DE1694769A1

DE1694769A1 - Transparenter Gegenstand,enthaltend Alkalititanatteilchen als Pigment

Info

Publication number: DE1694769A1
Application number: DE19671694769
Authority: DE
Inventors: Brill Harold Clifford; Gulledge Hugh Clifton; Ramsay Howard Lee
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1966-02-15
Filing date: 1967-02-14
Publication date: 1971-10-07
Also published as: AT296466B; BE694038A; FR1511385A; CH530285A; GB1151622A; US3483068A

Description

betreffend

Transparenter Gegenstand, enthaltend Alkalititanatteilchen als Pigment

Die Erfindung betrifft neuartige Gegenstände, die als Pigment Alkalititanatteilchen enthalten, welche zumindest an einer Stelle weitgehend parallel zueinander ausgerichtet in einem festen, transparenten Material dispergiert sind, das einen niedrigeren Brechungsindex besitzt, sowie Zubereitungen und Verfahren, mit deren Hilfe die neuartigen Gegenstände hergestellt werden können.

Es sind bereits faserige Materialien wie z.B. Asbest, nadeiförmiges Zinkoxyd und Glas in Zubereitungen für Überzüge und in Kunststoffe eingelagert worden, um diese dauerhaft zu machen und sie mechanisch zu verstärken. Die Verwendung derartiger Pigmentmaterialien ist in D.H. Parker, "Principles of Surface Coating Technology", Verlag Inter-.

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science 1965, Seiten 11, 76 und 84 erwähnt.. Ihre Wirkimgen sind hauptsächlich mechanischer Art und es wurden ihrer Gegenwart in solchen Überzügen bisher keine "besonders erwünschten • optischen Effekte zugeschrieben.

Die zur Verwendung in den erfindungsgemässen Gegenständen geeigneten faserförmigen Alkalititanate sind "bereits bekannt. Die Eigenschaften und die Herstellung einiger dieser Verbindüngen sind in den USA-Patentschriften 2 833 620 und 2 841 beschrieben. Diese verschiedenartigen faserförmigen Titanate sind bisher von Interesse bei Wärmeisolierungen und als Zusatz zur nassen Pulpe bei der Papierfabrikation gewesen. Im allgemeinen geben faserartige Pigmentmaterialien die bekannten sichtbaren Effekte des Mattglänz ens von Überzügen und der Mattierung von Kunstfaserstoffen.

Es wurde nun gefunden, dass wenn bestimmte faserartige Alkalimetallpolytitanatteilchen in Form einer Dispersion in ein viskoses flüssiges Medium eingelagert sind, welches ein zu einem transparenten Festkörper erstarrungsfähiges Bindemittel mit einem Breckungsindex, der geringer ist als derjenige der Titanatteilchen, enthält und wenn in der so hergestellten Zubereitung lediglich feste und flüssige Phasen anwesend sind und die Zubereitung zum viskosen Fliessen gebracht wird, so ■ dass eine parallele Ausrichtung der. Teilchen bewirkt wird, und das Bindemittel sodann verfestigt wird, während die Parallelausrichtung bestehen bleibt, ein Gegenstand erhalten wird, der

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eine Vielzahl von bei seitlicher Betrachtung erkennbaren, langgestreckten Alkalimetallpolytitaiiat-MgiiteKiiteilGiien enthält, wodurch er eine ungewöhnliche optische Eigenschaft erhält, die nachfolgend als- aniBopanoramisehe Lichtstreuung bezeichnet werden soll, cUh« die Eigenschaft, dass verschiedene Mengen einfallenden Lichts in wechselnde Beobachtungslagen reflektiert werden* Sie erfindungsgemässen Segenstände besitzen die Bigensehaf t der anisopanoraraisehen liichtstremung in einest Ättsifiass_r dass der Differena-Streuiingsindex des Lichts _Λ (Ü*ö*I*), wie nachfolgend definiert, wenigstens 10 beträgt. Me fäserartigen Äl&alinietallpülytitanate, die dieses iPhänoraen .verursachen, sind diejenigen einer Zusammensetzung ^-p^n^n+i* wobei M Hatrium oder Kalium bedeutet und η zwischen 3 und 60 liegt, und die ein Verhältnis der Länge zur Breite von wenigstens 10, Vorzugsweise mehr sis 25 haben» Die Gegenstände können beispielsweise die B^Torm von Farbfilmen, auf einer Unterlage, von Oberflächenbeschichtungen^. öder von Überzügen oder einer unterlagenfreien Folie, Platte, eines Fadens oder Stabs oder einer anderen körperlichen Form haben, sollten aber frei von " einer dispergierten Gasphase sein.

Die Erfindung ist weiter insbesondere auf Zubereitungen gerichtet, die für die Herstellung der neuartigen Gegenstände geeignet sind, wobei die Zubereitungen lediglich feste und flüssige Blasen mit einer Vielzahl Solytitanatpartikel des oben erwähnten Typs enthalten, die dispers in einem viskosen, flüssigen Iviedium eingelagert sind, welches ein Bindemittel

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enthält, das zu einem transparenten Feststoff verfestigt werden kann mit einem Brechungsindex, der niedriger ist als derjenige der 'ritanatteilchen.

In den Zubereitungen und Gegenständen gemäss der Erfindung können ,andere Pigmentteilchen zusätzlich zu den bereits g^naxm^ ten faserartigen Alkalimetallpoiytitanaten enthalten sein; ^jedoch sollte im Fall der Anwesenheit derartiger Pigmente von diesen

^ nicht mehr vorhanden sein, als für eine Ferminderung des Dif- W = . '

ferenz-Streuungsindex auf weniger als etwa 10 ausreichend ist.

In Fig» 1 ist auf polarlcoordinaten die Liehtref lexioji einer

Farbtafel gemäss der Erfindung gegen die Beobaciitungsiage in einem üblichen Heflekte-meter graphisch dargestellt und

in Fig, 2 die bildliehe Wiedergabe einer anderen erfiridungsgemässen Farbtafel, die den optischen Effekt spiralig\er Pinsel*· st.rijehlinien zeigt, im Vergleich _;zur Abwesenheit eines

" Iffßkts bei ieinep in gieiehartigei? Weise bepinselten äbli_veheii

Ss ist auch wichtig, dass die Pslytitan^tfaisera feei

ietraehtung ßrkeijjifear sind., Weßn ßi§ WU M-eiit werden, =4as ^uf -die gtirnf|.ä-ehe ,oder @eite der PajPaJ.leJ-ausriehtimg einfällit, Wßbn die Partikel nur von ,den gaden k§-r erkennbar sind,, kann es sein,, dass die anispp_;|aa_;oi^%ajni;SiCjhe §t nicht gesehen wird,, Aus.serdem kann ein erfindungsgemässer Q Gtand von einem vollständig transparenten. Überzug eingeschloseeia

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oder damit bedeckt sein, wie -zum-Beispiel mit klarem Glas; : in diesem Pail wurden die ausgerichteten Partikel bei seitlicher Betrachtung erkennbar sein, obwohl die Beobachtung durch den Überzug des klaren Glases erfolgen müsste. Der sichtbare Teil kann aus einer einzelnen Fläche oder eine Vielzahl von benachbarten kleineren Flächen mit gemeinsamer Ausrichtung bestehen, die zusammen einen sichtbaren Teil der Fläche bilden, d.h. die Partikel sind dispergiert und zumindest örtlich zueinander in dem transparenten Feststoff solcher Flächen aus- μ gerichtet.

Als weitere Abänderung des Verfahrens kann der ausgerichtete Teil einer weiteren Bewegung unterworfen werden, und zwar entweder einem unterschiedlichen viskosen Fluss, um die langgestreckten Partikel in einer unterschiedlichen Richtung auszurichten,oder einer die Ausrichtung störenden Bewegung, die die Partikel verschiebt. In jedem Fall wird durch das Verfahren erreicht/ dass wenigstens ein Flächengebiet des Gegenstands die anisopanoramische Streuung aufweist und Muster und Texturen geschaffen werden.

■ Am. s opanorami sehe Licht s treuung

^; Das Phänomen der anisopanoramisehen Lichtstreuung wird wie folgt 'beschrieben. Wenn langgestreckte Polytitanatpartikel gemäss der Erfindung'mit ihren Längsachsen parallel ausgerichtet werden, in einer Richtung senkrecht zum sichtbaren Teil der Oberfläche, in der sie ausgerichtet sind, beleuchtet und aus

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einem Winkel von weniger als yü L-rad zur Beleuchtungsrichtung betrachtet werden, so wird eine änderung: der Flächenhelligkeit beobachtet, wenn sich der Beobachtungspunkt um die Beleuchtungslinie als Achse dreht oder wenn das Probestück in ähnlicher Weise gedreht wird. Der wechsel der ^'lächenhelligkeit ist oft ungemein auffallend. Der wechsel kann durch einfache Anpassung vorhandener Helligkeitsmesser oder Reflektometer gemessen werden, die geeignet sind, vergleichende Keflexionsoiessungen bei einem vorgegebenen V/inkel durchzuführen.

