DE19617147A1 - Beschichtungs-Präparat, Beschichtungspräparate-Set und Verfahren zur Beschichtung von Scherben zur induktiven Erwärmung sowie zur induktiven Erwärmung beschichteter Scherben - Google Patents
Beschichtungs-Präparat, Beschichtungspräparate-Set und Verfahren zur Beschichtung von Scherben zur induktiven Erwärmung sowie zur induktiven Erwärmung beschichteter ScherbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungspräparat zur Be
schichtung von Scherben, insbesondere Geschirrteilen, die
aus einem elektrisch nichtleitenden Material, wie Porzellan
oder Keramik, gefertigt sind, mit einer elektrisch leiten
den Schicht, welche zum induktiven Erwärmen der Scherben in
einem elektromagnetischen Wechselfeld dient, wobei das Be
schichtungspräparat ein Edelmetall, insbesondere Silber,
Flußmaterial und organische Additive umfaßt.
Die induktive Erwärmung von Scherben ist im Stand der Tech
nik bekannt. Die Scherben sind hierzu mit metallischem Ma
terial versehen. Das von einer wechselstrom-durchflossenen
Wicklung emittierte elektromagnetische Feld koppelt an das
Metall an, wobei die in dem Metall induzierte Reaktion zu
der gewünschten Erwärmung führt. Die zur Erwärmung beitra
genden Reaktionsmechanismen sind hierbei je nach Art des
Metalls unterschiedlich. In nicht-ferromagnetischen Metal
len beruht die Erwärmung auf den Ohm′schen Verlusten der
durch das elektromagnetische Wechselfeld in dem Metall in
duzierten Wirbelströme. In ferromagnetischen Metallen kommt
ferner die von der Umorientierung der Weiß′schen Bezirke
herrührende Hysterese-Wärme hinzu. Während zu letzterem
Effekt das gesamte Volumen des metallischen Materials bei
trägt, ist aufgrund des Skin-Effekts lediglich ein dünner
Oberflächenbereich des metallischen Materials "wirbelstrom
aktiv".
Die DE-PS 8 68 642 beschreibt ein Gefäß zum Warmhalten von
Getränken und Speisen, bei dem in Boden oder Wandung Hohl
räume vorgesehen sind. In diese Hohlräume wird nach Ab
schluß der Fertigung des Gefäßes in einem gesonderten Ar
beitsschritt ein zusätzliches, zur Erwärmung an das elek
tromagnetische Wechselfeld ankoppelndes Medium, bspw. Ei
senfeilspäne oder Kohle, eingebracht. Anschließend werden
die Hohlräume durch Aufkleben eines Deckels verschlossen.
Diese Art der Anbringung des metallischen Mediums erwies
sich jedoch hinsichtlich der Haltbarkeit des Gefäßes, ins
besondere bei Reinigung in einer Spülmaschine, als nach
teilig.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde in der DE-OS 23 26
633 vorgeschlagen, vor dem Glasieren eine ferromagnetische
Metallfolie auf die Unterseite des Scherbens aufzulegen und
diese zum Schutz vor äußeren Einflüssen unter einer Glasur
schicht zu verdecken. Auch diese Lösung erwies sich jedoch
als nicht zufriedenstellend. Aufgrund der unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Glasurschicht und
Metallfolie kommt es nämlich bei der Reinigung des Scher
bens zum Abplatzen der Glasurschicht.
Zur Vermeidung dieses Abplatzens wurde dann dazu übergegan
gen, das metallische Material als Pulver mit einer Glasur
fritte und organischen Additiven zu vermischen und als
Paste auf den Scherben aufzutragen, so daß die leitfähige
Schicht bei der Herstellung des Scherbens als zusätzliche
Glasurschicht gebildet wird. Aufgrund der fertigungstechni
schen Vorteile hat sich die Verwendung pastöser Präparate
zur Beschichtung von Scherben zum Zwecke der induktiven
Erwärmung mittlerweile durchgesetzt.
Im Hinblick auf die Mischbarkeit der verschiedenen Bestand
teile der Paste muß das metallische Material der Mischung
in Pulverform zugegeben werden. Diese Forderung führt unter
Berücksichtigung der beim Brennen der Scherben herrschenden
Temperaturen und atmosphärischen Bedingungen zu einschnei
denden Einschränkungen bei der Wahl des metallischen Mate
rials. Die Pulverkörner ferromagnetischer Metalle oxidieren
nämlich bei den normalerweise vorliegenden Brenntemperatu
ren von etwa 1000°C und der durchaus üblichen oxidierenden
Atmosphäre in ihrem gesamten Volumen durch und verlieren
infolgedessen zum einen ihr ferromagnetisches Verhalten
und zum anderen ihre Leitfähigkeit. Folglich sind sie nach
dem Brand zur induktiven Erwärmung nicht mehr zu gebrau
chen. Die Pulverkörner von Edelmetallen hingegen überziehen
sich an ihrer Oberfläche mit einer Schutzschicht, die ein
vollständiges Durchoxidieren des Korns verhindert.
