DE19654077A1 - Emailzusammensetzungen, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung - Google Patents
Emailzusammensetzungen, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft oxidische Partikelmischungen (Emailmischungen), die für die
Herstellung von selbstreinigenden Emailschichten auf Stahl geeignet sind, ein Ver
fahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung.
Selbstreinigende Emails sind seit längerem bekannt und in diversen Dokumenten be
schrieben. So wird beispielsweise in US 3 460 523 eine Zusammensetzung beschrie
ben, die für die Beschichtung von Öfen nützlich ist und mit der ein möglichst poröser
Film, der katalytische Materialien enthält, hergestellt wird. Viele Katalysatormateria
lien wurden diesen Zusammensetzungen beigemischt, um die Zerstörung der Fett-
und Ölrückstände in der Schicht zu verbessern und damit den Ofen letztlich zu
reinigen (US 3 576 667, DE-B 22 11 135, DE-A 26 14 696, DE-A 36 26 424, DE-A
21 17 032).
Die bisher bekannten selbstreinigenden Emails können jedoch den Selbstreinigungs
zyklus gemäß DIN 51 171 nur etwa 5 mal durchlaufen, bevor ihre Eigenschaft der
Selbstreinigung verlorengeht. Die Prüfung dient zur Bestimmung der Fähigkeit
selbstreinigender Emaillierungen, Fette oder Ölspritzer in tropfenförmiger Form
zunächst aufzunehmen und sie dann unter Wärmeeinwirkung größtenteils zu
verbrennen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten selbstreinigenden Emails besteht
darin, daß die Regenerierung mittels Pyrolyse bei niedrigen Temperaturen nicht
möglich ist (US 3 930 062).
Die bekannten selbstreinigenden Emails können auch nicht im Gegensatz zu anderen
Emails durch elektrostatischen Pulverauftrag auf die zu beschichtenden Gegenstände
erhalten werden.
Aufgabe war es daher, Emailfritten zur Verfügung zu stellen, die es gestatten, selbst
reinigende und in ihren Eigenschaften verbesserte Emailschichten herzustellen, und
die außerdem durch elektrostatischen Pulverauftrag auf die zu emaillierenden Gegen
stände aufgebraucht werden können.
Diese Aufgabe konnte durch die erfindungsgemäßen oxidischen Partikelmischungen,
die ein Gemisch aus unterschiedlichen Emailfritten, gegebenenfalls mit weiteren
Rohstoffen, darstellen, gelöst werden.
Gegenstand der Erfindung sind oxidische Partikelmischungen für die Herstellung
von selbstreinigenden Emailschichten auf Stahl, die einen elektrischen Widerstand
zwischen 30 × 1013 und 700 × 1013 Ohm.cm, gemessen an der oxidischen Partikel
mischung (H. Kyri "Handbok for Bayer Enamels", Bayer Rickmann GmbH, 1975,
Seiten 267-270), und eine Partikelgröße zwischen 0,1 und 100 µm aufweisen, be
stehend aus
- A) mindestens 2 Emailfritten A und B und gegebenenfalls weiteren Rohstoffen,
wobei A in einer Menge von 10 bis 70 Gew.-% vorliegt und folgende Zusam
mensetzung aufweist:
35 bis 50 Gew.-% SiO2
3 bis 10 Gew.-% B2O3
0 bis 5 Gew.-% Al2O3 und/oder Sb2O3
0 bis 5 Gew.-% RO mit R = Mg, Ca, Sr und/oder Ba
15 bis 30 Gew.-% R'2O mit R' = Na, K und/oder Li
20 bis 30 Gew.-% TiO2
0,1 bis 10 Gew.-% ZnO
0 bis 10 Gew.-% Fe2O3, Cr2O3, NiO, MnO, CoO und/oder CuO
und B in einer Menge von 30 bis 90 Gew.-% vorliegt und folgende Zu sammensetzung aufweist:
40 bis 60 Gew.-% SiO2
3 bis 10 Gew.-% B2O3
10 bis 25 Gew.-% Al2O3
10 bis 30 Gew.-% RO mit R = Mg, Ca, Sr und/oder Ba
0,1 bis 10 Gew.-% R'2O mit R' = Na, K und/oder Li
0 bis 10 Gew.-% Fe2O3, CrO3, NiO, MnO, CoO und/oder CuO
und die Rohstoffe in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-% vorliegen und aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Feldspat, Zirkoniumdioxid, Wollastonit, Zirko niumsilikat, Dolomit, Nefelin, Syenit, Flußspat, Aluminiumoxid und konventionellen Farbstoffen aus der Gruppe bestehend aus Fe2O3, Cr2O3, iO, MnO, CoO, CuO, TiO2 und Gemischen davon ausgewählt sind und wobei die Fritten A und B und die Rohstoffe so abgemischt sind, daß die folgende Gesamtzusammensetzung Z erhalten wird:
35 bis 60 Gew.-% SiO2
3 bis 10 Gew.-% B2O3
3 bis 25 Gew.-% Al2O3
1,5 bis 20 Gew.-% R'2O mit R' = Na, K und/oder Li
2 bis 30 Gew.-% TiO2
10 bis 30 Gew.-% RO mit R = Mg, Ca, Sr und/oder Ba
0 bis 7 Gew.-% Zn O
0 bis 3,5 Gew.-% Sb2O3
0,1 bis 15 Gew.-% Fe2O3, Cr2O3, NiO, MnO, CoO und/oder CuO und - B) 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, mindestens eines hydrophoben, oberflächenaktiven Mittels.
