DE1136042B

DE1136042B - Fuellstoffe und Werkstoffe mit kuenstlichem Perlmuttglanz und Verfahren zum Herstellen der Fuellstoffe

Info

Publication number: DE1136042B
Application number: DEI17238A
Authority: DE
Inventors: Dr Hubert Schroeder; Reinhard Kaufmann
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1959-11-14
Filing date: 1959-11-14
Publication date: 1962-09-06
Also published as: GB909084A; CH421351A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

I17238IVa/22f

ANMELDETAG: 14. NOVEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 6. SEPTEMBER 1962

Die Erfindung bezieht sich auf Füllstoffe mit künstlichem Perlmuttglanz sowie Werkstoffe, in die diese Füllstoffe eingebettet sind. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen der Füllstoffe.

Füllstoffe mit künstlichem Perlmuttglanz sind bekannt und dienen in Verbindung mit Trägerstoffen, beispielsweise Kunstharzen dazu, bestimmten Werkstoffen oder Gegenständen einen Perlmuttglanz zu verleihen. Auch in der Kosmetik sind Füllstoffe mit dieser Wirkung verwendet worden. Für das Herstellen von Füllstoffen mit künstlichem Perlmuttglanz und damit gefüllten Werkstoffen sind bisher nur wenige Vorschläge bekanntgeworden. Abgesehen von der Verarbeitung von Naturprodukten, beispielsweise Fischschuppen, hat man Bleicarbonat verwendet, welches von Natur in dünnen Blättchen kristallisiert und wegen seines hohen Brechungsexponenten eine vergleichsweise starke Lichtreflexion bewirkt. Beim Einbau werden diese Kriställchen ausgerichtet in einen lichtdurchlässigen Trägerstoff, z. B. ein Kunstharz, und verleihen letzterem eine an Perlmutt erinnernde Glanzwirkung. Ein Nachteil dieser Bleicarbonatkriställchen ist die Unabänderlichkeit der Glanzwirkung, die sich beispielsweise farblich nicht variieren läßt. Ferner erweist sich für die Praxis als nachteilig die große Giftigkeit und leichte Zersetzbarkeit dieser Kriställchen.

Man hat auch schon vorgeschlagen, zu einem dünnen Film ausgezogene Glasbänder in Schuppen aufzubrechen und diese als reflektierende Filmstoffe, z. B. in Kunstharze, einzubetten. Es bereitet jedoch große Schwierigkeiten, den Glasfilm bis zu optisch interferenzfähigen Dicken auszuziehen, so daß man zur Erzeugung von Schillerfarben zusätzlich noch umständliche Überzugsverfahren einschalten mußte.

Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Füllstoffe mit künstlichem Perlmuttglanz vermieden. Die Füllstoffe nach der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß die Blättchen oder Flitter aus Oxyden oder Oxydhydraten von Metallen der IV. und/oder V. Gruppe und/oder der Metalle der Fe-Gruppe des Periodischen Systems bestehen und ihre Dicke senkrecht zur Blättchenoberfläche in der Größenordnung von V10 bis zu einigen Lichtwellenlängen liegt und deren Brechungsexponent n_d mindestens teilweise > 1,60 ist.

Diese Füllstoffe sind ungiftig und ihr Glanz oder ihre Schillerfarbe werden wie bei natürlichem Perlmutt durch Interferenzerscheinungen bewirkt und sind durch die Struktur der reflektierenden Elemente wählbar.

Füllstoffe und Werkstoffe

mit künstlichem Perlmuttglanz

und Verfahren zum Herstellen der Füllstoffe

Anmelder:

Jenaer Glaswerk Schott & Gen., Mainz, Hattenbergstr. 10

Dr. Hubert Schröder, Wiesbaden,

und Reinhard Kaufmann, Mainz-Weisenau, sind als Erfinder genannt worden

Eine besondere Wirkung wird erzielt, wenn mindestens ein Teil der blättchen- oder flitterartigen Teilchen aus mehreren mit optischem Kontakt aneinanderliegenden, abwechselnd höher und niedrig brechenden Teilblättchen besteht. Je nach der Dicke der Einzelblättchen und je nach dem Betrachtungswinkel zeigen solche Blättchen infolge Interferenz einen unterschiedlichen Farbglanz.

Als Werkstoffe für die Blättchen oder Flitter höherer Brechung werden erfindungsgemäß z. B. Oxyde des Ti, Fe, Sb, Sn, Th und/oder Zr vorgeschlagen. Die Blättchen niedriger Brechung können im wesentlichen aus SiO₂ gefertigt sein.