Bei dem aus der gattungsbildenden DE 44 14 439 C1 bekannten
Beschichtungspräparat wird daher Silber als metallisches
Material verwendet. Jedoch stellt auch das bekannte
Silber-Präparat aus den nachfolgend erläuterten Gründen nicht
vollständig zufrieden:
Aus verschiedenen Gründen wird eine optimale Ankopplung des
beschichteten Scherbens, insbesondere Geschirrteils, an das
elektromagnetische Wechselfeld angestrebt. So ist es einer
seits aus energetischen Gründen erwünscht, das Geschirrteil
schnellstmöglich auf die für den jeweiligen Einsatzzweck
gewünschte Temperatur aufzuheizen. Andererseits fordern
wissenschaftliche Erkenntnisse für bestimmte Speisen und
deren Inhaltsstoffe zum einen die Einhaltung gewisser
Höchsttemperaturen und zum anderen, daß diese Produkte nur
für eine gewisse Zeit bei bestimmten Temperaturen gehalten
werden. Hingegen ist es aus Gründen der Hygiene erforder
lich, bestimmte Mindesttemperaturen einzuhalten.
Zur Erreichung eines optimalen Wirkungsgrades der Wirbel
stromankopplung müssen die das elektromagnetische Wechsel
feld emittierende Wicklung und die leitfähige Schicht des
Scherbens, insbesondere Geschirrteils, aufeinander abge
stimmt ausgebildet sein. Nun kommen aber in der Gastrono
mie, Großküchen, Krankenhäusern, Kantinen, Altenheimen und
dergleichen Geschirrteile unterschiedlicher Form und Größe
zum Einsatz. Es ist leicht einzusehen, daß es in der Praxis
nicht möglich ist, für jeden einzelnen Geschirrteil-Typ
eine speziell auf diesen Typ abgestimmte Erreger-Wicklung
bereitzuhalten. Erst recht ist dies für Geschirrteile mit
mehreren Abteilen, sogenannte Menagen, nicht möglich. Bei
derartigen Menagen können für die verschiedenen Abteile
durchaus unterschiedliche Ankopplungszustände erwünscht
sein können, bspw. Auftauen in einem ersten Abteil, Warm
halten in einem zweiten Abteil und Erwärmen in einem drit
ten Abteil.
Aus den vorstehend erläuterten Gründen wird in der Praxis
für alle Geschirrteil-Typen ein vorbestimmtes Wicklungs
system eingesetzt und versucht, den Wirkungsgrad durch An
passung der Beschichtung zu optimieren. Hierzu können die
Dicke und/oder der Silbergehalt der leitfähigen Schicht
variiert werden. Aufgrund des vorstehend angesprochenen
Skin-Effekts trägt aber stets nur ein relativ dünner Ober
flächenbereich der Silberschicht zur Wirbelstromankopplung
an das anregende elektromagnetische Wechselfeld bei, wobei
die Eindringtiefe des Wechselfelds in die leitfähige
Schicht, d. h. die Dicke des "aktiven" Oberflächenbereichs,
vom Silbergehalt der leitfähigen Schicht abhängt. In der
Praxis läßt sich daher die pro Flächeneinheit in der Sil
berschicht dissipierte Leistung nur geringfügig variieren.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung ein Beschich
tungspräparat der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, wel
ches es erlaubt, die Ankopplung der leitfähigen Schicht an
das elektromagnetische Wechselfeld individueller an den
jeweiligen Scherben bzw. den jeweiligen Bereich des
Scherbens anzupassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Beschichtungs
präparat gelöst, welches neben einem Edelmetall, Flußmate
rial und organischen Additiven ferner wenigstens einen we
nigstens ein ferromagnetisches Element enthaltenden Stoff
und ein Reduktionsmittel umfaßt. Als ferromagnetisches
Element ist Eisen und/oder Kobalt und/oder Chrom und/oder
Nickel bevorzugt, wobei der dieses ferromagnetische Element
enthaltende Stoff vorzugsweise Eisenoxid und/oder Kobalt
oxid und/oder Chromoxid aufweist. Als Reduktionsmittel kön
nen mit Vorteil Graphit und/oder Koks und/oder Ruß und/oder
Siliziumcarbid zum Einsatz kommen.
Die Anmelderin hat sich über die vorstehend erläuterten, in
der Fachwelt herrschenden Vorurteile betreffend den Einsatz
ferromagnetischer Metalle hinweggesetzt und erkannt, das
die mit diesen Metalle verbundenen Nachteile durch den Ein
satz eines Reduktionsmittels beseitigt werden können. Der
in diesen Reduktionsmitteln enthaltene Kohlenstoff ver
brennt nämlich unter den beim Brand des Scherbens herr
schenden Bedingungen, wobei er den hierzu erforderlichen
Sauerstoff den Metalloxiden unter Bildung einer leitfähigen
ferromagnetischen Schicht entzieht. Aufgrund der vorstehend
erläuterten "Hysterese"-Ankopplung trägt das gesamte Volu
men dieser ferromagnetischen Schicht zur induktiven Erwär
mung bei, so daß durch entsprechende Dosierung der Menge
des ferromagnetischen Elements eine gezielte Anpassung an
den jeweiligen Typ des Scherbens möglich ist.
