DE69121425T2

DE69121425T2 - Zusammengesetzte beschichtung unterschiedlicher dicke mit einem farbgradienten quer zur bahnrichtung

Info

Publication number: DE69121425T2
Application number: DE69121425T
Authority: DE
Inventors: Debra Carol Francis; Siva Venkata Vallabhaneni; Bert Carl Wong
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2011-09-28
Also published as: AU660946B2; FI941400L; FI941400A0; CA2119857C; BR9107320A; JPH07501990A; EP0605416B1; JP3290437B2; US5500274A; WO1993005946A1; KR100196752B1; ES2090361T3; AU8664691A; CA2119857A1; DE69121425D1; EP0605416A1; FI941400A7; ATE141207T1; MX9205460A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Mehrschichtenbeschichtungen, die eine Gradientenfärbung in Querrichtung bereitstellen. Insbesondere wird ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtenbeschichtung, die eine variable Dicke in Querrichtung aufweist, bereitgestellt, bei dem vordosierte Beschichtungen gleichzeitig auf eine Trägerfolie aufgebracht werden, wobei eine Schicht der Beschichtung von gleichmäßiger Dicke und eine andere Schicht farbig und von unterschiedlicher Dicke in Querrichtung ist, wenn gemessen entweder von der Mitte oder einem Rand der Bahn. Die Färbung der Schicht mit der variablen Dicke stellt einen Gradienten in der optischen Dichte des Verbundstoffes bereit, der ihn zur Verwendung als Zwischenschicht zur Bereitstellung eines Vignette-Streifens auf einer Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe geeignet macht.
Ein Vordosier-Beschichtungsgerät, bestehend aus dimensionsstabilen und chemisch inerten Teilen, die eine Beschichtungsdüse bilden, kann erfindungsgemäß zur Verwendung bei der Herstellung der neuen Beschichtungen modifiziert werden. Ein Durchflußkanal für das Beschichtungsfluid wird gebildet durch Öffnungen, die in die Düsenteile hineingeschnitten sind, durch Öffnungen, die gebildet werden, wenn die Düsenteile zusammengesetzt werden oder durch beides. Die typische Praxis besteht darin, die Innengeometrie der Düse so zu konfigurieren, daß das Beschichtungsfluid zu einer Lage von gleichmäßiger Dicke extrudiert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Es ist bekannt, ein farbiges Bild, das eine kontinuierliche Abstufung in Querrichtung aufweist, durch Beschichtungstechniken wie Tiefdruck bereitzustellen. Produkte, die eine solche Variation aufweisen, finden Verwendung bei Verpackungsanwendungen sowie in Sicherheitsglas für Kraftfahrzeuge und bei baulichen Anwendungen.
Bei einigen Anwendungen wird der farblich abgestufte Streifen durch Koextrusion einer geschmolzenen farbigen Schicht zusammen mit einer klaren thermoplastischen Deckschicht gebildet. Die US-A-4 316 868 beschreibt ein solches Verfahren. Bei diesem Verfahren wird der farbige Streifen eingebettet in und bildet einen integralen Teil des thermoplastischen Folienmaterials.
Beide der eben erwähnten Verfahren besitzen natürliche Grenzen. Beispielsweise ist bei Anwendungen wie Tiefdruck die Gesamtqualität des abgestuften Bildes abhängig von der Qualität des Tiefdruckzylinders. Anwendungen, die Pigmentbasis-Beschichtungslösungen verwenden, legen dem Tiefdruck aufgrund der Anhäufung von Pigmentteilchen unter der Rakel, die bei dem Tiefdruckverfahren verwendet wird, zusätzliche Beschränkungen auf. Dies führt zu Streifen in dem beschichteten Produkt, was besonders bei Anwendungen nicht hinnehmbar ist, die eine hohe optische Qualität erfordern, wie in Kraftfahrzeug- Windschutzscheiben. Außerdem erfordert die begrenzte Lebensdauer des Zylinders aufgrund von Kratzern und Verschleiß der Zylinderoberfläche durch die Rakel eine Neugravur des Zylinders auf regelmäßiger Basis, was zusätzliche Kosten verursacht. Obschon die Farbabstufungen für thermoplastisches Folienmaterial für Sicherheitslaminatanwendungen durch ein Koextrusionsverfahren die Qualitätseinschränkungen, die für den Tiefdruck natürlich sind, aufheben, ist die Flexibilität hinsichtlich Farben und Breiten der Abstufungen begrenzt. Farb- und Breiteänderungen erfordern ein übermäßiges Reinigen der Düse und Modifikationen im Düsenaufbau, die kostspielig sind im Hinblick auf die Stillstandzeit und Laboranforderungen, die bei den Vorgängen betroffen sind.