Die Darstellung in einem Kreisdiagramm gemäß ü'ig. 1 .zeigt die Ergebnisse einer derartigen Messung, die mit einem Hunter üeflektometer D ^O zur Bestimmung des weitfgrades mittels eines ü-rünfilters zur Angleichung an die Augenempfindlichkeit aufgenommen wurde. Dieses Gerät ist von ßichard S* Hunter in "Journal of the Optical Society of America? Band 50, Hr. 1, Januar i960, Seite kk bis ^b beschrieben. Die Beleuchtung erfolgte senkrecht auf ein filches Probestück, die .deflexion wurde mit einem NuIlpunktphotometer unter einem winkel von A-5° gemessen. Eine beschichtete Tafel, die nach einem Aufstrichverfahren, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt wurde, wurde in der Prüfstellung festgeklemmt und Maßnahmen getroffen, sie um die Beleuchtungsachse in Stufen von 10° zu drehen. Die erste oder Null-Lage wurde derart gesetzt, 'darf die Reflexionslinie zur Photozelle imrechten· Winkel zur Längsachse der Partikel und der Aufstrichrichtung· lag. Diese Lage ergab eine Maximalreflexion von 100$, bezogen auf den MgO-weiß-Standard, wie in dem Diagramm oben und unten also um 180 aus der ersten Lage «l Q Q g 4 1 / T? £ t >

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verdreht. Als das Probestück gedreht wurde, ging die Reflexion durch ein Minimum, wenn sich die Reflexionslinie zur Photozelle durch eine Ebene parallel zu den Achsen der Polytitanatpartikel bewegte.

Die Lichtstreuung dieser ausgerichteten Partikel ist am grössten in einer Sichtung,, die rechtwinkelig zu deren Längsachsen liegt und am geringsten bei Richtungen von annähernd aus der Phasenrichtung mit diesem Maximum. Die beobachtete Flächenhelligkeit einer solchen Oberfläche ist deshalb nicht konstant, wenn der Beobachtungspunkt rund um den umfang des beobachteten Gebiets bewegt wird. Dieses optische Verhalten der ausgerichteten Partikel wird als anisopanoramische Lichtstreuung bezeichnet. In geeigneter Y/eise kann dieses Phänomen quantitativ durch die Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Reflexion ausgedrückt werden. Demnach ist für den in Fig. 1 dargestellten Versuch der "Differenz-Streuungsin&ex¹¹ (D.S.I.) 108$ - 74,8$ oder 33,2$, wenn er in eine» Winkel von 45° zur Oberfläche beobachtet wird.

Die Alkalititanatpartikel

Die für die Erfindung geeigneten Partikel sind AJLkalimetallpolytitanate. Besondere Kristallarten sind die fetratitanate M₂Ti^CU und die Hexatitanate Eg^gö^· I^ffl allgemeinen sind die Alkalipoly ti tanate, vom deinen viele weniger ßharak«· teristisc3ae Kristallstruktur en besitzen aber eine Zusammen-Setzung im Bereich MpTi 0^₁. aufweisen, wobei ja von 3 bis 60

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reicht -und Iu Natrium oder Kalium, ist ι geeignet» Diese· könnein. einzelne Verbindungen odes? Mischungen sein» Sie Werdgil tmtef Bedingungen hergestellt, die einen überwiegenden 2/eil des Produkte in,. Forffi der Mer spezifizierten langgesötreekten Pfei*= Uikel ergebeil» Derartig® Verfahret* sind in den eiiigäng's "benannten Patentsöhriften dargelegt* (Jewöhülieh herrseiit eine merkliehe Väriätionsfereite in der Morphölögiö des äiiten Määä Methoden erhaltenen Predtikts, so daös e& efi üW§eläää&&ig: iei^ bestifniiite Anöätßie in Hintliök atif diö Part'il£elgreöfe§ MiiiWlä ■ elektronenmiMröskopisöher Bestimifiting* öder düröh Yferötiöhe fÜF den GebratiGh geffiäss der Srfindting attö^üwähl§n# S6r ÄüääPU&li ""Titanate"' wird der Küri§ h&lber i& Welg&nä&ü f§rW6Hie-i tirid soll dem MsdrüöK ^f'Polytitänät'^f gleiehweftig säiüf wätrn die veafgihiedenön rerwendefen Partifcelärten feghaMelf vf§M§n$ ■bevorzugten 'litanate sind die iiäli-ttfititanät-e der Z-aääinmen setzung K₂'fi. .Op _;....*; wo"bei ή im Bereieh \r&n 3 Ms 16 lieg't und insbesondere von 4 bis 16*

W Die langgestreckte Gestalt der Titö.nfetpärfik§l ist Wöse

li-öh«. Sie erlattbt die parallele Aäsrißhfenig ä&frh ist §beiifälls^: wäsentliöh^ ttrrr die. an-isöpHnöra&iseihe - zu erhalten*' !M ein hohes Mfess. aö Ötreüniing afer'Jfeftigän¹ Arf sü erhalten^ die eine 3>e6k"kraft ergibt/ mxMi. gßiiiriä&Mf ääss Wö siens" einfe. Jüffieß&i-on i-m^Ber'eieh> Tf&tt-ßfi b^:i§ f ^ ^ v'öfzt8gs#&ife& im· Birfei&h vöK i^i feg #^4 kirkfititf. il werBeM hier als p

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Damit man eine gute Ausrichtung erhält, ist es wichtig, dass die Längsausdehnung· wenigstens das zehnfache der Breite, vorzugsweise das 25-fache oder mehr, ausmacht. Eine obere Grenze der Länge ist für die Erfindung nicht bekannt* Partikel mit einem Verhältnis von Länge zu Breite von 100 oder mehr zeigen gute Ergebnisse. Selbst längere Partikel schmälern die Wirkung nicht; aber es wird erwartet, dass irgend ein zusätzlicher

Vorteil klein ist. In der Praxis ist es^: nicht einfach, das Brechen von Fasern, die über 100 Mikron lang sind, zu vermeiden. ^

Die meisten Partikelzubereitungen enthalten, wie gefunden wurde, eine Vielfalt von Formen und G-rössen. Die Gegenwart von anderen als der die besondere lVlorphologie aufweisenden Partikel schmälert wahrscheinlich den maximalen Effekt, erlaubt aber noch einen ungewöhnlichen Ausrichtungseffekt, wenn wenigstens 50 Gew.-°/o der Partikel in die spezifizierte Kategorie fallen.

Es muss bemerkt werden, dass die breite Spezifikation der Partikelmorphologie zwei Klassen umfasst. In der einen Klasse, die hier als grob bezeichnet wird, sind eine oder beide der '

kleinsten Abmessungen im Bereich von 0,1 bis 1,0 Mikron. Die andere, als fein bezeichnete Klasse besitzt ihre Längsausdehnung in diesem Bereich. Die Spezifizierung des Verhältnisses Länge zu Breite ist für beide Klassen die gleiche. Die Partikel der ersten Klasse sind daher wenigstens eine G-rössenordnung grosser als diejenigen der zweiten Klasse. Die grösseren Partikel sind bevorzugt, da sie leichter herstellbar sind, besser bei gewöhnlichen Überzugsmassen anwandbar sind und besser dis-

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pergieren. Die feinen Partikel haben anscheinend einen S.treu-

■-■'■- ist ■ -■■■■■'-.- "

ungseffekt, der "umgekehrt zu dem der grösseren Partikel

da die maximale Reflexion beobachtet wird, Wenn die Betrachtung längs der Länge der ausgerichteten Partikel erfolgt. Die erhaltene Streuung ist anisopanoramisch, aber etwa 90° zu derjenigen der Kla-sse der grösseren Partikel verlagert.

In der groben klasse können die Partikel innerhalb bestimmter Grenzen eine unterschiedliche Form haben. Sie können lange, dünne Streifen oder Bänder darstellen, deren Breite oder Dicke im Bereich von 0,1 bis 1,0 Kikron liegt. Vor.zugswe.ise sind die Partikel nadelig, d. h. nadeiförmig, wobei das Verhältnis von Breite zur Dicke im Bereich von 1 .: 1 bis 5:1,. vorzugsweise von 1 : 1 bis 2 : 1 liegt. Der Querschnitt der bevorzugten Radeln ist in den meisten Fällen anscheinend recht-, eckig. Jedoch ist dies kein wesentliches Erfordernis, da der Schnitt ein Parallelpipedon sein kann oder eine wechselnde Anzahl Seiten haben kann, je nach der Herstellungsmethode, was wahrscheinlich mit den kleinen Unterschieden in den Kristallgitterparametern zusammenhängt, wenn sich die chemische ^Zusammensetzung ändert. Die· Partikel sind jedes für sich transparent und besitzen einen geschätzten durchschnittlichen Brechungs-,. index bei der Kalium enthaltenden Sorte von .etwa 2,3. ;. ..,·._.;

Die .Alk^lipqlvtitanatpartikeL, die bei der Erfindung an_T._: _-= ; wendbar sind, werden in einer Art und Weise hergestellt, die eine ziemlich breite Vielfalt von Formen und Grossen ergibt.

