aufgetreten.

Silikonkautschuk oder -gummi kann nach den bei der Herstellung des Kautschuk oder -gummis verwendeten Vulkanisierverfahren (curing systems) eingruppiert werden. Die Lösungsmittel für die verschiedenen Silikonkautschuk oder -gummisysteme können unter den angegebenen chemischen Gruppen gefunden werden, die Wahl eines Lösungsmittels für ein bestimmtes Silikonsystem muß jedoch auf einem Tauchversuch von Silikonkautschuk oder -gummi in dem Lösungsmittel basieren.

Die genannten Beispiele beziehen sich nur auf das Tiefdruckmusterplattenverfahren. Das beschriebene Farbsystem ist jedoch in gleichem Maße für Film- oder Schablonendruckmaschinen des Ein- oder Mehrfarbentyps oder eines anderen Maschinentyps relevant, bei dem Übertragungskissen oder -membranen aus Silikonkautschuk oder -gummi verwendet werden. Fachleute sind im Stande, die Viskosität der Farbe auf den erforderlichen Wert durch Veränderungen der Anteile der Mischung einzustellen.

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Claims

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Tlie British Ceramic Research Association, Perikiiull, Stoke-on-Trent, StaffordsMre, England

Druckfarbe für Keramik- oder Töpferwaren

Ansprüche

1. Druckfarbe für Keramik- oder Töpferwaren, die ein Harz und ein Pigment enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie kein Lösungsmittel enthält.

2. Farbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Verhältnis von Harz:Pigment in dem Bereich von 1:1 bis 1:5 liegt.

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ORIGINAL INSPECTED

5· Farbe nach. Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ausserdem einen Weichmacher oder Plastifikator enthält.

4·. Druckfarbe für Keramik- oder Töpferwaren, die ein Harz und ein Lösungsmittel, die ein Medium bilden, und ein Pigment enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel und das Harz kompatibel sind und das Lösungsmittel nicht aggresiir mit Bezug auf Silikonkautschuk oder -gummi ist und diesen bzw. dieses nicht angreift.

5· Farbe nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß sie ausserdem ein Wachs zum erzielen der gewünschten rheologischen Eigenschaften enthält.

6. Farbe nach Anspruch 4 oder 5i dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel aus der Ester, Glykole, Alkohole und Wasser enthaltenden Gruppe ausgewählt sind.

7. Farbe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz aus der Alkyde, Acryle, Polyvinylacetat und Cellulose enthaltenden Grappe passend ausgewählt ist.

8. Farbe nach einem der Ansprüche 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Harzgehalt in dem Kedium im Bereich von 25 ti aufwärts liegt, wobei das Verhältnis von den gewünschten Druckeigenschaften abhängt.

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9· Farbe nach, einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Medium:Pigment in dem Bereich. 1:1 bis 1:5 liegt.

1 ο. Farbe nach einem der Ansprüche 5 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Wachs aus der Pölyäthylenwachs, Polyäthylen-Glykol-Wachs und Polypropylenwachs enthaltenden Gruppe ausgewählt ist.

11. Farbe nach, einem der Ansprüche 5 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Wachsanteil in der Farbe im Bereich, von 0 bis 10 % liegt.

12. Farbe nach, einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie ausserdem in der Tabherstellung an sich bekannte Additive entweder allein oder in Kombination enthält, wie Antioxydationsmittel, Netzmittel, Weichmacher, Plastifikatoren, die Viskosität steuernde Mittel, die Silikonkautschuk oder -gummi nicht angreifen.

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