DE2714394B2

DE2714394B2 - Verwendung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit darauf anodisch erzeugten Oxidschichten für den Thermotransferdrück

Info

Publication number: DE2714394B2
Application number: DE2714394A
Authority: DE
Inventors: Horst Neuhausen Birkmaier; Harald Dipl.-Ing. Dr. Schaffhausen Severus
Original assignee: Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1977-02-03
Filing date: 1977-03-31
Publication date: 1980-04-30
Also published as: FR2379620A1; DE2714394C3; AT358351B; ATA71578A; DE2714394A1; FR2379620B1; GB1558744A; SE7801257L; BE863561A; NL7800636A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit darauf anodisch erzeugten Oxidschichten einer Dicke von etwa 5 bis 25 μπι als Bedruckträger für den Thermotransferdruck.

Aluminium und Legierungen auf der Basis von Aluminium werden in Form von Fertigfabrikaten oder Halbzeugen, an welche erhöhte Anforderungen betreffend Korrosionsbeständigkeit und Abriebfestigkeit sowie dekoratives Aussehen gestellt werden, anodisch oxidiert.

In Elektrolyten, welche im allgemeinen aus verdünnter Schwefelsäure, gelegentlich mit Zusätzen an Oxalsäure, weniger oft nur aus verdünnter Oxalsäure oder aus verdünnter Phosphorsäure oder verdünnter Chromsäure bestehen, wird unter Einwirkung des elektrischen Stromes, vorwiegend in Form von Gleichstrom, seltener in Form von Wechselstrom oder durch Abwechslung oder Überlagerung von Wechselstrom und Gleichstrom, an den als Anode geschalteten Werkstücken oder Halbzeugen eine Oxidschicht aufgebaut.

Diese Oxidschichten bestehen im allgemeinen aus einer sehr dünnen, nahezu porenfreien dielektrischen Grundschicht, der sogenannten Sperrschicht und einer darüberliegenden feinporigen Deckschicht.

Die Sperrschicht regeneriert sich durch Umwandlung von Aluminium in Aluminiumoxid mit derselben Geschwindigkeit, wie aus ihr beim Vorgang der anodischen Oxidation die Deckschicht entsteht.

Die Deckschicht besteht aus Faserbündeln, die im wesentlichen senkrecht zur Metalloberfläche angeordnet und bei der Verwendung von verdünnter Schwefelsäure als Elektrolyt und Gleichstrom im allgemeinen transparent und farblos sind.

Um diesen anodischen Oxidschichten auf Aluminium Farbeffekte zu verleihen, existiert eine Vielzahl von Verfahren. Diese Verfahren kann man in vier Gruppen einteilen:

1. Erzielung von Farbeffekten durch Verwendung von speziellen Elektrolyten, z. B. wäßrige Lösungen

ίο von Carbonsäuren oder Sulfosäuren;

2. Einlagerung von Metallen in die Poren der Faserbündel der Deckschicht einer transparenten farblosen Oxidschicht durch Wechselstrombehandlung in wäßrigen Metallsalzlösungen;

3. Einlagerung von anorganischen Pigmenten oder organischen Farbstoffen in die Poren der Faserbündel der Deckschicht einer transparenten farblosen anodischen Oxidschicht durch Tauchen in warme, den färbenden Stoff enthaltende Bäder;
4. Einlagerung von organischen Farbstoffen in die Poren der Faserbündel der Deckschicht einer transparenten, farblosen anodischen Oxidschicht dadurch, daß hydrolysebeständige sublimierfähige Farbstoffe, welche auf eine Vorlage, z. B. Papiervorlage gedruckt sind, in unmittelbarem Kontakt mit der saugfähigen anodischen Oxidschicht unter Einwirkung von Wärme in die Poren der Faserbündel aufgesaugt werden. Die für dieses Verfahren geeigneten Farbstoffe sind Dispersionsfarbstoffe auf der Basis entweder von Anthrachinon, wobei in wenigstens einer der Stellen 1, 4, 5 oder 8 entweder H, OH-, Amino- oder Amidogruppen mit wenigstens einem aktiven Wasserstoff vorliegen, oder Azofarbstoffe mit einer OH-Gruppe zur Ortho-Stellung der Azogruppe oder

Farbstoffe mit einer 1,3-Indandiongruppe.
Nach dem Arbeitsgang der Farbgebung durch Einlagerung werden die Poren der Faserbündel der anodischen Oxidschicht, welche nun farbgebende Stoffe enthalten, durch eine Behandlung in heißem entionisiertem Wasser oder Wasserdampf verschlossen bzw. verdichtet. Dabei erfolgt zumindest teilweise eine Umwandlung des AI2O3 der frisch erzeugten Oxidschicht in AlOOH, sogenannten Pseudoböhmit.
Mehrfarbige, gemusterte oder bebilderte anodische Oxidschichten sind mit kommerziell vertretbarem Aufwand nach dem unter Ziffer 4 genannten Verfahren durch Übertragung von sublimierbaren Farbstoffen von einer Papiervorlage unter Einwirkung von Kontaktdruck und Temperatur, dem sogenannten Thermotransferdruck, herstellbar.