Die erfindungsgemäßen oxidischen Partikelmischungen können im Gegensatz zu den
bisher bekannten Zusammensetzungen, die für die Herstellung selbstreinigender
Emailschichten verwendet werden, mittels elektrostatischem Pulverauftrag auf die zu
emaillierenden Gegenstände aufgebracht werden. Der elektrostatische Pulverauftrag
ist an sich bekannt und muß hier nicht noch einmal näher beschrieben werden (siehe
beispielsweise DE-A 20 15 072, US 3 930 062).
Die mit den erfindungsgemäßen oxidischen Partikelmischungen hergestellten selbst
reinigenden Emaillierungen können durch Pyrolyse bei niedriger Temperatur (350
bis 600°C) mehrmals regeneriert werden, ohne daß dies einen Einfluß auf ihre Eigen
schaften oder ihr Aussehen hat.
Des weiteren kann der sogenannte Selbstreinigungszyklus gemäß DIN 51 171 im
Vergleich zu den bisher bekannten selbstreinigenden Emaillierungen erheblich öfter
durchlaufen werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Her
stellung der erfindungsgemäßen oxidischen Partikelmischungen, welches dadurch
gekennzeichnet ist, daß mindestens die zwei Emailfritten A und B und
gegebenenfalls die Rohstoffe, wie sie oben bereits näher beschrieben sind,
miteinander vermischt werden und die Mischung unter Zugabe mindestens eines
hydrophoben oberflächenaktiven Mittels auf eine Partikelgröße von 0,1 bis 100 µm
aufgemahlen wird.
Die erfindungsgemäßen oxidischen Partikelmischungen werden bei der Herstellung
von selbstreinigenden Emailschichten auf Stahl verwendet, wobei sie bevorzugt
durch elektrostatischen Pulverauftrag auf den zu emaillierenden Stahlgegenstand
aufgebracht werden und zwar in einer Menge, die ausreicht, um nach dem Brennvor
gang eine selbstreinigende Emailschicht von 60 bis 250 µm Dicke zu erhalten, und
anschließend bei 760 bis 850°C während 3 bis 6 Minuten gebrannt werden.
Die Erfindung soll anhand des nachfolgenden Beispieles näher erläutert werden.
Für den Auftrag der oxidischen Partikelmischung wurde ein Stahlblech von 1 mm
Dicke vorgelegt, auf dem bereits ein Grundemail (Dicke: 80 bis 100 µm) aufgebracht
worden war.
Im vorliegenden Beispiel wurde als Grundemail eine Fritte folgender
Zusammensetzung verwendet und elektrostatisch aufgebracht:
Al2O3 3,3 Gew.-%
B2O3 13,4 Gew.-%
BaO 1,6 Gew.-%
CaO 7,0 Gew.-%
CoO 0,5 Gew.-%
CuO 0,4 Gew.-%
F 4,1 Gew.-%
Fe2 0,4 Gew.-%
K2O 1,8 Gew.-%
MnO 12 Gew.-%
Na2O 15,2 Gew.-%
NiO 1,6 Gew.-%
SiO2 47,3 Gew.-%
ZrO2 3,6 Gew.-%
B2O3 13,4 Gew.-%
BaO 1,6 Gew.-%
CaO 7,0 Gew.-%
CoO 0,5 Gew.-%
CuO 0,4 Gew.-%
F 4,1 Gew.-%
Fe2 0,4 Gew.-%
K2O 1,8 Gew.-%
MnO 12 Gew.-%
Na2O 15,2 Gew.-%
NiO 1,6 Gew.-%
SiO2 47,3 Gew.-%
ZrO2 3,6 Gew.-%
Fritten für die Grundemaillierung können sowohl naß als auch elektrostatisch auf
getragen werden.
Vorzugsweise wird direkt anschließend an den Auftrag des Grundemails die
erfindungsgemäße oxidische Partikelmischung aufgetragen, ohne daß vorher das
Grundemail gebrannt wird (sogenanntes 2-Schicht-1-Brand-Verfahren).
Die oxidische Partikelmischung hatte folgende Zusammensetzung:
Die beiden Fritten A und B sowie das Farbmittel FA 1216 der Firma Rhenania
(schwarzer Spinell auf Basis Co/Cr/Fe/Mn/Ni) wurden miteinander gemischt und
gemahlen. Während der Mahlung wurden 0,3 Gew.-% Silikonöl (Baysilon MH 15
der Bayer AG, Leverkusen) zugesetzt. Die Zusammensetzung wies 30 Gew.-% Fritte
A, 70 Gew.-% Fritte B, 2 Gew.-% des Farbmittels und 0,3 Gew.-% Baysilon MH 15
auf.