Die oxydischen Blättchen können in den verschiedenartigsten Trägerstoffen eingebettet sein. Man kann sie sowohl in monomere Kunstharze einrühren und diese dann auspolymerisieren, wobei sich die relativ große Formbeständigkeit der Blättchen als Vorteil erweist, oder man vermischt sie, beispielsweise für kosmetische Zwecke, mit Pasten, Lacken oder salbenartigen Substanzen; sogar ein Einbau in Gläser von nicht zu hoher Erweichungstemperatur ist wegen des hohen Schmelzpunktes der Blättchen möglich. Eine andere Art der Verarbeitung besteht darin, daß man die Blättchen auf einen Gegenstand streut, spritzt oder lackiert, dessen Oberfläche damit veredelt werden soll, wobei sie unter Umständen mehr oder minder gleichmäßig orientiert werden können, und dann

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den Gegenstand mit einem passenden Schutzlack, Kunststoff oder einer Deckplatte überzieht bzw. verkittet.

Ein besonderer Vorteil der neuen perlmuttartigen Füllstoffe ist ihre einfache Herstellbarkeit. Zur Gewinnung der oxydischen Blättchen wird nach der Erfindung folgendermaßen verfahren. Man erzeugt zunächst durch Benetzen eines Trägers aus festem Werkstoff, beispielsweise aus Glas, keramischen Massen, Metall oder Kunststoff, mit einer Lösung einer hydrolisierbaren Verbindung des in das gewünschte Oxyd umzuwandelnden Metalls einen Flüssigkeitsfilm, aus dem sich bei anschließendem Erhitzen in an sich bekannter Weise das betreffende Oxyd oder Oxydhydrat als dünner Überzug bildet. Das Ablösen desselben in Form der erwähnten Blättchen kann in verschiedener Weise erfolgen. Wenn der Ausdehnungskoeffizient des Trägers, z. B. im Falle einer Metallfolie, erheblich von dem der Schicht abweicht, platzt diese von einer gewissen Dicke (je nach Substanz etwa 0,2 bis 2 μ) an gewöhnlich in der Hitze von selbst in Füttern ab. Besonders leicht lösen sich auch mehrfach übereinanderliegende Schichten verschiedener Stoffe von der Unterlage. Dünnere Überzüge auf nichtmetallischer Unterlage lassen sich nötigenfalls dadurch entfernen, daß man den Träger vorher mit einem das Haftvermögen vermindernden Überzug, z. B. aus Siliconlack, versieht; auch Überzüge, die sich beim Erhitzen zersetzen oder verflüchtigen, ohne Kohlenstoff auszuscheiden, z. B. Hartwachse oder ähnliche Stoffe, dienen diesem Zweck. Schlägt man die Oxydschichten auf flexiblen Bändern, z. B. Folien, nieder, so lösen sich die Blättchen auch beim Biegen des Bands oder durch rhythmische Vibrationsbewegung, die z. B. durch eine mit Netzfrequenz schwingende Rüttelvorrichtung bewirkt werden kann.

Am wirtschaftlichsten ist die Erzeugung der Oxydblättchen im kontinuierlichen Bandverfahren. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage, bei der ein endloses Trägerband 1 aus Kohlenstoff oder Metall zur Aufnahme des Flüssigkeitsfilms dient, aus dem sich die Oxydhydratblättchen bilden. Das Band wird von den Trommeln 2 angetrieben und, falls erforderlich, zunächst über Walzen durch einen Behälter 3 geleitet, in welchem sich auf ihm eine hauchdünne Trennschicht zum späteren Ablösen der Blättchen niederschlägt. Nach Verfestigung derselben in einem Heizschacht 4 wird das Band in das Belegungsbad 5 geführt, welches eine Lösung der entsprechenden in das Oxyd umzuwandelnden Metallverbindung enthält. Ein Film dieser Lösung wird durch das Band mitgeschleppt und in der Heizzone 6 getrocknet. Bei Verwendung eines metallischen oder metallisierten Bands kann die Erhitzung in den Heizzonen 4 und 6 vorteilhaft auch auf induktivem Wege bewirkt werden.

