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Hintergrund der Erfindung
und bekannte Verfahren
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reproduktion einer
Fotographie in einem Glasartikel. Genauer gesagt betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Reproduktion farbiger Bilder, insbesondere Fotographien
in einem Glasartikel.
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Es
ist bereits bekannt, eine Glasoberfläche mit verschiedenen Typen
an Verzierungen oder Bildern bereitzustellen, z. B. durch direktes
Drucken oder Malen von Bildern direkt auf das Glas in manueller
oder mechanischer Weise. Solche Verfahren zum Anbringen von Bildern
haben jedoch den Nachteil, daß sie
eine geringe Haltbarkeit haben. Des weiteren bieten solche Anbringungsverfahren
nur eingeschränkte
Möglichkeiten
des Ausdrucks und ein dauerhaftes, hochwertiges Erscheinungsbild
kann nicht erhalten werden.
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Die
US 269 826 A offenbart
ein Verfahren zur Herstellung von verzierten Glaskeramikwaren. Dieses
Verfahren scheint auf den ersten Blick auf keramisches Fräsen abzuzielen,
bei dem die Abnutzung ersichtlich ist. Daher ist es erwünscht, daß eine relativ
dicke Schicht Farbe auf die Glasoberfläche aufgetragen wird. Dieses
aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren umfaßt einen
vorläufigen
Verfahrensverlauf, der eine Hitzebehandlung der Oberfläche der
Glasware mit einer Broensted-Säure
bei einer Temperatur zwischen 50 und 800°C einschließt. Danach wird das Glas mit
keramischer Farbe verziert, z. B. einer handelsüblichen Suspension eines Pulvers,
das sich aus Oxiden zusammensetzt, und mit Bleiborat als Bindungsmittel.
Wenn das Muster auf dem Artikel angebracht ist, wird es in einem Brennofen
gebrannt. Nach dem Patent führt
die Behandlung mit Broensted-Säure
dazu, daß die
keramische Farbe in das Glas während
des nachfolgenden Brennens einsackt und langsam kristallisiert,
wonach die Glasoberfläche
trotz einer dicken Farbschicht relativ eben nach dem Brennen erscheint.
Dies wird als zweifelhaft angesehen wegen der geringfügigen Differenz
der Dichte zwischen Glas und keramischer Farbe und im Hinblick auf
die hohe Viskosität
des Glases bei der Brenntemperatur.
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Die
EP 778 154 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Vielfarbendruck auf Glas und anderen transparenten
Materialien, wobei das gemalte Bild glänzend durchlässig erscheint.
Das Drucken findet unter Verwendung eines Seidensiebdruckverfahrens
statt und Druckfarbe, von der vier Farben verwendet werden. Die
Farben sollen durch Ausnutzung verschiedener physikalischer Reaktionen
trocknen, wobei Trocknen mit sichtbarem Licht während eines Zeitraums von bis
zu 10 Sekunden erwähnt
ist. Kein Versiegeln der Farbe kommt in der Glasoberfläche vor.
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Ein
weiteres Verfahren eines Vielfarbdrucks auf einer Glasoberfläche ist
bekannt, bei dem verschiedene Farben im wesentlichen ähnliche Schmelzpunkte
haben, die in einem Temperaturbereich liegen, der für das Glas
unkritisch ist. Das nachfolgende Brennen findet mit einer solch
kurzen Zeit wie gerade 2 bis 6 Minuten und bei einer Temperatur von
höchstens
660°C statt.
Daher schmilzt gerade die Druckfarbe, während das Glas praktisch unbeeinflußt bleibt.
Der Vorteil dieses Verfahrens ist, das es sehr schnell ist und gut
für die
industrielle Produktion geeignet ist.
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Ein
Problem, das mit dem Brennen von keramischen Farben auf flachem
Standardglas, dem sogenannten Floatglas, verbunden ist, ist das
Aufkommen von Trübungen
auf der Glasoberfläche
und auf diesem Weg ein geringer transparentes Glas als vor dem Brennen.
Dieses Phänomen
wird als Auftrag (coating) bezeichnet. Dies wird dadurch bedingt,
daß die
Seite des Floatglases, die während
der Herstellung in dem Zinnbad liegt, mit Zinnionen gedopt wird. Solche
Ionen haben eine Affinität
zu kieselsäurehaltigen
Materialien wie Glas und bilden den Auftrag (coating).
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Reproduktion
von farbigen Bildern in Glasartikeln, insbesondere Fotographien
mit einer großen
Detailfülle
zu schaffen.