Dieses schon seit geraumer Zeit bekannte Verfahren konnte sich im hier angesprochenen Bereich bisher zu keiner brauchbaren Technik entwickeln, weil nachteiligerweise beim Transferieren der hydrolysebeständigen, sublimierfähigen organischen Farbstoffe von der Vorlage in die saugfähige anodische Oxidschicht von 5 bis 20 μπι Dicke durch Einwirkung der für den Farbstoffübergang notwendigen Temperaturen von bo 12O⁰C bis 220° C feine Haarrisse in der anodischen Oxidschicht entstanden, welche insbesondere bei Betrachtung unter spitzen Einfallswinkeln des Lichtes sehr störend wirken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Auswahl von Bedruckträgern zu treffen, welche eine Transferierung der sublimierfähigen, hydrolysebeständigen Farbstoffe von der Vorlage in die anodische Oxidschicht gestatten, ohne daß in letzterer durch die

Einwirkung der notwendigen Temperatur störende Haarrisse entstehen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit darauf anodisch erzeugten Oxidschichten einer Dicke von etwa 5 bis 25 ujn als Bedruckträger für den Thermotransferdruck gelöst mit einer rißfreien Dehnfähigkeit im nichtverdichteten Zustand von mindestens 0,65%o, wobei das Verhältnis der rißfreien Dehnfähigkeit der farbfreien Oxidschicht im un verdichte ten Zustand zur rißfreien Dehnfähigkeit im eingefärbten und unverdichteten Zustand zwischen 1 :1,2 bis 1 :5,5 liegt

Bevorzugt iiegt nach weiteren Merkmalen der Erfindung die Dicke der anodischen Oxidschicht is zwischen 10 und 22 pn und/oder die rißfreie Dehnfähigkeit dieser Oxidschicht im frisch erzeugten — also im unbedingten und nichtverdichteten — Zustand zwischen 0,7 und 4%o.

Das Verhältnis der rißfreien Dehnfähigkeit im frisch erzeugten Zustand soll zum eingefärbten Zustand vorteilhafterweise zwischen 1 :1,7 bis 1 :5 betragen.

Umfangreiche Versuche haben ergeben, daß die rißfreie Dehnfähigkeit der frisch erzeugten Oxidschichten bei Verwendung der üblichen Farbstoffe — z. B. auf Anthrachinon-Basis, Azofarbstoffe oder Farbstoffe mit einer Indandiongruppe — in der Hauptsache durch die Anodisierbedingungen und die eingesetzte Legierung bestimmt wird, d.h. weitgehend von der Art des verwendeten Farbstoffs unabhängig ist. Weiter wurde jo gefunden, daß die rißfreie Dehnfähigkeit von eingefärbten, unverdichteten Oxidschichten zwischen 3,4 und 6%o liegt und nicht als Funktion der rißfreien Dehnbarkeit der Oxidschichten im unbedruckten Zustand dargestellt werden kann. Somit stellt sie eine charakteristische J5 Eigenschaft von anodisch erzeugten Oxidschichten dar.

Im eingefärbten und verdichteten Endzustand weisen anodische Oxidschichten eine rißfreie Dehnfähigkeit von 3,3 bis 5%o auf. Es wurde ersichtlich, daß die Dehnbarkeit der Schichten durch den Verdichtungsvorgang in den meisten Fällen in einer Größenordnung bis zu O,6%o vermindert wird. Der Abriebwiderstand bzw. die Abriebhärte, bestimmt durch die Abrasimeterprüfung nach Haueisen, zeigte keine Abhängigkeit von den erfindungsgemäß geforderten Eigenschaften der Oxidschichten. Bei Schichten, die im gleichen Elektrolyten mit der gleichen Stromart (Gleichstrom, Wechselstrom usw.) hergestellt wurden, konnten keine Unterschiede im Abriebwiderstand festgestellt werden, unabhängig davon, ob in den Oxidschichten durch den Thermotransferdruck Haarrisse erzeugt wurden oder nicht.

Die erfindungsgemäß geforderten Eigenschaften der saugfähigen Oxidschichten werden durch das gezielte Zusammenwirken folgender Einflußgrößen erhalten:

1. materialspezifisch: 5i> Legierung und Zustand der zu anodisierenden Werkstücke oder Halbzeuge, insbesondere Bleche und Profile;

2. abhängig von der Wahl der Anodisierbedingungen:

a) Elektolytzusammensetzung und -konzentration, eo

b) Elektrolyttemperatur und

c) Stromdichte.

Als besonders geeignet haben sich Oxidschichten erwiesen, die auf AIMg-Legierungen mit 0,5 bis 5% Magnesium, bevorzugt 1 bis 3% Magnesium, erzeugt werden. Diese Legierungen werden vor allem im halbharten Zustand nach DIN 17007 Bl. 4 in gewalzter oder rückentfestigter Form verwendet

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Beispielen näher erläutert:

Beispiel 1

Auf einem 0,8 mm dicken Blech aus einer AlMg 1,5-Legierung (Eloxalqualität), halbhart gewalzt, wurde anodisch eine 19 μΐη dicke Oxidschicht erzeugt, die unverdichtet eine rißfreie Dehnfähigkeit von 0,8%o aufwies.

Von einer Vorlage aus einem für Tiefdruck geeigneten Papier, auf dem im Tiefdruckverfahren verschiedene hydrolysebeständige, sublimierfähige Dispersionsfarbstoffe in einem Motiv spiegelbildlich aufgedruckt sind, wurden die Farbstoffe unter einer Presse bei Einwirkung einer Temperatur von 180⁰C während einer Minute bei einem Druck von 0,1 bar in die anodische Oxidschicht übertragen, welche das bunte Motiv nunmehr seitenrichtig trug. Die anodische Oxidschicht zeigte keine Haarrisse und wies in diesem bedruckten unverdichteteu Zustand eine rißfreie Dehnfähigkeit von 3,7%o auf. Das Verhältnis der rißfreien Dehnfähigkeit im nichteingefärbten Zustand zum eingefärbten unverdichteten Zustand betrug demzufolge 1 :4,6.

Anschließend wurde die anodisch erzeugte eingefärbte Oxidschicht in einem Bad von entionisiertem kochendem Wasser mit Zusätzen an handelsüblichen Sealsalzen während 45 min. verdichtet, d. h. die Poren der anodischen Oxidschicht, welche nun auf ihrem Grund die hydrolysebeständigen sublimierfähigen Farbstoffe enthalten, wurden durch Bildung von Aluminiumhydraten geschlossen.

Nach dieser Verdichtungsbehandlung wies die anodische Oxidschicht eine rißfreie Dehnfähigkeit von 3,5%o auf und eine Abriebhärte nach Haueisen von 8,3 see pro μηι Schichtdicke.

Beispiel 2

Im Gegensatz zu Beispiel 1 zeigt Beispiel 2 das Verhalten einer für den Thermotransferdruck ungeeigneten Oxidschicht.

Auf einem Blech des gleichen Typs wie in Beispiel 1 wurde anodisch eine 19 μιτι dicke Oxidschicht erzeugt, die unverdichtet und nicht eingefärbt eine rißfreie Dehnfähigkeit von O,63%o aufwies.

Von einer Vorlage aus einem für Tiefdruck geeigneten Papier, auf dem im Tiefdruckverfahren verschiedene hydrolysebeständige, sublimierfähige Dispersionsfarbstoffe in einem Motiv spiegelbildlich aufgedruckt sind, wurden die Farbstoffe unter einer Presse bei Einwirkung einer Temperatur von 180° C während einer Minute bei einem Druck von 0,1 bar in die anodische Oxidschicht übertragen, weiche das bunte Motiv sodann seitenrichtig enthielt.

Diese anodische Oxidschicht zeigte feine Haarrisse, welche bei Betrachtung des Bildes mit freiem Auge unter spitzem Winkel zur Horizontalen des einfallenden Lichtes sehr störend wirken.

Die rißfreie Dehnfähigkeit dieser Oxidschicht im bedruckten unverdichteten Zustand beträgt 3,7%o und das Verhältnis der rißfreien Dehnbarkeit im nichteingefärbten unverdichteten Zustand zum eingefärbten unverdichteten Zustand 1 :5,9.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit dara-if anodisch erzeugten Oxidschichten einer Dicke von etwa 5 bis 25 μηι und einer rißfreien Dehnfähigket im nichtverdichteten Zustand von mindestens 0,65%o, wobei das Verhältnis der rißfreien Dehnfähigkeit der farbfreien Oxidschicht im unverdichteten Zustand zur rißfreien Dehnfähigkeit im eingefärbten und unverdichteten Zustand zwischen 1:1,2 bis 1:53 Hegt, als Bedruckträger für den Thermotransferdruck.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Oxidschicht 10 bis 22 um beträgt

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rißfreie Dehnfähigkeit der Oxidschicht im frisch erzeugten Zustand zwischen 0,7 und 4%o beträgt

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der rißfreien Dehnfähigkeit im frisch erzeugten Zustand zum eingefärbten Zustand zwischen 1 :1,7 und 1 :5 liegt

5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidschicht auf einer AlMg-Legierung erzeugt ist, wobei der Magnesiumgehalt der Legierung zwischen 0,5 und 5% liegt

6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnesiumgehalt der AlMg-Legierung zwischen 1 und 3% Ue^