DE69423890T2 - Verfahren zur herstellung von mustern auf gegenständen, insbesondere auf keramischen gegenständen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von mustern auf gegenständen, insbesondere auf keramischen gegenständen

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mustern auf Gegenständen, insbesondere auf Silikatgegenständen.[0001]
  • Das Verfahren der einbrennbaren Abziehbilder zur Herstellung von Mustern oder Motiven auf Keramikgegenständen ist bekannt. Das französische Patent FR 2697465 beschreibt so ein Verfahren, bei dem ein Bild mit einem oder mehreren Pigmentbändern im Thermodruckverfahren auf ein Substrat aufgetragen, dieses Bild vom Transfersubstrat auf die Silikatunterlage übertragen und der so mit dem endgültigen Bild beschichteten Silikatunterlage gebrannt wird.[0002]
  • Die Übertragung eines Bildes im Abziehverfahren muss allerdings auf einer gebrannten Glasur erfolgen, da eine ungebrannte Glasur zu bröckelig wäre. Anschließend muss der mit dem Bild beschichtete Gegenstand gebrannt werden, um die Keramikpigmente, aus denen das Abziehbild besteht, endgültig zu fixieren.[0003]
  • Dieses Druckverfahren ist aufgrund der Notwendigkeit, im Anschluss an die Übertragung des Abziehbildes eine Einbrennung vorzunehmen, mit der Herstellung bestimmter Silikat- oder Metallgegenstände wie z. B. Küchenutensilien in großen Serien kaum vereinbar. Ein solcher zusätzlicher Arbeitsgang würde aufwendige Investitionen zur Anpassung der Produktionsstraßen erforderlich machen und sich spürbar auf die Herstellungskosten und Produktionskadenzen auswirken. Außerdem ist die Automatisierung des Abziehbildverfahrens mit gehobenen Übertragungskadenzen offensichtlich schwerlich für Gegenstände mit unebenen und gekrümmten Flächen einsetzbar.[0004]
  • Auch die Verwendung eines Projektionsverfahrens, bei dem eine Pigmentmischung mit Hilfe eines Tintenstrahldruckers zur Bildung eines Musters auf einen Gegenstand projiziert wird, ist bekannt, insbesondere aufgrund des japanischen Patentantrags Nr. 84-105847, der am 25. April 1989 eingereicht wurde. Mit der gegenwärtigen Technologie der Tintenstrahldrucker können mit einem solchen Verfahren Muster mit hoher Auflösung sowohl auf ungebrannter als auch auf gebrannter Glasur oder unter der Glasur hergestellt werden.[0005]
  • Um Farbmuster mit einer sehr großen Beständigkeit gegen mechanische, chemische oder sonstige Angriffe herstellen 2u können, müssen allerdings Pigmentmischungen für Keramik verwendet werden, d. h. Mischungen aus einem Mineralpigment (wie Oxid- und/oder Metallsalz) mit einer Silikatglasmasse, die mit dem Träger kompatibel ist. Die Korngröße solcher Mischungen, die im allgemeinen in der Größenordnung von 5 bis 20 Mikrometer liegt, ist für die Düsen der Tintendruckerköpfe zu groß. Die Gefahr, dass sich die Düsen verstopfen, ist also groß, sofern ihre Durchmesser nicht auf Kosten der Auflösung das hergestellten Musters vergrößert werden. Außerdem scheuern diese Pigmentmischungen für Keramik sehr stark und können somit die Druckerkopfdüsen leicht verstopfen.[0006]
  • In den Normen EP-A-0414363 und DE-A-37 40 149 wird die Verwendung einer Tintenstrahlvorrichtung zur Projektion eines Haftmusters auf ein Substrat beschrieben, auf das dann eine pulverförmige Metallmischung zur Haftung gebracht wird, die durch Erwärmen geschmolzen wird, um ein Muster zu bilden, in der Art eines stromführenden Kreises.[0007]
  • [4048] Und schließlich ist eine Methode zur Dekoration von Gegenständen mit Farbmustern nach dem Buch. Das große bunte Bastelbuch" von Margot Hellmiss und Robert Erker, Loewe-Verlag, Februar 1993, bekannt, die darin besteht (1) den Teil des Gegenstandes, der in der ersten Farbe gefärbt werden soll, einzuleimen, (2) den eingeleimten Teil mit Sand zu bestreuen, der in der besagten Farbe gefärbt ist, (3) den überschüssigen gefärbten Sand zu entfernen, (4) diese Reihe Arbeitsgänge von (1) bis (3) mit Sand in einer oder verschiedenen Farben zu wiederholen. Auch Reiskörner, Linsen oder Bohnen können auf die eingeleimten Teile geklebt werden, und das endgültige Bild wird dann durch Trocknen des Klebers fixiert.
