Haltbare, gleichmässige Bronzepaste. Gc.gensland der Erfindung; ist eine halt bare. gleichmässige Bronzepaste, deren He- tallschüppchen dauernden Hochglanz und dauernde Schwimmfähigkeit besitzen.
Bronzepasten bestehen in der Hauptsache aus sehr kleinen Metallteilchen, zum Beispiel Aluminium, Kupfer etc., in Gestalt winziger Blättchen oder Schüppchen. Im allgemeinen ist es wünschbar, dass sie einen hohen Glanz aufweisen. Bisher wurde dieser Glanz durch lange fortgesetztes Polieren und Altern der Metallteilchen in Gegenwart eines geringen Prozentsatzes einer fettigen oder öligen Sub stanz, wie zum Beispiel Stearinsäure, erzielt.
So behandelte Metallschüppchen schwimmen einige Zeit in den gewöhnlichen Lacklöse mitteln und sammeln sich zum Teil auf der Oberfläche der Flüssigkeit, wobei sie sich mit ihren hochglänzenden Flachseiten paral lel zu der genannten Oberfläche einstellen. Zufolge dieses Umstandes bilden sie eine zu sammenhängende, spiegelnde Oberflächen- schiebt, die ähnlich wie ein Stück polierten Blattmetalles wirkt. Man nennt daher diese Erscheinung "Blattbildung".
Selbst stärk sten Glanz aufweisende Bronzepulver liefern keine hochglänzende Bronzierung, wenn ihnen diese Eigenschaft, auf der Oberfläche zu schwimmen und dort eine zusammen hängende, blattförmige Schicht zu bilden, mangelt. Diese Schwimmfähigkeit und Eigenschaft der Blattbildung ist eine Folge der Behandlung mit Stearinsäure oder ähn lichen Substanzen. Solange seine Schwimm fähigkeit anhält, besitzt das Metallpulver hohen Glanz oder ein spiegelartiges Aus sehen.
Es ist jedoch Tatsache, dass Anstrich bronzen beim Stehen ihren Glanz rasch ein büssen, das heisst das Metallpulver verliert mit der Schwimmfähigkeit auch den Hoch glanz. Deshalb pflegte man bis anhin Bronze pulver und Trägerflüssigkeit .getrennt auf den Markt zu bringen und es dem An- streicher zu überlassen, das Anmachen nach Bedarf vorzunehmen. Diesem Vorgehen haf ten die aus der ausserordentlichen Leichtig keit des Metallpulvers sich ergebenden Übel stände an. Das Pulver wird leicht umher geblasen, es kann mit Luft explosive Ge menge bilden und das Anmachen zieht sich so lange hinaus, bis sämtliche Metallteilchen mit Trägerflüssigkeit benetzt sind.
Es hat sich nun gezeigt, dass der er wähnte Verlust der Schwimmfähigkeit und des Glanzes auf der Einwirkung gewisser, in der Trägerflüssigkeit enthaltener Zusätze beruht. Die in der Lack- und Anstrich farbenindustrie gebräuchlichen Lösungs- und Verdünnungsmittel werden meistens mit Sikkativen, trocknenden Ölen und Natur- oder 'Kunstharzen versetzt. Diese Beimen gungen sind es, welche die Bronzepasten in genannter Weise schädlich beeinflussen.
Es soll indessen eingeräumt werden, dass unter den zahlreichen Harzen vielleicht das eine oder das andere keinen schädigenden Einfluss auf die Schwimmfähigkeit und den Glanz der Metallschüppchen ausübt.
Gemäss vorliegender Erfindung enthält die haltbare, gleichmässige Bronzepaste dauern den Hochglanz und dauernde Schwimm fähigkeit aufweisende Metallschüppchen, welche in einer die genannten Eigenschaften in keiner Weise schädigenden, noch schädi gende Substanzen enthaltenden Flüssigkeit suspendiert sind.
Sie kann ausserdem ein emulgierendes Mittel enthalten, wodurch die Aufrecht erhaltung der Gleichmässigkeit unterstützt wird. Geeignete Mittel dieser Art sind zum Beispiel Aluminiumstearat und Trioxyäthyl- aminstearat, namentlich, wenn die Schüpp- chen aus Aluminium bestehen.
