CH493645A - Beständiges Präparat zum Bedrucken von künstlich erzeugten Oxydschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

  
 



  Beständiges Präparat zum Bedrucken von künstlich erzeugten
Oxydschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen
Es ist bekannt, dass sich künstlich erzeugte Oxydschichten auf Aluminium mit Hilfe von in Wasser oder   m    organischen Lösungsmitteln gelösten Farbstoffen, beispielsweise durch Eintauchen, färben lassen. Durch eine Nachbehandlung in siedendem Wasser, in der Fachsprache als Nachverdichten (Sealing) bezeichnet, wird der Farbstoff in der Oxydschicht eingeschlossen. Auf diese Weise erhält man echte Färbungen, die vor allem hinsichtlich Abrieb wesentlich beständiger sind als Färbungen, die durch Anstrich oder Lackierung hergestellt werden. Es sind auch schon verschiedene Verfahren bekannt geworden, die z.B. zur Erzielung dekorativer Effekte ein örtlich begrenztes Färben der Oxyd schicht ermöglichen.



   Nach dem Reserveverfahren wird so vorgegangen, dass diejenigen Teile der Oberfläche der Oxydschicht, die nicht gefärbt werden sollen, durch Aufbringen eines wasserunlöslichen Filmes, z.B. durch Aufdrucken von hydrophoben Druckpasten oder Aufkleben von Folien, abgedeckt werden. Durch Eintauchen in eine wässrige Farbstofflösung werden die nicht geschützten Teile gefärbt. Man kann aber auch vollständig gefärbte Oberflächen nach Abdecken mit einem reservierenden Mittel durch chemische Verfahren örtlich entfärben. Zur Herstellung mehrfarbiger Muster wird das Verfahren mehrmals wiederholt. Nach dem Nachverdichten wird der wasserundurchlässige Film mit einem organischen Lösungsmittel entfernt.



   Es sind aber auch sogenannte Direktdruckverfahren bekannt geworden, die eine gleichzeitige Herstellung mehrfarbiger Muster ermöglichen. So können z.B. wässrige Druckpräparate, die wasserlösliche Farbstoffe enthalten, in geeigneter Weise auf die Oxyd schicht aufgebracht werden. Nach der Fixierung der Farbstoffe in der Oxydschicht durch Nachverdichten werden die oberflächlich anhaftenden Reste der Druckfarbe entfernt.



  Man kann aber auch Druckpräparate verwenden, die wasserunlösliche, in einem organischen Lösungsmittel gelöste Farbstoffe enthalten. Da die Farbstoffe in Wasser unlöslich sind, tritt beim Nachverdichten keine Diffusion ;n benachbarte Teile der Oxydschicht auf. Mit derartigen Verfahren erhält man daher scharf abgegrenzte Muster.



   Es sind ferner Präparate zum Bedrucken von Oxydschichten auf Aluminium vorgeschlagen worden, welche aus einer wasserfreien, ein organisches Lösungsmittel enthaltenden Druckmasse mit einem darin gelösten, wasserunlöslichen Farbstoff bestehen, die beim Trocknen einen auf der Oberfläche festhaftenden, wasserundurchlässigen Film bilden. Derartige Präparate ermöglichen eine Kombination des Direktdruck- und des Reserveverfahrens, beispielsweise die Herstellung von farbigen Mustern auf einem andersfarbigen Grund. Die zur Fertigstellung nötige Entfernung des aufgedruckten Filmes erfolgt, der Natur dieses Filmes entsprechend, mit Hilfe eines organischen Lösungsmittels.



   Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Präparat zum Bedrucken von künstlich erzeugten Oxyd schichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen.



   Das Präparat enthält erfindungsgemäss mindestens ein organisches Lösungsmittel, einen Stoff zur Regelung der Viskosität, der in organischen Lösungsmitteln und ausserdem noch in Wasser quellbar bis löslich ist, und einen niedermolekularen, in Wasser unlöslichen, hydrophoben und bis 1000C schwer- bis nichtflüchtigen Stoff.



  Vorzugsweise enthält das Präparat zudem mindestens einen in organischen Lösungsmitteln löslichen, in Wasser schwer- bis unlöslichen Farbstoff.