  • Durch die Erfindung soll ein Verfahren zur Herstellung von Mustern auf Gegenständen ohne die Einschränkungen der bekannten Druckverfahren geliefert - werden, indem die Möglichkeit geboten wird, im Mono- oder Polychromverfahren Muster hoher Auflösung auf Unterlagen verschiedenster Art wie Silikate, Metalle, Kunststoff, Holz, usw. herzustellen.[0009]
  • Es können, vor allem im Polychromverfahren, dekorative Muster oder Muster zur Markenkennzeichnung oder Kennzeichnung hergestellt werden, Strichcodes z. B. Die Herstellung von stromführenden Mustern, wie Schaltkreise, fällt nicht in den Rahmen der Erfindung.[0010]
  • Der Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Mustern mit hoher Auflösung auf Gegenständen, das folgende Abschnitte umfasst:[0011]
  • a) Aufsprühen von Leimtröpfchen nach einem bestimmten Muster auf einen Gegenstand mit Hilfe eines Druckerkopfes, Typus Tintenstrahl,
  • b) Zerstäubung oder Bestreuung einer pulverförmigen Mischung auf mindestens einen Teil des besagten Gegenstandes, der das besagte Motiv darstellt,
  • c) Behandlung der Oberfläche des besagten Gegenstandes, um die aufgetragene Mischung aus den leimfreien Zonen zu entfernen, und
  • d) endgültige Fixierung der anhaftenden Mischung auf dem besagten Gegenstand nach dem besagten Muster, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Gegenstand aus einem Silikatmaterial besteht, dass ein mehrfarbiges Muster zur Dekoration, Markierung oder Kennzeichnung hergestellt wird, indem die Abschnitte a), b) und c) für jede Farbe des Musters wiederholt werden, bis ein mehrfarbiges Musters entsteht, wobei jedes Mal als pulverförmige Mischung eine Zusammensetzung verwendet wird, die eine Mischung aus Mineralpigmenten und einer Silikatglasmasse der gewünschten Farbe ohne stromführende Partikel enthält, die mit dem Silikatmaterial des Gegenstandes vereinbar ist, und dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (d) zur Fixierung der aufgetragenen Pigmentmischung aus einer Einbrennung bei einer Temperatur zwischen 500 und 1.300ºC besteht:
  • [0012] Das Aufsprühen der Leimtröpfchen auf den Gegenstand wird mit einem Druckerkopf vom Typ Tintenstrahl gewährleistet, wobei die Tinte durch einen Leim oder eine Klebstoffmischung mit passendem Fließvermögen ersetzt wird. Bei diesem Verfahren ist die Korngröße der verwendeten Pigmentmischung belanglos, so dass sie insbesondere unter Berücksichtigung der Art des Trägers, der erwünschten ästhetischen Wirkung und der Beständigkeit des Musters gegen die verschiedenen Angriffe optimiert werden kann. Je nach der Art der Unterlage, auf die das Muster aufgetragen wird, d. h. je nach Art des Gegenstandes oder der Oberfläche, können als endgültige Fixierbehandlung zum Beispiel eine oder mehrerer Lackschichten aufgetragen, die Oberfläche wärmebehandelt oder der Gegenstand gebrannt werden. Das Verfahren der Erfindung kann für ungebrannte Keramik verwendet werden, wobei die endgültige Fixierbehandlung in diesem Fall darin besteht, den mit dem Muster beschichteten Gegenstand abschließend zu brennen. Durch die für Tintenstrahldrucker herkömmliche rechnergesteuerte Lenkung des die Leimtröpfchen projizierenden Druckerkopfes können problemlos Muster auf ebenen, gebogenen oder unebenen Flächen ausgeführt werden, während die Muster auf einer Produktionsstraße von einem Gegenstand zum nächsten geändert werden können.