Eine der Erfindung entsprechende Paste ist beispielsweise zusammengesetzt aus 58 hochglänzenden Aluminiumschüppchen, l ,o' Stearinsäure, 1 % Aluminiumstearat und .10 % Lackbenzin.
Zur Herstellung solcher Bronzepasten eignet sich das nachstehende Verfahren, wel- clies gegenüber den bekannten Methoden schi- erhebliche Vorzüge aufweist.
Es wurde nämlich gefunden, dass sich Hochglanz und Schwimmfähigkeit auch mit Umgehung der umständlichen Prozedur des Alterns erzeugen lassen. Dies kann dadurch erreicht -werden, dass man die Metallschüpp- chen mit einem Hochglanz und Schwimm fähigkeit erzeugenden Mittel behandelt, und zwar in Gegenwart eines Lösemittels, wel ches die genannten Eigenschaften in keiner Weise schädigt, noch schädigende Substan zen enthält.
Diese Behandlung kann gleichzeitig mit der Zerkleinerung des Metalles zu Schizpp- chen vorgenommen werden, indem man das Vermahlen zu Schüppchen in Gegenwart der Lösung durchführt. Man erreicht so den dop pelten Vorteil, dass die Zerkleinerung des Metalles zu Schüppchen und die Erzeugung von Hochglanz und Schwimmfähigkeit in einem Arbeitsgange bewirkt werden, und dass ausserdem jede Explosionsgefahr vermieden wird.
Man kann aber auch das Metall vorerst in Schüppchenform bringen und nachher der genannten Behandlung unterwerfen. Dies kann durch einfaches Umrühren der sauberen Schüppchen in der Lösung geschehen. Durch Anwendung von Hitze lässt sich der Vor gang beschleunigen, doch sind hierbei zu hohe Temperaturen zu vermeiden. Am besten eignet sich eine zwischen 20 und 100 C liegende Temperatur. Bei ungefähr .50 C erzielt man leicht ein gutes Ergebnis.
Als Lösungsmittel eignen sich zum Bei spiel Lack- und Ölfarbenverdünnungsmittel. sofern sie den Hochglanz und die Schwimm fähigkeit nicht beeinträchtigen. Derartige Lösungsmittel sind zum Beispiel Lackbenzin (eine zwischen ungefähr<B>150'</B> C und etwa 200' C übergehende Petroleumfraktion), Terpentinöl, Benzol.
Die Hochglanz auf weisenden Metallschüppchen behalten in Flüssigkeiten der oben genannten Art diese Eigenschaft unbegrenzt lange bei, während dieselben Schüppchen in gewöhnlichem Lack, der meist neben einer derartigen Flüssigkeit noch Sikkative, trocknende Öle und Natur- oder Kunstharze enthält, die genannten Eigenschaften ,gewöhnlich bald einbüssen.
Als Hochglanz und Schwimmfähigkeit erzeugende Substanzen kommen beispiels weise in Betracht: Stearinsä.ure, Palmitin- @äure.
Beispiel: Eine gegebene Gewichtsmenge von sa.u- heren Aluminiumsehüppchen wird mit dem fünffachen Quantum einer 2%igen Lösung von Stearinsäure in Lackbenzin unter Um rühren bei Luftzutritt auf<B>50'</B> C erhitzt. Die überschüssige Flüssigkeit wird, bei spielsweise durch Abfiltern, entfernt. Das Produkt, eine haltbare Paste, lässt sich leicht mit. Lack oder Lackbenzin vermischen.
Die Zerkleinerung de" Metalles kann mit- telst Stampf- oder Kugelmühlen geschehen. Kugelmühlen liefern ein feines und gleich mässiges Produkt, doch war man bisher wegen der darin entwickelten Reibungs wärme und der Gefahr der Funkenbildung frenötigt, zur Vermeidung von Explosionen strenge Vorsichtsmassregeln zu treffen. Im allgemeinen wird deshalb das Mahlen unter Ausschluss von Luft vorgenommen. Jeden falls ist es bisher üblich gewesen, das Me tall in Gegenwart einer geringen Menge Fett oder Öl, zum Beispiel Talg, Olivenöl oder Stearinsäure zu mahlen.