   Geeignete Stoffe der definierten Art zur Regelung der Viskosität sind z.B. Polyvinylpyrrolidon, Polymerisate aus Acrylsäure und Acrylamid, vor allem aber eine Hydroxypropylmethylcellulose. Im allgemeinen genügen weniger als 5% dieser Stoffe, um in der definitionsgemässen Kombination mit dem hydrophoben Stoff dem Präparat die erforderliche Viskosität zu verleihen. Die Eigenschaft des Stoffes zur Regelung der Viskosität, in Wasser quellbar bis löslich zu sein, ermöglicht es, den beim Eintrocknen der erfindungsgemässen Präparate auf der Oxydschicht entstehenden Film mit wässrigen Reinigungsmitteln zu entfernen.

  Bei Verwendung der bisher bekannt gewordenen Präparate zum Färben und Bedrukken von Oxyd schichten auf Aluminium, die ebenfalls  organische Lösungsmittel, aber in Wasser unlösliche, resp. nicht quell bare Stoffe enthalten, entsteht beim Eintrocknen ein Film, der von Wasser nicht angegriffen wird und daher nur mit Hilfe eines geeigneten organischen Lösungsmittels entfernt werden kann.



   Als weiteren wesentlichen Bestandteil enthalten die erfindungsgemässen Präparate einen niedermolekularen, in Wasser unlöslichen, hydrophoben Stoff, der zum mindestens teilweise im verwendeten Lösungsmittel gelöst und bei den in Frage kommenden Arbeitstemperaturen schwer- bis nichtflüchtig ist. Solche Stoffe verhindern, auf die Oxydschicht aufgebracht, das Eindringen einer wässrigen Lösung und wirken somit als Reservierungsmittel gegenüber wässrigen Färbelösungen. Es ist ferner vorteilhaft, einen bei Zimmertemperatur festen Stoff zu wählen, da dann beim Eintrocknen die bedruckten Stellen trokken sind und sich durch Berührung nicht leicht verschmieren lassen. Diese Stoffe müssen bei den verwendeten Arbeitstemperaturen, also etwa bis   100 C,    nichtflüchtig oder höchstens schwerflüchtig sein, damit die wasserabweisende Wirkung nicht durch Verdunsten verlorengeht.

  Als solche Stoffe kommen hier z.B. in Frage Terpene, Terpenalkohole, wie Dihydroabietylalkohol, Diphenyl, Naphthalin, Acenaphthen, Paraffine, vorzugsweise aber chlorierte Paraffine.



   Als Lösungsmittel kommen die verschiedenartigsten, inerten, organischen Lösungsmittel sowie deren Mischungen in Frage, z.B. aliphatische, alicyclische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Halogenkohlenwasserstoffe, Alkohole, Glykole, Halogenalkohole, Äther,   Ätheralkohole,    Ketone, Ketoalkohole, Carbonsäureester, Amide, Nitrile, Sulfoxyde, Sulfone und heterocyclische Verbindungen.



   Die Auswahl des Lösungsmittels richtet sich nach üblichen, dem Fachmann bekannten Anforderungen, die es in bezug auf die übrigen Bestandteile des Präparates und in bezug auf die Verfahrensdurchführung zu erfüllen hat. Das Lösungsmittel muss den gegebenenfalls vorhandenen Farbstoff in der gewünschten Konzentration lösen.



  Ferner muss es mit dem Verdickungsmittel derart   m    Wechselwirkung treten, dass ein Präparat von geeigneter Konsistenz entsteht. Auch muss es für das Reservierungsmittel ein genügend grosses Lösungsvermögen besitzen. In verfahrenstechnischer Hinsicht soll es genügend rasch verdunsten, um ein einfaches Trocknen zu erlauben. Im Falle des Einsatzes der Druckpräparate im Siebdruck soll die Verdunstungsgeschwindigkeit so gewählt werden, dass nicht ein Verstopfen der Siebdruckschablone nach einem Druckunterbruch eintritt. Ferner soll es das Material der Siebdruckschablone, das meist aus chromgehärteter Gelatine besteht, nicht angreifen.



  Für die einfache Herstellung der Präparate ist oft die Verwendung von Lösungsmittelgemischen vorteilhaft.



  Ohne die günstigen Eigenschaften der Präparate zu beeinträchtigen, können diesen Feststoffe von Pigmentcharakter einverleibt werden. Diese können z.B. das Verdickungsmittel ersetzen und können, wegen ihrer grossen Oberfläche, zu einer Verkürzung der Trocknungszeit führen. Als geeignete Pigmente sind beispielsweise zu nennen: Diatomeenerden, Titandioxyd, Bariumsulfat, Aluminiumhydroxyd, Silikate vom Charakter der Tonmineralien.



