DE3724013A1

DE3724013A1 - Verfahren zum aufbringen einer farbigen beschichtung auf eine oberflaeche einer glasscheibe

Info

Publication number: DE3724013A1
Application number: DE19873724013
Authority: DE
Inventors: Gerhard Tuenker
Original assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Current assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1989-02-02
Also published as: EP0300300A2; CA1313604C; ES2038248T3; JPS6456341A; ATE71924T1; DE3724013C2; EP0300300A3; FI883404A0; DE3867941D1; EP0300300B1; KR890001897A; FI883404A; US4929493A

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zum Aufbringen einer farbigen Beschichtung auf eine Oberfläche einer Glasscheibe, wobei eine Beschichtungsmischung pastenförmig bis fließ fähig angemacht, die Beschichtungsmischung im Wege der Siebdruck technik auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht und die Be schichtung durch Erwärmung des Aggregates aus Glasscheibe und Be schichtung eingebrannt wird. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Aufbringen einer solchen Beschichtung auf ei ne Kraftfahrzeugscheibe. Die Beschichtung kann die verschiedensten Funktionen erfüllen. Sie kann insbesondere der Dekoration dienen. Der Begriff "farbig" umfaßt auch schwarze und undurchsichtige Be schichtungen. lnsbesondere kann die Beschichtung einen rahmenarti gen, undurchsichtigen Überzug entlang des Randes einer Kraftfahrzeug scheibe bilden, die z. B. nach dem Verfahren der Direktverklebung in eine Kraftfahrzeugkarosserie eingesetzt wird. Die Beschichtung kann nichtleitend oder leitend ausgeführt sein. Das Einbrennen kann z. B. während einer Wärmebehandlung erfolgen, die die Glasscheibe aus anderen Gründen erfährt, beispielsweise bei einem Biege- oder Vor spannvorgang.

Im Rahmen der (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Maßnah men enthält die Beschichtungsmischung in beachtlicher Menge eine Glasfritte, die auch durch ein glasbildendes Gemenge ersetzt sein kann. Beim Einbrennen entsteht eine Beschichtung, die abgekühlt einen festen, glasartigen Charakter aufweist. Aus Gründen, die bisher nicht voll ständig aufgeklärt sind, erfährt die Bruchfestigkeit des Aggregates aus Glasscheibe und Beschichtung eine störende Reduzierung. Die Bruch festigkeit fällt im Bereich der Beschichtung unter Umständen auf ein Drittel des üblichen Wertes ab. Um dem entgegenzuwirken, ist es bekannt (DE 34 33 408) mit besonderen Glasfritten und besonderer Glasmatrix zu arbeiten und den linearen Wärmeausdehnungskoeffi zienten der Glasmatrix im Temperaturbereich von 20 bis 300°C kleiner einzurichten, als dem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Glasscheibe entspricht. Das ist aufwendig, nicht immer aus reichend genau einstellbar und führt daher nicht immer zu be friedigendem Erfolg.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Ver fahren so zu führen, daß das Aggregat aus Glasscheibe und Beschich tung eine störende Reduzierung der Bruchfestigkeit im Bereich der Beschichtung nicht mehr erfährt. Es versteht sich, daß die Beschich tung im übrigen allen Beanspruchungen gewachsen sein muß, die solche Beschichtungen, ob leitend oder nichtleitend, insbesondere auf Kraftfahrzeugscheiben, üblicherweise aufzunehmen haben. lnsbe sondere muß die Beschichtung ausreichend haft- und kratzfest sein sowie eine hohe Korrosionsfestigkeit aufweisen. Sie soll aber insbe sondere auch bei Verbundsicherheitsscheiben allen Anforderungen genügen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß plättchenförmi ge anorganische Pigmente einer Teilchengröße von unter 40 µm, vor zugsweise von unter 20 µm, aus der Gruppe "Schichtsilikate, Oxide, Metallmodifikationen, Kohlenstoffmodifikationen" oder Mischungen da von mit einer Bindemittellösung auf Phosphatbasis zu einer glasfritte freien Beschichtungsmischung angemacht werden sowie diese Beschich tungsmischung unmittelbar auf die zu beschichtende Oberfläche auf gebracht und die Beschichtung bei Temperaturen im Bereich zwischen 550 bis 700°C eingebrannt wird. Die angegebenen plättchenförmigen Pigmente sind genauer wie folgt definiert:

1) Schichtsilikate bezeichnet mineralogische und chemische Ver bindungen, die eine plättchenförmige Kristallform aufweisen. Sie zerfallen beim Zerkleinern zu plättchenförmigen Pulver teilchen; - typische Schichtsilikate sind Glimmer, Talk und Tonmineralien.
2) Plättchenförmige Oxide sind oxidische Verbindungen, die ent weder einen schichtförmigen Kristallaufbau besitzen und da her beim Mahlen bevorzugt plättchenförmig spalten, z. B. Gamma-Tonerde, oder durch ein Herstellungsverfahren in Form von plättchenförmigen Pulvern anfallen, beispielsweise Glas flitter.
3) Plättchenförmige Metallmodifikationen bezeichnet plättchenför mige Metallpigmente. Ihre Dicke ist beachtlich kleiner als der maximale Durchmesser. Es gibt verschiedene Herstellungs verfahren für solche plättchenförmige Metallpigmente. Sie bestehen in der Regel aus reinen Metallen und sind im Han del.
4) Kohlenstoffmodifikationen bezeichnet Ruß und Graphit.