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Die meisten von ihnen sind gewöhnlich nadelig, aber viele liegen nicht innerhalb der bevorzugten Spesifikation» Derartige Mischungen entstehen, weil der Herstellungsprozess solche zu

regellosen Produkten führende Arbeitsstufen umfasst wie das züchten

kristall aus einer Schmelze und das Rühren_} das einen schwachen Zerkleinerungseffekt hat. Es wurde nun gefunden, dass,.weil die nadelige Beschaffenheit .anseheinend Vorherrscht, die Partikel ungewöhnlich gut geeignet sind, den gewünschten Liehtstreuungseffekt bei den erfindungegemäEsen Gegenstanden zu ergeben, wenn wenigstens 50 G-ew,*^ der Partikel innerhalb der Erfordernisse für.die-Form und Grosse fallen % Öer kleinere Gewichtsanteil kann ein -Verhältnis Von länge zu Breite Von weniger als 10 haben und feiner öder gröber als die bevorzugten Partikel sein* Gute Effekte wurden erhalten, wenn siii g Anteil der laiiggestreökten Partikel 2 tlikrön oder mehr disk waren, insbesondere in den transparenteren wie sura Beispiel in den Kunststoffplatteü.-

,@inafii,

wichtige Parall el ausrichtung der- P im flüssigen- iied'itifn, Jedööii wird¹ zW Beibehaltung

der Äiisri-ehtmig- für den ßebratieh die T&Ftiksläii&TafflMig in ädnein

traEispÄ-enten, iioriEalerwgise' festen Bindesidtfel fixiezf* B'ieses Bindemittel muss eine Buhstmiz se±n_f die/ in> ά&¥ -efgffen Müfe Verfahrens· miter äem Einfltüss v©n Wä¥M& ©ig?' ite^ek öder viskosen Fliessen gebracht werden !§££§*#- Eint

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artiges Fliessen kann durch die Verwendung eines Trägers, der gegebenenfalls ein Lösungsmittel enthalten kann, wie es bei den gewöhnlichen Anstrichmassen der J?'all ist, unterstützt werden. Im Einzelnen werden die Verfahren und Produkte nachfolgend beschrieben und in den Beispielen erläutert» Das Bindemittel, muß natürlich fähig sein, letztlich in einen festen, transparenten Zustand überzugehen, nachdem die Partikel ausgerichtet sind» Derartige Substanzen sind in der Anstrich-, Druck-und Kunst stoff-Technik bekannt«.

Die in dejn Überzugszubereitungen angewandten Bindemittel

umfassen trocknende üle, Lacke^, polymere Substanzen wie zum Beispiel Latex, Polyvinylacetat und -alkohol und dergleichen, die härten oder zu einem transparenten .feststoff erstarren, vjenn das Lösungsmittel oder Wasser, in welchem sie anfänglich dispergiert sind, verdampft. In derartigen Massen ist der flüssige Zustand die viskose Beschaffenheit des Bindemittels; die Ausrichtung der Partikel wird gewöhnlich im nassen jj'ilm vor dem Härten oder Trocknen durchgeführt. Ln den fällen, in denen die Partikel in einem unterlagenfreien hedium, wie zum Beispiel in Kunststoffplatten, folien oder !•'äden, ohne Hilfe eines Lösungsmittel ausgerichtet werden müssen, werden sie in der i^asse dispergiert und die Ausrichtung durch i'liessen erreicht, zu dem das Medium veranlaßt wird zum Beispiel durch extrudieren, walzen, prägen, ziehen oder recken. Die einfacheren Verfahren zur Erzeugung eines viskosen !«'Hessens neigen zu einer parallelen

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Partikelausrichtung über geradlinige "wege. Eine geradlinige Ausrichtung ist jedoch nicht notwendig, da ein Fliessen in gewundenen Wegen die gewünschte Ausrichtung ergibt und sehr dekorative 'Wirkungen erzeugt, von denen einige in Fig. 2 dargestellt sind.

Eine Transparsenz des schließlich verfestigten ßindemittels ist notwendig, aber diese braucht nicht eine absolute Klarheit zu sein. Der maximale Grad der Differenz-Streuung einer be- . Λ stimmten Probe von Partikeln wird in einem sehr klaren Medium wie zum Beispiel reinem Polyvinylalkohol beobachtet. Jedoch ist der Effekt- noch befriedigend in wedien deren Durchsichtigkeit nur noch einem Durchscheinen nahekommt. So lange das feste Medium etwas Transparenz aufweist, ist der Prozerä durchführbar, hepi kann beispielsweise viele im Bindemittel in dessen flüssigem Zustand lösliche Substanzen anwenden, wie zum Beispiel Farbstoffe zur Änderung der Farbe oder Mttel zur Regelung der Dispersion der Partikel. Mittel für die Einstellung der Viskosität und der Erstarrungsgeschwindigkeit der Bindemittel und fluoreszierende Farbstoffe, die die iiichtstreuung in bekannter v/eise verstärken, können ebenfalls verwendet werden. -.lerrn diese i-iittel flüchtig sind oder in anderer Weise entfernt werden köno:\, werden sie nicht zu wirksamen Bestandteilen des Bindemittels im Endzustand. Jedoch sind sie unter den Hersteliungsbedingungen {,,ewonnlich nicht fluchtig und verbleiben somit als Teil des Bindemittels. Sie sollten daher bezüglich ihrer Eigenschaften ausgesucht werden; die verwendete Menge

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sollte begrenzt sein, damit nicht das Bindemittel'lichtundurchlässig wird.

Ein weiteres wichtiges Kennzeichen des Verfahrens ist das Aufrechterhalten einer guten Dispersion der langgestreckten Partikel während und nach der Ausrichtung. Das Ausflocken der Partikel ergibt anscheinend ein Verklumpen miteinander ohne Parallelausrichtung und soll daher vermieden werden. Es ist bevorzugt, dass in den flüssigen Bestandteilen der Überzugsmassen eine gute Dispersion erzielt wird. Wenn die Partikel in einer derartigen Zusammensetzung im dispergierbaren Zustand sind, so dass sie durch die während des Beschichtens aufgewendete Energie und Bewegung zur Dispergierung veranlasst werden, so sind sie "dispers eingelagert" und das Ergebnis ist zufriedenstellend.

Die Gegenwart einer dispersen Gasphase in den flüssigen Zusammensetzungen stört die saubere Ausrichtung der Polytitanatpartikel und soll deshalb vermieden werden. Eine Dispersion der Polytitanatfasern wird manchmal durch kräftiges Rühren erzielt, und wenn in solchen Fällen das flüssige Medium zum Einschluss von Luftblasen neigt, wird die gewünschte Ausrichtung nicht erreicht. In einem flüssigen System aus Polyvinylalkohol und Wasser beispielsweise, in dem das Bindemittel Polyvinylalkohol durch Verdampfen des V/assers verfestigt wird, wird ein schaumhemmendes Mittel im System verwendet, um die Gegenwart einer dispersen Gasphase in dem Gegenstand zu verhindern, der durch die Verfestigung in Gegenwart der Polytitanatpartikel ausgeformt wird.

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Andere Pigmentkomponenten

Die Zusammensetzungen, die erfindungsgemäss verwendet werden, enthalten als wichtige Pigmentkomponenten die.langgestreckten Alkalititanatpartikel. Zusätzlich können 'beschränkte Mengen anderer Pigmentsubstanzen mitverwendet werden. Die sehr feinen Troekenfarten, die eine hohe. Färbekraft besitzen, wie zum Beispiel Chromgelb, Molybdatorange, Eisenblau und dergleichen können in kleinen Mengen bezogen auf das anwesende Titanat verwendet werden. Grundierpigmente, wie zum Beispiel Rutil, Anatas, Zinksulfid, Zinkoxyd und dergleichen ebenso wie Streckmittel, wie zum Beispiel Baryte, Calciumcarbonat, asbestartige Streckmittel und ezLdere können in begrenzten Mengen verwendet werden, insbesondere in Uberzu/csinassen ziir Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften. Jedenfalls sollten andere Pigmentmaterialien als das litanat nicht mehr vorhanden sein, als zur Verminderung des Differenz-Streuungsindex, wie er gemäss der in Beispiel 2 genannten oder einer gleichwertigen Iüethode bestimmt wird, auf einen Wert von IO ausreichend ist.