  • [0013] Zum Zwecke der Erfindung bezeichnet der Begriff " Leim" sämtliche Substanzen, die die aufgetragene Pigmentmischung von ihrer Auftragung bis zu ihrer endgültigen Fixierung festhalten können. Der Leim ist also nicht nur eine Klebmischung im herkömmlichen Sinne des Wortes, sondern auch alle anderen Substanzen wie Bindemittel, Kleister usw., die fähig sind, den oben genannten vorübergehenden Halt zu gewährleisten.
  • [0014] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, die unter Bezugaufnahme auf die Zeichnungen in der Anlage erfolgt, auf denen:
  • - die Abb. 1 den Abschnitt der Projektion der Leimtröpfchen nach einem bestimmten Muster auf einen Gegenstand darstellt:
  • - die Abb. 2 den Abschnitt der Zerstäubung oder Zerstreuung der Pigmentmischung auf den Gegenstand darstellt, der in dem auf der Abb. 1 dargestellten Abschnitt mit Leimtröpfchen beschichtet wurde,
  • - die Abb. 3 den Abschnitt der Oberflächenbehandlung des Gegenstandes zur Entfernung der Pigmentmischung aus den leimfreien Bereichen darstellt.
  • [0015] Unter Bezugnahme auf die Abbildungen wird ein Gegenstand 1 wie z. B. eine Keramikplatte oder -unterlage an einen Arbeitsplatz geführt, der mit einem Druckerkopf 2 mit einer oder mehreren Düsenreihen 3 versehen ist, die dazu bestimmt sind, auf die Unterlage 1 Leimtröpfchen nach einem bestimmten Muster 4 aufzusprühen.
  • [0016] Der Kopf 2 arbeitet mit der herkömmlichen Technik der Tintenstrahldrucker vom Typ Dauerbetrieb oder Betrieb auf Anforderung. Drucker dieser Art sind im Handel, zum Beispiel bei der Gesellschaft Hewlett-Packard, erhältlich.
  • [0017] Der verwendete Leim muss ein ausreichendes Fließvermögen aufweisen, um das Aufsprühen der Leimtröpfchen in den richtigen Abmessungen zu ermöglichen. Dieser Leim muss eine Klebkraft aufweisen, die stark genug ist, die Partikel der Pigmentmischung bei der anschließenden Behandlung zur Entfernung dieser Mischung außerhalb der eingeleimten Bereiche zu ermöglichen. In der nachfolgenden Beschreibung werden Beispiele für Leimarten genannt, die für die Durchführung des Verfahrens unter Berücksichtigung der verschiedenen Auflagen geeignet sind.
  • [0018] In dem in der Abb. 1 dargestellten Abschnitt wird der Gegenstand 1 blockiert, und die Bewegungen des Kopfes 2 oberhalb des Gegenstandes 1 sowie die Projektion der Leimtröpfchen durch die Düsen 3 werden in herkömmlicher Art über einen Rechner 5 gesteuert, der für die Bildung des für den Gegenstand 1 gewünschten Musters programmiert ist.
  • [0019] Nach der Erzeugung des Leimtröpfchenmusters auf der Unterlage 1 wird diese zu einem zweiten Arbeitsplatz befördert, wo eine Pigmentmischung 6 auf den Gegenstand 1 zerstäubt oder gestreut wird, z. B. durch Bewegung eines Siebs T, das die Mischung enthält, wie in Abb. 2 dargestellt. Um die Auftragung der Pigmentmischung auf den Gegenstand 1 zu unterstützen, kann dieser elektrostatisch aufgeladen werden, so dass er die Mischung anzieht.
  • [0020] Wenn der Leim 4 trocken genug ist, wird der Gegenstand 1 wie in Abb. 3 dargestellt einer Behandlung unterzogen, um die Pigmentmischung außerhalb der Bereichs, in denen die Mischung nach dem von den Leimtröpfchen gebildeten Muster an dem Gegenstand hattet, zu entfernen. Diese Behandlung kann entweder durch Bürsten mit einer Bürste 8 oder durch eine Absaugung nach Nummer 8, ggf. in Verbindung mit einem Abblasen (nicht dargestellt) der Oberfläche des Gegenstandes, oder aber durch eine Kombination dieser verschiedenen Mittel erfolgen. Wenn der Gegentand 1 z. B. mit einer ungebrannten Glasur überzogen und infolgedessen porös ist, wird die Oberfläche des Gegenstandes vorzugsweise in Verbindung mit einer Absaugung abgeblasen, wobei durch die Absaugung die abgeblasenen Partikel der Pigmentmischung gesammelt werden.
  • [0021] Nach dem Abschnitt der Tröpfchenprojektion und vor dem Abschnitt der Zerstäubung oder Bestreuung oder aber nach dem Abschnitt der Zerstäubung und vor der Entfernung der überschüssigen Pigmentmischung kann es wünschenswert oder notwendig sein, den Leim, ja nach Art des Leims, einem Zwischenbehandlungsabschnitt zu unterziehen, um die Klebeigenschaften des Leims zu verstärken oder zu entfalten oder um die Viskosität zu erhöhen, um zum Beispiel das Risiko zu verringern, dass der Leim verfließt. Diese Behandlung kann zum Beispiel in einer teilweisen oder vollständigen Trocknung des Leims durch Erwärmung, z. B. durch Durchlaufen eines Ofens oder durch IR-Bestrahlung bestehen, oder aber in einer UV-Bestrahlung oder einer Bestrahlung mit einem Elektronenbündel, um mindestens teilweise den Leim auszuhärten oder um seine Klebeigenschaften zu entfalten, wie dies für den Fachmann offensichtlich ist.
  • [0022] Der Gegenstand kann auch vor oder nach der Entfernungsbehandlung aus Abb. 3 wahlweise einem Walzvorgang unterzogen werden, um die auf den eingeleimten Teilen des Gegenstandes haftende Pigmentmischungsschicht zu vereinheitlichen.
  • [0023] Der Gegenstand, der nach dem durch die Leimpunkte bestimmten Muster mit der Pigmentmischung beschichtet ist, wird einer Behandlung zur endgültigen Fixierung unterzogen, die verschiedene Formen annehmen kann, je nach der Art des Werkstoffs, aus dem der Gegenstand 1 besteht.
  • [0024] Wenn es sich um einen Silikatgegenstand handelt, wie zum Beispiel eine Keramik, ein Emaillierblech, ein Glas, so besteht die Behandlung darin, den Gegenstand unter Berücksichtigung des jeweiligen Werkstoffs bei einer Temperatur zwischen rund 500 und 1.300ºC zu brennen. Zweck dieser Wärmebehandlung ist es, den Leim zu verflüchtigen und durch Schmelzung der in der Pigmentmischung enthaltenen Glasmasse eine ausgezeichnete Beständigkeit des Pigmentmusters gegen mechanische, chemische oder sonstige Angriffe zu gewährleisten.
  • [0025] Wenn es sich um einen Gegenstand aus Kunststoff handelt, kann die 40 Fxierbehandlung zum Beispiel aus einer Lackierung in einer oder mehreren Schichten oder in einer Wärmebehandlung der Oberfläche bestehen.
  • [0026] Bei Holzgegenständen besteht die Fixierbehandlung vorzugsweise aus einer Lackierung in einer oder mehreren Schichten.
  • [0027] Bei Metallgegenständen kann die Fixierbehandlung in einer Wärmebehandlung oder einer Lackierung in einer oder mehreren Schichten bestehen, wenn das betroffene Metall keine Wärmebehandlung zulässt.