   Als in organischen Lösungsmitteln lösliche Farbstoffe kommen für die vorliegende Erfindung vor allem solche in Frage, die in Wasser schwer bis unlöslich sind. Die Anforderungen, die an die Löslichkeit im verwendeten organischen Lösungsmittel zu stellen sind, richten sich nach der gewünschten Farbtiefe. Helle Töne erhält man bei Konzentrationen bis etwa 1%. Für tiefe Töne werden Konzentrationen bis zu   5%    benötigt. Als Farbstoffe kommen vor allem solche in Betracht, die der im Colour Index, Part I, unter  Solvent   Dyes     figurierenden Gruppe angehören. Es können aber auch ausgewählte Farbstoffe aus den Gruppen  Disperse   Dyes     oder  Vat Dyes  Verwendung finden, sofern sie eine genügende Löslichkeit in einem organischen Lösungsmittel aufweisen. Chemisch gesehen können sie den verschiedensten Klassen angehören, z.B.

  Azofarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe, Nitrofarbstoffe, Phthalocyanine. Es können auch Gemische verschiedener Farbstoffe verwendet werden.



   Unter künstlich erzeugten Oxyd schichten auf Aluminium sind solche zu verstehen, welche infolge ihrer Adsorptionsfähigkeit und ihrer grossen innern Oberfläche zum Färben geeignet sind. Sie lassen sich sowohl auf chemischem Weg, z.B. durch Oxydation mit Chromaten, als auch vor allem auf anodisch-elektrolytischem Weg herstellen. Die erfindungsgemässen Präparate sind sowohl zum Färben von Reinaluminium als auch zum Färben von Aluminiumlegierungen geeignet, sofern sie sich bezüglich Oxydation, Färben und Nachverdichten ähnlich wie Aluminium verhalten. Geeignet sind auch solche Oxyd schichten, die infolge spezieller Oxydationsverfahren bereits eine Eigenfarbe besitzen.



   Die erfindungsgemässen Präparate eignen sich zum Bedrucken von Oxyd schichten nach den verschiedenartigsten, an sich bekannten Arbeitsweisen. Sie lassen sich beispielsweise durch Auftropfen, Aufspritzen, mit Hilfe eines Gummirollers oder -stempels, eines Pinsels, einer Bürste, eines Schwammes, einer Schablone oder durch Eintauchen des Gegenstandes in das Präparat aufbringen.



  Besonders vorteilhaft können sie im Siebdruckverfahren eingesetzt werden. Geeignet sind auch Kombinationen derartiger Verfahren. Verschiedenfarbige Präparate können gleichzeitig oder nacheinander aufgebracht werden, wobei sich die einzelnen Farbtöne überschneiden können.



  Im letzteren Fall entstehen Mischtöne, weil die erfindungsgemässen Präparate nicht filmbildend und für den überdruckten Farbstoff durchlässig sind. Die Präparate können von Hand oder maschinell aufgebracht werden.



  Die Präparate eignen sich zum Bedrucken sowohl von Halbfabrikaten, wie Folien, Profile, als auch von Fertigprodukten der verschiedensten Art.



   Erfindungsgemässe Präparate, die keinen in organischen Lösungsmitteln löslichen Farbstoff enthalten, eignen sich zum Färben von Oxydschichten nach dem Reservedruckverfahren. Infolge ihrer perfekten Reservewirkung erhält man nach   Überfärben    mit wässrigen Farbstofflösungen farblose Muster auf farbigem Grund.



  Zur vorübergehenden Kennzeichnung der reservierenden Stellen können den Präparaten in Wasser und in organischen Lösungsmitteln unlösliche Farbstoffpigmente, die die Oxydschicht nicht anfärben, zugegeben werden.

 

   Besonders wertvoll sind aber vor allem solche Präparate, die einen im organischen Lösungsmittel löslichen Farbstoff enthalten. Derartige Präparate erzeugen z.B.



  nach einem Direktdruckverfahren auf Oxyd schichten reibechte, farbige Muster auf farblosem Grund. Die Präparate sind aber auch für kombinierte Direkt- und Reservedruckverfahren geeignet und ermöglichen die Erzeugung von farbigen Mustern auf farbigem Grund.



   Die erfindungsgemässen Präparate zeichnen sich dadurch aus, dass sie äusserst scharf abgegrenzte Muster ergeben, so dass sie z.B. zur Herstellung feinster Schriftzeichen und technischer Zeichnungen geeignet sind, was bei Maschinenschildern und Skalen für Messinstrumente  von grosser Bedeutung ist. Ein besonderer und überraschender Vorteil der Präparate besteht aber darin, dass der nach Beendigung des Färbeprozesses oberflächlich anhaftende Belag auf einfachste Weise durch Spülen oder Abreiben mit Wasser oder wässrigen Reinigungsmitteln entfernt werden kann. Damit fällt die umständliche und kostspielige Reinigung mit organischen Lösungsmitteln, wie sie nach den bisher bekanntgewordenen Verfahren unerlässlich war, weg.



   Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie in irgendeiner Weise zu beschränken.



  Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben, Teile bedeuten Gewichtsteile.



   Beispiel I
4 Teile einer Hydroxypropylmethylcellulose werden unter intensivem Rühren in 27 Teile Isopropanol eingetragen. Dazu lässt man eine bei   50-700    hergestellte Lösung von 16 Teilen eines bei Raumtemperatur festen, chlorierten Paraffins mit 70% Chlor und 5 Teilen des Farbstoffes Solvent Orange 5 (gemäss Colour-Index) in 48 Teilen Benzylalkohol rasch einfliessen.



   Mit diesem Präparat wird auf einer konventionellen Siebdruckeinrichtung ein anodisch oxydiertes Aluminiumblech bedruckt. Anschliessend wird eine Stunde bei
Raumtemperatur getrocknet. Sodann wird das Blech eine halbe Stunde in siedendem Wasser nachverdichtet, wobei der aufgedruckte Belag aufgelockert und teilweise entfernt wird.



   Nach Abspülen des noch anhaftenden Belags mit kaltem Wasser wird ein gleichmässig oranges, scharf abgegrenztes Muster auf farblosem Grund mit ausgezeichneten Echtheiten erhalten.



   Anstelle des in diesem Beispiel verwendeten   Farb-    stoffs können mit gleichem Erfolg die Farbstoffe Solvent Red 50, Solvent Violet 1 und Solvent Blue 53 verwendet werden.



   Beispiel 2
Auf ein anodisch oxydiertes Aluminiumblech wird mit Hilfe eines Gummistempels ein Präparat aufge druckt, das wie folgt erhalten wurde: 10 Teile Dihydro abietyalkohol werden in 50 Teilen Benzylalkohol gelöst.



   Diese Lösung lässt man in eine Mischung von 4 Teilen einer Hydroxypropylmethylcellulose in 27 Teilen Isopropanol einfliessen.



   Das bedruckte Blech wird 10 Minuten bei 800 getrocknet und hierauf in einem wässrigen Färbebad, welches auf 1000 Teile Wasser 6 Teile des Farbstoffes
Mordant Red 83 (gemäss Colour-Index) enthält, 15 Minuten bei 550 gefärbt. Anschliessend wird das Blech 30 Minuten mit siedendem Wasser behandelt. Nach Abbürsten mit kaltem Wasser erhält man ein farbloses Muster auf rotem Grund.

 

   Beispiel 3
Auf ein anodisch oxydiertes Aluminiumblech wird mit Hilfe einer Siebdruckmaschine ein Präparat aufgedruckt, das die in Beispiel 1 angegebene Zusammensetzung aufweist, in dem aber der orange Farbstoff durch den Farbstoff Solvent Black 1 (gemäss Colour-Index) ersetzt ist. Nach einstündigem Trocknen bei Raumtemperatur wird das Blech 15 Minuten in einer 200 warmen Färbelösung, die auf 1000 Teile Wasser 1 Teil Farbstoff Acid Yellow 167 (gemäss Colour-Index) enthält, gefärbt.



  Anschliessend wird das Blech 30 Minuten mit siedendem Wasser behandelt. Nach Entfernung des Belages mit einem wässrigen Reinigungsmittel erhält man ein scharf abgegrenztes schwarzes Muster auf einem gelben Grund. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Beständiges Präparat zum Bedrucken von künstlich erzeugten Oxydschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen, gekennzeichnet durch einen Gehalt an mindestens einem organischen Lösungsmittel, einem Stoff zur Regelung der Viskosität, der im organischen Lösungsmittel und ausserdem noch in Wasser quellbar bis löslich ist, und einem niedermolekularen, in Wasser unlöslichen, hydrophoben und bis 100 C schwer- bis nichtflüchtigen Stoff.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Beständiges Präparat gemäss Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen Gehalt an mindestens einem in organischen Lösungsmitteln löslichen, in Wasser schwerbis unlöslichen Farbstoff.

   2. Beständiges Präparat gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer Hydroxypropylmethylcellulose.

   3. Beständiges Präparat gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem chlorierten Paraffin.

   4. Beständiges Präparat gemäss Patentanspruch und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer Hydroxypropylmethylcellulose und an einem chlorierten Paraffin.