Das Klingen- oder Rakel-Streichverfahren zur Bereitstellung eines verjüngten Querprofils wird in der australischen veröffentlichten Anmeldung AU-A-56153/90 beschrieben. Bei einem Rakel-Streichverfahren hängt die nasse Beschichtungsdicke einer Schicht ab von den physikalischen Eigenschaften der Beschichtungslösung wie der Viskosität. Eine exakte Kontrolle der Beschichtungsdicke ist besonders schwierig. Die exakte Kontrolle soll gemäß der australischen Anmeldung erreicht werden, indem ein komplexes Druckrückkopplungssystem angewendet wird. Die optische Dichte soll durch Mischen beider Lösungen in unterschiedlichen Anteilen kontrolliert werden. Dies kann zu einer Nichtgleichmäßigkeit eines Gradientenmusters führen.
Vordosier-Beschichtungsverfahren wie das Schlitzbeschichtungsverfahren wurden bisher zur Herstellung einer gleichmäßigen Beschichtungsdicke in Querrichtung angewendet. Die US-A-4 411 614 beschreibt ein solches Verfahren, bei dem Einlegescheiben in Flußverteilerkanälen zur Verbesserung der Fließgleichmäßigkeit von Beschichtungslösungen in Querrichtung verwendet werden. Solche Verfahren wurden bisher nicht zur Bereitstellung von Beschichtungen mit variabler Dicke in Querrichtung angewendet.
Das gleichmäßige Beschichten mit mehr als einer Schicht wird ebenfalls durch Vordosier- Beschichtungsverfahren praktiziert. Die US-A-2 901 770 beschreibt ein solches Apparatur.
Die mit den bisher angewendeten Beschichtungsverfahren einhergehenden Probleme werden durch die Erfindung gelöst, die ein leicht zu kontrollierendes Verfahren bereitstellt, bei dem eine Mehrschichtenbeschichtung auf einer Trägerfolie aufgebracht wird, um eine optische Dichtegradienten-Beschichtung von besserer Qualität bereitzustellen. Die Mehrschichtenbeschichtung kann leicht auf eine Klebefolie wie Polyvinylbutyral zur Einarbeitung in eine Sicherheitsglaslaminatstruktur übertragen werden. Das Verfahren bietet zusätzliche Vorteile, da Beschichtungen, die eine variable Dicke aufweisen, wenn gemessen entweder von der Mitte oder einem Rand der Bahn, und Beschichtungen verschiedener Breiten vor der Übertragung hergestellt werden können. Außerdem können die Beschichtungen bei einem solchen Verfahren vor der Übertragung optisch geprüft werden und bieten somit Gelegenheiten, den Ausschuß so gering wie möglich zu halten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Mehrschichtenbeschichtung von variabler Dicke und einer Gradientenfärbung in Querrichtung, wenn gemessen entweder von der Mitte oder einem Rand der Bahn, bereitgestellt, indem Beschichtungen aus einer Schicht eines nichtpigmentierten thermoplastischen Bindeharzes auf eine Trägerfolie und eine farbige Beschichtung von variabler Dicke in Querrichtung auf die Schicht des nichtpigmentierten Bindeharzes aufgebracht werden. Die Beschichtungen werden, wenn sie als lösungsmittelhaltige Lösung aufgebracht werden, zur Entfernung des Lösungsmittel getrocknet und stellen auf der Trägerfolie eine lösungsmittelfreie Mehrschichtenbeschichtung bereit. Es werden Beschichtungen bereitgestellt, die von einer minimalen zu einer maximalen Dicke von jedem Rand der Folie zu der Mitte der Folie oder alternativ von der Mitte der Folie zu jedem Rand der Folie verlaufen. Die Mehrschichtenbeschichtungen können optisch geprüft werden, bevor sie bis auf eine gewählte Breite eingeschnitten und in eine Laminatstruktur eingearbeitet werden, beispielsweise wenn sie auf eine klebende Zwischenfolienschicht übertragen werden, um eine glänzende Laminatstruktur bereitzustellen, die ein Band mit einem optischen Dichtegradienten aufweist.
Die Beschichtungen werden über eine Extrusionsdüse vordosiert, die eine Schlitzöffnung und Verteilerkanäle aufweist. Gemäß einer Ausführungsform ist ein Verteilerkanal konfiguriert, um eine Beschichtung von variabler Dicke in Querrichtung bereitzustellen, und ein anderer Verteilerkanal ist konfiguriert, um eine Beschichtung von gleichmäßiger Dicke entlang der Bahn bereitzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden innere Einlegescheiben in dem Verteilerkanal angeordnet. Die Einlegescheiben sind so geformt, daß sie eine farbige oder pigmentierte Beschichtung in einer variablen Dicke in Querrichtung abscheiden. Das pigmentierte Beschichtungsmaterial wird durch den oberen Abschnitt der Extrusionsdüse gepumpt. Gleichzeitig wird ein nichtpigmentiertes Beschichtungsmaterial mit einer Geschwindigkeit durch den unteren Abschnitt der Extrusionsdüse gepumpt, um eine Beschichtung von gleichmäßiger Dicke bereitzustellen.
