DE10028221A1 - Verfahren zum Beschichten und Bedrucken - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten und/oder Färben, Bedrucken, Bemalen oder dergleichen von keramischen oder glasartigen Substraten, insbesondere von Geschirr, Gläsern und dergleichen mit den Verfahrensschritten Beschichten der Substratoberfläche mit einem Lack aus organischem Grundmaterial, der aus Epoxidharz in Verbindung mit Silanen besteht, und thermische Härtung des auf das Substrat aufgebrachten Lackes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten und/oder Färben,
Bedrucken, Bemalen oder dergl. von keramischen oder glasartigen Substraten mit
den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.
Ferner betrifft sie einen keramischen oder glasartigen Körper mit einer
Beschichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14.
Die Glasur stellt neben dem ästhetischen Gesichtspunkt eine wichtige
Schutzfunktion der Keramik dar. Außerdem verleiht die Glasur der Keramik eine
glatte Oberfläche, die z. B. zur gründlichen Reinigung unerläßlich ist.
Zur Farbgebung keramischer Wirkstoffe kommen nur feuerfeste Pigmente in
Frage, da Farbglasuren bei Temperaturen von 700 bis 1.100°C, Sanitärkeramik
sogar bis 1.400°C, eingebrannt werden. Dekorfarben werden zusammen mit
glasigen Substanzen auf die Unterlage aufgetragen und mit dieser verschmolzen
oder versintert. Die Pigmente werden je nach mechanischer Beanspruchung auf
die Glasur oder auf den Scherben aufgetragen und müssen bei einer
Glasurbrandtemperatur bis zu 1.400°C beständig sein. Diese hohen Temperaturen
sind mit erheblichem Aufwand, insbesondere hohem Energieaufwand, verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 derart auszubilden, daß
oberflächliche Beschichtungen auf keramischen oder glasartigen Materialien mit
geringerem Aufwand, insbesondere bei geringeren Temperaturen und damit
geringerem Energieverbrauch aufgebracht werden können. Die Beschichtungen
sollen dabei für die bereits bekannte Glasur eine Schutzschicht bilden.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteihafte
Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 13.
Ein vorteilhafter keramischer oder glasartiger Körper wird in den
Patentansprüchen 12 bis 17 gelehrt.
Als Kern der Erfindung wird es angesehen, daß das keramische oder glasartige
Substrat, insbesondere ein Geschirrteil, ein Glas oder dergl. mit einem Lack aus
organischem Grundmaterial beschichtet wird, der aus Epoxid-Harz in Verbindung
mit Silanen besteht.
Dann wird der auf das Substrat aufgebrachte Lack bei erhöhter Temperatur
ausgehärtet. Dabei ist es möglich, daß der Lack vor der Härtung bei
Raumtemperatur getrocknet wird. Die erfindungsgemäße Beschichtung führt
dazu, daß Oberflächenrauhigkeiten des Substrats, z. B. bei unglasierten
Porzellangegenständen, egalisiert, d. h. eingeebnet werden. Um eine noch bessere
Haftung der Lackbeschichtung auf dem Substrat zu gewährleisten, kann das
Substrat vor der Beschichtung einer Oberflächenbehandlung, z. B. durch
Auslaugen, Grundierung oder dergl. unterzogen werden.
Da die thermische Härtung des Lackes bei wesentlich niedrigeren Temperaturen
als bei der üblichen Brenntemperatur von etwa 1.400°C durchgeführt wird, ist das
erfindungsgemäße Verfahren auch mit einem wesentlich geringeren
Energieverbrauch verbunden. Das Verfahren zeichnet sich durch seinen äußerst
einfachen Ablauf aus. Die dabei erzeugte Beschichtung ist lebensmittelecht,
spülmaschinenfest und kratzfest. Durch die glatte Beschichtung sind
arbeitsaufwendige, teure Schleifprozesse nicht mehr notwendig.
Mit besonderem Vorteil kann nach oder vor der thermischen Härtung des Lackes
das beschichtete Substrat mit Farbpigmenten oder Farbstoffen gefärbt, bedruckt,
bemalt oder dergl. werden, wobei der Farbstoff bzw. die Farbpigmente
anschließend auf dem Lack fixiert werden. Die Fixierung der
Farbpgimente/Farbstoffe auf dem Lack erfolgt bei Temperaturen von ca. 200°C
bis 250°C. Im Vergleich zur sonst üblichen Brenntemperatur bei ca. 1000°C ist
die Fixierung der Farbstoffe mit relativ geringem Energieaufwand verbunden. Auf
die Lackbeschichtung können auch beispielsweise kunsthandwerkliche oder
künstlerische Handbemalungen aufgebracht werden und anschließend thermisch
dauerhaft fixiert werden.
Der Lack besteht vorzugsweise aus oligomeren Verbindungen mit mindestens
einer Epoxidgruppe pro Molekül in Verbindung mit verzweigten und
unverzweigten Silizium-Wasserstoffverbindungen.
