Lichtreflektierende Masse Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine freifliessende, lichtreflektierende Masse aus durch sichtigen, sphärischen Mikroglaskörpern. Diese Masse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroglaskör- per hemisphärisch reflektierend gemacht sind und die Lichtstrahlen in der Einfallsrichtung zurück werfen.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung der freifliessenden, lichtreflektierenden Masse für die Herstellung einer überzugsmasse, in dem man die freifliessende Masse mit einem flüssigen Lack oder Firnis mischt. Diese Mischung kann zur Herstellung von Überzügen für Strassensignale und -markierungen verwendet werden, die zufolge ihres Lmkehrstrahlungsvermögens für Motorfahrzeuglen ker auf grosse Entfernung sichtbar sind. Die Refle xionskraft dieser Signale und Markierungen ist viel grösser als diejenige der gewöhnlichen gemalten Si gnale und Markierungen.
Jeder sphärische Mikroglaskörper ist ein winzi ges Glaskügelchen, das durchsichtig ist und dessen Oberfläche ungefähr zur Hälfte undurchsichtig ge macht ist, zweckmässigerweise mittels eines dünnen, reflektierenden Metallüberzuges, z. B. eines Alumi niumüberzuges, der eine zusammenhängende hemi- sphärische, reflektierende Kappe bildet.
Dieser hemi- sphärische Metallüberzug wirkt als Reflektor so wohl für Lichtstrahlen, die in die nicht überzogene Hälfte des Mikrokügelchens eindringen und auf die konkave Innenseite des Metallüberzuges auftreffen, als auch für Lichtstrahlen, die auf die konvexe äus- sere Oberfläche des Metallüberzuges auftreffen. In 1 cm3 dieser Mikroglaskügelchen sind viele Millionen Einzelkügelchen enthalten.
Dadurch dass die Mikro glaskörper kugelförmig sind, ist das Pigmentmaterial im trockenen Zustand freifliessend, wodurch das Mischen mit Lacken oder Firnissen zwecks Herstel- lung homogener Dispersionen erleichtert wird. Die Mikroglaskörper backen beim Absetzen in der Dis persion nicht zusammen und lassen sich durch Auf rühren leicht wieder dispergieren.
Die reflektierenden Mikroglaskörper können auf die Oberfläche eines Farbanstriches oder Firnisüber- zuges aufgestreut werden, während sich der letztere noch im ungetrockneten, plastischen und klebrigen Zustand befindet.
Die Hauptverwendung, für die die freifliessende Masse aus Mikroglaskörpern vorgesehen ist, besteht jedoch in der Herstellung von reflektierenden über zugsmassen durch Mischung der Mikroglaskörper mit Lacken oder Firnissen. Als Firnisse können z. B. Öl- und Spritzharzfirnisse und als Lacke z. B. Nitrocel- luloselacke verwendet werden.
Die reflektierenden Firnismischungen lassen sich leicht entsprechend der Art, wie sie aufgebracht wer den sollen, zusammensetzen. Man kann sie durch Aufspritzen, Aufstreichen, Aufdrucken oder mittels Schablonen aufbringen, um in einem einzigen Arbeits gang reflektierende überzüge zu erhalten. Für diese Verwendungsart verwendet man zweckmässigerweise reflektierende Firnismischungen, die zu ca. 1/3 aus hemisphärisch reflektierenden Mikroglaskörpern und zu ca. 2/3 aus dem Trägermedium (gewichtsmässig) zusammengesetzt sind.
Das Trägermedium besteht aus den nicht flüchtigen, filmbildenden Feststoffen (z. B. Nitrocellulose), die in einer verhältnismässig grossen Menge eines flüchtigen Lösungsmittels, wel ches das Gemisch auf den gewünschten Grad ver dünnt, gelöst sind.
Beim Auftragen der Mischung auf die Oberfläche einer Unterlage fliessen die Mi- kroglaskörper zu einer einzigen Schicht aus, die pro cm2 Zehntausende von Mikroglaskügelchen enthält. Während der Verdampfung des Lösungsmittels fliesst der Firnis an den Pigmentpartikeln herunter, so dass beim Austrocknen des Überzuges eine Oberflächen schicht von vorstehenden und dem Licht ausgesetzten reflektierenden Mikrokügelchen entsteht.
Der trockene Firnisfilm bildet auf den Kügelchen eine dünne, durchsichtige Haut, so dass der Überzug eine ent sprechend gerasterte Oberfläche aufweist, die der Atmosphäre ausgesetzt ist. Die Menge der Firnis- feststoffe (die den trockenen Film bilden) ist jedoch genügend hoch, um eine feste Verankerung des re flektierenden Pigmentes an der Unterlage sicher zustellen. Es wurde gefunden, dass es für die meisten Verwendungszwecke am günstigsten ist, wenn das Gewichtsverhältnis der Firnisfeststoffe zum Lösungs mittel 1 : 20 ist.