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Ein
weiterer Gegenstand ist, ein Verfahren zur Reproduktion von farbigen
Bildern in einem Glasartikel zu realisieren, in solch einer Art,
daß der
Artikel, der das Bild trägt,
farbbeständig
ist und eine hohe Haltbarkeit gegenüber Licht hat.
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Diese
Gegenstände
werden durch das Verfahren, das in der Einleitung genannt ist erhalten,
und schließt
die folgenden Schritte ein:
- – Zuführung eines
Bildes enthaltend eine oder mehrere Farben,
- – Übertragung
des Bildes auf eine der Oberflächen
des Glasartikels mittels Farbauftrag der Farbe oder Farben auf die
Oberfläche,
- – Brennen
des Artikels, dem Farben zugeführt wurden,
während
eines definierten Zeitraums bei einer eingestellten Temperatur und
die höchste Temperatur
wird im Verlauf dieses Zeitraums erreicht, bei dem die Farbe auf
der Glasoberfläche geschmolzen
ist.
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Mit
solch einem Verfahren ist es möglich, Glasartikel
mit komplizierten Motiven herzustellen, bei denen die Bilder vollständig in
dem Glas versiegelt sind und demzufolge einen integrierten Teil
der Glassubstanz bilden. In diesem Zusam menhang ist es möglich, Farben
zu verwenden, die opak, transparent oder semitransparent sind. Weil
die Farben in dem Glas schmelzen, ist der Artikel sehr widerstandsfähig gegenüber Abnutzung,
d. h. die Bilder haben die gleiche hohe Qualität wie das Glas.
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Gemäß einer
Entwicklung dieses Verfahrens werden die Farben des Bildes während des
Brennens vollständig
in die obere Schicht des Glas eingeschmolzen. Dadurch ist sichergestellt,
daß nach
dem Brennen die gesamte Farbe einen integrierten Teil des Glases
bildet. Die Oberfläche
wird nach dem Brennen nicht durch irgendeine Erhöhung der Farben beeinträchtigt,
weil diese mit dem Niveau des Glases einheitlich sind. Dennoch kann
mit einem geeignet gestalteten Träger das Glas während des Brennens
erweicht werden, wodurch das Bild in relivo, zusammengepreßt oder
erhoben betont wird.
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Gemäß einer
weiteren Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens findet der Brennvorgang nach
einem Verlaufsplan statt, der das Brennen in Abfolgen einschließt, wovon
jede bei einer besonderen Temperatur stattfindet. Die Abfolge des
Brennens kann zusammengesetzt sein aus einer einführenden relativ
langen Sequenz bis zu einer ersten Temperatur, einer relativ kurzen
Hauptsequenz, bei einer zweiten Temperatur, die höher als
die erste Temperatur ist und auch einer abschließendem, relativ langen Sequenz
bei einer dritten Temperatur, die niedriger als die zweite Temperatur
ist. Vorteilhafterweise ist die zweite Temperatur wenigstens 700°C, vorzugsweise
790°C, und
in einigen Fällen
bis zu 810°C
und in besonderen Fällen
auch noch höher.
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Gemäß einer
weiteren Entwicklung des Verfahren schließen die Farbe oder die Farben
ein keramisches Mittel, sogenanntes Porzellanemail, ein, was den
erwähnten
Höchsttemperaturen
widersteht. Die Farbe kann opak, transparent oder eine Mischung
aus opaken und transparenten Farben sein.
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Gemäß einer
weiteren Entwicklung des Verfahrens sollte die Oberfläche, die
das Glas trägt,
im ersten Sinn sauber und vor allem frei von Zinnionen sein. Daher darf
das Glas nicht in einem Zinnbad gebildet sein (das Pilkington-Verfahren).
Auch darf kein Abrieb in irgendeiner Weise existieren. In solch
einem Fall ist es möglich,
ein klares Glasprodukt mit einer guten Transparenz zu erhalten.
Zum Beispiel kann der Träger
für das
Bild aus einer Glasscheibe hergestellt sein, die basierend auf dem
Pittsburg-Verfahren hergestellt wurde, d. h. einem walzengezogenen
flachem Glas.
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Gemäß einer
anderen Entwicklung des Verfahrens findet der Farbauftrag durch
Drucken auf die Glasoberfläche
in einem oder mehreren Schritten statt, bei dem nur eine besondere
Farbe in jedem Druckschritt verwendet wird. Vorzugsweise ist zum Zeitpunkt
des Druckens die Oberfläche
des Basisglases flach. Vorzugsweise kann dieses Bilddrucken mittels
Seidensiebdruckverfahren durchgeführt werden. Seidensiebdruck
gestattet das Bedrucken einer Vielzahl verschiedener Basismaterialien,
wie Papier, Glas, Email und Beton. Das Verfahren ermöglicht das Bedrucken
mit opaken Farben, transparenten Farben und semiopaken oder kolloidalen
Farben.