Das aus der 1Tüble kommende Pulver schwimmt aber nicht in Lack. Es wurde deswegen durch in einer Trommel angeordnete, rotierende Bürsten poliert und hernach dem Altern überlassen. Bei dem vorliegenden Verfahren zur Erzielung der Eigenschaften des Schwimmens und Spiegelns können nun die Operationen des Polierens und Alterns weg fallen.
Die Zerkleinerung des Metalles kann auch in Anwesenheit der Lösung des Schwimm- fähigkeit und Hochglanz bewirkenden Mit lels vorgenommen werden, wobei zweckmässig eine hinreichende Menge Flüssigkeit zur An wendung kommt, um leichte Bearbeitbarkeit der Masse zu gewährleisten. Durch diese Vorgehen wird das Metall nicht nur in Pulverform übergeführt, sondern es wird ihm zugleich die Eigenschaft der Schwimmfähig keit erteilt. Brauchbare Bronzepasten lassen sich auf diese Weise durch eine verhältnis mässig einfache Operation und in verhältnis mässig kurzer Zeit herstellen. Überdies hat.
man nicht mehr nötig, die Luft aus der Kugelmühle zu entfernen, da die Flüssig keit die Bildung explosiver Metallstaub Luftgemenge verhindert. Bei der Zerkleine rung von Aluminium nach diesem Verfah ren ist die Gegenwart von Luft oder Sauerstoff zur Erzielung der gewünschten Schwimmfähigkeit sogar zweckmässig. Dies steht in völligem Gegensatz zu den An schauungen, welche bisher auf diesem Ge biete herrschten, auf Grund deren die Atmo sphäre in der Kugelmühle sorgfältig über wacht wurde, um die Bildung explosiver Gemenge zu verhüten.
Nachdem das Metall zu dem erforder lichen Feinheitsgrade vermahlen worden ist, lässt sich die überschüssige Flüssigkeit leicht entfernen. Aluminium enthaltende Paste kann in einer Sauerstoffatmosphäre ohne Schaden auf 50 erhitzt werden, während sie in einer nicht oxydierenden Atmosphäre, zum Beispiel Leuchtgas, auf 200' C erhitzt werden darf.
Das Mahlen von Aluminium kann in einer Kugelmühle so reguliert werden, dass man eine marktfähige, beständige, gleich mässige Paste erhält. So wird beispiels weise bei Anwendung von Stearinsäure als Schwimmfähigkeit herbeiführendes Mittel eine ausreichende Menge des als emulgieren- des Mittel wirkenden Aluminiumstearates gebildet, so dass, nach Zurückführung des Flüssigkeitsquantums auf das erforderliche Mass, eine etwa 60A Aluminium enthaltende Paste sich ergibt.
Es ist bekannt, dass beim Vermahlen der zur Herstellung von Bronzepulvern dienen den Metalle verschiedene mechanische Falk- toren äusserst wichtige Rollen spielen. Bei spielsweise üben bei Anwendung einer Kugelmühle die Grösse der Mühle, der Kugel durchmesser, die Schlagstärke und die Dreh- geschwiiidigkeit ihren Einfluss auf die Qua lität des Produktes aus.
Wenn zum Beispiel die Operationen der Blättchen- und der Hoehglanzbildung gleich zeitig ausgeführt werden sollen, so hat das Mahlen durch Schlag, nicht durch Reibung zu geschehen, und das Metall darf nicht übermässig beansprucht werden. Es gibt nämlich in der Schlagstärke, welcher das Me tall ausgesetzt werden soll, ein Optimum, und in dem Masse, als dieser Punkt über schritten wird, erhält man fortschreitend weniger befriedigende Resultate. Auch die Temperatur, bei welcher die Operation durchgeführt wird, ist zu kontrollieren, da hier ebenfalls ein Optimum besteht.