Die reflektierenden Mikroglaskügelchen des auf gebrachten Überzuges sind nicht gerichtet, da sie im Verlaufe ihrer Verarbeitung regellosen Drehungen unterworfen sind. Für jedes Mikroglaskügelchen ist die Richtung, in welche der nicht reflektierende Teil zeigt, völlig zufällig. In jedem kleinen Flächenteil, z. B.
von 1/l0 cm2, des Überzuges trifft ein auf die Ober fläche des Überzuges gerichtetes Lichtstrahlenbündel auf eine grosse Zahl von Glaskügelchen auf, deren nicht reflektierende Teile bezüglich der Axe des Lichtstrahlenbündels regellos in alle möglichen Richtungen zeigen, wobei der sichtbare Reflexions effekt die Resultante aus zahlreichen Einzelreflexio nen ist, da das menschliche Auge nicht in der Lage ist, die von den einzelnen Kügelchen herkommenden Lichtstrahlen voneinander zu unterscheiden.
Jeder kleine Flächenteil wird somit praktisch den gleichen sichtbaren Reflexionseffekt aufweisen wie jeder an dere kleine Flächenteil, wobei der Gesamteffekt homogen ist.
Die optimale Grösse der sphärischen Mikroglas körper bezüglich der Reflexionskraft sowie der Dis- pergierung und Suspendierung im Firnis beträgt 10-50 Mikron (Durchmesser). Ein Mikron ist ein Tausendstel eines Millimeters.
Die stark reflektierenden, überzugbildenden Mi schungen gemäss der vorliegenden Erfindung kön nen in sogenannten Aerosolbomben oder Spritz- kannen verwendet werden, aus welchen sie auf jede gewünschte Oberfläche aufgespritzt werden können. Der notwendige Druck wird durch eine im Behälter eingeschlossene Treibflüssigkeit mit hohem Dampf druck geliefert. Die reflektierenden, überzugbildenden Mischungen lassen sich z.
B. leicht auf Brückenpfei ler, Betonrandsteine, Masten, Pfosten, Baumstämme, etc., aufspritzen, um reflektierende Oberflächen zu erhalten, die nachts aufleuchten und den Motorfahr zeugführern als Leitsignale oder Warnsignale bei Ge fahr dienen. Das Aussehen der mit einem solchen Überzug versehenen Oberfläche ist bei Tag infolge der Unauffälligkeit des Überzuges, dessen besondere Eigenschaften nur unter den die Umkehrstrahlung bewirkenden Bedingungen zur Geltung kommen, nicht wesentlich verändert.
Die erfindungsgemässen Mischungen können durch Strassenpatrouillen in Automobilen oder auf Motorrädern in kleinen Spritz gefässen mitgeführt und an jenen Stellen, die einer besseren Sichtbarmachung bei Nacht bedürfen, auf gespritzt werden. Die Mischungen lassen sich auch mittels Spritzpistolen aufspritzen.
Auf diese Weise lassen sich nur vorübergehend benötigte Sicherheitsmarkierungen oder -signale her stellen. Es besteht ferner auch ein Bedürfnis für zeit lich begrenzt gültige Werbeanzeigen, die einerseits wenig Kosten verursachen und andererseits für Mo torfahrzeugführer bei Nacht sehr gut sichtbar sein sollen. Als Beispiele seien Werbeanzeigen für beson dere Verkäufe und Plakate für politische Kampagnen angeführt. Solche Anzeigen lassen sich durch Auf spritzen der reflektierenden Mischung auf billige Kartonunterlagen unter Verwendung von Schablonen oder durch Schablonendruck leicht in grosser Zahl herstellen.
Mittels einer verdünnten Spritzmischung kann man auch Gewebe reflektierend machen. Die auf diese Weise behandelten Gewebe unterscheiden sich bei Tageslicht nicht wesentlich von den unbehandel ten Geweben und sind auch im Griff nicht wesent lich verändert. Man kann z. B. ein Hemd, eine Jacke oder einen Überzieher auf diese Weise behandeln, um den diese Kleidungsstücke tragenden Fussgänger für Motorfahrzeugführer bei Nacht, wenn er auf oder am Rande einer Landstrasse marschiert, besser sicht bar zu machen und dadurch die Sicherheit zu er höhen.
Werden klare (farblose) sphärische Mikroglas- körper, die einen hemisphärischen Überzug aus Me tall aufweisen, verwendet, so wird das reflektierte Licht die Farbe des reflektierenden Metalles aufwei sen. So wird z. B. eine silbrige Reflexion erhalten, wenn die sphärischen Mikroglaskörper mit Alumi niumüberzügen versehen sind. Durch Verwendung von sphärischen Mikroglaskörpern aus durchsich tigem gefärbtem Glas können andere Farbeffekte erzielt werden.
Die reflektierend gemachten Mikro glaskörper können mit einem durchsichtigen Farb- überzug versehen werden. Ferner kann man auf den reflektierenden Überzug einen hemisphärischen Farb- überzug aufbringen, um dem reflektierenden Firnis überzug eine bei Tageslicht in Erscheinung tretende Färbung zu verleihen, die dadurch zustande kommt, dass die Mikroglaskörper regellos angeordnet sind.
Wenn die reflektierenden Partikeln vollkommene Kugeln sind, so wird für einschichtige Überzüge dann eine optimale Reflexionskraft erzielt, wenn Glas kügelchen aus einem Glas mit einem Brechungsindex von mindestens 1,8 und vorzugsweise von ca. 1,9 verwendet werden. Einfallende Lichtstrahlen, die auf den nicht reflektierend gemachten Teil der Oberfläche auftreffen, werden an der mit dem hemisphärischen Metallüberzug versehenen, konkaven, reflektierenden Fläche in einer nahezu punktförmigen Brennfläche vereinigt.