Zur einfachen, gleichmäßigen und schnellen Beschichtung kann das Substrat
zweckmäßigerweise einfach in den Lack eingetaucht werden. Der
erfindungsgemäße Lack kann auch durch andere Beschichtungsverfahren, wie
beispielsweise durch Gießen, Ziehen, Schleudern, Spritzen oder Aufstreichen auf
das Substrat aufgebracht werden.
Zur Beschichtung und gleichzeitig zur Färbung des Substrates kann der
erfindungsgemäße Lack bereits Farbpigmente bzw. Farstoffe enthalten. Ein
gesonderter Färbeschritt ist dabei nicht mehr notwenig. Die thermische Härtung
des Lackes bewirkt gleichzeitig die Fixierung der in dem Lack enthaltenen
Farbstoffe/-pigmente. Diese Methode stellt daher einen besonders
energiesparenden Beschichtungs- und gleichzeitig Färbeprozeß von keramischen
oder glasartigen Substraten dar.
Als zusätzlicher Verfahrensschritt ist es möglich, daß auf das bemalte/bedruckte
bzw. gefärbte Substrat eine weitere Lackbeschichtung aufgebracht wird und
anschließend die Farbpigmente/-stoffe im Lack thermisch fixiert werden. Auf
diese Weise erhält die möglicherweise noch empfindliche Farbschicht eine
zusätzliche Schutzschicht. Möglicherweise noch nicht durchgehärtete Pigmente
können durch diese weitere Lackbeschichtung fixiert werden. Dann wird erneut
eine Verfestigung und Durchtrocknung des Lackes bei einer Temperatur von ca.
200°C bis 250°C durchgeführt.
Die thermische Aushärtung der Lackbeschichtung findet bei vorzugsweise 130°C
bis 170°C statt. Im Vergleich zu sonst üblichen Brenntemperaturen von Glasuren
ist bei dem vorliegenden Verfahren eine Härtung der Schutzschicht bei relativ
niedrigen Temperaturen möglich. Die Härtungstemperatur hängt dabei im
Einzelfall insbesondere von der thermischen Stabilität des zu beschichtenden
Substrats ab. Davon abhängig ist auch die Härtungsdauer, welche von ca. 1 min
bis zu mehreren Stunden andauern kann.
Der Fixiervorgang der Farbpigmente/-stoffe in den Lack kann etwa 1 min
andauern.
Ein erfindungsgemäßer keramischer oder glasartiger Körper, z. B. Geschirr,
Gläser, Flaschen oder dergl. weist eine Beschichtung aus einem Lack auf, der aus
einem organischen Grundmaterial besteht, wobei der Lack ein Epoxidharz in
Verbindung mit Silanen aufweist. Die Lackbeschichtung kann die sonst übliche
Glasurschicht ersetzen, kann jedoch auch auf einer herkömmlichen Glasur oder
einem Glas aufgebracht sein. Die Lackschicht dient als Schutzschicht und ist
säurebeständig, spülmaschinenfest, lebensmittelecht und kratzfest. Dabei kann der
Lack aus oligomeren Verbindungen mit mindestens einer Epoxidgruppe pro
Molekül in Verbindung mit verzweigten und unverzweigten Silizium-
Wasserstoff-Verbindungen bestehen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, daß
der Lack Farbpigmente bzw. Farbstoffe enthält. Als Farbstoffe können z. B.
Dispersionsfarbstoffe vorgesehen sein. Die Farbstoffe bzw. Farbpigmente sind
dabei im Lack fest fixiert.
Die Erfindung ist anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels in der
Zeichnungsfigur näher erläutert.
Diese zeigt ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zunächst wird ein keramischer Scherben im Reduktionsbrand bei ca. 1400°C
gebrannt. Nach Abkühlung des keramischen Scherbens (oder von Glas) wird
dieser mit einem Lack aus organischem Grundmaterial beschichtet, der aus
Epoxidharz in Verbindung mit Silanen besteht. Als nächster Schritt schließt sich
die thermische Härtung des auf das Substrat aufgebrachten Lackes an. Bereits
nach diesem Verfahrensschritt wurde eine Schutzschicht mit einer glatten
Oberfläche auf dem Substrat geschaffen, welche spülmaschinen- und kratzfest ist.
Im weiteren Verfahrensgang wird das beschichtete Substrat mit Farbpigmenten/-
stoffen gefärbt, bedruckt, bemalt oder dergleichen. Im nächsten Schritt werden die
aufgebrachten Farbpigmente oder Farbstoffe auf dem Lack thermisch fixiert.
Schließlich kühlt das beschichtete und gefärbte Substrat ab.
Der zum Beschichten verwendete Lack besteht aus oligomeren Verbindungen mit
mindestens einer Epoxid-Gruppe pro Molekül in Verbindung mit verzweigten und
unverzweigten Silizium-Wasserstoff-Verbindungen.