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Gemäß einer
weiteren Entwicklung des Verfahrens umfaßt die Übertragung die Schritte:
- – Trennung
des Bildes in vier verschiedene Bilder, jedes auf seinem eigenen
Film, wobei jedes der Bilder für
eine Farbe steht, und
- – Herstellen
einer Druckschablone für
jede der Farben beziehungsweise mit Hilfe jeden Bildes.
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Jeder
der Filme kann gut auf ein Antistreugitter gegeben werden, zum Beispiel
mit Hilfe des sogenannten stochastischen Antistreugitters, welches
zu dem Grad der Grobkörnigkeit
und der Natur der Farben, insbesondere der Viskosität und dem
Dispersionsgrad paßt.
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Gemäß einer
weiteren Entwicklung des Verfahrens schließt die Trennung die Schritte
ein
- – Herstellung
eines schwarzen und weißen
Negativfilms für
jede der Farben, und
- – Aufnahme
und Vergrößerung jedes
Negativfilms in einen positiven Film in einer Größe, die der Druckschablone
entsprechend angepaßt
ist. Solche Schablonen werden für
den Seidensiebdruck mittels Abstreichmessertechniken oder Schwammstampfen
hergestellt.
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Gemäß einer
anderen Entwicklung des Verfahren wird der Farbauftrag durch Sprühen von
einer oder mehreren Farben auf die Artikeloberfläche mittels wenigstens einer
Sprühdüse durchgeführt. Solch ein
Farbauftrag kann in einer bekannten und schnellen Weise mit Hilfe
einer Sprühvorrichtung,
z. B. einem Tintenstrahldrucker erfolgen. In diesem Zusammenhang
erfolgt die graphische Bearbeitung in einer an sich bekannten Weise
mit einem Scanner und einem Computer mit einem graphischen Bearbeitungsprogramm.
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Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen der
Erfindung
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Die
Erfindung wird nachfolgend im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen
des Verfahrens zur Reproduktion von Farbbildern oder farbigen graphischen
Gestaltungen in einem Glasartikel beschrieben.
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Das
Verfahren erstellt von einem Bild, das eine Schwarzweiß- oder
Farbfotographie sein kann, eine Zeichnung, ein Gemälde oder
dergleichen, das auf dem Glas reproduziert werden soll. Das Bild
kann eine große
Fülle an
Details haben. Hier ist eine erste Anwendung des Reproduktionsverfahrens
einer Fotographie mittels Drucken eines Bildes auf Glas beschrieben,
worauf nachfolgend das Endprodukt gebrannt wird. Nach einer zweiten
Anwendung des Verfahrens kann das Bild auf das Glas sprühgedruckt werden,
worauf das Brennen des Endproduktes folgt.
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In
einer ersten Anwendung werden separate Bilder für jede Farbe hergestellt. Vier
verschiedene Farben werden verwendet, das heißt die Hauptfarben gelb, rot
(magenta), blau (cyano-, ferrocyanid) und schwarz. Die Trennung
ihrerseits wird digital mit einem Computer mit einem geeigneten
graphischen Bearbeitungsprogramm durchge führt, wobei ein Ausdruck in
schwarz-weiß für jede und
alle vier Farben hergestellt wird.
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Ein
Originalfilm für
jede Farbe wird in dem gewünschten
Format für
das bestimmte Bild, z. B. 60 × 80
cm hergestellt. Dies wird mit herkömmlichen Fototechniken gemacht
und eine Prozeßkamera
wird verwendet. Dann werden die Filme unter einem Antistreugitter
plaziert, und wenn gewünscht,
wird das Antistreugitter in einen Winkel gelegt, der in Beziehung
zu einem der Filmecken ausgewählt
wird, um lästige
Musterbildung (Moiré-Effekt)
zu vermeiden. Das Antistreugitter sollte geeigneterweise stochastisch
sein, was zu einer hochwertigen Definition der Abbildung führt. Die
Filme können
auch digital hergestellt sein.
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Die
Druckschablonen werden mit bekannten Techniken, bei denen die Maschengröße des Seidensiebdruckstoffes
ausgewählt
wird aus den Eigenschaften und den verwendeten Farben, hergestellt.
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Zum
Drucken werden keramische Farben verwendet, d. h. sogenanntes Porzellanemail,
das eine oder mehrere keramische Pigmente und ein Druckeröl enthält. Die
verwendeten Keramikfarben, die von einem Typ einer bleihaltigen
Fritte sein können,
widerstehen einer hohen Temperatur, ohne daß sie ihre Farbschattierung
oder Abstufung verlieren. Vor dem Drucken werden die Pigmente durch
Zerreiben in einem Mörser
oder Mahlen in einer Kugelmühle
präpariert.
Die Pigmente werden mit einer geeigneten Menge Druckeröl (Heraeus-Siebdruck – Medium Nr.
218) gemischt. Vorteilhafterweise kann ein Typ eines Pigments verwendet
werden, das für
Porzellanbedruckung vorgesehen ist, z. B. Cebes H 64, Vierfarbserie,
Hersteller Heraeus. Bei der beschriebenen Ausführung des Verfahrens werden,
wie oben ausgeführt,
vier Farben verwendet, das heißt
gelb, rot (magenta), blau (cyano) und schwarz. Es sollte erwähnt werden,
daß die
schwarze Farbe durch dunkelbraun (H 64 228) oder kornblumenblau
(Heraeus H 64 196) ersetzt werden kann, um ein nuancierteres Bild
zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung
sollte die Farbe auf die Oberfläche
eines Glasartikels gedruckt werden. Vorzugsweise bildet das Glas
ein sogenanntes Kulturglas, z. B. hergestellt gemäß dem Pittsburg-Verfahren.
Das Glas ist ein flaches Glas von geeigneter Dicke oder wenigstens
ein Glas mit einer ebenen Oberfläche,
auf der der Druckvorgang stattfindet. Die Glasoberfläche muß in erster
Linie frei von Zinnionen sein, muß aber nicht frei von Staubpartikeln
sein. Die erste Druckschablone, welche die ist, die der ersten getrennten
Farbe gelb ausgesetzt wird, wird mit einem Rahmenhalter, auf dem
der Seidensiebdruckstoff naß ist
und auf den die Farbe aufgetragen wird, fixiert. Mit Hilfe eines
geeigneten Hilfsmittels, z. B. einem Abstreifmesser, wird die Farbe über den
Stoff zum Drucken ausgebreitet und die vier Farben werden nacheinander
durch die vier verschiedenen Druckschablonen gedruckt. Die Farben
werden jeweils oben auf die vorige auf dieselbe Glasoberfläche mit
einer vorgegebenen Zeit zum Trocknen zwischen jedem Druckvorgang
gedruckt. Die Farben werden in der folgenden Reihenfolge: gelb,
rot, blau und schwarz (alternativ braun oder dunkelblau) gedruckt. Zu
diesem Zeitpunkt des Arbeitsvorganges ist es sehr wichtig, einen
direkten Abschluß zu
halten, damit die vier Farben, miteinander korrespondieren können, und
damit das Endergebnis visuell als eine Fotographie wahrgenommen
wird.
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Wenn
die Druckfarbe getrocknet ist, wird der Glasartikel versiegelt oder
gebrannt. Er wird dann auf eine Form mit einer formbestimmenden
Oberfläche plaziert,
wobei die gedruckte Glasoberfläche
von der Formoberfläche
gedreht wird. Diese kann eine beliebige Form aufweisen, d. h. im
wesentlichen eben, oder sie weist eine gewünschte Krümmung, möglicherweise eine doppelt-gekrümmte konvex-konkave, auf.
Eine flache Oberfläche
kann z. B. mit einer Silimanit-Platte oder einer Ceraform-Platte
realisiert werden. Der Träger
kann gegossen sein, z. B. Gips, um eine gewünschte geformte Oberfläche zu erreichen.
Solch eine beliebig geformte Oberfläche kann auch aus einem Pulver
hergestellt werden, das pulverisierte Silicate enthält, die
auf der Platte gebürstet oder
ausgebreitet sind, um den Träger
in die gewünscht
Form zu bringen. Das Glas, das auf der Form oder der Platte plaziert
ist, wird einer Hitzebehandlung in einem Brennofen oder Brenner
zugeführt,
vorzugsweise zu so einer, die als Fusionstyp bezeichnet wird mit
Hitzeemissionsmitteln, die nur oben im Brenner vorhanden sind. Die
Form oder die Platte können
auf Abstandsblöcken
plaziert sein, die auf dem Boden des Brenners liegen. Da wird das Glas
gemäß einem
vorbestimmten Brennschema gebrannt, was eine Vielzahl von stufenweisen
Brennabfolgen, die im folgenden beschrieben werden, einschließt. Solch
ein Schema wird für
ein Trägerglas mit
einer Dicke von 3 mm beschrieben.
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Der
Brennvorgang startet bei Raumtemperatur und die Temperatur wird
auf eine Größe von 370°C erhöht, wo sie
für einige
Minuten stabil gehalten wird, bevor der Temperaturanstieg auf mehr
als 500°C
weitergeht. Dieser Herstellungsschritt wird für eine Dauer von 135 bis 400
Minuten abhängig
von den Eigenschaften des Trägerglases
und der Farben durchgeführt.
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In
einem zweiten Herstellungsschritt wird die Temperatur so schnell
wie möglich
auf 700°C
erhöht, für bestimmte
Glasqualitäten
auf mehr als 820°C. Diese
hohe Temperatur wird für
eine bis fünfzehn
Minuten gehalten. Dann wird in einem dritten Schritt die Energiezufuhr
unterbrochen und die Brennertemperatur wird schnell auf etwa 540°C reduziert.
Dieser Temperaturabfall kann mit verstärkter Lüftung des Brenners stattfinden.
Die Temperatur von 540°C
wird für
z. B. 200 Minuten gehalten.
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Der
vierte Schritt beinhaltet, daß die
Temperaturerniedrigung mit der Geschwindigkeit weitergeführt wird,
wie der Brenner Hitze emittiert, möglicherweise mit Energiezufuhr
bei 420°C.
Dennoch sollte Hitze zugefügt
werden, um das Temperaturintervall 370°C während einer beliebigen Zeit,
z. B. 300 Minuten zu halten.
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In
dem Abschlußschritt
kann eine bestimmte Kühlung
erforderlich sein, um den Brenner für den nächsten Brennvorgang innerhalb
von 24 Stunden vom Beginn des vorherigen Brennvorgangs bereit zu haben.
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Es
sollte erwähnt
werden, das die angegebenen Zeiten und Temperaturen in Abhängigkeit
von der Größe des Glasartikels
abhängen.
Die Schritte 2 und 4 sind kurz, und es ist beabsichtigt, daß die Temperatur
in dem Brenner nur ansteigt beziehungsweise abnimmt. Der Brennvorgang
schließt
so wenigstens eine relativ lange Anfangssequenz 1, eine relativ kurze
Hauptsequenz 2 und eine relativ lange Abschlußsequenz mit zeitverzögerter Temperaturabnahme
zwischen 390°C
und 350°C
ein. Die Hauptsequenz 2 findet während
einer relativ kurzen Zeit von mehr als einer Minute statt und die
Temperatur sollte bei wenigstens 700°C liegen.
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Nach
dem Brennen ist das Pigment vollständig auf der Oberfläche des
Glases geschmolzen und das reproduzierte Bild ist daher ein heller
und farbiger Feststoff.
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Das
Drucken kann auch in einer anderen Anzahl als in vier Schritten
stattfinden, z. B. kann es in zwei, drei oder vier Schritten unter
Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Farben bewerkstelligt sein.
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Es
sollte auch erwähnt
werden, das der Auftrag von Farben in einer anderen Weise als dem
oben beschriebenen Druckverfahren, z. B. durch andere Druckverfahren
oder Sprühen
der Farbe oder Farben auf die Glasoberfläche mittels wenigstens einer
Düse, ausgeführt werden
kann. Solch ein Farbauftrag kann unter Verwendung einer Sprühvorrichtung,
zum Beispiel einem Tintenstrahlschreiber, ausgeführt werden. Das Bild, das auf
dem Glas reproduziert wird, kann zuerst auf einen Computer gescannt
werden und mit einem spezifischen Programm bearbeitet werden. Gemäß diesem
Verfahren zum Farbauftrag können
geeignete Farben verwendet werden. Das nachfolgende Brennen des
Glasartikels wird in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, durchgeführt.
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Das
Verfahren kann auch zur Herstellung von anderen Glasprodukten mit
reproduzierten Bildern verwendet werden. Z. B. kann ein Glasscheibe oben
auf eine eben bedruckte Oberfläche
vor oder nach dem Brennen mit der sogenannten Fusion plaziert werden.
Diese Glasscheibe schmilzt mit dem darunterliegenden Glas und den
Farben zusammen. Des weiteren können
die verschiedenen Farben jeweils auf ihrer eigenen Glasscheibe gedruckt
werden und diese werden dann zusammen in einem Paket mit den verschiedenen
Glasscheiben gebrannt, die jeweils aufeinanderliegen. Diese werden
dann miteinander verschmolzen.