Es versteht sich, daß die Beschichtungsmischung durch Beigabe von Wasser in bezug auf ihre Konsistenz so eingestellt werden kann, daß sie siebdruckfähig ist. Im allgemeinen wird man die Beschichtungs mischung aufbauen aus

30 bis 80 Gew.-Teilen des plättchenförmigen Pigmentes,
20 bis 50 Gew.-Teilen der Bindemittellösung.

Wenn die Farbgebung durch die plättchenförmigen anorganischen Pig mente nicht ausreichend ist, weil beispielsweise mit farblosen Pig menten gearbeitet wird, können in die Beschichtungsmischung zu sätzlich andere in der Glas- und Keramikindustrie übliche Farb pigmente eingemischt werden, beispielsweise bis zu 40 Gewichtsteilen im Rahmen des vorstehend angegebenen Zahlenbeispiels.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren mit Glimmerpulver als plättchenförmigen Pig menten gearbeitet, wobei zur Erzielung eines Perlglanz-Effektes auch mit Glimmerpulver gearbeitet werden kann, bei dem die einzelnen Glimmerplättchen eine metalloxidische Beschichtung aufweisen. Die Ver wendung von Glimmerpulver zur Erzielung besonderer Farbeffekte in Beschichtungen ist grundsätzlich bekannt (DE 35 07 595), jedoch wird hier die Beschichtungsmischung mit einer Glasfritte oder mit glasbil dendem Gemenge angemacht. - lm Rahmen der Erfindung liegt es ins besondere, mit Graphit bzw. zusätzlich mit Graphit als plättchenför migen Pigmenten zu arbeiten. Auch mit Silberplättchen oder zusätzlich mit Silberplättchen kann gearbeitet werden.

lm Rahmen der Erfindung kann mit den verschiedensten Bindemittel lösungen auf Phosphatbasis gearbeitet werden. Solche sind in der Literatur für andere Zwecke, nämlich zum Schutz der Oberfläche von gehärtetem Glas, beschrieben (DE 21 40 528). Nach bevorzugter Aus führungsform der Erfindung wird mit einer wäßrigen Aluminium- Phosphatlösung als Bindemittel gearbeitet, vorzugsweise mit einer solchen, deren P₂O₅/Al₂O₃-Verhältnis im Bereich 5,3 bis 3,7 liegt. Werden zusätzlich andere in der Glas- und Keramikindustrie üb liche Farbpigmente eingemischt, so wird nach bevorzugter Ausfüh rungsform der Erfindung mit färbenden Oxiden oder Oxidpigmenten auf der Basis von Spinellen oder Zirkonaten gearbeitet. Alle Be schichtungsmischungen, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Ver fahrens geeignet sind, können durch eine Beigabe von Ruß leitend eingestellt werden.

Erfindungsgemäß werden plättchenförmige Pigmente, insbesondere auch solche, die in anderen Beschichtungselementen an sich bekannt sind, und Bindemittellösungen auf Phosphatbasis miteinander kombiniert. Überraschenderweise erhält man so eine Bindemittelmischung, die in der beschriebenen Weise im Wege der Siebdrucktechnik aufgebracht und eingebrannt werden kann. Das Einbrennen kann auch im Rahmen der Erfindung während eines Biege- oder Vorspannprozesses der Glas scheibe erfolgen. Überraschenderweise tritt eine Beeinträchtigung der Bruchfestigkeit des Aggregates aus Glasscheibe und eingebrannter Beschichtung nicht mehr auf. Die Beschichtung selbst genügt in mechanischer und auch in chemischer Hinsicht allen Anforderungen, und zwar auch dann, wenn sie durch Beigabe von Graphit leitend eingestellt wird. Das war nicht zu erwarten, nachdem die herrschen de Lehre für Beschichtungen vergleichbarer Zweckbestimmung dahin geht, der Beschichtungsmischung Glasfritte bzw. glasbildende Gemenge beizumischen.

Ausführungsbeispiele

1) Schwarze siebdruck- und biegefähige Farbe für Verbund sicherheitsglas.