Zu berücksichtigen ist ferner, daß auch der Einsatz von
Reduktionsmitteln in Glasuren in der Fachwelt auf Skepsis
stößt. Der in ihnen enthaltene Kohlenstoff verbrennt näm
lich unter Bildung von Kohlenmonoxid bzw. Kohlendioxid,
also unter Gasbildung. Die resultierenden Gasbläschen sind
aber in Glasuren unerwünscht, da sie deren Qualität nach
haltig beeinträchtigen. Die Anmelderin hat jedoch erkannt,
daß bei kombinierter Verwendung von Edelmetallen und ferro
magnetischen Elementen sich trotz des Einsatzes von Reduk
tionsmitteln hochwertige Glasuren erzielen lassen. Diesbe
züglich kommt gerade dem Einsatz von Siliziumkarbid als
Reduktionsmittel besondere Bedeutung zu, da sich hier als
Verbrennungsprodukt auch Siliziumoxid bildet. Schließlich
kann der Reduktionsvorgang durch entsprechende Atmosphären
einstellung im Brand unterstützt werden.
Üblicherweise genügt bereits eine Beimengung von 1,0 bis
2,2 Gew.-% der Metalloxide, um die gewünschte Anpassung des
Ankopplungsverhaltens zu erzielen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Beschichtungspräparate-Set,
das ein herkömmliches Edelmetall-Beschichtungspräparat
und wenigstens ein Ferromagnetika-Beschichtungspräparat um
faßt. Diese Beschichtungspräparate können entweder vor der
Aufbringung auf den Scherben miteinander vermischt oder
nacheinander auf den Scherben aufgetragen werden. Das
gewünschte Ankopplungsverhalten der sich insgesamt erge
benden leitfähigen Schicht kann durch gezieltes Mischen
bzw. durch gezielten Auftrag der Präparate in entsprechen
den Mischungs- bzw. Auftragsverhältnissen erzielt werden
oder durch Bereitstellen einer Mehrzahl von Ferromagnetika-Beschichtungspräparaten,
von denen jedes eine andere Kon
zentration des ferromagnetischen Elements aufweist und die
mit dem Edelmetall-Beschichtungspräparat in stets dem glei
chen Verhältnis gemischt werden oder auf den Scherben mit
stets der gleichen Schichtdicke aufgetragen werden.
Im Hinblick auf die zur Erzielung optimaler Ankopplung der
leitfähigen Schicht an das elektromagnetische Wechselfeld
erwünschte Leitfähigkeitserhöhung ist es bevorzugt, das
Reduktionsmittel in einer Menge beizufügen, die ausreicht,
um die Menge des wenigstens ein ferromagnetisches Element
enthaltenden Stoffes im wesentlichen vollständig zu redu
zieren. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, das Reduk
tionsmittel im Unterschuß hinzuzufügen, so daß die Menge
des wenigstens ein ferromagnetisches Element enthaltenden
Stoffes nicht vollständig reduziert wird.
Letztere Alternative eröffnet interessante Perspektiven
hinsichtlich des Aussehens des zur induzierten Erwärmung
erfindungsgemäß beschichteten Scherbens. Die Oxide ferro
magnetischer Elemente sind nämlich übliche Farbstoffe für
Glasuren. So wird die Glasur bspw. durch Kobaltoxid blau,
durch Chromoxid grün und durch Eisenoxid je nach Reduk
tionsgrad dunkelbraun bis schwarz gefärbt. Der infolge des
Unterschusses nicht reduzierte Anteil des ferromagnetische
Elemente enthaltenden Stoffes kann somit zum Färben der
Glasur genutzt werden, was dieser Dekorcharakter verleihen
kann.
Zusätzlich oder alternativ können dem Beschichtungspräparat
bzw. wenigstens einem der Beschichtungspräparate des Be
schichtungspräparate-Set aber auch andere Glasur-Farbstoffe
beigemengt werden. Auch ist es möglich, ein gesondertes,
derartige Glasur-Farbstoffe enthaltendes Färbungspräparat
bereitzustellen. Als Beispiel für derartige Glasur-Farb
stoffe seien für "grün" eine Verbindung auf Calzium-Chrom-
Silizium-Basis, für "königsblau" eine Verbindung auf Ko
balt-Silizium-Basis, für "delftblau" eine Verbindung auf
Kobalt-Aluminium-Basis, für "rotbraun" eine Verbindung auf
Eisen-Chrom-Zink-Basis, für "tiefschwarz" eine Verbindung
auf Eisen-Chrom-Nickel-Basis oder für "weiß" eine Verbin
dung auf Zirkon-Silizium-Basis genannt. Als reine Oxide
kommen bspw. TiO₂, Sb₂O₃ und ZnO in Frage. Alle diese Ver
bindungen sind dem Fachmann als Glasur-Farbstoffe bekannt
und sollen daher hier nicht näher erläutert werden.