  • [0028] Wenn es sich bei dem auf dem Gegenstand 1 herzustellenden Muster um ein mehrfarbiges Muster handelt, müssen die Abschnitte Einleimung, Zerstäubung oder Bestreuung der Pigmentmischung, Entfernung der überschüssigen so Pigmentmischung und falls erforderlich die Zusatzabschnitte unterstützte Trocknung und Walzen für jede Farbe auf dem Gegenstand wiederholt werden, für die ein Druckvorgang mit der geeigneten Pigmentmischung vorzunehmen ist
  • [0029] In diesem Fall wird die endgültige Fixierbehandlung vorzugsweise nach dem Einleimen aller Pigmentmischungen zur Bildung des Musters vorgenommen. Eine Alternativmöglichkeit besteht darin, die endgültige Fixierbehandlung am Ende eines jeden Farbablagerungsabschnitts vorzunehmen, insbesondere im Falle einer Lackierung eines Gegenstandes aus Holz oder aus Kunststoff, um eine bessere Oberflächenbeschaffenheit und eine größere Beständigkeit gegen die Angriffe am Endprodukt zu erhalten und um eine eventuelle Verunreinigung zwischen den nacheinander aufgetragenen Farben zu vermeiden.
  • [0030] Für die Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens können zur Veranschaulichung Klebstoffe auf der Grundlage von Stärke, auf der Grundlage von Acrylpolymeren, Cyanacrylkleber, Bindemittellösungen, Wasserlösungen eines Na- oder K-Silikats, usw. aufgeführt werden, ohne dass diese Aufzählung erschöpfend wäre.
  • [0031] Die verwendete Leimformulierung sollte vorzugsweise eine Viskosität von 4 bis 30 mPa.6 und eine Oberflächenspannung zwischen 2 bis 6 · 10&supmin;&sup4; N/cm aufweisen.
  • [0032] Nachstehend werden drei Beispiele für Leimformulierungen in %-Punkten angegeben:
  • 1) Methylethylketon 50
  • Bindemittel Nr. 81 W 1290 (von Johnson Matthey) 50
  • 2) Cyanacrylat-Kleber Loctite 406 (bei der Gesellschaft Loctite Co. erhältlich) 40
  • Buryrolakton 50
  • Methylethylketon 5
  • Wasser 5
  • 3) Natriumsilikatlösung (im Handel bei der Gesellschaft Societe de Produits Chimiques CIRON erhältlich). 50
  • Wasser 50
  • 4 Bindemittel Nr. 81 W 464 (von Johnson Matthey) 100
  • [0033] Die Pigmentmischung sollte vorzugsweise ein Mineralpigment (wie Metalloxid- und/oder -salz) irr Verbindung mit einer Silikatglasmasse enthalten, die mit der Unterlage des Musters kompatibel ist. Diese Pigmentmischung muss frei von stromführenden Partikeln wie Metall- oder Kohlenstoffpartikeln sein, so dass das Muster im Anschluss an die Einbrennung oder an ein anderes Fixierverfahren keinen Strom leitet. Solche Pigmentmischungen sind in der Technik gut bekannt und brauchen hier nicht beschrieben zu werden. Geeignete, im Handel erhältliche Pigmentpulver sind zum Beispiel die Spezialpulver für Siebdruck auf Lasur der Serie 18, die von der Gesellschaft Johnson Matthey vertrieben werden. Diese Pulver sind für die Herstellung von Mustern auf den meisten Unterlagen geeignet.
  • [0034] Falls der Druckvorgang auf einem sehr porösen Werkstoff vorgenommen werden soll, kann dieser bei dem ersten oder bei jedem Leimprojektionsabschnitt mit einer Kunststofffolie wie einer Polyethxlenfolie, Polyesterfolie, usw. überzogen werden, die sich beim Brennen des Gegenstandes verflüchtigt. Als Alternativmöglichkeit kann mindestens auf den Teil des Gegenstandes, der zur Aufnahme des Musters bestimmt ist, ein Primer für Leim oder ein anderer Überzug aufgetragen werden, der die Porosität nach der Aufnahme durch das Substrat schließt und auf dem die erste Leimprojektion vorgenommen wird. Das Auftragen des Primers kann mit Hilfe eines Druckerkopfes vom Typ Tintenstrahldrucker oder mit beliebigen anderen Mitteln erfolgen, wie zum Beispiel durch Zerstaubung, mit dem Pinsel, im Tauchverfahren, usw.