In wässriger Lösung werden lösliche Phosphate, Ruß und Feinglim merpigment (Korngröße 40 µm) intensiv verrührt. Die gebrauchs fertige Lösung enthält dann etwa den folgenden Feststoffanteil in gelöster oder dispergierter Form

Glimmer
63 Gew.-%
Ruß	9 Gew.-%
P₂O₅	23 Gew.-%
Al₂O₃	5 Gew.-%

Der Wassergehalt der Farbe wird so eingestellt, daß die Farbe mit einem üblichen Siebdruckautomaten und einem Siebgewebe 62 T gut druckbar ist. Die Farbe wird wie eine übliche Dekorfarbe auf Email basis eingesetzt. - Zur Dekorierung einer Kraftfahrzeugscheibe aus zwei einzelnen Flachglas-Scheiben, d. h. einer Verbundsicherheits scheibe, wird auf eine Scheibe ein umlaufender schwarzer Rand ge druckt. Nach dem Trocknen der Scheibe wird das Scheibenpaar mit üblichen Trennmitteln versehen und so zusammengelegt, daß die be druckte Fläche nach innen zum Scheibenzwischenraum zeigt. Anschlies send wird das Scheibenpaar einem üblichen Biegeprozeß unterworfen und dann zu VSG weiterverarbeitet. Der schwarze Dekorrand befindet sich bei der fertigen Scheibe in der Verbundschicht.

2) Elektrisch leitfähige druckbare Dekorfarbe.

Eine wässrige Farbmischung enthält als Feststoffanteil Graphit (Korngröße 20 µm) und Ruß sowie Aluminiumphosphat in folgenden Anteilen (in Gew.-%):

Graphit\|67%
Ruß	8%
P₂O₅	21%
Al₂O₃	4%

Die Farbe wird mit einem Siebdruckautomaten (Gewebe 49 T) auf plane Floatglasscheiben aufgetragen und 4 min bei 630°C im Labor ofen eingebrannt. Der spezifische Widerstand p der Schicht beträgt nach dem Einbrand p =0,023 Ohm×cm.

3) Dekorfarbe mit Perlglanzeffekt.

Es wird eine Farbe in Wasser angemischt, die statt üblichem Glimmer pulver ein sogenanntes Perlglanzpigment der Iriodin-Serie (Hersteller Firma Merck, Darmstadt) enthält. - Der Feststoffanteil der Farbe setzt sich zusammen aus (in Gew.-%):

Iriodin\|53%
P₂O₅	38%
Al₂O₃	9%

Nach dem Einbrand bei 630°C/4 min ergibt sich eine Farbschicht mit metallisch bronzefarbig schillernder Oberfläche.

Im Rahmen der Erfindung brauchbare Glimmerblättchen mit metalloxi discher Beschichtung bzw. Verfahren zu deren Herstellung sind bei spielsweise beschrieben in
US-PS 30 87 828 (DE-PS 14 67 468),
DE-PS 20 09 566,
DE-PS 20 60 850,
DE-OS 35 28 256.

Claims

1. Verfahren zum Aufbringen einer farbigen Beschichtung auf eine Oberfläche einer Glasscheibe, wobei eine Beschichtungsmischung pastenförmig bis fließfähig angemacht, die Beschichtungsmischung im Wege der Siebdruck technik auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht und die Beschichtung durch Erwärmung des Aggregates aus Glasschei be und Beschichtung eingebrannt wird, dadurch ge kennzeichnet, daß plättchenförmige anorganische Pig mente einer Teilchengröße von unter 40 µm, vorzugsweise von unter 20 µm, aus der Gruppe
"Schichtsilikate,
Oxide,
Metallmodifikationen,
Kohlenstoffmodifikationen"
oder Mischungen davon mit einer Bindemittellösung auf Phosphatbasis zu einer glasfrittefreien Beschichtungsmischung angemacht werden so wie diese Beschichtungsmischung unmittelbar auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht und die Beschichtung bei Temperaturen im Be reich zwischen 550 bis 700°C eingebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Beschichtungsmischung zusätzlich andere in der Glas- und Keramik industrie übliche Farbpigmente eingemischt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß mit Glimmerpulver als plättchenförmigen Pigmenten ge arbeitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Glim pulver gearbeitet wird, dessen Plättchen eine Metalloxidbeschich tung aufweisen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß mit Graphit bzw. zusätzlich mit Graphit als plättchen förmigen Pigmenten gearbeitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß mit Silberplättchen bzw. zusätzlich mit Silberplättchen als plättchenförmigen Pigmenten gearbeitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß mit einer wäßrigen Aluminiumphosphatlösung als Binde mittel gearbeitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit ei ner wäßrigen Aluminiumphosphatlösung gearbeitet wird, deren P₂O₅/Al₂O₃-Verhältnis im Bereich 5,3 bis 3,7 liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß zusätzlich färbende Oxide oder Oxidpigmente auf der Basis von Spinellen oder Zirkonaten eingearbeitet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beschichtungsmischung durch Beigabe von Ruß leit fähig eingestellt wird.