Der Anteil an Glasur-Farbstoffen und/oder das wenigstens
eine ferromagnetische Element enthaltenden Stoffen in dem
Färbungs-Präparat bzw. dem Ferromagnetika-Beschichtungspräparat
kann 10 bis 50 Gew.-% betragen, wobei der Flußmaterial-Anteil
von 50 bis 90 Gew.-% reichen kann.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ein
Verfahren zum Beschichten eines Scherbens unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Beschichtungspräparats bzw. des er
findungsgemäßen Beschichtungspräparate-Sets.
Grundsätzlich ist es möglich, das Beschichtungspräparat
auf den Scherben in einem einzigen Schritt aufzutragen und
anschließend einzubrennen. Die Praxis zeigt aber, daß be
stimmte in der aufzutragenden Schicht enthaltene Bestand
teile nicht oder zumindest nicht in beliebigen Mischungs
verhältnissen miteinander mischbar sind. Um dennoch eine
Beschichtung mit den gewünschten Eigenschaften erhalten zu
können, ist es daher erforderlich, die Beschichtung in zwei
gesonderten Schritten aufzutragen. Nach dem Aufbringen
einer Edelmetallschicht, insbesondere Silberschicht, wird
gegebenenfalls nach einem Zwischenbrand eine Schicht des
Ferromagnetika-Beschichtungspräparats aufgebracht. Letzte
res Verfahren ist kostenintensiver und wird daher vorzugs
weise nur dort zum Einsatz kommen, wo die angesprochene
Mischungsunverträglichkeit vorliegt.
Besonders vorteilhaft ist der Zwei-Schritt-Auftrag bei der
Verwendung von Metallic-Farben, insbesondere Silbermetal
lic. In diesem Fall wird mittels einer ersten "ferromagne
tisch ergänzten" Silberschicht die gewünschte Leitfähigkeit
eingestellt, während mittels der Metallicsilber-Schicht für
die Dekorwirkung gesorgt wird. Der innige Verbund der bei
den Schichten wird sowohl über die in beiden Präparaten
enthaltenen Glasfritten als auch über die jeweiligen Sil
berkomponenten sichergestellt. Dies gereicht auch den
Gebrauchseigenschaften sehr zum Vorteil.
Die Beschichtung kann nicht nur an der Unterseite des
Scherbens bzw. Geschirrteils angeordnet sein, sondern kann
erfindungsgemäß auch auf dessen Oberseite aufgebracht wer
den, wo sie auch Dekorfunktion übernimmt. Im Hinblick auf
die induktive Ankopplung an das elektromagnetische Wechsel
feld kann die Beschichtung als vollflächige Beschichtung,
als geschlossener Ring und dergleichen mehr ausgeführt
sein.
Die Beschichtung kann auf den Scherben bspw. aufgespritzt
werden. Es kann jedoch auch im Siebdruckverfahren gearbei
tet werden, wobei bevorzugt auf eine Trägerfolie aufge
druckte Schichten von der Trägerfolie auf den Scherben
übertragen werden. Beide Verfahren ermöglichen eine repro
duzierbare Aufbringung der Beschichtung auf den Scherben.
Beim Spritzverfahren kann ein entsprechender Fertigungs
automat, bspw. ein Spritzroboter, mit integrierter Erken
nung des Gewichts bzw. der Gewichtszunahme des Scherbens
eingesetzt werden. Hierdurch kann die leitende Schicht mit
einer der erfaßten Gewichtszunahme proportionalen Schicht
stärke aufgebracht werden. Über eine programmierte Roboter
bewegung ist auch ein Auftrag mit in Abhängigkeit der Stel
len auf dem Scherben variierender Schichtstärke möglich.
Dies ist insbesondere im Hinblick auf die sogenannten Me
nagen interessant, die aufgrund der Mehrzahl von Abteilen
eine spezielle Gestalt aufweisen. Von der Unterseite des
Scherbens betrachtet, wird der Abstand der leitfähigen
Schicht zur Wicklung im Bereich der Stege, die die Abteile
auf der Oberseite des Scherbens voneinander trennen, ver
größert. Durch mehrmaliges Überspritzen dieser "wicklungs
ferneren". Bereiche kann für ein bestimmtes Abteil eine über
die gesamte Fläche des Abteils gleichmäßige und energetisch
gleiche Ankopplung erreicht werden. Ferner ist es durch
entsprechenden Schichtauftrag möglich, die Stärke der An
kopplung an das elektromagnetische Wechselfeld von Abteil
zu Abteil nach Wunsch zu verändern.
Auch kann, bspw. bei Schüsseln, Schalen, Kännchen oder der
gleichen, der Siebdruckauftrag auf dem ebenflächigen Boden
oder Spiegel des Scherbens mit dem Spritzauftrag auf Wan
dungen des Scherbens kombiniert werden.