Werden hingegen Partikeln verwendet, die aus deformierten Kugeln bestehen, deren Hauptachse grösser als die Nebenachse ist, wobei ein Pol der Hauptachse angenähert in der Mitte der hemisphä- rischen, reflektierend gemachten Fläche liegt, so kann eine gleichwertige Fokussierung der Lichtstrahlen bereits bei niedrigeren Brechungszahlen erzielt wer den. Eine andere Methode zur Erzielung einer gleich wertigen Fokussierung unter Verwendung von Glas mit einem niedrigeren Brechungsindex besteht darin, die Glaskugel mit einem sphärischen überzug aus durchsichtigem Material zu versehen, um ein zu sammengesetztes Kugelgebilde zu erhalten, das dann hemisphärisch reflektierend gemacht wird.
Als über zugsmaterial wird ein solches gewählt, welches einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als der Kern. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, auf einen ungefähr hemisphärischen Teil der Kugel einen durchsichtigen Überzug und auf diesen Überzug den Metallüberzug aufzubringen, wodurch die Länge der optischen Axe vergrössert wird. Die zweckentspre chenden Dimensionen können graphisch bestimmt werden, indem ein Diagramm aufgestellt wird und die gebrochenen Strahlen eines einfallenden Bündels von paraxialen Strahlen eingezeichnet werden. Infolge des Aberrationseffektes werden die Strahlen nie in einem vollkommenen Brennpunkt fokussiert.
Hingegen kön nen die Dimensionen für eine gegebene geometrische Struktur so gewählt werden, dass die Fokussierung innerhalb einer kleinen Fläche erfolgt.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man eine reflektierende, überzugbil- dende Mischung herstellen, die ein Gemisch von reflektierend gemachten Mikroglaskügelchen mit einem Brechungsindex von ca. 1,9 und reflektierend gemachten Mikroglaskügelchen mit einem Brechungs index von ca. 2,5 enthält. Eine solche Mischung eig net sich zum Aufspritzen auf Oberflächen im Freien, z. B. auf Brückenpfeiler, in einem einzigen Arbeits gang.
Der getrocknete, reflektierende Überzug weist im regennassen Zustand eine höhere Sichtbarkeit auf als ein Überzug, der aus einer nur Mikroglaskügel- chen, mit einem Brechungsindex von 1,9 enthalten den Mischung hergestellt wurde. Die Sichtbarkeit im trockenen Zustand ist dadurch nicht merklich vermindert.
Das Umkehrstrahlungsvermögen eines Überzuges, der Kügelchen mit einem Brechungs index von 1,9 enthält, ist dann optimal, wenn die gerasterte Oberfläche des überzuges mit Luft in Be rührung steht, während ein Überzug, der Kügelchen mit einem Brechungsindex von 2,5 enthält, dann ein optimales Umkehrstrahlungsvermögen besitzt, wenn die gerasterte Oberfläche an eine Wasserschicht grenzt.
Der auf eine Unterlage aufgebrachte und getrock nete, reflektierende Firnisüberzug kann dadurch ver ändert werden, dass man auf' die gerasterte Ober fläche einen durchsichtigen, gefärbten oder klaren Firnis aufbringt, der die vorstehenden Flächenteile überdeckt und im getrockneten Zustand eine flache Aussenfläche liefert. Zur Erzielung des optimalen Fokussierungseffektes müssen in diesem Fall Kugel partikeln mit einem Brechungsindex von ca. 2,8 ver- wendet werden. Zur Erzielung einer befriedigenden Fokussierung kann man auch Glas mit einem we sentlich niedrigeren Brechungsindex gebrauchen, wenn die oben beschriebenen deformierten Kugel partikeln verwendet werden.
Wenn ein farbloser Fir nis und farblose Glaskügelchen verwendet werden, und die Kügelchen mit einem silbrigen Metall, wie z. B. Aluminium, reflektierend gemacht werden, so wird eine silberglänzende Umkehrstrahlung erzielt. Man kann jede gewünschte Farbe dadurch erhalten, dass man dem Firnis ein durchsichtiges Farbpigment oder einen Farbstoff zusetzt, so dass der getrocknete Oberflächenüberzug als Farbfilter dient. Auf diese Weise kann man auf Automobilkarosserien oder Tei len davon glattflächige, dekorative oder schützende Überzüge erzeugen, die bei Tageslicht nicht auffal lend sind, hingegen nachts eine stark erhöhte Sicht barkeit aufweisen. Die Farbeffekte bleiben dabei un ter den Sichtbedingungen bei Nacht erhalten.
Alle diese hemisphärisch reflektierend gemach ten sphärischen Mikroglaskörper, die dazu ausersehen sind, unter den vorgesehenen Verwendungsbedin gungen eine geeignete Fokussierung herbeizuführen, besitzen, ob sie nun kugelförmig im engeren Sinne oder kugelähnlich sind, die Eigenschaft der sogenann ten Umkehrstrahlung 7>.