Ferner muss auf die Verhältnisse zwischen der Menge des Metalles und der Grösse des Me tallteilchens, der Menge der Stearinsäure und des Aluminiumstearates, der Menge und Art der Flüssigkeit, der Atmosphäre und der Temperatur Rücksiebt genommen werden. Diese Verhältnisse lassen sich nicht berech nen; sie sind durch Versuche festzustellen.
Da es bequemer ist, die Schüppchen- und Ilochglanzerzeugung gleichzeitig vorzu nehmen, wird vorzugsweise so verfahren. Die Zerkleinerung kann man zwar in ver schiedenartigen Mahlvorrichtungen vorneh men, in denen eine Schlagwirkung ausgeübt wird, jedoch verdient eine Kugelmühle den Vorzug.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 und 2 eine zur Ausführung geeignete Kugelmühle bei spielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 veranschaulicht die richtige Wir kungsweise der Mühle, bei der die Kugeln in der nachstehend beschriebenen Weise vor wiegend eine Schlagwirkung auf die Metall teilchen ausüben, während Fig. n die Vor gänge bei unrichtigen Arbeitsbedingungen zeigt, also wenn zuviel Abschleif- und Reib wirkung vorhanden ist.
Gute Resultate werden erhalten, wenn auf je 454 g (1 englisches U) Aluminium pulver, dessen Teilchengxösse einem Sieb von <B>1600;</B> Maschen pro cm\ entspricht (vergl. Ab satz A und B), 454 g Lackbenzin (vergl. Absatz C), 3 % Stearinsäure (vergl. Absatz D und E), 1 % stearinsaures Aluminium (vergl. Absatz E), und 9,1 kg Kugeln (vergl. Absatz F und J) genommen wurden,
und wenn 7 Stunden lang (vergl. Absatz G) in einer Kugelmühle von 40 cm Durchmesser und 15 cm Breite (vergl. Absatz H), die, unter Verwendung von Kugeln von 9,5 mm Durchmesser (vergl. Absatz I), mit einer Ge schwindigkeit von 65 Umdrehungen/Min. (vergl. Absatz J) läuft, mit einer Charge von 1135 g Aluminium (vergl. Absatz K) bei einer Temperatur von<B>50'</B> C (vergl. Absatz L) in einer Luftatmosphäre (vergl. Absatz D) gemahlen wurde;
beziehungsweise in einer Kugelmühle von 60 cm Durchmesser und 15 cm Breite, die unter Verwendung von Kugeln von 6,35 mm Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 54 Umdrehungen/Min. läuft und mit<B>2,18</B> kg Aluminium beschickt ist.
A. Aluminium ist als Beispiel gewählt, weil es das am meisten ' verlangte Bronze pulver ist.
B. Ein Sieb von 1600 Maschen pro cm\ ist ausdrücklich angegeben, weil es sich als zweckmässig herausgestellt hat, das Metall bis auf diesen Feinheitsgrad zu zerkleinern, bevor man zur Überführung in Schüppchen- form und Erzeugung des Hochglanzes schreitet.
C. Lackbenzin ist als Mahlflüssigkeit gewählt, weil es einen gebräuchlichen Lack bestandteil darstellt, und ferner, weil seine Siedegrenzen so liegen, dass weder über mässiger Verlust durch Verdunstung ein tritt, noch grosse Feuersgefahr besteht; trotz dem lässt sich die Flüssigkeit leicht durch Verdampfen entfernen. Terpentinöl oder Benzol lassen sich an Stelle des Lackbenzins als Flüssigkeit verwenden.
D. Zwischen dem Aluminium und der Stearinsäure tritt wahrscheinlich eine che mische Reaktion ein, bei der Sauerstoff eine Rolle spielt. In dem Masse, wie der Mahl prozess fortschreitet, sinkt die Menge der Stearinsäure in der Lösung, und es bildet sich eine Verbindung, wahrscheinlich stearin- saures Aluminium. Nimmt man das Mahlen in einer dicht verschlossenen Mühle vor, so tritt als Kennzeichen dafür, dass Sauerstoff absorbiert wird, ein Unterdruck auf, voraus gesetzt, dass derselbe nicht durch den infolge der Temperaturerhöhung steigenden Dampf druck der Flüssigkeit kompensiert wird.