Gewöhnlich werden diese anderen weissen Pigmente zugesetzt, um den Grad der Differenz-.Streuung zu ändern und zu vermindern, und es wird die; Menge experimentell bestimmt. Die Verwendung von Pigmenten oder Streckmitteln, die eine koagulierende oder 3,usflockende Wirkung auf das Titanat im System ausüben, sollte vermieden werden. Die Verwendung von groben Streckmitteln, die zum Austreten aus der Oberfläche neigen oder die Ausrichtung der Titanatpartikel stören, ist im allgemeinen nicht erwünscht,

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Bis zu einem gleichen Gewichtsteil eines weissen Pigments, bezogen auf das Titanat, kann in einigen Fällen zugesetzt werden, jedoch ist die Menge gewöhnlich geringer. Eine angenäherte Definition der oberen Grenze von zugesetztem weissen Pigment, wie zum Beispiel TiOo, ist eine Menge, die eine Reflexion von 85?6 der Maximalreflexion ergibt, welche dem Titanat des Produkts zukommt. Diese getrennten.Reflexionswerte für die beiden Pigmente, das Titanat und das andere Pigment, können in getrennten, analogen Produkten gemessen werden, wobei das Verhältnis von Bindemittel zu Pigment demjenigen entspricht, welches das Produkt aufweist, in dem beide Pigmente enthalten sind. Dies ist ein Mherungsverfahren und es wird in der Praxis vorgezogen, das Verfahren der experimentellen Formulierung und des Ausprobierens anzuwenden.

Überzugsmassen und überzüge

Überzugsmassen gemäss der Erfindung sind im allgemeinen flüssige Formulierungen, in denen die Alkalititanatpartikel, ein transparentes Bindemittel und gewöhnlich ein Lösungsmittel als Komponenten enthalten sind. Im typischen Fall stellen sie .anstrichstoffe dar und werden als solche gebraucht mit dem zusätzlichen Kennzeichen der Ausrichtung der Partikel im Überzugs-^ film während und/oder nach dem Aufbringen und vor dem Erstarren des Bindemittels. Das Bindemittel kann eine beliebige Substanz sein, die trocknet oder zu einem Medium erhärtet, das die Partikel in ihrer endgültigen Ausrichtung festhält, wobei es den eingangs spezifizierten Transparenzgrad aufweist.

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Die Überzugsarten, auf die die Erfindung angewendet werden kann, können in Anstrichstoffe eingeteilt werden, bei denen ein Faktor die gute Deckkraft ist, oder in die transparenteren Laekstoffe, wobei ein Abdecken nicht besonders erwünscht ist, sondern der anisopanoramisehe Streuungseffekt einem unterlegten Muster oder einer Oberfläche überlagert wird. Diese Zusammensetzungen können auch derart formuliert werden, dass sie abwaschbare oder nicht abwaschbare überzüge ergeben. Sowohl auf Basis von Wasser als auch auf Ölbasis beruhende Systeme können leicht der Formulierung angepasst werden. Derartige Foraulierungsverfahren benutzen die übliche Technologie bei Farbstoffen und Trägerstoffen, unter angemessener Berücksichtigung der Erstarrungs- oder Trocknungszeit und der Viskosität oder Beschaffenheit. Die sehr schnell trocknenden Formulierungen sind gewöhnlich nicht erwünscht, weil oft mehr Zeit gewünscht wird, um nach dem Auftragen des Überzugs die Partikel in einem Muster oder einer Textur neu auszurichten.

Da die Vorzüge der Erfindung davon abhängen,, dass die erste Ausrichtung fixiert wird und im Fall der Erzeugung von Mustern und Texturen ebenfalls die zweite Ausrichtung, muss die Überzugsmasse nicht zu durchsichtig sein. Körperstoffe können zur Verhinderung eines unerwünschten Fliessens, beispielsweise an senkrechten Wänden, zugesetzt werden, insbesondere wenn ein Muster durch Neuanordnung von Teilen des nassen Films aufgetragen werden soll} jedoch kann eine Parallelausrichtung der nadeligen Partikel dadurch hervorgerufen werden, dass man den Anstrich tropfen

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oder unter dem Einfluss der Schwerkraft fliessen lässt, wobei interessante Effekte erhalten v/erden. Die in der Anstrichfor— mulierungstecJbiiik bekannten Zusätze können angewendet werden, um die gewünschte Konsistenz zu erhalten, so lange die vorher festgelegte Transparenz des letztlich festen Bindemittels und die Dispergierbarkeit der langgestreckten Polytitane/fcpartikel erhalten bleibt. Hinsichtlich der Transparenz muss bemerkt werden, dass viele Farbträger im flüssigen Zustand, insbesondere ρ die Emulsionsfarben, ziemlich lichtundurchlässig sind. Dieses ist jedoch ein vorübergehender Zustand und bei der Verdampfung

des flüchtigen Teils wird die Emulsion gebrochen und das Bindemittel gerinnt zu einem transparenten Peststoff.

Die Anteile der 'Titanatpartikel, des Bindemittels und des flüchtigen Lösungsmittels können in derartigen Massen weit variieren. Die Lösungsmittelmenge wird in erster Linie variiert, um die schliessliche Dicke des getrockneten Überzugs festzulegen. fc Der getrocknete Film, der aus Titanat und nicht flüchtigem, festem, transparentem Bindemittel besteht, kann 0,1 bis 96f> VoI.-^ Polytitanatpartikel enthalten, um dem Film Dauerhaftigkeit zu verleihen. Selbst weniger Bindemittel in zur blossen AäaHaftung der ausgerichteten Partikel an der Oberfläche ausreichenden Mengen kann bei der Herstellung künstlerischer Objekte ausreichend sein«

Die Bindemittel selbst sind in der Überzugsteciinik gut

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bekannt. Die meisten sind organischer Herkunft und umfassen die natürlichen trocknenden Öle, Schellack usw., synthetische

trocknende öle wie zum Beispiel die Alkydharze und deren Modifikationen, die Acrylharze, Polyvinylalkohol, Carboxymethyl-

zellulose, Latex (natürlichen und synthetischen) und viele andere. Transparente anorganische Bindemittel wie zum Beispiel

' Wasserglas können auch verwendet werden.

Die flüssigen überzüge gemäss der ülrfindung können anfangs Jj in irgendeiner Weise, einschliesslich des Aufsprühens, auf eine Oberfläche gebracht werden. Der aufgesprühte Überzug ist fast gana ohne eine Parallelausriehtung der Titanatpartikel, aber im nassen Zustand kann er zum Fliessen gebracht werden, um eine derartige Ausrichtung hervorzurufen. Dieser Sekundärfluss kann in örtlichen Bereichen geschehen, um Muster oder Texturen au erzeugen, wobei solche Mittel wie Pinseln, Verschmieren, Betupfen mit verschiedenen Materialien, V/alzen oder Zeichnen unter Verwendung der bekannten Techniken für die Handhabung eines nassen Films verwendet werden kennen. Gemusterte Cfuamiwalzen sind besonders nützlich. Texturierte Oberflächen mit anisopanoramischer Streuung, die von einem kleinen Pläehengebiet zum anderen wechselt, werden mit Filz oder langhaarigen Rollen oder Pinseln erzeugt. Selbst wenn man den nassen Anstrich unter

der Einwirkung der Schwerkraft fliessen lässt, wird eine Ausrichtung mit künstlerischem Wert erzeugt.

Die Primärsnwendung kann auch mittels ausrichtender Littel

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durch.gefuh.rt werden. Derartige Mittel umfassen praktisch ausser dem Versprühen sämtliche verfügbaren Mittel. Der maximale G-rad der Differenz-Streuung wird wahrscheinlich durch Auftragen eines dünnen Films mittels paralleler Pinselstriche oder mit einer Ziehklinge erhalten, wie in den Beispielen ausgeführt. Einige der schönsten dekorativen Effekte werden dadurch erhalten, dass erst die Oberfläche mit einem Fluss in einer Richtung beschichtet wird (paralleles Pinseln), und dann die Ausrichtung in verschiedenen Gebieten neu erfolgt, um ein Muster zu erzeugen. Dies kann mit einer Musterwalze oder einem ähnlichen Instrument oder einem Pinsel geschehen. Diese Gebiete zeigen wegen der unterschiedlichen Fliessrichtung eine anisopanoramische Streuung, die sich vom Untergrund phasenverschieden abhebt, und das Ganze ergibt einen überraschenden dreidimensionalen oder tapetenartigen Effekt. Derartig gemusterte Oberflächen besitzen oft ein stark geprägtes Aussehen und sind überraschenderweise doch unter einer Berührung glatt.