Die beiden Beschichtungszusammensetzungen werden in Schichten übereinandergelegt, wenn sie aus der Schlitzöffnung in der Düse extrudiert werden.
Alternativ kann die erforderliche Dickeverteilung der Beschichtungen erhalten werden, indem eine Extrusionsdüse mit dem Fließkanal vorgesehen wird, der in die Wände der Düse hineingeschnitten ist, um die Beschichtungszusammensetzung zu der erforderlichen Dickeverteilung zu lenken.
Eingeschlossen innerhalb des Umfangs der Erfindung sind Variationen des eben Erwähnten, bei denen zusätzliche Schichten von Beschichtungslösung nacheinander oder gleichzeitig aufgebracht werden. Solche zusätzlichen Schichten können pigmentiert oder nichtpigmentiert sein. Diese zusätzlichen Schichten können eine gleichmäßige Dicke oder eine abgestufte Dicke besitzen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Zeichnungen:
Fig. 1 stellt einen seitlichen Aufriß einer Extrusionsbeschichtungsdüse dar.
Fig. 2 stellt einen seitlichen Aufriß einer Zweischlitz-Extrusionsbeschichtungsdüse dar.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Einlegescheiben, die aufeinandergestapelt und in die Düse von Fig. 1 oder Fig. 2 eingeführt werden können, um ein Dickeprofil in Querrichtung mit der größten Dicke an den Rändern der Beschichtung bereitzustellen.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Einlegescheiben, die aufeinandergestapelt und in die Düse von Fig. 1 oder Fig. 2 eingeführt werden können, um ein Dickeprofil in Querrichtung mit der größten Dicke in der Mitte der Beschichtung bereitzustellen.
Fig. 5 ist ein optisches Dichteprofil, das unter Verwendung des Stapels von Einlegescheiben erhalten wird, die in Fig. 3 gezeigt sind.
Fig. 6 ist ein optisches Dichteprofil, das unter Verwendung des Stapels der Einlegescheiben erhalten wird, der in Fig. 4 gezeigt ist.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines Einschubs für einen Düsenhohlraum.
Fig. 8 ist ein optisches Dichteprofil, das mit einem Einschub des in Fig. 7 gezeigten Typs erhalten wird.
Fig. 9 ist ein Querschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Produktes, bei der das optische Dichteprofil gezeigt ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird nun die gezeigte Beschichtungsapparatur bei der Durchführung eines Vordosier-Beschichtungsverfahrens verwendet. Dieser Typ von Beschichtungsverfahren unterscheidet sich von anderen Verfahren dadurch, daß die Geschwindigkeit der Abscheidung des Beschichtungsfluides durch die Geschwindigkeit gesteuert wird, mit der das Fluid an die Düse abgegeben wird. Die Extrusionsdüse ist gebildet aus einem oberen Teil 10 und einem unteren Teil 12, hergestellt aus dimensionsstabilem chemisch inertem Material. Typischerweise wird Edelstahl verwendet, jedoch können weitere geeignete Materialien verwendet werden. Ein Verteilerkanal ist in das obere Teil, das untere Teil oder in beide Teile hineingeschnitten, um das Beschichtungsfluid über die Breite der Düse zu verteilen. Fig. 1 zeigt einen Verteilerkanal 12, der in das untere Teil 11 hineingeschnitten ist. Das Beschichtungsfluid wird zu einer Schicht geformt und durch einen Extrusionsschlitz 14 zu der Bahn gelenkt. Schlitz 14 wird gebildet entweder durch die Abstandshalter oder Einlegescheiben zwischen den Düsenteilen oder durch eine Öffnung, die in die Teile hineingeschnitten ist. Bei der üblichen Praxis führt die Kombination von Verteilerkanalgeometrie und Schlitzgeometrie dazu, daß sich das Beschichtungsfluid als Lage auf einer Bahn oder Trägerfolie, die eine gleichmäßige Dicke aufweist, abscheidet.
Fig. 2 zeigt die Innenstruktur einer erfindungsgemäßen bevorzugten Apparatur. Die Extrusionsdüse wird gebildet von einem oberen Teil 10, einem unteren Teil 11 und einem Mittelteil 15, das die beiden Beschichtungsschichten trennt. Der Verteilerkanal 12 ist in das obere Teil und in das untere Stück 11 hineingeschnitten. Das Beschichtungsfluid wird den beiden Verteilerkanälen 12 über die Zufuhreinlässe 13 zugeführt. In einigen Fällen können die beiden Verteilerkanäle 12 zusammen mit den Zufuhreinlässen 13 an einer Seite des Mittelteils 15 hineingeschnitten sein. Der Extrusionsschlitz 16 der oberen Schicht wird gebildet durch einen Stapel von Einlegescheiben wie 18, 19, 20 oder 21, 22, 23, erläutert in den Figuren 3 und 4. Wie nachstehend beschrieben, sind die Einlegescheiben in der oberen Schicht so geformt, daß eine farbige oder pigmentierte Beschichtung in einer variablen Dicke in Querrichtung abgeschieden wird. Der Extrusionsschlitz 16 kann auch durch eine Öffnung gebildet werden, die in das obere Teil 10 oder das Mittelteil 15 hineingeschnitten ist. Der Extrusionsschlitz 17 wird entweder durch die Einlegescheiben zwischen dem Mittelteil 15 und dem unteren Teil 11 oder durch eine in die Teile hineingeschnittene Öffnung gebildet.