Claims (10)

1. Realisierungsvorgang eines Motivs, mit hoher Auflösung, auf einen Gegenstand, der folgende Abschnitte umfasst
a) Projektion auf einen Gegenstand (1) mit Hilfe eines Druckerkopfes (2), Typus Tintenstrahl, werden Leimtröpfchen nach festgelegtem Motiv (4) verteilt,
b) Zerstäubung oder Bestreuung, einer pulverförmigen Mischung (6), auf mindestens einen Teil des besagten Gegenstandes, der das genannte Motiv darstellt,
c) Behandlung der Oberfläche des besagten Gegenstandes, um die abgesetzte Mischung, auf den leimlosen Zonen zu entfernen, und
d) entgültige Fixierung der anhaftenden Mischung auf dem besagten Gegenstand, gemäss des genannten Motivs, charakterisiert dadurch, dass der besagte Gegenstand aus einem Silikatmaterial besteht. Man realisiert ein mehrfarbiges Motiv, zum Zweck der Dekoration, zur Markierung oder zur Identifizierung und wiederholt die Abschnitte a), b) und c) für jede Farbe des Motivs, bis zur Erlangung des mehrfarbigen Motivs. Verwendet wird jedes Mal als pulverförmige Mischung (6), eine Zusammensetzung, die eine Mischung aus Mineralpigmenten und einer Silikatglasmasse enthält, die mit dem Silikatmaterial des Gegenstandes vereinbar ist, ausgenommen sind stromleitenden Partikeln der erwünschten Farbe, und aus dem des Abschnittes (d) der Fixierung der niedergeschlagenen Farbstoffmasse, beruhend in der Brennung bei einer Temperatur die zwischen 500 und 1300ºC liegt.
2. Verfahren gemäss der Bedingungen 1, charakterisiert dadurch, dass das mehrfarbige Motiv ein Dekorationsmotiv ist.
3. Verfahren gemäss irgend einer der Bedingungen 1 oder 2, charakterisiert dadurch, dass man die besagte Projektion der Leimtröpfchen durch Verschiebung des betroffenen Gegenstandes ausführt (1) sowie des besagten Druckerkopfes (2) versehen mit Projektionsdüsen (3) für die genannten Tröpfchen.
4. Verfahren gemäss irgend einer der Bedingungen 1 bis 3, charakterisiert dadurch, dass die besagte Behandlung ein Absaugungsverfahren enthält.
5. Verfahren gemäss irgend einer der Bedingungen 1 bis 4, charakterisiert dadurch, dass die besagte Behandlung, ein Bürstenverfahren enthält.
6. Verfahren gemäss irgend einer der Bedingungen 1 bis 4, charakterisiert dadurch, dass man den Klebstoff in einem Abschnitt einer Zwischenbehandlung unterzieht und dies nach dem Abschnitt der Tröpfchenprojektion und vor dem Abschnitt der Zerstäubung oder Bestreuung oder auch nach dem Abschnitt der Zerstäubung und vor der Entfernung der überschüssigen Farbstoffmischung.
7. Verfahren gemäss irgend einer der Bedingungen 1 bis 6, charakterisiert dadurch, dass man nach dem besagten Abschnitt der Zerstäubung oder Bestreuung, den besagten Gegenstand, einem Abschnitt der Uniformierung durch Walzen der besagten, geklebten Farbstoffmischung, unterwirft.
8. Verfahren gemäss irgend einer der Bedingungen 1 bis 7, charakterisiert dadurch, dass vor dem genannten Abschnitt der Leimprojektion, man mindestens den genannten Teil des besagten Gegenstandes mit einer Kunststoffschicht bezieht.
9. Verfahren gemäss der Bedingung 1 für die Realisierung eines Motivs auf einem porösen Gegenstand, charakterisiert dadurch, dass man vor dem Abschnitt (a), das Auftragen einer primären Leimschicht durchführt oder eines anderen Überzugs, der die Porosität des Gegenstandes zu schliessen erstrebend, und dies mindestens auf dem Teil des Gegenstandes, der dazu bestimmt ist, das Motiv aufzunehmen.
10. Verfahren gemäss irgend einer der Bedingungen 1 bis 10, charakterisiert dadurch, dass der besagten Gegenstand ein Artikel aus Keramik ist.
DE69423890T 1993-06-03 1994-06-03 Verfahren zur herstellung von mustern auf gegenständen, insbesondere auf keramischen gegenständen Expired - Fee Related DE69423890T2 (de)

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