Für das Spritzverfahren hat sich ein Silbergehalt des Be
schichtungspräparats von etwa 52 bis 60 Gew.-% als günstig
erwiesen. Für das Siebdruckverfahren empfehlen sich Silber
gehalte bis etwa 82 Gew.-%.
Als Flußmaterial wird in dem Beschichtungspräparat bzw. den
Präparaten des Sets erfindungsgemäß vorzugsweise eine blei
freie Glasurfritte verwendet. Dies ermöglicht es, die die
Speisen tragende Oberfläche von Geschirrteilen zur induk
tiven Erwärmung mit dem erfindungsgemäßen Präparat zu be
schichten, was eine unmittelbare Erwärmung der Speisen er
laubt, d. h. eine Erwärmung die nicht notwendigerweise die
vorherige Erwärmung des Scherbens erfordert. Im Zusammen
hang mit der Beschichtung der sichtbaren Oberfläche von
Speisegeschirrteilen kommt der Möglichkeit, die "Heiz
schicht" gleichzeitig als Dekorschicht einzusetzen, be
sondere praktische Bedeutung zu.
Das bleifreie Flußmaterial kann gemäß der folgenden
Seger-Formel zusammengesetzt sein:
Ein Beispiel für ein derartiges Flußmaterial ist:
entsprechend einer Mischung nach Gewichtsprozent
(im folgenden kurz mit "%" bezeichnet) von:
Alternativ kann jedoch auch ein Flußmaterial mit einer
Zusammensetzung gemäß der nachstehend angegebenen
Seger-Formel verwendet werden:
entsprechend einer Mischung nach Gewichtsprozent
(im folgenden kurz mit "%" bezeichnet) von:
Diese Zusammensetzungen weisen das Flußmaterial für eine
Brenntemperatur von 860 bis 920°C aus.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung
auch einen unter Verwendung des Beschichtungspräparats bzw.
Beschichtungspräparate-Sets beschichteten Scherben.
Während des Brandes bei den vorstehend genannten Brenntem
peraturen kommt es aufgrund der unterschiedlichen Dichten
der Bestandteile des Präparats zu teilweiser Entmischung in
der Beschichtung. Aufgrund dieser Entmischung ergibt sich
ein Mehrschichten-Aufbau mit vorteilhaften Eigenschaften.
Das Edelmetall, insbesondere Silber, sinkt am stärksten ab
und kommt zuunterst auf der Glasur des Scherbens zu liegen.
Ihm folgt die Teilschicht des ferromagnetischen Elements,
gegebenenfalls gefolgt von einer Farbstoff-Teilschicht.
Über all diesen Teil schichten liegt eine Deckschicht aus
Flußmaterial, deren Dicke ausreicht, um einen wirksamen
Schutz gegenüber äußeren Einflüsse darzustellen, seien sie
mechanischer Art (bspw. Kratzen) oder chemischer Art (bspw.
durch Geschirrspülmittel). Der erfindungsgemäße Scherben
bzw. das erfindungsgemäße Geschirrteil kann daher ohne Ein
schränkung der Reinigung in einer Geschirrspülmaschine zu
geführt werden. Ferner verhindert diese Schutzschicht bei
Einsatz von Silber als Edelmetall ein Anlaufen der Silber
schicht, wie es bspw. von Silberbesteck bekannt ist. Die
ses Anlaufen rührt von chemischen Wechselwirkungen mit den
in Geschirrspülmaschinen zum Einsatz kommenden, relativ
aggressiven Reinigungsmitteln her.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
an Hand der beigefügten Zeichnung nochmals eingehend erläu
tert werden. Es stellt dar:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine sogenannte Menage, d. h.
einen Teller mit einer Mehrzahl von Abteilen zur
Aufnahme eines Hauptgerichts und mehrerer Beilagen;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine grobschematische, vergrößerte Darstellung des
Details III in Fig. 3; und
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 einer Menage gemäß
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei
welcher die leitfähige Schicht auf der Unterseite
des Scherbens angeordnet ist.
In Fig. 1 ist als Beispiel für einen mittels des erfin
dungsgemäßen Beschichtungspräparats beschichteten Scherben
eine aus Prozellan gefertigte Menage 10 dargestellt. Unter
einer Menage versteht man einen Teller mit einer Mehrzahl
von Abteilen 12. Die in Fig. 1 dargestellte Menage 10
verfügt über vier Abteile, nämlich ein Hauptabteil 12a zur
Aufnahme der Hauptspeise und drei Nebenabteile 12b, 12c und
12d zur Aufnahme von Beilagen oder dergleichen. Die einzel
nen Abteile sind durch vom Boden 14 des Tellers hervorste
hende Stege 16 voneinander getrennt.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Abteile 12a und
12c auf der vom Tellerfuß 10a abgewandten Oberseite 14a
des Bodens 14 jeweils mit einer leitfähigen Schicht 18 bzw.