Mit diesem Ausdruck wird die Eigenschaft einer geeigneten Kombination zwi schen einer Linse und einem rückwärtigen Reflektor (an welchem die einfallenden Lichtstrahlen angenä hert in einem Brennpunkt fokussiert werden), die reflektierten Strahlen in einem Kegel gegen die Lichtquelle zurückwerfen, selbst wenn die einfallen den Strahlen in einem verhältnismässig grossen Win kel zur optischen Axe auffallen, bezeichnet.
Die re flektierend gemachten sphärischen Mikroglaskörper gemäss der Erfindung sind bezüglich Lichtstrahlen, die in sie eindringen, durch den durchsichtigen Glas körper (der als Linse wirkt) gebrochen und an der inneren oder konkaven Oberfläche der hemisphäri- schen Metallkappe reflektiert werden, rückstrahlend. Diese Mikroglaskörper können als rückstrahlende, katadioptrische Partikeln bezeichnet werden.
Ein aus einer überzugbildenden Mischung ge- mäss der Erfindung hergestellter, getrockneter Fir- nisüberzug liefert eine reflektierende Fläche, die pro cm-' eine sehr grosse Zahl von reflektierend gemach ten Mikroglaskügelchen aufweist, die regellos ange ordnet sind.
Trotz des Fehlens einer Orientierung der reflektierenden Partikeln, wird ein Lichtstrahlen bündel stark reflektiert, derart, dass die reflektierende Fläche für Beobachter, die sich nahe der Axe des Strahlenbündels befinden, z. B. für die Insassen eines Fahrzeuges, dessen Scheinwerfer die Lichtquelle dar stellen, eine hohe Sichtbarkeit besitzt. Es trifft dies selbst dann zu; wenn die Sichtlinie des Beobachters nicht annähernd senkrecht zur reflektierenden Ober fläche steht, sondern mit der optischen Axe einen bedeutenden Winkel bildet.
Trifft ein Lichtstrahlenbündel auf die Oberfläche auf, so fällt, sogar bei einem bedeutenden Einfalls- winkel, ein beträchtlicher Teil der Lichtstrahlen auf die nicht reflektierend gemachten Teile der Mikro glaskügelchen und wird zurückgeworfen, indem die Strahlen in die Kügelchen eindringen und an den konkaven, hemisphärischen Metalloberflächen reflek tiert werden, wobei die reflektierten Strahlen zum grossen Teil in Richtung der Lichtquelle zurück geworfen werden.
Andere Lichtstrahlen fallen auf die äusseren konvexen Metalloberflächen, die dem Licht zugewandt sind, und werden diffus reflektiert. Nur die praktisch senkrecht einfallenden Strahlen werden nach der Lichtquelle zurückreflektiert. Der zu erzielende Gesamteffekt besteht darin, einen ge nügend hohen Anteil der einfallenden Lichtstrahlen in Form eines konzentrierten Kegels gegen die Licht quelle zurückzuwerfen, um für Beobachter, die sich nahe der Axe des einfallenden Lichtes befinden, eine möglichst gute Sichtbarkeit der reflektierenden Fläche zu erzielen. Es trifft dies selbst dann zu, wenn der Einfallswinkel bedeutend ist.
Verkehrssignale und Markierungen, die diese Eigenschaft der Umkehr strahlung innerhalb bedeutender Einfallswinkel be sitzen, sind für Motorfahrzeuglenker bei Nacht sehr g <I>a</I> ut sichtbar, selbst wenn sie dem Beobachter nicht direkt zugewandt sind und selbst wenn sie eine ge krümmte Oberfläche besitzen (wie dies z. B. der Fall bei an Telephonsäulen aufgeklebten Plakaten und bei reflektierend gemachten Baumstämmen der Fall ist).
Im Gegensatz dazu erfolgt bei spiegelartigen Si gnalen oder Markierungen Spiegelreflexion, wobei nur diejenigen Lichtstrahlen gegen die Lichtquelle zurückgeworfen werden, für welche der Einfalls winkel Null ist (d. h.
diejenigen Strahlen, die senk recht auf die Oberfläche der spiegelnden Unterlage auftreffen). Eine Oberfläche, die mit einem getrock neten Firnis überzogen ist, der parallel zur Ober fläche angeordnete Aluminiumschuppen enthält, er zeugt eine halbspiegelnde Reflexion. Die Sichtbar keit der reflektierenden Fläche für Beobachter, die sich nahe der Axe eines unter einem Winkel ein fallenden Lichtstrahlbündels befinden, ist in diesem Fall schlecht. Um gut sichtbar zu sein, müssen Si gnale und Markierungen dieser Art derart angeordnet sein, dass die Sichtlinie praktisch senkrecht auf die spiegelnde Oberfläche fällt.
Reflektoren dieser Art eignen sich im allgemeinen nicht für Strassensignale und -markierungen, da Signale und Markierungen meistens derart angeordnet sind, dass der Blick eines Motorfahrzeuglenkers aus einem rasch fahrenden Fahrzeug nur einen Augenblick darauffällt.