Zur gleichmäßigen, einfachen und schnellen Beschichtung wird das Substrat in
den Lack eingetaucht.
Es ist dabei auch möglich, daß der Lack bereits Farbpigmente/-stoffe enthält, so
daß ein gesonderter Färbeprozeß entfallen kann. Als Farbstoffe können z. B.
Dispersionsfarbstoffe verwendet werden.
Als Verfahrensvariante ist es möglich, auf das bemalte/bedruckte/gefärbte
Substrat eine weitere Lackbeschichtung aufzubringen und dann anschließend die
Farbpigmente/-stoffe im Lack thermisch zu fixieren. Die Farbpigmente/-stoffe
liegen somit nicht frei auf der Oberfläche und sind fest im Lack eingeschlossen.
Das mit dem Lack beschichtete Substrat härtet bei mindestens 90°C, inbesondere
bei 130°C bis 170°C aus. Die thermische Härtung kann dabei je nach
Abhängigkeit von konkreten Härtungsbedingungen von ca. 1 min bis mehrere
Stunden andauern. Das Fixieren der Farbpigmente/-stoffe in den Lack erfolgt bei
einer Temperatur von ca. 200°C bis 250°C. Die relativ niedrigen Temperaturen
bei der thermischen Härtung sowie Fixierung sind im Vergleich zu sonst üblichen
Brenntemperaturen für keramische Pigmente sehr niedrig und daher auch mit
einem geringen Energieaufwand verbunden. Der Fixiervorgang der
Farbpigmente/-stoffe in den Lack dauert nur ca. 1 min.
Der durch das Verfahren hergestellte, erfindungsgemäße keramische oder
glasartige Körper weist demnach eine Beschichtung aus einem Lack aus
organischem Grundmaterial auf, wobei der Lack aus einem Epoxidharz in
Verbindung mit Silanen besteht. In den Lack können Farbpigmente/-stoffe
eingelagert sein, so daß eine dekorative und gegen äußere Einwirkungen
beständige Schutzschicht vorhanden ist.
Claims (17)
1. Verfahren zum Beschichten und/oder Färben, Bedrucken, Bemalen oder
dergl. von keramischen oder glasartigen Substraten, insbesondere von
Geschirr, Gläsern und dergleichen
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- a) Beschichten der Substratoberfläche mit einem Lack aus organischem Grundmaterial, der aus Epoxidharz in Verbindung mit Silanen besteht, und
- b) Thermische Härtung des auf das Substrat aufgebrachten Lackes.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
vor oder nach Schritt b) das beschichtete Substrat mit Farbpigmenten/-
stoffen gefärbt, bedruckt, bemalt oder dergl. wird und dann die
Farbpigmente/der Farbstoff auf dem Lack thermisch fixiert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Lack aus oligomeren Verbindungen mit mindestens einer Epoxid-
Gruppe pro Molekül in Verbindung mit verweigten und unverzweigten
Silizium-Wasserstoffverbindungen besteht.
4. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat zur Beschichtung in den Lack eingetaucht wird.
5. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der auf das Substrat aufgebrachte Lack bereits Farbpigmente/-stoffe enthält.
6. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Farbstoffe Dispersionsfarbstoffe verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf das bemalte/bedruckte/gefärbte Substrat eine weitere Lack-
Beschichtung aufgebracht wird und anschließend die Farbpigmente/-stoffe
im Lack thermisch fixiert werden.
8. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das mit dem Lack beschichtete Substrat bei mindestens 90°C, insbesondere
bei 130°C bis 170°C härtet.
9. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die thermische Härtung des mit dem Lack beschichteten Substrates ca. 1 min
bis mehrere Stunden in Abhängigkeit von konkreten
Härtungsbedingungen dauert.
10. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Fixieren der Farbpigmente/-stoffe in den Lack bei einer Temperatur von
ca. 200°C bis 250°C erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Fixiervorgang der Farbpigmente/-stoffe in den Lack ca. 1 min dauert.
12. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
vor Schritt a) ein keramischer Scherben im Reduktionsbrand gebrannt wird.
13. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
vor Schritt a) das Glas gebrannt wird.
14. Keramischer oder glasartiger Körper, z. B. Geschirr, Gläser, Flaschen mit
einer Beschichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Beschichtung aus einem Lack aus organischem Grundmaterial besteht,
wobei der Lack ein Epoxidharz in Verbindung mit Silanen aufweist.
15. Körper nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Lack aus oligomeren Verbindungen mit mindestens einer Epoxid-
Gruppe pro Molekül in Verbindung mit verzweigten und unverzweigten
Silizium-Wasserstoffverbindungen besteht.
16. Körper nach einem der Ansprüche 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Lack Farbpigmente/-stoffe enthält.
17. Körper nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Farbstoffe Dispersionsfarbstoffe sind.
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2000
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