20 versehen, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Beschichtungspräparats mittels des erfindungsgemäßen Be
schichtungsverfahrens auf den Teller 10 aufgebracht worden
sind. Selbstverständlich können auch die Abteile 12b und
12d mit vergleichbaren leitfähigen Schichten versehen sein.
Wie vorstehend beschrieben sind die leitfähigen Schichten
gemäß Fig. 2 auf der Oberseite des Tellers 10 angeordnet,
wo sie gleichzeitig Dekorfunktion übernehmen können. Ist es
nicht beabsichtigt, die leitfähige Schicht gleichzeitig als
Dekor einzusetzen, so ordnet man die leitfähige Schicht im
Hinblick auf die bessere Ankopplung an das Wechselfeld der
Erregerwicklung bevorzugt auf der Unterseite des Tellers
an, wie dies in Fig. 4 für die den Abteilen 12a′ und 12c′
zugeordneten leitfähigen Schichten 18′ und 20′ des Tellers
10′ dargestellt ist.
Wie man in Fig. 2 erkennt, weist die leitfähige Schicht
18 eine Dicke D auf, die größer ist als die Dicke d der
Schicht 20. Dies hat zur Folge, daß die Schicht 18 stärker
an das elektromagnetische Wechselfeld einer (nicht darge
stellten) Wicklung ankoppelt als die Schicht 20, so daß sie
sich stärker erwärmt als die Schicht 20.
Darüber hinaus sind beide leitfähigen Schichten 18 und 20
im Bereich ihrer Ränder 18a bzw. 20a dicker ausgebildet
als in ihrem zentralen Bereich 18b bzw. 20b. Durch diese
Dickenänderung kann eine schwächere Ankopplung an das
Wechselfeld ausgeglichen werden, die davon herrührt, daß
die Schichten 18 und 20 im Bereich ihrer Ränder 18a und 20a
aufgrund der Tatsache, daß sie sich teilweise den Teller
rand 10b bzw. den Steg 16 hinauf erstrecken, einen größeren
Abstand von der Wicklung aufweisen als ihre zentralen Be
reiche 18b und 20b.
Nachdem das Beschichtungspräparat im Spritzverfahren oder
im Siebdruckverfahren auf den Teller 10 aufgebracht worden
ist, wird dieser bei Temperaturen von zwischen 860 und
920°C in der in Fig. 2 dargestellten Stellung, d. h. mit
nach unten weisendem Fuß 10a und nach oben weisenden
Schichten 18 und 20, gebrannt. Hierbei kommt es aufgrund
von Dichteunterschieden zu teilweiser Entmischung der Be
standteile des Beschichtungspräparats. Der sich ergebende
Mehrschichtaufbau wird nachfolgend an Hand von Fig. 3
näher erläutert werden.
Unmittelbar auf dem glasierten und bereits früher einmal
gebrannten Boden 14 des Tellers 10 ist eine Silberschicht
22 angeordnet. Dieser folgt in Richtung vom Boden 14 weg
eine Schicht 24 aus ferromagnetischem Material, bspw.
Eisen. Dieses Eisen wurde unter dem Einfluß eines dem
Beschichtungspräparat beigemengten pulverförmigen Reduk
tionsmittels, bspw. Siliziumkarbid, beim Brennprozeß aus
dem Beschichtungspräparat ebenfalls beigemengtem Eisenoxid
reduziert. Das Reduktionsmittel war dabei im Überschuß zu
gefügt, so daß im wesentlichen das gesamte Eisenoxid zu
Eisen reduziert worden ist. Die Eisenschicht 24 dient dazu,
die induktive Ankopplung der gesamten leitfähigen Schicht
22/24 an das Wechselfeld zu verbessern.
Auf die Eisenschicht 24 folgt eine Farbstoffschicht 26, die
der Glasurschicht 18 bspw. ein blaues Aussehen verleiht.
Den Abschluß bildet eine Schicht 28 aus Flußmaterial, die
zum Schutz der darunter liegenden Schichten 22, 24 und 26
vor mechanischen und/oder chemischen Angriffen dient.
Selbstverständlich sind auch die Schichten 22, 24 und 26
von Flußmaterial durchdrungen, so daß eine in sich ge
schlossene, auch bei größeren Temperaturschwankungen
mechanisch stabile Gesamtschicht 18 entsteht, die darüber
hinaus eine gute Verbindung mit der Glasurschicht des Tel
lerbodens 14 aufweist. Festzuhalten ist ferner, daß die
Schichten 22, 24 und 26 teilweise ineinandergreifen, da die
Entmischung nicht vollständig, sondern nur teilweise ist.
Bei Verwendung von Kobaltoxid anstelle von Eisenoxid zur
Bildung der ferromagnetischen Schicht 24 und Zugabe des
Reduktionsmittels im Unterschuß, kann auf die gesonderte
Ausbildung einer der Farbstoffschicht 26 entsprechenden
Schicht vollständig verzichtet werden, da das nach dem
Brennen nicht reduzierte Kobaltoxid dem Teller 10 die
gewünschte blaue Farbe verleiht.