Eine gewöhnliche, gestrichene oder emaillierte Signaloberfläche weist eine diffuse Reflexion auf, da die gekerbten Pigmentpartikel ein Lichtstrahlenbün del nach allen Richtungen reflektieren. Ein kleiner Teil des Lichtes wird gegen die Quelle eines unter einem Winkel einfallenden Lichtstrahlenbündels zu rückgeworfen, während der grösste Teil des Lichtes in andere Richtungen zerstreut wird.
Es tritt auch dann eine diffuse Reflexion ein, wenn das Pigment aus sphärischen Mikrokörpern, die über die ge samte Oberfläche reflektierend gemacht sind, be steht, da in diesem Fall die für das Auftreten der Umkehrstrahlung notwendigen Bedingungen nicht vorhanden sind. Signale und Markierungen, auf wel chen die reflektierende, überzugbildende Mischung gemäss der vorliegenden Erfindung aufgestrichen oder aufgedruckt ist, besitzen unter den allgemeinen Bedingungen des Nachtsehens auf Landstrassen in folge ihres Umkehrstrahlungsvermögens innerhalb eines verhältnismässig breiten Bereiches von Ein fallswinkeln eine viel grössere Sichtbarkeit.
In der folgenden Tabelle sind die relativen Refle- xionsintensitäten für verschiedene Proben, gemessen mittels eines nahe der Axe des einfallenden Licht strahlenbündels angeordneten Photometers, aufge führt. Der Divergenzwinkel beträgt 1/3,) und ent spricht dem unter den für Landstrassen typischen Sehbedingungen auftretenden mittleren Divergenz winkel. Der Divergenzwinkel ist derjenige Winkel, der einerseits durch die die Lichtquelle mit der re flektierenden Fläche verbindende Gerade und anderer seits durch die die reflektierende Fläche mit dem Auge des Beobachters oder mit dem Photometer verbindende Gerade begrenzt wird.
Die Reflexions intensitäten sind für Einfallswinkel von 10u, 20o, 30 und 40 angegeben. Der Einfallswinkel ist derjenige Winkel, der durch die die Lichtquelle mit der reflek tierenden Fläche verbindende Gerade und das Lot auf die Ebene der reflektierenden Fläche begrenzt wird. Für alle Messungen wurde die gleiche Licht quelle benützt.
In jedem Fall ist der aufgeführte Wert das Verhältnis aus dem Photometermesswert der zu prüfenden Probe und dem Messwert einer weissen, emaillierten Signaloberfläche, wobei die zu prüfende Probe und die Vergleichsprobe den glei chen Flächeninhalt besitzen und bei gleichem Ein fallswinkel gemessen werden.
EMI0004.0047
Relative <SEP> Reflexions intensitäten <SEP> bei <SEP> den
<tb> Reflektierende <SEP> Oberfläche <SEP> angegebenen
<tb> Einfallswinkeln
<tb> 10o <SEP> 20o <SEP> 30o <SEP> 40o
<tb> Weisses <SEP> Email
<tb> (diffuse <SEP> Reflexion) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Aluminiumfarbe
<tb> (halbspiegelnde <SEP> Reflexion) <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Erfindungsgemässe <SEP> Mischung
<tb> (Umkehrstrahlung) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 80 <SEP> 80 <SEP> 80 <SEP> 75 Die in der obigen Tabelle angeführte Probe wurde unter Verwendung der reflektierenden, über zugbildenden Mischung gemäss der vorliegenden Er findung hergestellt, indem auf eine Kartonunterlage ein Nitrocelluloselack aufgespritzt wurde, der eine der nachstehend angegebenen Formel A ähnliche Zusammensetzung aufwies. Dieser Nitrocelluloselack enthielt Glaskügelchen, die einen Brechungsindex von 1,9 und einen Durchmesser von 15-40 Mikron aufwiesen und durch Niederschlagen von Aluminium dampf im Hochvakuum mit einem hemisphärischen, reflektierenden Aluminiumüberzug versehen worden waren.
Die für die Probe mit der Aluminiumfarbe angeführten Null -Werte bedeuten, dass die Mess- werte gegenüber denjenigen der Probe mit weissem Email sehr klein sind. Die Probe mit der Aluminium farbe erscheint bei visuellem Vergleich bei den an gegebenen Winkeln dunkelgrau und leuchtet nur dann silbrig auf, wenn der Einfallswinkel Null oder sehr klein ist.
In der folgenden Tabelle ist die Zusammenset zung von für die vorliegende Erfindung wertvollen Firnismischungen in bevorzugten Ausführungsformen angegeben. Die Mengen der Komponenten sind in auf die Gesamtmischung bezogenen Gewichtsprozen ten angegeben.
EMI0005.0009
A <SEP> B <SEP> C <SEP> D
<tb> Nitrocellulose <SEP> mit
<tb> hoher <SEP> Viskosität <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 3,25 <SEP> - <SEP> 3,25 <SEP> 3,25
<tb> Neoprenkautschukmi schung <SEP> (Polychloropren kautschuk <SEP> mit <SEP> 1,5 <SEP> % <SEP> Na triumacetat, <SEP> 4 <SEP> % <SEP> Mg0,
<tb> 5 <SEP> % <SEP> ZnO <SEP> und <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Anti oxidans) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> - <SEP> 9,26 <SEP> - <SEP> Siebdruck-Klarharz
<tb> (75 <SEP> % <SEP> Feststoffe) <SEP> - <SEP> 4,00
<tb> Alkydfirnisharz <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> - <SEP> - <SEP> 3,23 <SEP> Phenolfirnisharz <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> - <SEP> 6,86 <SEP> - <SEP> Kumaronharz <SEP> (hell) <SEP> 2,30 <SEP> - <SEP> Äthylalkohol
<tb> (denaturiert) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,75 <SEP> 0,92 <SEP> 1,75 <SEP> 1,75
<tb> Butylalkohol <SEP> .
<SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> <B>1,00</B>
<tb> Äthylenglycol-mono butyläther <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 2,00 <SEP> - <SEP> 2,00 <SEP> 2,00
<tb> Äthylenglycol-mono äthyläther <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 45,00 <SEP> 11,12 <SEP> 41,75 <SEP> 40,00
<tb> Naphta <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 24,00 <SEP> - <SEP> 24,00 <SEP> 24,00
<tb> Cyclohexanon <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> - <SEP> 7,94 <SEP> - <SEP> Toluol <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> - <SEP> 61,60 <SEP> - <SEP> Lackverdünner <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 24,00 <SEP> - <SEP> 24,00 <SEP> 24,00
<tb> Kobalt-Firnistrockner <SEP> .
<SEP> - <SEP> - <SEP> 0,02 <SEP> * <SEP> Irgendeine <SEP> für <SEP> den <SEP> Siebdruck <SEP> geeignete <SEP> Klarharzmischung,
<tb> die <SEP> bei <SEP> der <SEP> Herstellung <SEP> von <SEP> überzugbildenden <SEP> Mischungen
<tb> für <SEP> den <SEP> Seidensiebdruck <SEP> verwendet <SEP> wird <SEP> (z. <SEP> B. <SEP> das <SEP> Marken produkt <SEP> = <SEP> Du <SEP> Pont <SEP> RC <SEP> 283 <SEP> p).
Die reflektierenden Firnismischungen können durch Vermischen der Firnismischung der gewünsch ten Zusammensetzung mit hemisphärisch reflektie renden Mikrosphäroiden der beschriebenen Art von 15-40 Mikron Durchmesser in einem Gewichtsver hältnis von 65<B>:35</B> zwecks Bildung von 100 Gew.- Teilen des Produktes hergestellt werden.
Die Mischung A eignet sich vornehmlich zum Aufspritzen auf Betonrandsteine, Baumstämme, Pfo sten, etc. Die Mischung Bist besonders zum Auf spritzen auf Gewebe geeignet. Die Mischung C ist insbesondere zum Aufwalzen auf Metallsignale mit vorstehenden Flächenteilen brauchbar. Die Mischung D eignet sich besonders zum Bedrucken von Karton nach dem Seidensiebdruckverfahren zur Herstellung von nur für begrenzte Zeit verwendbaren, billigen Anzeigematerialien (es sind die reflektierend gemach ten Mischungen zu verstehen).
In gewissen Fällen ist es nötig oder zweckmässig, einen reflektierenden überzog mit ebener, glänzender Oberfläche aufzu bringen, um eine Oberfläche zu erhalten, die bei Tag ein gefälliges Aussehen aufweist und die sich leicht reinigen lässt und wenig Staub und Schmutz auf nimmt. Die erfindungsgemässe, überzugsbildende Mischung kann sowohl zur Herstellung von reflek tierenden überzügen mit ebener Oberfläche von der eben beschriebenen Art als auch für die Herstellung von Überzügen mit gerasterter Oberfläche benützt werden.
Die reflektierenden überzüge mit ebener Ober fläche werden zweckmässigerweise so hergestellt, dass man auf die Oberfläche einer Unterlage eine überzugbildende Mischung aufbringt, die hemisphä- risch reflektierend gemachte Mikroglaskügelchen im Gemisch mit einem durchsichtigen Firnis und einem flüchtigen Lösungsmittel enthält und eine solche Kon sistenz aufweist, dass eine einzige Schicht von reflek tierenden Partikeln entsteht,
die im getrockneten überzog eingebettet ist. Die Oberfläche dieses überzuges ist nicht eben, sondern gerastert. Es wird dann ein Decküberzug aus durchsichtigem Firnis aufgebracht, um eine ebene, glänzende Oberfläche zu erhalten. Man kann dem Deckfirnis ein durchsich tiges, färbendes Material, z. B. ein durchsichtiges Phtalocyaninpigment, einverleiben, um den gewünsch ten Farbeffekt zu erhalten. Der gefärbte Decküber zug wirkt dann als farbiges Lichtfilter. Auch dem darunter liegenden, das reflektierende Pigment ent haltenden Überzug kann färbendes Material einver leibt werden.
Damit der reflektierende überzog bei Tag und bei Nacht ein ähnliches Aussehen aufweist, ist es zweckmässig, den das Pigment enthaltenden Überzug auf eine undurchsichtige Grundierung der gewünschten Farbe aufzubringen.
Das Reflexionsvermögen bei Tag und bei Nacht kann dadurch beeinflusst werden, dass man die Kon zentration der reflektierenden Glaskügelchen in der überzugbildenden Mischung variiert, um auf diese Weise die Anzahl der Glaskügelchen pro Flächen einheit im fertigen überzog zu variieren.