Beim Aufbau des Inneren der Beschichtungsdüsen werden zwei grundlegende Möglichkeiten angewendet, um eine gleichmäßige Verteilung der Beschichtungslösung zu garantieren. Bei der ersten Möglichkeit ist der Verteilerkanal groß genug, damit der Druckabfall in dem Verteilerkanal relativ zu dem Druckabfall in dem Schlitz vernachlässigbar ist. Da die Schwankung in dem Eintrittsdruck zu dem Schlitz vernachlässigbar ist, ist die Schwankung in der Fließgeschwindigkeit durch den Schlitz vernachlässigbar. Bei der zweiten Möglichkeit ist der Verteilerkanal so aufgebaut, daß die Summe des Druckabfalls in dem Verteilerkanal und des Druckabfalls in dem Schlitz über die Düsenbreite gleichmäßig ist. Erfindungsgemäß erstrecken sich diese beiden Möglichkeiten auf den Aufbau des Düseninneren, so daß ein Gradient in der Fließgeschwindigkeit in Querrichtung existiert.
Die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform verwendet einen Einschub, der in dem Verteilerkanal der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Düsen angeordnet sein kann und die Geometrie des Kanals ändert. Wie in Fig. 7 gezeigt, wird die Kontaktlänge in den Regionen 24 am Rand der Beschichtung länger gemacht. Keine Änderung in der Kontaktlänge existiert in Region 25 in der Mitte der Beschichtung. Diese Änderungen in der Geometrie führen zu mehr Fluß in der Mitte der Beschichtung und zu weniger Fluß an der Rändern der Beschichtung, da die größere Kontaktlänge zu mehr Beschränkung des Flusses führt. Die Erfindung betrifft auch Einschübe mit einer Kontaktlängenvariation im Zentralbereich der Beschichtung ohne Variation an der Rändern der Beschichtung. Dieser Einschub kann aus Metall oder einem geeigneten polymeren Material hergestellt werden, das geformt werden kann und unter den Betriebsbedingungen für die Düsen dimensionsstabil bleibt. Bei einer anderen Ausführungsform wird der Einschub durch eine Einlegscheibe oder einen Stapel von Einlegescheiben ersetzt, die aufgebaut sind, um den gewünschten Gradienten bereitzustellen. Die Teile dieser Einlegescheiben füllen die bisher offenen Bereiche des Schlitzes und ändern die Innengeometrie des Schlitzes. Da der Druckabfall eines Newtonschen Fluides, das durch einen dünnen Schlitz fließt, proportional ist zu der Länge des Schlitzes und umgekehrt proportional ist zu dem Quadrat der Schlitzhöhe, wird ein Gradient in der Fließgeschwindigkeit des Beschichtungsfluides erzielt.
Die unterschiedlichen erfindungsgemäßen Möglichkeiten im Einlegescheibenaufbau können angewendet werden, um Beschichtungsdickegradienten in Querrichtung zu erzeugen. Eine Möglichkeit, bezeichnet als die Möglichkeit der Randverjüngung ist gedacht, um Beschichtungsdickegradienten an den Rändern der Beschichtung in Querrichtung bereitzustellen. Der Aufriß, wie in Fig. 3 gezeigt, der Form der einzelnen Einlegescheiben 18 und 19 und 20, die aufeinandergestapelt sind, um eine randverjüngte Beschichtung zu erhalten, ist schematisch in Fig. 3 gezeigt. Eine andere Möglichkeit, bezeichnet als die Möglichkeit der Mittelteilverjüngung, ist gedacht, um Beschichtungsdickegradienten in der Mitte der Beschichtung in Querrichtung bereitzustellen. Wie in Fig. 4 gezeigt, werden die Einlegescheiben 21, 22 und 23 aufeinandergestapelt, um Beschichtungsdickegradienten in der Mitte der Beschichtung zu erhalten. Die Form der einzelnen Einlegescheiben und die Anzahl der Einlegescheiben, die aufeinandergestapelt werden, können in Abhängigkeit von dem gewünschten Beschichtungsdickeprofil in Querrichtung, den Eigenschaften des Beschichtungsfluides und den Beschichtungsverfahrensbedingungen geändert werden.