Das Beschichtungspräparat kann als fertige Mischung bereit
gestellt werden. Es ist erfindungsgemäß jedoch ebenso mög
lich, die verschiedenen Komponenten als aus Einzelpräpara
ten bestehendes Beschichtungspräparate-Set bereitzustellen
und erst bei Bedarf zu mischen. Soll ein Ineinandergreifen
der einzelnen Teilschichten nach dem Brand verhindert wer
den, so können diese Einzelpräparate in verschiedenen Auf
tragsschritten auf den Teller 10 aufgebracht werden.
Gemäß vorstehendem läßt sich bei einem Scherben, insbeson
dere Geschirrteil, zur induktiven Erwärmung die Ankopplung
der elektrisch leitfähigen Schicht des Scherbens an das
elektromagnetische Wechselfeld einer Erreger-Wicklung
dadurch verbessern bzw. gezielt einstellen, daß man dem
üblicherweise zur Beschichtung verwendeten Edelmetall-Präparat,
insbesondere Silberpräparat, einen ein ferromagneti
sches Element enthaltenden Stoff und ein Reduktionsmittel
beimengt.
Wie bereits vorstehend angesprochen wurde, werden die leit
fähigen Schichten dann, wenn sie nicht gleichzeitig Dekor
funktion übernehmen sollen, bevorzugt auf der Unterseite
des Tellers 10′ angeordnet, wie dies in Fig. 4 für die den
Abteilen 12a′ und 12c′ zugeordneten leitfähigen Schichten
18′ und 20′ des Tellers 10′ dargestellt ist.
Wie die leitfähigen Schichten 18 und 20 der Ausführungsform
gemäß Fig. 2, so können auch die leitfähigen Schichten 18′
und 20′ des Tellers 10′ gemäß Fig. 4 unterschiedliche
Dicke aufweisen. Insbesondere ist die Dicke D′ der Schicht
18′ größer als die Dicke d′ der Schicht 20′. Dies hat wie
derum zur Folge, daß sich die Schicht 18′ in dem elektro
magnetischen Wechselfeld stärker erwärmt als die Schicht
20′.
Darüber hinaus sind beide leitfähigen Schichten 18′ und 20′
im Bereich ihrer jeweiligen Ränder 18a′ bzw. 20a′ dicker
ausgebildet als in ihrem zentralen Bereich 18b′ bzw. 20b′.
Durch diese Dickenänderung kann eine von einem größeren
Abstand von der Erreger-Wicklung herrührende schwächere
Ankopplung an deren Wechselfeld ausgeglichen werden. Im
Bereich des Tellerfußes 10a′ kann die Schichtdicke ent
sprechend verringert sein. Es ist jedoch auch möglich, die
Schichtdicke in diesem Bereich konstant zu halten oder gar
zu erhöhen, um durch die sich ergebende verbesserte Ankopp
lung an das Wechselfeld auch den unmittelbar oberhalb des
Tellerfußes 10a′ gelegenen Bereich der Telleroberseite in
dem gewünschten Maße erwärmen zu können (vgl. Pfeile P).
Claims (38)
1. Beschichtungspräparat zur Beschichtung von aus einem
elektrisch nichtleitenden Material, wie Porzellan oder
Keramik, gefertigten Scherben (10), insbesondere Ge
schirrteilen, mit einer elektrisch leitenden Schicht
(18, 20) zum induktiven Erwärmen der Scherben (10) in
einem elektromagnetischen Wechselfeld, das Beschich
tungspräparat umfassend:
- - ein Edelmetall, insbesondere Silber,
- - ein Flußmaterial und
- - organische Additive,
dadurch gekennzeichnet, daß es ferner wenigstens einen
wenigstens ein ferromagnetisches Element enthaltenden
Stoff und ein Reduktionsmittel umfaßt.
2. Beschichtungspräparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß es eine Menge an Reduk
tionsmittel enthält, die ausreicht, um die in ihm
enthaltene Menge des wenigstens ein ferromagnetisches
Element enthaltenden Stoffes im wesentlichen vollstän
dig zu reduzieren.
3. Beschichtungspräparat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß es eine Menge an Reduk
tionsmittel enthält, die nicht ausreicht, um die in ihm
enthaltene Menge des wenigstens ein ferromagnetisches
Element enthaltenden Stoffes im wesentlichen vollstän
dig zu reduzieren.
4. Beschichtungspräparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß es ferner wenigstens einen
Farbstoff enthält.
5. Beschichtungspräparate-Set zur Beschichtung von aus
einem elektrisch nichtleitenden Material, wie Porzellan
oder Keramik, gefertigten Scherben (10), insbesondere
Geschirrteilen, mit einer elektrisch leitenden Schicht
(18, 20) zum induktiven Erwärmen der Scherben (10) in
einem elektromagnetischen Wechselfeld, wobei das Be
schichtungspräparat-Set ein Edelmetall-Beschichtungspräparat
umfaßt, das
- - ein Edelmetall, insbesondere Silber,
- - ein Flußmaterial und
- - organische Additive enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein
Ferromagnetika-Beschichtungspräparat aufweist, das
- - wenigstens einen wenigstens ein ferromagnetisches Element enthaltenden Stoff,
- - ein Reduktionsmittel,
- - ein Flußmaterial und
- - organische Additive umfaßt.