Um zwi schen den reflektierend gemachten, sphärischen Mi- kroglaskörpern gleichmässige seitliche Abstände zu erzielen, ist es zweckmässig, ein Gemisch mit kleinen durchsichtigen (nicht reflektierend gemachten) Par tikeln zu verwenden, die von ähnlicher Grösse sind und im Überzug als durchsichtige Elemente zur seit lichen Abstandhaltung dienen. Die Distanzpartikeln lassen das Licht bei geringer Streuung durch den Überzug hindurch, sofern sie einen Brechungsindex besitzen, der ungefähr gleich demjenigen des getrock neten Firnisses ist.
Die Distanzpartikel können aus kleinen Körnern oder Glaskügelchen bestehen. Bei dieser Ausführungsform liegt der optimale Brechungsindex der reflektierend gemachten Mikro glaskügelchen, da die Oberfläche des mehrschichti gen Überzuges eben ist, bei ca. 2,8, wenn die Mikro glaskügelchen in getrockneten Firnissen von üblichem Brechungsindex (ca. 1,5) eingebettet sind, wodurch ein Brechungszahlenverhältnis von ca. 1,9 erzielt wird. Das gleiche Resultat kann dadurch erzielt wer den, dass man Mikroglaskügelchen mit niedrigerem Brechungsindex und einem unter dem Metallüberzug angeordneten andern Überzug verwendet, um die zur Erzielung der gewünschten Fokussierung erforder liche, optische Kompensation zu erhalten.
Reflektierende Überzüge mit ebener Oberfläche der oben beschriebenen Art eignen sich besonders gut als Decküberzug an Automobilen oder anderen Fahrzeugen. Ohne dass das gefällige Aussehen bei Tag und bei Nacht eine Einbusse erleidet, ist die Sichtberkeit bei Nacht stark erhöht. Die auf Land strassen fahrenden oder am Rand von Landstrassen parkierten Fahrzeuge, die mit den genannten über zügen versehen sind, .sind für die Lenker anderer Fahrzeuge, deren Scheinwerfer die Lichtquelle dar stellen, viel besser sichtbar. Daraus ergibt sich eine bemerkenswerte Erhöhung der Sicherheit. Die re flektierenden Überzüge mit ebener Oberfläche eignen sich auch für andere Zwecke, z. B. zur Herstellung von Strassensignalen, die eine ebene, glänzende Ober fläche besitzen sollen.
Im folgenden wird ein Beispiel einer reflektierend gemachten, Mikroglaskügelchen enthaltenden Mi schung, die zur Herstellung von Überzügen mit glat ten Oberflächen verwendbar und mittels Spritzpistole auftragbar ist, gegeben. Ein färbendes Material ist nicht angeführt, kann jedoch beigemischt werden und wird dann in solcher Menge verwendet, dass der ge wünschte Farbeffekt erzielt wird. Alle Mengenan gaben sind Gewichtsteile.
EMI0006.0007
E
<tb> Reflektierende <SEP> Mikroglaskügelchen <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 14,3
<tb> Nitrocellulosemischung <SEP> (Viskosität <SEP> 1/2 <SEP> Sek.,
<tb> mit <SEP> 1 <SEP> Teil <SEP> Butylalkohol <SEP> pro <SEP> 2 <SEP> Teile <SEP> Nitro cellulose) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 9,1
<tb> Nicht <SEP> trocknendes <SEP> Alkydharz <SEP> als <SEP> Weichma cher <SEP> für <SEP> die <SEP> Nitrocellulose, <SEP> gemischt <SEP> mit
<tb> gleicher <SEP> Gewichtsmenge <SEP> Toluol <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 36,0
<tb> Melamin-Formaldehyd-Härtungsmittel,
<tb> gemischt <SEP> mit <SEP> der <SEP> gleichen <SEP> Gewichtsmenge
<tb> eines <SEP> Gemisches <SEP> von <SEP> Butylalkohol <SEP> und <SEP> Xylol
<tb> im <SEP> Verhältnis <SEP> <B>60:
</B> <SEP> 40 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 3,6
<tb> Essigsäurebutylester <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 12,0
<tb> Essigsäureäthylester <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 6,0
<tb> Butylalkohol <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 1,0 In dem mittels dieser Mischung hergestellten, ge trockneten Überzug bestehen die nicht flüchtigen Fir- nisfeststoffe aus der Nitrocellulose und dem Alkyd- harz, einschliesslich des Härtungsmittels. Die flüchti gen Lösungsmittel sind Essigsäurebutylester, Essig- säureäthylester, Butylalkohol,
Toluol und Xylol. Das Gewichtsverhältnis des reflektierenden Pigmentes zu den nicht flüchtigen Firnisfeststoffen beträgt ca. 1 : 2. Die überzugbildende Mischung enthält ca. 40 Ge wichtsprozent flüchtige Lösungsmittel.
Als reflektierende Mikroglaskügelchen eignen sich Glaskügelchen mit einem Brechungsindex von 2,5 und Durchmessern von 12-18 Mikron, die mit einem hemisphärischen Überzug von ca. 2 Mikron aus Natriumaluminiumfluorid und über diesem über zu- mit einem reflektierenden Aluminiumüberzug versehen worden sind.