Ferner tritt bei Verwendung eines sauerstoff freien Gases, zum Beispiel Wasserstoff, weder ein Unterdruck auf, noch entwickelt sieh die Hochglanz- oder "Spiegel"wirkung. Die Zugabe des Hochglanz und Schwimm fähigkeit bewirkenden Mittels, znm Beispiel Stearinsäure, kann zu Beginn oder gegen Ende des Prozesses erfolgen.
E. In einer Kugelmühle nach Art der dargestellten gibt es verschiedene Einwir kungszonen (vergl. .l), und es ist zweck mässig, das Metall so weitgehend als mög- lieli in der Schlagzone bearbeiten zu lassen.
Um zu verhindern, dass das Metall durch die Spalten und Zwischenräume zwischen den einzelnen Kugeln hindurchwandert und vorwiegend in die Reibe- und Abschleifzone gelangt, ist es nötig, eine die Metallteilchen tragende Emulsion oder Schaummasse zu er zeugen, die genügend Substanz und Haft fähigkeit besitzt, um die Kugeln zu über ziehen und auf ihnen durch die Schlagzone zu wandern, jedoch den Teilchen eine aus reichende Beweglichkeit lässt, um ihnen zu ermöglichen, bei Berührung mit benachbar ten Kugeln und mit den Mühlenwandungen denselben ihre flachen Seiten zuzukehren.
Stearinsäure und stearinsaures Aluminium sind für diesen Zweck angegeben, jedoch lässt sich eine beliebige Anzahl von Stoffen verwenden, wie zum Beispiel Palmöl, Öl säure, Olivenöl, Palmitinsäure usw.
F. Ein Gewichtsverhältnis von 20:1 zwischen Kugeln und Aluminium ergab eine wirksame Hahlung und befriedigende Er gebnisse hinsichtlich der Herstellung schup- penförmigen, schwimmfähigen (blattbilden den) hochglänzenden Bronzepulvers.
G. Die zum Mahlen notwendige Zeit wird praktisch durch sämtliche bisher er- wähnten Faktoren beeinflusst und richtet sich nach dem gewünschten Feinheitsgrade des . Produktes.
H. Fassungsraum und Leistungsfähig keit der Mühle hängen von deren Länge und Durchmesser ab, und die Wahl der Grösse ist eine Frage der Wirtschaftlichkeit.
I. In der angegebenen Apparatur wurde mit Kugeln von 9,5 mm Durchmesser ge arbeitet, doch hängt natürlich die Höhe der aufzuwendenden Kraft von den physika lischen Eigenschaften des Metalles und der Stückgrösse des Mahlgutes ab, und dies be einflusst wieder die Kugelgrösse bezw. den Durchmesser der Mühle oder beide. Ferner ist klar, dass das spezifische Gewicht des Metalles auf das Verhältnis von Metall zu andern Faktoren einwirkt.
Beabsichtigt man, Abfallfolie oder -blech direkt zu behandeln, so werden diese vorteilhaft in Stücke von etwa 3 bis 13 mm zerschnitten, und für Folie von 0,05 bis 0,1 mm Dicke kann das Mahlen vorteilhaft in zwei Stufen vorgenom men werden: erstens mit Kugeln von 19 mm Durchmesser in einer 40 cm Mühle und Fertigmachen wie oben; zweitens kann man für Blech von 1,6 mm mit Vorteil im An fangsstadium Kugeln von 5 bis 71%2 ein ver wenden.
.I. Von der Geschwindigkeit der Kugel mühle hängt es ab, ob das Mahlen durch Reiben und Abschleifen (Fig. 2) oder vor wiegend durch Schlag (Fig. 1) erfolgt. Wird die Mühle in Umdrehungen versetzt, so wer den die Kugeln seitlich emporgetragen, haben aber die Neigung, wieder herabzuglei- ten. Dieses Herabgleiten wird durch das Anbringen innerer Rippen verzögert.