Die Partikelgröße lag unter 100 µm (15 Gew.-% <43 µm). Der elektrische Wider
stand des Pulvers betrug 100.1013Ohm.cm. Das Pulver wurde elektrostatisch auf das
Grundemail aufgetragen. Anschließend wurde bei 820°C 4 Minuten gebrannt. Die
Dicke der selbstreinigenden Emailschicht nach dem Brennvorgang betrug 200 µm.
Die Emaillierung wurde gemäß DIN 51 171 getestet. Der Selbstreinigungszyklus
konnte mindestens 9 mal durchlaufen werden. Zur Regeneration wurde bei 400°C
2 Stunden lang pyrolisiert. Bei der Emaillierung handelt es sich also um eine sehr
gute selbstreinigende Emailschicht, die gegenüber dem Stand der Technik eine
erheblich bessere selbstreinigende Wirkung hat. Außerdem kann sie elektrostatisch
auf das Grundemail aufgetragen werden.
Claims (4)
1. Oxidische Partikelmischung für die Herstellung von selbstreinigenden Email
schichten auf Stahl, die einen elektrischen Widerstand zwischen 30 × 1013
und 700 × 1013 Ohm.cm, gemessen an der oxidischen Partikelmischung, und
eine Partikelgröße zwischen 0,1 und 100 µm aufweisen, bestehend aus
- A) mindestens 2 Emailfritten A und B und gegebenenfalls weiteren Roh
stoffen, wobei A in einer Menge von 10 bis 70 Gew.-% vorliegt und
folgende Zusammensetzung aufweist:
35 bis 50 Gew.-% SiO2
3 bis 10 Gew.-% B2O3
0 bis 5 Gew.-% Al2O3 und/oder Sb2O3
0 bis 5 Gew.-% RO mit R = Mg, Ca, Sr und/oder Ba
15 bis 30 Gew.-% R'2O mit R' = Na, K und/oder Li
20 bis 30 Gew.-% TiO2
0,1 bis 10 Gew.-% ZnO
0 bis 10 Gew.-% Fe2O3, Cr2O3, NiO, MnO, CoO und/oder CuO
und B in einer Menge von 30 bis 90 Gew.-% vorliegt und folgende Zu sammensetzung aufweist:
40 bis 60 Gew.-% SiO2
3 bis 10 Gew.-% B2O3
10 bis 25 Gew.-% Al2O3
10 bis 30 Gew.-% RO mit R = Mg, Ca, Sr und/oder Ba
0,1 bis 10 Gew.-% R'2O mit R' = Na, K und/oder Li
0 bis 10 Gew.-% Fe2O3, Cr2, NiO, MnO, CoO und/oder CuO
und die Rohstoffe in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-% vorliegen und aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Feldspat, Zirkoniumdioxid, Wollastonit, Zirkoniumsilikat, Dolomit, Nefelin, Syenit, Flußspat, Aluminiumoxid und konventionellen Farbstoffen aus der Gruppe bestehend aus Fe2O3, Cr2O3, NiO, MnO, CoO, CuO, TiO2 und Gemischen davon ausgewählt sind
und wobei die Fritten A und B und die Rohstoffe so abgemischt sind, daß die folgende Gesamtzusammensetzung Z erhalten wird:
35 bis 60 Gew.-% SiO2
3 bis 10 Gew.-% B2O3
3 bis 25 Gew.-% Al2O3 und/oder Sb2O3
1,5 bis 20 Gew.-% R'2O mit R' = Na, K und/oder Li
2 bis 30 Gew.-% TiO2
10 bis 30 Gew.-% RO mit R = Mg, Ca, Sr und/oder Ba
0 bis 7 Gew.-% ZnO
0 bis 3,5 Gew.-% Sb2O3
0,1 bis 15 Gew.-% Fe2O3, Cr2O3, NiO, MnO, CoO und/oder CuO und
B) 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, min
destens eines hydrophoben, oberflächenaktiven Mittels.
2. Verfahren zur Herstellung der oxidischen Partikelmischung gemäß Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die zwei Emailfritten A und B
und gegebenenfalls die Rohstoffe miteinander vermischt werden und die
Mischung unter Zugabe mindestens eines hydrophoben oberflächenaktiven
Mittels auf eine Partikelgröße von 0,1 bis 100 µm aufgemahlen wird.
3. Verwendung der oxidischen Partikelmischung gemäß Anspruch 1 zur Her
stellung von selbstreinigenden Emailschichten auf grundemailliertem Stahl
durch elektrostatischen Pulverauftrag der oxidischen Partikelmischung in
einer Menge, die ausreicht, um nach dem Brennvorgang eine selbstreinigende
Emailschicht von 60 bis 250 µm Dicke zu erzeugen, und anschließenden
Brennvorgang bei 760 bis 850°C während 3 bis 6 Minuten.
Priority Applications (5)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE1996154077 DE19654077A1 (de) | 1996-12-23 | 1996-12-23 | Emailzusammensetzungen, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung |
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