Kunststoffgegenstände

Transparente Gegenstände, bei denen die langgestreckten Partikel in Parallelausrichtung wegen des Pliessens der Mischung unter Wärme und/oder Druck eingebettet sind, bilden weitere Erzeugnisse gemäss der-Erfindung. Derartige Gegenstände werden gewöhnlich nicht unter Verwendung eines Lösungsmittels hergestellt, obwohl die !Eitanatpartikel in den ersten Stufen des Herstellungsprozesses des Kunststoffs eingelagert werden könnten,

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beispielsweise vor der Polymerisation, wobei ein Lösungsmittel

anwesend sein kann. Das Titanat kann mit dem Kunststoff vermischt werden, während dieser im Zustand des Presspulvers ist, oder zusammen mit dem geschmolzenen Kunststoff»

Sind die Partikel einmal im Kunststoff eingelagert, der ein Analoges zum Bindemittel der Überzugsmassen darstellt, ist es für die Erzeugung des neuen Streuungseffekts lediglich notwendig, den gewünschten viskosen Fluss zu erzeugen, bevor der % Kunststoff erstarrt. Dieser Fluss wird mit Mitteln wie Pressen, Walzen oder Extrudieren erhalten. Auch hier ist die Differenz-Streuung am grössten in dünnen, klaren Filmen, jedoch können die Kunst&toffzusaimnensqtzungen auch durch Zusetzen von Farbstoffen und anderen Pigmenten innerhalb der gegebenen Grenzen modifiziert werden. Kunststoffzusammensetzungen, die langsam erstarren oder geschmolzen werden können, können ebenfalls als lösungsmittelfreie OberflächenbeSchichtungen verwendet werden. Zum Beispiel können Epoxydharze, die durch eine kontrollierte | katalytische Reaktion erstarren, verwendet werden. Das Titanat kann in derartige Harze vor der Zugabe des Katalysators eingelagert werden und stabile Mischungen bilden, die später mit dem Katalysator vermischt, angewendet und ausgerichtet werden können, bevor der katalytische Härtungsprozess einsetzt.

Anorganische Kunststoffe können, obwohl nur wenige, ebenfalls als transparenter'.Feststoff verwendet werden. Die Titanate

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können in einem niedrig schmelzenden Glas dispergieri; und . _Γ)< manipuliert werden, um die gewünschte Ausrichtung zu erzeugen. Diese Zusammensetzungen sind gut geeignet zum dekorativen Bedrucken oder Aufbringen, von Dessins auf-Glas.

Die Kunststofffilme gemäss der Erfindung sind insbesondere gut geeignet für die Verwendung als Filter zur Lichtpolarisation. Titanatpartikel, vorzugsweise die mit einem honen Grad nadel- ^ artiger Ausbildung, v/erden in einer Richtung, vorzugsweise parallel zur Oberfläche des Films oder der Platte, eingelagert und ausgerichtet. Es ist eine relativ gute 'fransparenz erwünscht, weshalb Partikel mit ziemlich, grobem Durchmesser und daher mangelnder starker Fähigkeit zum Undurchlässigmachen verwendet werden. Licht, das durch solche Filme hind.urchgeht, wird polarisiert. Zwei solcher übereinander gelegter und derart orientierter Filme, dass die Richtungen der Ausrichtung im rechten Winkel zueinander stehen, sind relativ lichtundurchlässig. Dieser Polarisierungseffekt ist, wie man annimmt, artverwandt mit der Lichtstreuung, da Lichtwellen, bei denen der elektrische Vektor in einer Ebene liegt, durchgelassen werden, während andere gestreut und vielleicht absorbiert werden. Es ist nicht bekannt, ob das Phänomen der wechselnden Flächenhelligkeit, das bei den Gegenständen der Erfindung gefunden wird, wenigstens zum Teil einem Polarisierungsmechanismus zugeschrieben werden muss oder eine andere Art der Lichtstreuung einschliesst. Es erscheint ziemlich wahrscheinlich, dass beide¹ Mechanismen beim Auf treten dex beobachtetem Lichtstreuung zusammenwirken, und der Ausdruck "anisopanoramisch"

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wird hier unter Einschluss beider Möglichkeiten.verwendet«

Die Gegenstände gemäss d«r Erfindung, zeigen nach der Ausrichtung der Partikel "eine einzigartige Reaktion auf polarisiertes Licht. Der anisopanoramische Effekt wird über den bei unpolarisiertem Lieht beobachteten hinaus verstärkt. In einer Ebene polarisiertes Licht seheint bevorzugt zu sein. Ein noch dynamischeres Phänomen wird beobachtet, wenn die ausgerichtete Zusammensetzung von einem rotierenden Strahl von in einer Ebene Λ polarisiertem Licht beleuchtet wird. Ein derartiger Lichtstrahl kann dadurch erhalten werden, dass ein Polaroidfilter vor eine Lichtquelle gebracht a, wie zum Beispiel einen Diaprojektor, und der Filter in Umdrehung versetzt wird. Beispielsweise kann eine Oberfläche mit einer erfindungsgemässen Masse durch Aufpinseln mit geraden, parallelen Strichen überzogen '"irrirr wad durch rotierendes, einfallendes polarisiertes Licht beleuchtet werden, wobei die Oberfläche abwechselnd hell und dunkel erscheinen wta?d. -Wenn die Partikel in der Oberflächenbeschichtung

krümmter |

in ge Parallelausrichtung angeordnet sind, werden die gleichen Helligkeitsunterschiede gesehen, aber zusätzlich gibt es eine ausgeprägte Variation der erkennbaren Grosse der hellen und dunklen Gebiete. Hierdurch wird der Eindruck einer Bewegung erhalten, die gewöhnlich als Ausdehnung und Zusammenziehung verläuft· Im PaIl von transparenten Materialien, wenn die Partikel beispielsweise in einer Platte eines klaren Kunststoffs ausgerichtet sind, wird dieser Effekt des polarisierten. Lichts sowohl "bei der Beleuchtung von der Vorderseite als: auch von

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der Rückseite erkannt«, Der Effekt erscheint in jedem Pail ausgeprägter, wenn der Einfallswinkel des Lichts weniger als 90° beträgt. Dieses Demonstrationsverfahren ist leicht für den Gebrauch auf dem Gebiet der Kunst, insbesondere im Reklamewesen und der Dekoration, anzupassen.

Verwendung als ein Mittel der Kunstgestaltung Obwohl Gegenstände mit dünnem Querschnitt den stärksten £ Effekt zeigen, sind sie gemass der Erfindung nicht darauf beschränkt, da der Effekt an der Oberfläche eines sonst undurchsichtigen Objekts sichtbar ist. Die Verwendung derartiger Überzugsmassen als ein Mittel der Kunstgestaltung verdient Aufmerksamkeit ο Bei Gemälden beispielsweise bringen die Unterschiede in der Lichtstreuung an den verschiedenen, auf unterschiedliche Yfeise vorbehandelten Gebieten eine neue Art des Malens hervor, obwohl die Filme von Farbe ziemlich dick sind. Ist der Film einmal aufgetragen und noch im nassen Zustand, so wird beinahe jede Bewegung oder ein von einer Berührung stammender Fluss eine Fläche hervorbringen,, die mit Licht in einer zu den angrenzenden Flächen kontrastierenden Weise zusammenwirkt. Es ist lediglich notwendig, dass jede Fläche,oder jede nahe miteinander verbundene Flächengruppe, die derart behandelt wurde, gross genug ist, so dass man sie erkennen kann. Farben, die die nadeligen Polytitanate enthalten, sind der modernen Kunst besonders an— passbar, weil die veränderliche Wechselwirkung des Lichts, die durch unregelmässiges Manipulieren, wie zum Beispiel durch Betupfen, sogar mit einem Schwamm, Tiefe und wechselnde Schatten

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ergibt, was mit bekannten Anstrichmittel selbst durch erschöpfende Arbeit nicht zu erreichen ist.

Andere Verwendungsarten

Die neuartigen Zusammensetzungen können als Farben, insbesondere für den Kupfertiefdruck, für Druckpressen, Seidenrasterdruck, Anilindruck und lithographische Verfahren formuliert werden, wobei die Ausrichtung durch die relative Bewegung der zu übertragenden Flächen erzeugt werden kann. Sie können auch bei * PapierbeSchichtungen angewendet werden. Insbesondere können Tapeten und Täfelungen beschichtet und mit attraktiven Mustern dekoriert werden. Solche Beschichtungsarbeiten im grossen Massstab können nach Art mechanisierter Produktionsgänge ausgeführt werden.