Es wird gefunden, daß die Beschichtungsdickevariation in Querrichtung zu einer entsprechenden optischen Dichtevariation in Querrichtung führt, wenn die Beschichtung Färbemittel enthält. Fig. 4 und Fig. 6 in dem nachstehend beschriebenen Beispiel zeigen optische Dichtevariationen für die Möglichkeiten der Mittelteilverjüngung und der Randverjüngung. Für Anwendungen, wie in Kraftfahrzeug-Windschutzscheiben, wird die Beschichtung im Mittelteil eingeschnitten, um zu potentiell zwei Gradientenbändern zu führen. Bei einigen Anwendungen kann es zweckmäßig sein, mehrere Serien aus zwei oder mehreren Beschichtungen durch einen geeigneten Aufbau der Düse oder des Stapels von Einlegescheiben oder durch beides aufzubringen.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Produktes. Es wird eine Verbundstruktur bereitgestellt, bestehend aus einer Trägerfolie 30, die eine erste Schicht aus polymerem Bindeharz 28 und eine farbige polymere Bindeharzschicht 26 aufweist, die eine variable Dicke und eine Gradientenfärbung (a-b und c-d) in Querrichtung aufweist, wenn gemessen entweder vom Mittelpunkt oder einem Rand der Bahn.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Innengeometrie der Düse hergestellt, um das gewünschte Fließprofil zu ergeben. Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines Düseneinschubs, der in einem Düsenhohlraum verwendet wird, um eine Variation des Flusses in Querrichtung zu erhalten. Dies kann durch einen geeigneten Aufbau des Verteilerkanals, des Extrusionsschlitzes oder von beidem erreicht werden.
Ein Vorteil des Einschub- und insbesondere des Einlegescheibenaufbaus ist der wirtschaftliche Vorteil einer Bereitstellung eines neuen und gewünschten Fließprofiles ohne den Aufwand der Herstellung einer neuen Düse. Die speziell aufgebaute Düse besitzt den Vorteil von Produktionsrobustheit.
Die Erfindung umfaßt ferner das Aufbringen von mehreren Schichten von Beschichtungslösung, entweder nacheinander oder gleichzeitig. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann eine nichtpigmentierte Lösung mit einem gleichmäßigen Dickeprofil in Querrichtung direkt auf das Bahnsubstrat aufgebracht werden, und eine pigmentierte Lösung kann mit einem variablen Dickeprofil in Querrichtung auf die nichtpigmentierte Schicht aufgebracht werden. Es können Fälle existieren, in denen die umgekehrte Reihenfolge der Schichten bevorzugt sein kann. Die Beschichtungsdicke der beiden Schichten wird von mehreren Faktoren bestimmt, wie durch die optische Dichte der farbigen Schicht, durch das Beschichtungsdickeprofil in Querrichtung und die gewünschten Eigenschaften der Beschichtung. Die maximale Beschichtungstrockendicke der einzelnen Schichten beträgt etwa 100 µm.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine pigmentierte Beschichtungszusammensetzung hergestellt, indem Färbemittel oder Pigmente in einem Bindeharz dispergiert werden. Eine nichtpigmentierte Harzlösung wird hergestellt, indem das Bindeharz in einem geeigneten Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch aufgelöst wird. Das gewählte Harz kann dasselbe sein oder unterschiedlich sein wie dasjenige, das bei der Herstellung der pigmentierten Dispersion verwendet wird. Die Beschichtung wird bei Geschwindigkeiten von 914 m pro min (30 Fuß pro min) bis 152,4 m pro min (500 Fuß pro min) durchgeführt. Die Beschichtungen werden sofort getrocknet, nachdem sie auf die Trägerfolie aufgebracht worden sind.
Die zur Färbung verwendeten Pigmente sind vorzugsweise kristalline Feststoffe mit einer extrem feinen Teilchengröße, die spezifische Oberflächen zwischen 25 und 600 m²/g, wie gemessen durch das BET-(Brunauer-Emmett-Teller)-Verfahren, aufweisen. Bei der Auswahl der Pigmente ist die Farbstabilität ein wichtiger Faktor, insbesondere bei Anwendungen im Freien, wie für Kraftfahrzeug-Windschutzscheiben. Lichtechte Pigmente wie Kupferphthalocyaninblau, Kupferphthalocyaningrün, Carbazolviolett, Anthrachinonrot, Chinacridonrot, Cadmiumsulfoselenidrot, Monoazorot, Azokondensationsgelb, Monoarylidgelb, Diarylidgelb sowie Ruß oder Kombinationen von Pigmenten können verwendet werden. Bei einigen Anwendungen kann es vorteilhaft sein, eine Kombination von Pigmenten und Farbstoffen zum Erzielen eines Gleichgewichts zwischen Farbstabilität und verringerter Trübung zu verwenden.
Bei der Herstellung der Tinten zur erfindungsgemäßen Verwendung umfassen geeignete Bindeharze Nitrocellulose, Celluloseester wie Cellulosebutyrat, Celluloseacetatpropionat und Celluloseacetat und Polyvinylacetale wie Polyvinylbutyral. Bevorzugte Bindeharze sind Polyvinylbutyrale mit einem Hydroxylgehalt, berechnet als Polyvinylalkohol von etwa 10 bis 35 Gew.-%. Der Polyvinylacetatgehalt dieser Harze beträgt etwa 0 bis 5 Gew.-%, und der Polyvinylbutyralgehalt beträgt etwa 60 bis 90 Gew.-%. Das Gewichtsmittelmolekulargewicht dieser Harze, wie bestimmt durch die Größenausschlußchromatographie, beträgt etwa 10 000 bis 250 000. Der Gehalt des Polyvinylalkohols, Polyvinylacetates und des Polyvinylbutyrals zusammen mit dem Gewichtsmittelmolekulargewicht beeinflußt stark verschiedene Eigenschaften der Tinte wie Oberflächenspannung, Auswahl von Lösungsmittel/Lösungsmittelgemisch, Übertragungsbedingungen, Haftung und Sturzfestigkeit der Übertragungsfolienbeschichtung bei Verwendung bei Sicherheitsglasanwendungen. Bevorzugte Bindeharzbeladungen in den Tinten, ausgedrückt als Gewichtsprozent Bindeharz in der Beschichtungstintenlösung, betragen etwa 0,1 bis 40 %.
Das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch sollte chemisch inert sein gegenüber dem in der Trägerfolie verwendeten Material. Bevorzugte Lösungsmittel in Mengen von etwa 28 bis 99 Gew.-% Tinte, die verwendet werden können, sind Alkohol wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, Diacetonalkohol und Benzylalkohol, Glycolether wie 1-Methoxy-2-propanol, Butylglycol und Methoxybutanol, Ester wie Glycolsäure-n-butylester, Ketone wie Cyclohexan und N-Methyl-2-pyrrolidon. Außerdem können Nichtlösungsmittel und Lösungsmittel, die eine begrenzte Lösekraft aufweisen, wie Methylethylketon, Methylisobutylketon, Methylacetat, Ethylacetat, n-Butylacetat, aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexanon und Toluol in Verbindung mit den Lösungsmitteln verwendet werden.
Dispersionsmittel sind bei der Herstellung der Pigmentbasis-Tinten, die erfindungsgemäß verwendet werden, geeignet. Die Wahl des Dispersionsmittels hängt ab von dem Pigment, dem Bindeharz und dem in den Tinten verwendeten Lösungsmittel. Additive wie Weichmacher können in den Tinten und den Bindeharzbeschichtungen verwendet werden, um die Biegsamkeit der Schichten zu verbessern. Außerdem können nichtionische oberflächenaktive Mittel verwendet werden, um die Oberflächenspannung der Tinte zu verringern und um das Benetzen und Nivellieren der Beschichtung auf der Trägerfolie zu fördern.
Die Trägerfolie kann ausgewählt werden aus solchen Materialien wie Polypropylen-, Polyester-, Polyamid- und Polyvinylfluoridfolie. Die Dicke der Folie beträgt im allgemeinen etwa 0,00127 bis 0,0762 cm (0,0005 bis 0,03 in.). Die Trägerfolie kann bis zu einem gewünschten Oberflächenspannungsniveau durch eine Flammbehandlung oder Coronabehandlung, was den Fachleuten gut bekannt ist, behandelt werden.
Die erfindungsgemäßen Produkte sind besonders geeignet zur Übertragung unter Wärme auf thermoplastisches Folienmaterial, das eine aufgerauhte Oberfläche aufweist, wie plastifiziertes Polyvinylbutyral, das in Sicherheitsglaslaminaten verwendet wird. Die Verbundstruktur überträgt sich bei mäßigen Temperaturen leicht auf die aufgerauhte Oberfläche, indem das Polyvinylbutyral-Folienmaterial und der Verbundstoff über Quetschwalzen, die auf -1 bis 150 ºC (30 bis 300 ºF) erhitzt werden, miteinander in Kontakt gebracht werden. Durch Bereitstellung einer nichtpigmentierten Beschichtung von gleichmäßiger Dicke auf der Trägerfolie wird die pigmentierte Beschichtung, die von einer maximalen Dicke bis im wesentlichen 0 schwankt, während der Übertragung gestützt, und die Qualität des optischen Gradienten wird während des Übertragungsverfahrens nicht gestört.
Die erfindungsgemäßen Produkte können direkt zur Herstellung von Laminaten verwendet werden. Beispielsweise kann ein Glas/Kunststofflaminat hergestellt werden, indem der Verbundstoff unter Verwendung geeigneter bekannter Klebematerialien wie Polyvinylbutyral- oder Polyurethanfolie auf eine Glastafel aufgeklebt wird. Die Trägerfolie kann mit einer bekannten Schutzbeschichtung des in der US-A-4 177 315 und der US-A-4 469 743 beschriebenen Typs beschichtet sein.
Die Erfindung wird weiter anhand der folgenden Beispiele erläutert, in denen Teile und Prozentgehalte, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen sind.

BEISPIEL 1

Der in Fig. 3 und Fig. 4 erläuterte Stapel von Einlegescheiben wurde wie in Fig. 2 gezeigt in eine Extrusionsdüse eingeführt und verwendet, um sich am Rande bzw. in der Mitte verjüngende Beschichtungen aufzubringen. Die Einlegescheiben wurden beim Aufbau der oberen Schicht einer Zweischichten-Extrusionsdüse verwendet. Die Düse für die untere Schicht war aufgebaut, um eine gleichmäßige Dicke der Beschichtungslösung in Querrichtung aufzubringen. Eine pigmentierte Lösung wurde durch die obere Schicht der Düse aufgebracht, und eine nichtpigmentierte Lösung wurde durch die untere Schicht der Düse aufgebracht. Das Folgende sind die Zusammensetzungen der einzelnen Schichten:

pigmentierte Lösung:

Ruß 0,90 %
Polyvinylbutyralharz 13,10 %
1-Propanol 38,70 %
1-Methoxy-2-propanol 38,70 %
n-Methyl-2-pyrrolidon 8,60 %

nichtpigmentierte Lösung:

Polyvinylbutyralharz 9,81 %
1-Propanol 60,08 %
1-Methoxy-2-propanol 24,71 %
n-Methyl-2-pyrrolidon 5,45 %
Die Beschichtungen wurden auf eine Polyethylenterephthalatfolie von 0,0051 cm (0,002 in.) Dicke bei einer Geschwindigkeit von 45,72 m/min (150 Fuß pro min) aufgebracht. Die Beschichtungsbreite betrug 30,48 cm (12 in.). Nach dem Aufbringen der Beschichtungslösung wurde die Folie durch eine Luftrockneranordnung bei 66 ºC (150 ºF) hindurchgeführt, um die Lösungsmittel zu entfernen. Die durchschnittliche Beschichtungsdicke der getrockneten Mehrschichtenbeschichtung betrug 2 µm. Die Beschichtungsdicke der Mehrschichtenbeschichtungen wurde bei der Möglichkeit der Randverjüngung im Mittelteil und bei der Möglichkeit der Mittelteilverjüngung im Randteil bestimmt, da die Beschichtungsdicke, die gekennzeichnet ist durch eine konstante optische Dichte, im wesentlichen konstant ist, wie in den optischen Dichteprofilen in Fig. 5 und Fig. 6, die nachstehend diskutiert sind, gezeigt. Die optische Dichte wurde in gleichen Abständen über die Breite von 30,48 cm der Beschichtung mit einem Transmissionsdensitometer (Model TD-904, Macbeth, eine Abteilung der Firma Kollmorgen Corporation, Newburgh, New York) bestimmt. Beispielsweise wurde die in Fig. 6 gezeigte Positionszahl in 95 gleiche Abschnitte unterteilt, die 0,3208 cm (0,1263 in.) voneinander beabstandet sind.
Wie in Fig. 6 gezeigt, schwankt die optische Dichte als Funktion der Position auf der Bahn von nahezu null an den Rändern, entsprechend einer Beschichtungsdicke von nahezu null der pigmentierten Schicht, bis zu einem maximalen Wert in der Mitte, entsprechend dem dunkelsten Bereich des Bandes. In den sich in der Mittel verjüngenden Bändern schwankt das optische Dichteprofil von Fig. 5 von nahezu null in der Mitte, entsprechend der Beschichtungsdicke von nahezu null der pigmentierten Schicht, bis zu einem maximalen Wert an den Rändern, entsprechend der maximalen Beschichtungsdicke. Um den für eine Fahrzeug-Windschutzscheibe erforderlichen Streifen zu bilden, wird das beschichtete Band entlang der Mitte eingeschnitten, um zwei Streifenmuster zu ergeben.

BEISPIEL 2

Mit dem in Fig. 7 erläuterten Düseneinschub wurde eine Beschichtung hergestellt. Dieser Einschub wurde in dem Hohlraum einer Einschicht-Beschichtungsdüse angeordnet. Der Einschub war aufgebaut, um eine sich am Rand verjüngende Beschichtung herzustellen, indem mehr des Beschichtungsflusses zu der Mitte der Düse und relativ wenig des Flusses zu den Rändern der Düse gelenkt wurde. Die Lösungszusammensetzung für diese Beschichtung ist in der US-A-4 489 154, "Process for Preparing a Surprint Proof" von H.W. Taylor, angegeben.
Die Beschichtungen wurden mit einer Geschwindigkeit von 15,24 m pro min (50 Fuß pro min) auf eine 0,0051 cm (0,002 in.) dicke Polyesterfolie aufgebracht. Die Beschichtungsbreite betrug 30,48 cm (12 in.). Nach dem Aufbringen der Beschichtung wurde die Bahn durch eine Reihe von Lufttrocknern bei 77 ºC (170 ºF) hindurchgeführt, um das Lösungsmittel zu verflüchtigen. Das entsprechende optische Dichteprofil der fertigen Folie wurde bestimmt wie in Beispiel 1 beschrieben und wie in Fig. 8 abgebildet.
Das obige Beispiel erläutert, daß die Beschichtungsdickevariation in Querrichtung durch einen geeigneten Aufbau des Hohlraums einer Düse erreicht werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbundbeschichtung mit variabler Dicke und einem Gradienten in der Farbgebung in Bahn-Querrichtung, das gekennzeichnet ist durch die Ablagerung auf eine Trägerfolie (30)

(a) einer Schicht aus einer nichtpigmentierten polymeren Bindeharzlösung (28), die über die Breite der Folie eine gleichmäßige Dicke aufweist und einer Schicht aus einer farbigen polymeren Bindeharzlösung (26) von variabler Dicke in Bahn-Querrichtung, die einen Gradienten in der Farbgebung in Bahn-Querrichtung aufweist, der entweder vom Mittelpunkt oder vom Rand der Bahn gemessen wird; und durch

(b) Trocknen der Beschichtungen, um eine trockene Verbundbeschichtung bereitzustellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen durch eine Extrusionsdüse (10, 11, 12, 13) vordosiert werden, die eine Schlitzöffnung (14) aufweist, wobei die Düse konfiguriert ist, um einen Fließgeschwindigkeitsgradienten für die farbige Bindeharzlösung (26) durch die Schlitzöffnung (14) in Bahn- Querrichtung bereitzustellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dickegradient (a-b, c-d) durch einen Verteilerkanal (12) mit den internen Einlegscheiben (18, 19, 20) bereitgestellt wird, die in dem Verteilerkanal angeordnet sind, wobei die Einlegscheiben konfiguriert sind, um einen vorbestimmten Fließgeschwindigkeitsgradienten in Bahn-Querrichtung bereitzustellen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die farbige Beschichtungslösung (26) Pigmente enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerharz Polyvinylbutyral ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Verbundbeschichtung mit einer Schicht aus einer unpigmentierten Bindeharzlösung beschichtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten gleichzeitig abgelagert werden.

8. Trägerfolie (30), die darauf eine Verbundbeschichtung aufweist, gekennzeichnet durch eine Schicht aus unpigmentiertem polymerem Bindeharz (28), die eine gleichmäßige Dicke aufweist, und durch eine farbige polymere Bindeharzschicht (26), die eine variable Dicke und einen Gradienten in der Farbgebung (a-b, c-d) in Bahn-Querrichtung aufweist, gemessen entweder von der Mitte oder am Rand der Bahn.

9. Trägerfolie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindeharz Polyvinylbutyral ist.

10. Trägerfolie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Färbemittel Pigmente sind.

11. Trägerfolie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale trockene Beschichtungsdicke der einzelnen Schichten 100 µm beträgt.

12. Trägerfolie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyester-, Polypropylen-, Polyamid- und Polyvinylfluorid-Folie.

13. Laminat, von dem die Trägerfolie nach Anspruch 8 abgezogen wird und das auf ein starres Substrat aufgeklebt wird, um auf dem Substrat ein farbiges Gradientenband bereitzustellen.