Nach Erreichen einer gewissen, von der Charge abhängigen Höhe (vergl. Fig. 1) rollen die Kugeln der obern Lagen unterhalb einer ge wissen Geschwindigkeit herunter, während die an der Trommelwandung anliegenden Lagen von Kugeln zusammen mit den um nichtorientierte Axen rotierenden Kugeln emporgetragen werden. Die Berührungs punkte führen eine reibende Bewegung aus, und es kommt daher zu einer schabenden Wirkung, welche in den untern Lagen durch das Gewicht der darauf lastenden Kugeln noch verstärkt wird.
Dies ist der Erzeugung von Schüppchen nicht günstig, ergibt viel mehr eine übermässige Menge fettigen Schlammes, unter gleichzeitiger Zerstörung des hochglänzenden Häutchens. Mit Ab nahme der Kugelgrösse und Zunahme der Anzahl der Berührungspunkte ist die Wir kung weniger ausgesprochen.
Bei Füllung der Mühle mit der richtigen Charge Kugeln, das heisst wenn sie etwa -"l, voll ist, und bei richtiger Umdrehungszahl werden die Kugeln durch Vereinigung von Zentrifugalkraft und Schwere bis zu einem Punkt emporgehoben, an dem sie von der Trommelwandung und den sich in aufsteigender Richtung bewegen den Kugeln weggeschleudert werden, in freiem Fall auf die gegenüberliegende Seite der Trommel und die vorher herabgefallenen Kugeln aufschlagen und die gewünschten Schüppchen erzeugen.
Von dem Punkte des Aufschlagens erstreckt sich in der Drehrich tung eine Zone der Reib- und Abschleifwir- kung, aber die hauptsächliche Zerkleinerung der Teilchen erfolgst durch Schlag. Zur Er zielung der wirksamsten Mahlung müssen die Metallteilchen zwischen den beim Schlag aufeinander treffenden Oberflächen liegen, und dies bewirkt eben der zuvor erwähnte Schaum oder die Emulsion. Die Kraft des Aufschlagens wird natürlich durch die Kugel grösse und den Trommeldurchmesser der Mühle bestimmt.
Ein zu heftiger Schlag zerstört das Schüppchen und seine Ober flächenhaut, und diese beiden Faktoren, zu sammen mit dein Widerstand der Metallteil chen bestimmen da.s Verhältnis von Trommel durchmesser zu Kugelgrösse.
K. Zur richtigen Füllung einer Kugel mühle von 40 cm Durchmesser und 15 cm Breite braucht man zum Beispiel 1135 g Aluminium und 22,7 kg Kugeln. Verringe rung der Metallmenge erhöht die Feinheit des Produktes, während umgekehrt Vermeh rung des Metalles das Produkt gröber macht, unter der Voraussetzung, dass alles andere gleich bleibt. Z. 50 " C ah Arbeitstemperatur gibt be friedigende Resultate. In dem Masse, wie die Temperatur über 50 C steigt, wächst die Neigung, den Hochglanz zu verlieren, und bei 100 C hat derselbe bereits erheblich gelitten.
Das aus der Mühle kommende Material stellt nach Entfernung eines Teils der Flüs sigkeit ein gebrauchsfertiges pastenförmiges Produkt dar, das keiner weiteren Behand lung bedarf und beliebig lange gelagert wer den kann, ohne seinen "Spiegel" zu verlieren.
Die angegebenen Richtlinien gelten für Bronzepasten im allgemeinen, während die Einzelheiten Aluminiumbronzen betreffen, und es wird nicht behauptet, dass diese mit gleichem Erfolg auf andere. i4letalle über tragen werden können. Da jedes Metall, so wohl in physikalischer, als auch in ohemi- scher Hinsicht, verschiedene Eigenschaften besitzt, müssen die einzelnen Faktoren nach Massgabe der jeweiligen Merkmale ab gestimmt werden.
Es wurde aber festgestellt, dassl man ein hochglanzerzeugendes Häutchen auf Aluminium, Kupfer, Zink und Zinn her vorrufen kann, indem man das Mahlen unter den beschriebenen Bedingungen vornimmt, und es besteht kein Grund zu der Annahme, dass sich ihre Legierungen verschieden ver halten.