Einer der ungewöhnlichsten Effekte, die durch diese Be-Schichtungsmassen erhalten werden, ist das Auftreten dreidimensionaler Effekte wie der in Beispiel 2 beschriebene, und dann, wenn eine im allgemeinen parallel ausgerichtete nasse Grundierbeschichtung mit einer Texturwalze oder einer, solchen, die dem nassen Film ein Muster aufdrückt, gewalzt wird. Während die Illusion der Tiefe stark ausgeprägt ist, ist die Oberfläche ganz eben oder glatt und kann leicht übermalt werden. Es werden daher die Vorteile bekannter Texturfarben zur Schau gestellt, ohne die Nachteile des schwierigen Übermalens und der Schmutzansammlung. Die neuartigen Textureffekte sind besonders nützlich, um Defekte des Untergrunds von Wandflächen zu kaschieren, wie

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zum Beispiel Verbindungsstellen beim Bau von Fertigwandkonstruktionen.

Wasserlösliche Farben für die Handmalerei und dergleichen werden enorm verbessert durch eine Pigmentierung mit den er— findungsgemässen Alkalititanaten. Die transparenteren Überzugsmassen können auf einen transparenten Untergrund, wie zum Beispiel Glas oder Kunststoffplatten, aufgebracht werden, wobei eine ungewöhnliche optische Wirkung sowohl durch das reflektierte als auch durch das durchgelassene Licht erhalten wird. Kunststoffgegenstände, die deratige nadelige Partikel in Ausrichtung enthalten, können Spritzgussteile und Kunstgegenstände umfassen. Kunststoffaden, die durch den Fluss während der Extrusion und des Ziehens längs ausgerichtete Titanate enthalten_t zeigen den neuartigen Effekt und eröffnen die Möglichkeit, aus

S toffe
ihnen gemusterte ttowobe au weben. Zeichenstife, die die Titanate enthalten, können hergestellt werden, wobei damit ausgeführte Striche einen Grad des neuen Lichtstreuungseffekts aufweisen, der durch die Ausrichtung bei der Ausführung des Strichs bedingt ist.

Die Anwendung der Erfindung auf Produkte, die mit Prägeverfahren behandelt werden, ist möglich. Kunststoffolien für die Verwendung in Kraftfahrzeugen als Polster und Schonbezüge, Duschbadvorhänge, Tischtücher und dergleichen sind Beispiele dafür. Um^ derartige Produkte herzustellen, wird das nadelige Titanat in das Kunststoffmedium eingelagert und die Folien hergestellt, gewöhnlich durch Walzen. Die Titanatpartikel werden in Walzrichtung ausgerichtet und verursachen den anisopa-

- 27- 16S476 9

noramischen Effekt über die ganze Fläche. Durch Ausprägen der Folie mittels Walzen oder Platten wird eine Sekundärausrichtung der Partikel je nach dem Muster auf den Walzen oder Platten erhalten.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung zum besseren Verständnis.

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert quantitativ den Grad der anisopanoramischen Lichtstreuung, der anhand einer auf Wasser basierenden Zusammensetzung gemessen wurde, die als einzige Pig-

hexa
mentsubstanz nadelige Kalium^eiytitanatpartikel enthält, von denen der grösste Teil durchschnittliche kleinste Ausdehnungen im Bereich von 0,2 bis 0,8 Mikron besitzt und die etwa 10 bis 15 Mikron lang sind. Die Zubereitung wurde einmal durch ein Mikropulverisiergerät zur Dispergierung von Klumpen gegeben und in diesem Arbeitsgang viele ursprünglich längere Nadeln gebrochen. Das Produkt zeigt einen mittleren Differenz-Streuungsindex.

Die Zusammensetzung wurde hergestellt durch Zusammengeben der folgenden Stoffe in der angegebenen Reihenfolge in einem laufenden Cowles-Lösegerät.

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Gramm Destilliertes Wasser 2900

Kaliumtitanat 160 (innerhalb

Min_a zugesetzt) Dispergierungsmittel Victamide (^ge Lösung) 30,7

Antischaummittel Golloid 581 B 4,0

Polyglykol P 1200 ⁼ 5,0

Methylzellulose Methocel (50 000 <fcp)

als Bindemittel ' 38,1

Lösungsvermittler Igepal CO 630 16,0 cm Die Gesamtrührzeit betrug 30 Minuten.

Diese Zusammensetzung hatte eine Viskosität von 120 KU, -gemessen nach Gardner "Paint Testing Manual", 12. Auflage 1962, Seiten 178 und 179.

Es wurde eine Tafel mit einer matten weissen Lackschicht versehen, die eine Reflexion von 80fo gegen den MgO-Standard aufwies, und getrocknet. Ein Film der obigen Zusammensetzung wurde sodann über diese Grundierung mittels eines Satzes von Ziehklingen im Abstand von 0,15 mm über dem Grundfilm aufgetragen und luftgetrocknetο Die Tafel wurde dann in einen Hunter Weiss-Reflektometer wie eingangs beschrieben eingespannt und in Umdrehungen versetzt, bis eine Maximalablesung-von 108$ gegen den MgO-Standard erhalten wurde. Diese Stellung der maximalen Reflexion war derart, dass die Ziehrichtung zur Richtung des zur Photozelle reflektierten Lichts so nahe an senkrecht kam, wie es nur beobachtet werden konnte. Die Tafel wurde darauf gedreht

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und jede 10 Grad abgelesen und die Ablesungen auf das Vollkreiskoordinatengitter gemäss Fig. T aufgetragen. Die gefundenen Daten sind die folgenden, wobei die Einstellungen in Grad und die Prozentwerte gegen den MgO*-Standard angegeben werden.

Grad	f	0.	Grad	f	Grad	f	5*	Grad	%
O	108,	0*	100	75,4	190	102,		280	74,8
10	104,	5*	110	75,6	200	93	8	290	74,8
20	95,	3	120	76,5	210	85,	8	300	75,6
30	86,	6	130	78,2	220	80,	7	310	77,8
40	80,	5	140	81,2	230	77,	1	320	81,5
50	77,	2	150	86,9	240	76,	5	330	88,1
60	75,	4	160	94,5	250	75,	3	340	97,1
70	74,	8	170	103,1*	260	75,	1	350	105,7*
80	74,	8	180	108,0*	270	75,		360	108,0*
90	75,	1.			ausser-

* Diese hohen Werte lagen frhalb der Skala des Instru-

neigung raents und wurden durch Kalibrierung der Nade vom Nullpunkt extrapoliert. Die gemessene Differenz war auffallend sichtbar,wenn die Tafel beobachtet und über 90° gedreht wurde und wechselte von glänzendem weiss zu grau.

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert eine Methode, Titanatpartikel in einem nassen Überzug neu auszurichten und zeigt den starken dreidimensionalen Effekt einer parallelen Neuausrichtung längs eines gewundenen Wegs im Vergleich zum gleichen Verfahren unter Verwendung eines gewöhnlichen Anstrichs.

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Es wurden zwei Formulierungen hergestellt unter Verwendung eines dem Verfahren gemäss Beispiel 1 sehr ähnlichen Verfahrens, mit der Ausnahme, dass die letzten drei Komponenten unier sanfterem Rühren zugegeben wurden. Proben jedes Anstrichmittels wurden mit einem in Wasser dispergierbaren "Monastral"-Blaufarbstoff angefärbt für die Verwendung in einem Ausstrichtest mit dem Pinsel.

Kaliumtitanat T-25 Wasser

TiOp-Pigment (handelsüblich)

Victamide, 25$ige Lösung Colloid 581 B Polyglyköl P 1200 Methocel 50

Vermindertes Rühren

Äthylenglykol Acrylharz-Emulsion B-60 A

Schimmelverhütungsmittel Super-Ad-It

Viskosität Differenz-Streuungsindex

Die gefärbten Proben wurden auf Kartons von 111,8 χ 71»1 cm (44 x 28 Zoll), die mit weisser Grundierung versehen waren, jedesmal unter Verwendung paralleler Pinselstriche aufgetragen. Ebenso wurden jedesmal auf den frischen Film Spiralmuster mit

T 0 9 8 U 1 / 1 7 3

Nr. 1 Gramm	Nr. 2 Gramm
480,0	—
287Q,0	2870,0
-	480,0
96,0	96,0
.8,6	8,6
11,0	11,0
30,0	30,0
82,0	82,0
683,0	683,0
13,6	13,6
86 KU	81 KU
24,2	0,3

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einem 7,6 cm-Pinsel (3 Zoll) unter Benutzung eines Einzelstrichs für jede Spirale in gleicher Weise auf jede Tafel angebracht. Die Tafeln wurden luftgetrocknet.

Die linke Hälfte der Fig. 2 zeigt den überraschenden optischen Effekt, der mit der Formulierung mit dem Kaliumtitanat als Pigment hervorgerufen wird, während die rechte Hälfte nur ein schwaches Anzeichen der Spiralen als Pinselstrichmarkierung

Dec

in dem üblichen TiOp-Anstrieh zeigt. Öbglaieh Fig. 2 eine lithographische Reproduktion einer Photographie der Tafeln ist, ent-

Siebehrt e-e den dynamischen Charakter des Zusammenspiels von Licht und Schatten, das bei der Bewegung des Auges des Beobachters "über die Tafel gesehen wird.

Beispiel.3

Dieses Beispiel zeigt die Wirkung einer guten Dispersion auf den Differenz-Streuungsindex.

Ein Anstrichmittel wurde formuliert unter Verwendung von f Kaliumtitanat, wie es annähernd als Tetratitanat hergestellt und mit Wasser zur Entfernung von Kaliumoxyd ausgelaugt wurde, wobei ein Produkt" erhalten wurde, dessen Hauptbestandteil nadelig war und eine Zusammensetzung hatte, die annähernd dem Hexatitanat entsprach»

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Gramm

Wasser	283
Kaliumtitanat	50
• "Calgon"	1
Acrylharz "ÄSE-60", 28#i£	ξ 40

Die gut gemischte Zusammensetzung wurde auf eine weisse Kartontafel mit einer Ziehklinge zu einem 0,15 mm dicken nassen Film aufgetragen* Der Film wurde getrocknet und der Differenz-Streuungsindex gemessen, welcher 30 betrug.

Beispiel 4

Dieses Beispiel vergleicht den Differenz-Streuungsindex (D.S.I.) der Alkalititanate, die erfindungsgemäss brauchbar sind, mit anderen nadeligen Partikeln,,die so ausgewählt wurden, dass sie so nahe wie möglich an Grosse und Form, der Alkali titanate herankamen. Die Überzüge wurden unter Verwendung von Methylzellulose als -transparentes Bindemittel formuliert, wobei das Volumverhältnis von Pigment zu Bindemittel derart gewählt wurde, dass das Pigment 6O$6 des Volumens des getrockneten Überzugs ausmachte. Die verschiedenen Partikelarten wurden in den Medien dispergiert, wobei, falls nötig, mehr oder andere Dispergierungsmittel verwendet wurden. Die charakteristischen Dimensionen sind, wo vorhanden, angegeben, Sie wurden aus Photographien abgeschätzt» Das ausgewählte Trägermaterial war eine wässrige lösung von Methylzellulose. In den Fällen, in denen die Dimensionen der Partikel nicht gemessen wurden, waren sie als faserartig und von annehmbarer Grosse für die Verwendung in handelsüblichen Anstrichen bekannt„ Die Anstrichmittel wurden angesetzt,

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auf Tafeln abgestrichen und der Differenz-Streuungsindex wie vorher beschrieben gemessen. Die Ergebnisse zeigt folgende Tabelle.

Pigment Charakteristische Dimensionen D. S.I_o Kaliumtitanat D = 0,20 L/D = +100 .40

Kaliumtitanat D = 0,40 L/D =15 21,7

Natriumtitanat D = 0,30 L/D = 15 15,7

Kaliumtitanat D = 1,2 L/D =20 15,0

Calciumsilikat

(Wollastonit) nicht gemessen ■ 2,3 Λ

Magnesiumsilikat D= 0,2 L/D = +100 1,5

Asbestart "625" nicht gemessen 0,8

Nadeliger Rutil L/D =10 0,0

D = durchschnittlicher Durchmesser, L = durchschnittliche IJänge, Die, Partikel waren alle nadeiförmig, wobei beide kleinsten Dimensionen annähernd gleich waren.

Beispiel 5

Dieses Beispiel erläutert den Effekt von nadeligem Kaliumtitanat mit einem sehr niedrigen Verhältnis des Pigments zum Bindemittel in einem transparenten Film, d.h. es ist nicht nur das Bindemittel transparent, sondern der fertige Film lässt die Farbe des Untergrunds durchschimmern.

Es wurde eine Menge von 0,495 Gramm nadeliges Kaliumtitanat mit einem durchschnittliehen Teilchendurchmesser von 0,25 Mikron und einer durchschnittlichen Teilchenlänge von 40 Mikron mit 4,0 Gramm Wasser, das 0,03 Gramm "Calgon" enthielt, gemischte

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169Λ768

Diese Aufschlämmung wurde darauf mit 900 Gramm einer wässrigen Emulsion von Polyvinylacetat (55$ Feststoffe) und 0,5 Gramm "Monastral" Grünpaste GW 749-P (DuPont) vermischt. Diese flüssige Zusammensetzung wurde auf Aluminiumfolie mittels eines Bird-Filmauftragegeräts (0,3 mm Abstand) aufgetragen und der Film luftgetrocknet. Der Überzug erschien allgemein als glänzendes, transparentes'hellgrün. Der Differenz-Streuungsindex, gemessen bei 45° betrug 40. Das Blatt wurde in Quadrate von 5,08 cm (2ZoIl) Seitenlange zerschnitten und auf Karton geklebt, wobei die Quadrate in Ziehrichtung schachbrettartig angeordnet wurden.

gegen die

Bei der Beobachtung bei etwa 45° «a*e 4rer Oberflächenebene h*a?atts und beim Drehen um eine senkrecht zur Oberfläche stehenden Achse wurden die abwechselnden Quadrate,derart gesehen, dass sie ganz plötzlich von einem glänzenden silbrigen Grün zu einer dunkleren Grüntönung wechselten,

Beispiel 6

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung von faserartigem P Kaliumtitanat in einer Anstrichformulierung für einen matten,. abwaschbarem getrockneten Film. Die folgenden Inhaltsstoffe wurden in einem Cowles-Lösungsgerät gemischt.

Gramm

Wasser . 2862

Kaliumtitanat (D = 0,25 u, L = 40 u) 480 Victamide, 25^, bispergierungsmittel 115 Colloid 581 B 8,6

Polyglykol P 1200 7,5 .

Methocel 90 HG, DGS (50 000 cp) Emulgator 35,0 Äthylenglykol 109841/17 31 _67>O

16947öS

Gramm

Acrylharzemulsion B6OA, Rohm & Haas 672,5

Super-Ad-It, Schimmelverhütungsmittel 13 »6

Nachdem diese Stoffe intensiv gemischt und das 5itanat gut dispergiert waren, wurde die Zusammensetzung unter Verwendung von geraden, parallelen Pinselstrichen in einer Richtung während des äbschliessenden Ausstreichens des nassen Films auf eine Tafel gepinselt. Nach der Lufttrocknung wurde der Differenz-Streuungsindex unter 45° mit 20 bestimmt. Dieser Film wurde ausserdem , * obwohl er eine matte Oberfläche zeigte, als widerstandsfähig gegen gründliches Waschen befunden, bevor er seine Eigenschaften verlor.

Beispiel 7

Dieses Beispiel beschreibt eine Verwendungsweise dieser neuen Überzugsmassen zur Erzielung ■ungewöhnlicher künstlerischer Effekte. Das verwendete Kaliumtitanat besass die charakteristischen Partikeldimensionen: durchschnittlicher Durchmesser 0*25 y., Bereich der Längen von 10 bis 100 μ beim grössten Ge-Wichtsatiteil der Probe. Ein kleinerer Anteil von feinen Partikeln einer durchschnittlichen Länge von nicht über 10 y. war anwesend.

-■■ ■ ^

Die gleichen wie in Beispiel 1 verwendeten Komponenten wurden in einem Cowries—Lösungsgerät in den gleichen Iviengenverhätlnissen gemischt, ausser dass 14 Gramm "Super-Ad-It" ScIUmmelverhütungsmittel dazugegeben wurden.

Anteile des erhaltenen Anstrichmittels wurden blau, rot,

gelb und faat schwarz getönt und ein jüiteil weisn belaoce

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ie

Farben wurden einzeln oder in Kombinationen in mehr oder weniger*

■ unregelmässigen Flecken durch einfaches Aussgiessen oder !Kröpfen auf Whatman~Pappe aufgebra.eht. &3l& zusammengesetzte Filme dieser Art geteööteet'wa-3fsnj ergab die Ausrichtung der ^rJ?itanatfasern wegen des viskosen Flusses ⁵^

dreidimensionales Aussenen'* das bei gewöhnlichen Färben niöht zu erkennen ist. . .

Ein derartiger nasser^ zusammengesetzter Film wurde mit ~ einem Schwamm betupft und trocknen gelassen* Als Ergebnis nahmen zahlreiche kleine ausgerichtete Flächen Sie vom Fluss an Stellen:, wo der Schwamm vom Film abgehoben wurde, e irr gedämpftes szintillierendes Aussehen an* wenn sich der Beobachter vor dim Öemilde bewegte* Eine Figur, ΊίΜ in normaler Weise auf diesen Hintergrund gemalt wurde, ergab den ^GesamteinSruck einer' Figury die in einer tiefen, sich bewegenden Landschaft plaäigris- ^ar^iErt^^ einem in ähnlicher Weise ausgeführten Gemälde würde einem dunkel-grauen Hiritergrundgebiet e±n starker kubischer Effekt· gegeben ψ mittels ein paar kurzen, geraden Pinselstrichen mit verschiedenen Winkeln in angrenzenden Flächen, bevor der Film trocknete* Ein anderer Karton wurde für eine Szenerie verwendety die aus einer Menge von Flächen bestand, die den rohen lindruck von Wolken,- Meer, Klippen und. Bäumen machte. Dies wuräie sehr schnell

■ durchgeführt ohne äceri Versuch, irgendein" Be tail aus auf uhren. Während der Film noch nass war, wurde ein" Stück äeichenpäpier in Berührung mit dem nassen Film aufgelegt und darauf abgehoben. Die kleinen getrennten Fliessflächen, d^xe durch ate 2r^nnung vOm Papier bedingt wareny verursachten eine interessante Ausf-iehtung

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der Fasern tmd eine bemerkenswerte Wirkung von interessanten Detailfeinheiten im getrockneten Bild. Die Wirkung von Licht und Schatten gab den verschiedenen Objekten nicht nur einige=.. fälliges Detail oder eine Textur,_s_Qnde_rn das durch die anisopanoramische Streuung von den vielen Punkten verschiedenartiger Ausrichtung bedingte Wechselspiel des Lichts ergab einen dynamischen Tiefeneindruck, der mit gewöhnlichen Farben nicht er-. zielbar ist, selbst mit einer ungeheuren Menge an Detailarbeit. An diesen Ergebnissen zeigte sich deutlich, dass ein Künstler, der im Gebrauch dieses neuen Medium geübt ist, ein neues Gebiet schöpferischer Kunst betreten könnte.

Beispiel 8

Dieses Beispiel erläutert die Einlagerung von nadeligem Kaliumtitanat in thermoplastische Materialien und die Herstel-,JLu£tg"^von dekorativen Effekten in flächigen Gegenständen, die auf die Ausrichtung der Titanatpartikel zurückzuführen sind.

Die·folgenden Bestandteile wurden durch Durcharbeiten auf einem Zweiwalzenstuhl nach Boiling für Gummi bei einer Walzentemperatur von 171 0 gründlieh gemischt. Die Umfangsgeschwindigkeit der vorderen Walze betrug 22,8 cm/sec, die der Hinterwalze 17,8 cm/sec.

1 /11.3:1

^; _ 38 _' 169476$

Gramm

Polyvinylchloridpulver 100

Dioctylphtalat (V/eichmaeher) ' 40

Paraplex G62 10

X-54 (Stabilisiermittel) . 3»0

Stearinsäure (Schmiermittel) 0,25

Russ (Dispersion mit 20?b Feststoff) 0,30

Kaliumtitanat (durchschnittlicher

Durchmesser 0,25 D χ 40 L,in Mikron) 5,0. · ^:

Nach dem Mischen wurde das Material aus dem Walzenstuhl. ■ · genommen in Form einer Platte-von 35 mil -(0,89 mm) Dicke. Der anisopanoramische Streuungseffekt war deutlich sichtbar. Die . ■-:_ Differenz-Streuung wurde in einem Reflektometernach Gardner unter Verwendung eines Grünfilters gemessen, durch welches die - -' Beleuchtung auf den Film bei 45° gerichtet war, und das reflektierte Licht in senkrechter Richtung zum Film gemessen. Es wurde · ein maximaler Differenzindex von 27,1 gemessen. Die geringste Reflexion wurde erhalten, wenn das einfallende licht den Film ganz allgemein entlang der Walzrichtung: berührte. Ein ähnlicher Ansatz unter Verwendung von handelsüblichem Rutilpigment anstelle des Kaliumtitanats ergab eine Streuungsdifferenz von Null** - ^: ■ '

Beispiel 9

Es wurde ein Film in der gleichen Weise hergestellt, wie im Beispiel 8 beschrieben, mit folgenden Abweichungen: '

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V₃₉- 16 84768

1, Es wurde kein Rttss als Farbstoff verwendet»

2. Sieben anstatt fünf Gramm Kalitimtitanat wurden .verwendet»

3, Die Iialiumtitanatpartikel waren grosser, mit Durchschnitts dimensionen von etwa._l Mikron Dicke und 100 Mikron Lange.

4. Der hergestellte Film war 6,5 mil (0,16 mm) dick»

Ein Anteil dieses Films wurde über eine weisse keramische Platte gelegt und die Reflexion wie in Beispiel 8 gemesseni Die maximale Reflexionsdifferenz betrug 31»1* Die Differenz für die Grundplatte allein war Null. Dieser Film war ziemlich transparent und es wurde bemerkt, dass Lieht beim Durchgang polarisiert wurde» Wenn das durchfallende Licht mit einem Nicül&chen Prisma betrachtet wurde, wurde es nahezu ausgelöscht, wenn das Prisma zur Erzeugung einer minimalen Durchlässigkeit gedreht wurde»Der Film verhalt sich demnach wie ein Polarisationsfilter und könnte entweder als Polarisator oder als Analysator eines optischen Polariraeters verwendet werden*

Beispiel ,10 .---.·

Dieses Beispiel erläutert die Anwendung der Erfindung auf ein Atistrichmittel auf Öl-Basis, insbesondere ein luf^trocknendes, mit Sojaböhnenöl modifiziertes Älkydharz-ÄnStrictoffiittel*

Die folgende Formulierung wurde durch gutes Mischen in einem langsam gehenden Anstrichmischer für Laboratorien hergestellt. ^*

- 40 -	16 9476 9
	Gewichtsteile
Nadeliges Kaliumtitanat	257
"Aroplaz" 2502	"567 _
24$iges Bleinaphthenat	4,1
6$iges Kobaltnaphthenat	22
Petroleumsolvent	• 131

Mittel zur Verhinderung der

Hautbildung 1,0

Das erhaltene Anstrichmittel wurde auf einer Tafel zu einem Film von 6 mil (0,15 mm) Dicke ausgezogen. Nach dem Trocknen wurde ein Differenz-Streuungsindex von 18 gefunden. Es ist dies ein niedriger Wert, der die Tatsache illustriert, dass glänzende Anstriche,bei denen das Verhältnis von Pigment zu Bindemittel . niedrig ist, das Phänomen in einem geringeren Grad zeigen als matte Anstriche.

Beispiel 11 '

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung von Kaliumtitanat in einem Lacki: Die folgende Zubereitung wurde wie in Beispiel 10

hergestellt.

Gewichtsteile

Nadeliges Kaliumtitanat 500

"Acryloid" B-44 (Acrylharz als 40/£ige Lösung in Toluol) - 1780

Toluol (zur Einstellung einer
Anstrichkonsistenz)

Ein Film" dieses Lacks auf Glas zeigte einen niedrigen Index, ähnlich dem in Beispiel 10„ Durchgelassenes Licht wurde jedoch stark polarisiert»

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Claims

•Ο Κ WBXOKKSTIIAe β MÜMÖÄWf te «eiwnennuHi t nura Μ··βι 1A-32 904 P at ent a η β ρ ν fi ehe

1. Porrakorper und überzug mit Alkalititanat als Figment gekennzeichnet durch einen Gehalt an faserförraigem Alkalipolytitanat, dessen Verhältnis Länge zu Breite wenigestens 10, Vorzugsweise wenigstens 25 ist, entsprechend, der allgemeinen Formel ^LTi O_2n+1, worin M Natrium oder Kalium und η eine ganze Zahl von 3 bis 6o_f vorzugsweise ^ bis Io bedeutet, dispergiert in einem festen transparenten Medium in paralleler Ausrichtung zueinander zumindest in örtlichen Bereichen, wobei das Medium einen niedrigeren Brechungsindex als das Titanat besitzt.

2. Formkörper und Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine anisopanoramische Streuung von seitlich einfallendem Licnt in einem Ausmass zeigen, dass der Differenz-Streuungsindex (D.S.I.) wenigstens 10 beträgt.

3« Formkörper und Überzug nach Anspruch 1 oder 2, dadadurch gekennzeichnet , dass ein grössercr Anteil der Polytitanatpartikel wenigstens eine Dimension im Bereich· νοη'ο,Ι bis 1 /u aufweist.

.";■■""■ ■'- ^z "

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M*

4. Verfahren zur Herstellung der Formkörper und überzüge nacn den Ansprüchen 1 bis 3, dadurcn ge-, kennzeichnet, dai3 man eine Dispersion der faserigen Alkalipolytitanate in einem viskosen fließfähigen Medium, enthaltend ein Bindemittel, welches zu einem transparenten Feststoff mit einem Brechungsindex geringer als der des Titanate erstarren kann,

formt bzw. aufträgt und durch ein viskoses Fliessen eine Parallel-Ausrichtung der Titanate bewirkt und man die Masse unter Fixierung der ausgerichteten titanate härtet oder verfestigt.

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I Mi._t

L eers e 11e