Die zur Erzeugung des Decküberzuges verwen dete Mischung kann praktisch die gleiche Zusammen setzung aufweisen, mit der Ausnahme, dass sie keine reflektierenden Glaskügelchen enthält. Man kann die ser Mischung ein durchsichtiges, färbendes Material zusetzen, sofern ein farbiger Deeküberzug erwünscht ist.
Die Mikroglaskügelchen können nach verschie denen Methoden hemisphärisch reflektierend ge macht werden.
Nach der einen Methode wird im Hochvakuum ein Metalldampf auf die Kügelchen niedergeschlagen. Auf ein Trägerband, das eine Oberfläche aus nicht flüchtigem, plastischem, klebrigem Material (z. B. eine Schicht aus plastifiziertem Harz) aufweist, wird eine Schicht von Mikroglaskügelchen der gewünsch ten Grösse aufgebracht. Die Glaskügelchen werden teilweise in die klebrige Oberfläche hineingedrückt, worauf die überschüssigen Glaskügelchen wegge wischt werden, um eine einzige Schicht von an der Trägeroberfläche haftenden und teilweise eingebette ten Mikroglaskügelchen zu erhalten.
Gegebenenfalls kann man auf die freiliegenden Teile der Kügelchen einen Überzug aus durchsichtigem, festem Material aufbringen, um die bereits oben beschriebenen, he misphärischen Trennüberzüge zu erhalten. Zu diesem Zweck kann man das Trägerband mit der die Kügel chen tragenden Seite unten durch eine Hoch vakuumkammer hindurchführen, in welcher durch Erhitzen eines zweckentsprechenden Materials, das sich unter dem Trägerband befindet, ein Dampf er zeugt wird. Dieser Dampf kondensiert sich auf den unteren Hälften der Kügelchen.
Zur Erzeugung von Natriumaluminiumfluoriddampf wird vorzugsweise Kryolith verwendet. Die Dicke des auf den Kügelchen entstehenden Niederschlages ist bedingt durch die Zeit, während welcher die Kügelchen der Einwir kung des Dampfes ausgesetzt bleiben. Zur Bestim mung der Zeit, die erforderlich ist, um einen über zug zu erhalten, dessen Dicke genügt, um den ferti gen, reflektierend gemachten Mikroglaskügelchen die Eigenschaft der Umkehrstrahlung zu verleihen, kön nen Vorversuche mit Proben der behandelten Kügel chen durchgeführt werden.
Das Trägerband mit den Kügelchen nach unten wird dann durch eine Hoch vakuumkammer geführt, in welcher die Kügelchen der Einwirkung von Aluminiumdampf, der an einer unter dem Trägerband befindlichen Stelle erzeugt wird, unterworfen werden. Die Einwirkungszeit wird derart gewählt, dass sich auf der unteren Hälfte der einzelnen Kügelchen ein dünner, undurchsichtiger, reflektierender Belag von metallischem Aluminium niederschlägt. Dieser Niederschlag kommt auf den Trennüberzug zu liegen, sofern ein solcher erzeugt wurde.
Die erforderliche Einwirkungszeit kann da durch bestimmt werden, dass man eine Glasplatte der Einwirkung des Aluminiumdampfes unterwirft und die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, um einen Metallbelag mit einem elektrischen Widerstand von höchstens 1 Ohm pro cm2 zu erhalten. Die reflektie rend gemachten Partikel werden mittels einer rotie renden Drahtbürste vom Trägerband abgelöst. An stelle von Aluminium kann man auch andere Metalle, z. B. Zinn oder Kupfer, die sich zur Erzeugung von Überzügen durch Vakuumverdampfung eignen, ver wenden.
Eine andere Methode, die sich dazu eignet, die Mikroglaskügelchen reflektierend zu machen, besteht darin, dass man auf einen durch heisses Wasser lös baren Überzug (z. B. auf einen Leim- oder Dextrin- überzug) eines Trägerbandes eine Lage von Mikro- glaskügelchen aufbringt und die Kügelchen derart in den Überzug hineindrückt, dass sie bis zu einer Tiefe, die ungefähr ihrem halben Durchmesser entspricht, eingebettet werden. Die freiliegenden Glasoberflä chen werden dann durch Aufspritzen von Silberlösun gen und Niederschlägen von Silber aus denselben mit Silber plattiert.
Vor dem Plattieren können die Kü gelchen einer Vorbehandlung unterworfen werden, um mit Trennüberzügen versehen zu werden. Das Trägerband wird dann durch ein heisses Wasserbad geleitet, um die reflektierend gemachten Partikel ab zulösen.
Eine weitere Methode besteht darin, auf einem hitzebeständigen Trägerband eine lösbare Lage von Mikroglaskügelchen aufzubringen und die bberen Hemisphären der Kügelchen durch Behandlung mit einem Metallcarbonyldampf, der mit den Kügelchen in Berührung gebracht und in situ reduziert wird, mit Metall zu plattieren. Auf diese Weise können Nickel und Chromüberzüge erzeugt werden.
Da die oben beschriebenen Methoden der Metall- plattierung und der Erzeugung von Überzügen mittels Dämpfen an sich bekannt sind, ist es überflüssig, Ausführungsbeispiele zu geben.