Die Erhitzung wird so weit getrieben, daß sich das Abspringen der Blättchen bereits durch Risse im Film vorbereitet. Wenn das Band anschließend in die Saugkammer 7 eintritt, genügt eine geringe Rüttel- oder Stoßbewegung durch einen Impulsübertrager 8, um das vollständige Ablösen der Blättchen zu bewirken. Die Saugpumpe 9 treibt die abfallenden Flitter in den Auffangsack 10, der aus genügend feinem Gewebe besteht, um die Blättchen zurückzuhalten. Auf dem Rücklauf kann das Trägerband gegebenenfalls noch durch Bürsten 11 von den etwa noch anhaftenden Filmresten gesäubert werden. Gegebenenfalls können auch vor dem Wiedereinlauf in das Bad 3 Reinigungsbäder (in der Figur nicht gezeichnet) vorgesehen sein, welche das Band zur Wiederherstellung des Ausgangszustands durchläuft. Will man Flitter aus mehrfach geschichteten Blättchen erzeugen, so kann man das Band nach dem ersten Belegungsbad noch ein oder mehrere weitere Bäder mit oxydschichtbildenden Lösungen verschiedener Metall- bzw. Metalloidverbindungen durchlaufen lassen, zwischen denen jeweils eine Heizzone zur Trocknung des erzeugten Films liegt. Die Dicke der einzelnen Oxydblättchen kann durch die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder durch die Konzentration der Badlösung 5 reguliert werden. Damit besteht auf Grund der Interferenz- und/oder Absorptions wirkung ein weiter Spielraum für das erzielbare Farbenspiel der Blättchen.

Im allgemeinen empfiehlt es sich, zur Erhöhung des Glanzes die Blättchen nach der Entnahme aus der Maschine noch bei höherer Temperatur von etwa bis 600° C zu behandeln.

Claims

Patentansprüche:

1. Füllstoffe mit künstlichem Perrauttglanz, bestehend aus lichtdurchlässigen Teilchen von blättchen- oder flitterartiger Struktur, dadurch gekenn zeichnet, daß die Blättchen und Flitter aus Oxyden oder Oxydhydraten von Metallen der IV. und/ oder V. Gruppe und/oder der Metalle der Fe-Gruppe des Periodischen Systems bestehen und ihre Dicke senkrecht zur Blättchenoberfläche in der Größenordnung von ¹Ao bis zu einigen Lichtwellenlängen liegt und deren Brechungsexponent n_d mindestens teilweise > 1,60 ist.

2. Füllstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der blättchen- oder flitterartigen Teilchen aus mehreren mit optischem Kontakt aneinanderliegenden, abwechselnd höher und niedrig brechenden Teilblättchen besteht.

3. Füllstoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blättchen und Flitter höherer Brechung im wesentlichen aus Oxyden des Ti, Fe, Sb, Sn, Th und/oder Zr bestehen.

4. Füllstoff nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Blättchen und Futter höherer Brechung liegenden Blättchen und Flitter niedriger Brechung im wesentlichen aus SiO₂ bestehen.

5. Werkstoffe mit künstlichem Perlmuttglanz, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Masse aus glasigen, plastischen, pastösen, lack- oder salbenartigen Stoffen, beispielsweise Kunststoffen, Füllstoffe nach den Ansprüchen 1 bis 4 eingebettet sind.

6. Verfahren zum Herstellen von Füllstoffen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger aus festem Werkstoff, beispielsweise Glas, Keramik, Metall oder Kunststoff mit einer Lösung einer hydrolysierbaren Verbindung des Metalls benetzt und der entstandene Flüssigkeitsfilm durch Erhitzen in eine Oxydoder Oxydhydratschicht umgewandelt wird und diese zum Abspringen in Form von Blättchen oder Flitter gebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger ein Stoff mit einem gegenüber der gebildeten oxydischen Schicht hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten Verwendung findet.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger vor Aufbringen der hydrolysierbaren Verbindung mit einem das Haftvermögen der oxydischen Schicht vermindernden Überzug, der sich vorzugsweise beim Erhitzen zersetzt oder verflüchtigt, versehen wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von flexiblen Bändern oder Folien der Träger das Ablösen der gebildeten oxydischen Blättchen oder Flitter durch eine Biege- oder Rüttelbewegung des Bands oder der Folie vorgenommen wird, die beispielsweise mit Netzfrequenz mechanisch oder elektrisch hervorgerufen wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 9, gekennzeichnet durch Verwendung eines endlosen Trägerbands, das nacheinander, gegebenenfalls einen Behälter zum Aufbringen der Trennschicht, eine Heizzone zur Verfestigung dieser Trennschicht, ein Bad zur Benetzung mit der die oxydische Schicht erzeugenden Lösung, eine Heizzone zur Verfestigung der oxydischen Schicht, eine Absaugekammer zur Fortführung und Sammlung der abgelösten Blättchen und Flitter und eine Reinigungsvorrichtung im Zyklus durchläuft.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerband nacheinander mehrere Bäder mit oxydschichtbildenden Lösungen verschiedener Metallverbindungen durchläuft, zwischen denen jeweils eine Heizzone zum Trocknen des jeweils erzeugten Films angeordnet ist.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die abgelösten oxydischen Blättchen und Flitter anschließend einer Behandlung bei höherer Temperatur unterworfen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 875 074.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen