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Verfahren zur Herstellung von licht- und wetterechten, goldgelb bis
dunkelbraunen Färbungen auf anodisch oxydiertem Aluminium und seinen Legierungen
Das Färben von oxydischen Schutzschichten auf Aluminium und seinen Legierungen kann
sowohl mit organischen Farbstoffen wie auch mit anorganischen Pigmentfarben durchgeführt
werden. Der Färbemethode mit organischen Farbstoffen gibt man wegen ihrer wesentlich
einfacheren und sicheren Anwendungsweise den Vorzug, jedoch muß man die beschränkten
Echtheiten, im besonderen die Licht- und Wetterechtheit, in Kauf nehmen. Zur Herstellung
von Färbungen mit höchster Licht- und Wetterechtheit ist man aber bis heute auf
die Anwendung von anorganischen Pigmentfarben angewiesen. Die Erzeugung von anorganischen
Pigmentfarben in der Oxydschicht bietet aber bekanntlich ziemliche Schwierigkeiten
und erfordert @-iel Geschick und große praktische Erfahrung. Auch ist es sehr schwierig,
bei Wiederholung des gleichen Färbeverfahrens mit anorganischen Pigmentfarben wieder
genau .den gleichen Farbton zu crhalten wie bei der ersten Färbung.
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In der Praxis sind licht- und wetterechte Goldbis Brauntön-- auf Aluminium
sehr ,gesucht; zu deren Herstellung ist man .gezwungen, sich fast ausschließlich
der anorganischen Farbstoffe zu bedienen. Zur Herstellung von echten Farbtönen mit
anorganischen Pigmentfarben wird meistens so
vorgegangen, daß das
Farbpigment in der auf dem Aluminium haftenden, oxydischen -Schätzschicht durch
Umsetzung von zwei Metallsalzlösungen erzeugt wird. Die Bildung des Farbpigmentes
in der Oxydschicht geschieht meistens -schlagartig, was zur Folge hat, daß die Oxydschicht
sehr ungleichmäßig gefärbt ist, wobei zudem schon nach kurz-er-Zeit durch das wechselweise
Behandeln des Aluminiumgegenstandes in den Metallsalzlösungen die Bäder vorzeitig
zerstört werden, sofern nicht zwischen. den beiden Arbeitsgängen sehr gut gespült
wird. In der englischen Patentschrift 381402 wird ein Verfahren beschrieben, gemäß
welchem braune Färbungen auf an Aluminium anhaftenden oxydischen Schutzschichten
durch Behandeln derselben miteiner Permanganlatlösungerhalten werden. Dieses Verfahren
gibt aber, sowohl in bezug auf Nuance als auch auf Stärke, ,sehr ungleichmäßige
braune Färbungen auf anodisch erzeugten Oxydschichten auf Aluminium und seinen Legierungen;
dies rührt wohl daher, daß das Mangandioxyd zu rasch und zu grobkörnig gebildet
wird und dadurch ungleichmäßig und zu flach in die Poren der Oxydschicht eindringt.
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Es wunde nun gefunden, .daß .man licht- und wetterechte, goldgelb
bis Färbungen auf anodisch oxydiertem Aluminium und seinen Legierungen erzeugen
kann, wenn man den mit einer anodisch erzeugten Oxydschicht versehenen Aluminiumgegenstand
in eine wäßrge Lösung, welche mindestens ein hydrol'ysiertes Kollagen, vorzugsweise
Leim, abgebauten Leim, Gelatine usw., enthält, einlegt, gegebenenfalls mit Wasser
spült und anschließend :in ein Bad, welches ein wasserlösliches Permanganat, beispielsweise
Kalium-, Natrium- oder Calciurnpermanganat, enthält, so lange eintaucht, bis der
gewünschte Farbton erreicht ist, und wie üblich nach vollzogenem Färbeprozeß nachdichtet.
-' Die Verwendung von Kollagen beim Anfärben von anodisch oxydiertem Aluminium wird
zwar bereits in der deutschen Patentschrift 835 8o beschrieben. Es handelt sich
dabei aber um organische Farbstoffe, und zwar wird durch den Zusatz des Kollagens
zum Färbebad :das Aufziehvermögen von Estersalzen der. Leukoküpenfarbstoffeerhöht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient das vorher eingelagerte Kollagen nicht
zur Erhöhung der Affinität, sondern zur günstigen Beeinflussung der Umwandlung von
Permanganat zu Mn 02.
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Ein weiterer grundsätzlicher Unterschied besteht darin, daß der deutschen
Patentschrift 835 68o zufolge das Kollagen dem Färbebad zugesetzt werden kann, während
im Gegensatz dazu bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Kollagen nicht der anorganischen
Farbstofflösung zugesetzt werden darf, da sonst eine Ausfällung eintritt, die das
Färbebad unbrauchbar macht.
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Der Gehalt an hydrölysiertem Kollagen in der zur Anwendung gebrachten
wäßrigen Lösung beträgt vorzugsweise 0,05 bis roo/o und derjenige der wäßrigen
Permanganatlösung o,or bis zoo/o. Die Wahl der Temperatur der beiden Lösungen ist
von untergeordneter Bedeutung itnd kann nach Belieben erfolgen, d. h. es kann sowohl
kalt wie auch heiß, d. h. bei einer Temperatur zwischen der Gefriertemperatur des
Bades und zoo°,:gefärbtwerden, wobei vorzugsweise zwischen 50 und 70° gearbeitet
. wird. Nach dem neuen Färbeverfahren- kann jede in der Praxis für Färbereizwecke
gebräuchliche anodisch erzeugte Oxyd"schicht auf Aluminium und seinen Legierungen
gefärbt werden; .die besten Resultate erhält man, bei Anwendung von Oxydschichtdicken
zwischen so und 35 Mikron.
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Die Einwirkung des-hydrolysierten Kollagens in der anödisch erzeugten,
Aluminiumoxydschicht auf das Permanganat bewirkt vermutlich in derselben eine äußerst
feine und verlangsamte Ausfüllung des Mangandioxyds und erlaubt demzufolge, ganz
gleichmäßige Farbtöne von Goldgelb bis Dunkelbraun zu erzeugen. Das Eintauchen des
Aluminiumgegenstandes ,in .die wäßrige Lösung eines hydrolysierten Kollagens und
in die wäßrige Lösung eines Permanganats ist an und für sich an keine bestimmte
Reihenfolge gebunden und kann mehrmals und abwechslungsweise erfolgen. Die Behandlung
in den wäßrigen Lösungen wird so lange durchgeführt, bis der gewünschte Farbton
erreicht ist. Je nach der Wahl der Konzentration der beiden Lösungen sowie der Einwirkungszeit
und der angewandten Temperatur können alle- Farbtöne, ob schwach oder stark, zwischen
Goldgelb und Dunkelbraun erzeugt werden. Wird die Behandlung in schwach konzentrierten
Lösungen und während nur 'kurzer Dauer vorgenommen, so resultieren goldgelbe Farbtöne,
während bei Anwendung von stärker konzentrierten Lösungen, längerer Einwirkungsdauer
undloder höheren Temperaturen gelb- bis dunkelbraune Farbtöne erhalten werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber den in der
Praxis gebräuchlichen anorganischen Färbeverfahren dadurch aus, daß dessen Ausführung
einfach ist und zudem dem Färber die Möglichkeit geboten wird, immer wieder den
gleichen Farbton zu erzeugen, indem es gelingt, den anläßlich der wiederholten wechselweisen
Behandlung des mit anodisch erzeugter Oxydschicht versehenen Aluminiumgegenstandes
in den Permanganat- und - Kollagenlösungen zunehmenden Verfärbungsgrad genau zu
kontrollieren. Ferner liegt ein weiterer Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren
darin, daß das Aluminiumgebilde beim Badwechsel nicht oder nur sehr kurz mit kaltem
Wasser gespült werden muß; ein weiterer Vorteil besteht schließlich in der Haltbarkeit
der erfindungsgemäß zur Anwendung .gelangenden Bäder.
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Die Licht- und Wetterechtheit der auf diese Weise hergestellten Färbungen
- und im besonderen der gelbbraunen Farbtöne-ist hervorragend und übertrifft bei
weitem die Licht- und Wetterechtheit von mit organischen Farbstoffen erzeugten Färbungen;
ferner besitzen die kräftigen Färbungen eine hervorragende Hitzebeständigkeit.
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Es besteht ferner die Möglichkeit, die nach dem erfindungsgemäßenVerfahren
hergestellten,Färbungen durch überfärben mit organischen Farbstoffen
zu
nuancieren, wodurch stark rotstichige Orange, verschiedene Grün, Olivegrün und andere
Farbtöne erzielt werden können.
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Das Verfahren wird durch die folgenden Beispiele illustriert, jedoch
nicht begrenzt; die Teile bedeuten Gewichtsteile.
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Beispiel i Ein mit einer anodisch erzeugten Oxydschicht von etwa io
Mikron Dicke versehener Aluminiumgegenstand wird während io Minuten bei 20° C in
eine Lösung von ioo Teilen abgebautem Leim in iooo Teilen Wasser ohne Spülen und
anschließend während 5 Minuten bei 30° C in eine Lösuhg von 2o Teilen Kaliumpermanganat
in iooo Teilen Wasser eingetaucht, mit Wasser gespült und auf bekannte Weise während
30 Minuten in kochendem Wasser nachgedichtet.
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Der so behandelte Aluminiumgegenstand weist eine goldgelbe Färbung
auf, die eine gute Licht-und Wetterechtheit besitzt.
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An Stelle einer 2oo/oigen Kaliumpermanganatlösun.g kann man mit gleichem
Erfolg auch eine aus 2 Teilen Kaliumpermanganat und iooo Teilen Wasser bestehende
Lösung verwenden und im übrigen in der gleichen Weise wie im obigen Beispiel arbeiten.
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Beispiel 2 Ein anodisch oxydiertes Aluminiumgebilde mit einer Oxydschichtdicke
von etwa 27 Mikron wird während 15 Minuten bei 6o° C in eine Lösung von ioo Teilen
Leim in iooo Teilen Wasser eingetaucht, kurz in kaltem Wasser gespült und in einer
Lösung von ioo Teilen Natriumpermanganat in iooo Teilen Wasser während 15 Minuten
bei 6o' C weiterbehandelt und auf übliche Weise nachgedichtet.
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Die so erzeugte dunkelbraune Färbung besitzt eine hervorragende Lichtechtheit
(nach den Normen der Deutschen Echtheits-Kommission, Note = 8) und eine vorzügliche
Wetterechtheit.
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Beispiel 3 Ein anodisch oxydierter Aluminiumgegenstand, dessen Oxydschic'htdicke
etwa 27 Mikron beträgt, wird während i Minute bei 8o° C in eine. Lösung von 5o Teilen
Gelatine in iooo Teilen Wasser getaucht und während 2 Minuten bei 95° C in eine
Lösung von 5o Teilen Calciumpermanganat in iooo Teilen Wasser eingetaucht und auf
übliche Art nachgedichtet.
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Die erhaltene Färbung ist hellgelbbraun und besitzt eine sehr gute
Licht- und Wetterechtheit. Anstatt, wie im obigen Beispiel, eine 5o/oige Gelatinelösung
zu verwenden, kann man auch, und dies ebenfalls mit Erfolg, eine o,5o/oige Gelatinelösung
verwenden.
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Beispiel 4 Ein anodisch oxydiertes Aluminiumgebilde, dessen Oxydschichtdicke
etwa 20 Mikron beträgt, wird während 15 Minuten bei 5o° C in eine Lösung von 5o
Teilen abgebautem Leim in iooo Teilen Wasser (Bad A) eingelegt, mit Wasser leicht
gespült und während 5 Minuten bei 5o° C in eine Lösung von einem Teil Kaliumpermanganat
in iooo Teilen Wasser (Bad B) eingetaucht und nochmals, wie -soeben angeführt, iin
Bad A und anschließend in Bad B behandelt. Diese wechselweise Behandlung kann beliebig
oft wiederholt werden, bis der gewünschte Farbton erreicht ist; so wird z. B. bei
viermaliger wechselweiser Behandlung des Aluminiumgebildes ,ein bräunlich,gelber
Farbton von sehr guter Licht-und Wetterechtheit erhalten.
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Beispiel 5 Ein anodisch oxydierter Aluminiumgegenstand, welcher eine
Oxy.dschichtdicke von etwa 27 Mikron aufweist, wird während i Minute bei 95° C in
eine Lösung von 25 Teilen Gelatine und 25 Teilen Leim in iooo Teilen Wasser eingetaucht,
mit kaltem Wasser kurz :gespült und während i Minute bei 8o° C in eine Lösung von
io Teilen Natriumpermanganat in iooo Teilen Wasser eingetaucht und mit kochendem
Wasser nachgedichtet.
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Die so erhaltene braunstichiggelbe Färbung besitzt .eine sehr gute
Licht- und Wetterechtheit.