6. Beschichtungspräparate-Set nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ferromagnetika-Beschichtungspräparat
eine Menge an Reduktionsmittel
enthält, die ausreicht, um die in ihm enthaltene Menge
des wenigstens ein ferromagnetisches Element enthalten
den Stoffes im wesentlichen vollständig zu reduzieren.
7. Beschichtungspräparate-Set nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ferromagnetika-Beschichtungspräparat
eine Menge an Reduktionsmittel
enthält, die nicht ausreicht, um die in ihm enthaltene
Menge des wenigstens ein ferromagnetisches Element
enthaltenden Stoffes im wesentlichen vollständig zu
reduzieren.
8. Beschichtungspräparate-Set nach einem der Ansprüche 5
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner wenigstens
ein wenigstens einen Farbstoff enthaltendes Färbungs
präparat umfaßt.
9. Beschichtungspräparate-Set nach einem der Ansprüche 5
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Edelmetall-Beschichtungspräparat
wenigstens einen Farbstoff
umfaßt.
10. Beschichtungspräparate-Set nach einem der Ansprüche 5
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferromagnetika-Beschichtungspräparat
wenigstens einen Farbstoff
umfaßt.
11. Beschichtungspräparate-Set nach einem der Ansprüche 5
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Färbungspräpa
rat bzw. das Ferromagnetika-Beschichtungspräparat 10-50
Gew.-% Farbstoff bzw. wenigstens ein ferromagnetisches
Element enthaltenden Stoff und 50-90 Gew.-% Flußmate
rial enthält.
12. Beschichtungspräparat bzw. Beschichtungspräparate-Set
nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens ein ferro
magnetisches Element enthaltende Stoff Eisen und/oder
Kobalt und/oder Chrom und/oder Nickel enthält.
13. Beschichtungspräparat bzw. Beschichtungspräparate-Set
nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
wenigstens ein ferromagnetisches Element enthaltende
Stoff Eisenoxid und/oder Kobaltoxid und/oder Chromoxid
aufweist.
14. Beschichtungspräparat bzw. Beschichtungspräparate-Set
nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel Gra
phit und/oder Koks und/oder Ruß und/oder Siliziumcarbid
enthält.
15. Beschichtungspräparat bzw. Beschichtungspräparate-Set
nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmaterial bzw.
wenigstens eines der Flußmaterialien eine bleifreie
Glasurfritte ist.
16. Beschichtungspräparat bzw. Beschichtungspräparate-Set
nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluß
material bzw. wenigstens eines der Flußmaterialien der
Seger-Formel genügt:
17. Beschichtungspräparat bzw. Beschichtungspräparate-Set
nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluß
material bzw. wenigstens eines der Flußmaterialien der
Seger-Formel genügt:
18. Beschichtungspräparat bzw. Beschichtungspräparate-Set
nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluß
material bzw. wenigstens eines der Flußmaterialien der
Seger-Formel genügt:
19. Verfahren zum Beschichten von aus einem elektrisch
nichtleitenden Material, wie Porzellan oder Keramik,
gefertigten Scherben (10), insbesondere Geschirrteilen,
mit einer elektrisch leitenden Schicht (18, 20) zum in
duktiven Erwärmen der Scherben in einem elektromagneti
schen Wechselfeld unter Verwendung eines Beschichtungs
präparats nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 12 bis
18, das Verfahren umfassend die Schritte:
- a) Auftragen einer Schicht des Beschichtungspräparats auf einen Scherben, insbesondere ein Geschirrteil, und
- b) Einbrennen der Schicht.
20. Verfahren zum Beschichten von aus einem elektrisch
nichtleitenden Material, wie Porzellan oder Keramik,
gefertigten Scherben (10), insbesondere Geschirrteilen,
mit einer elektrisch leitenden Schicht (18, 20) zum in
duktiven Erwärmen der Scherben (10) in einem elektro
magnetischen Wechselfeld unter Verwendung eines Be
schichtungspräparate-Sets nach einem der Ansprüche
5 bis 18, das Verfahren umfassend die Schritte:
- a) Auftragen einer Schicht des Edelmetall-Beschich tungspräparats auf einen Scherben, insbesondere ein Geschirrteil,
- b) Auftragen wenigstens einer Schicht eines Ferromagnetika-Beschichtungspräparats auf den Scherben, und
- c) Einbrennen der Schichten.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die in Schritt a) aufgetragene Edelmetallschicht
vor dem Auftragen der wenigstens einen Schicht des
Ferromagnetika-Beschichtungspräparats gemäß Schritt b)
einem Zwischenbrenn-Schritt unterzogen wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht bzw. die
Schichten auf einen gebrannten und glasierten Scherben
aufgetragen werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht bzw. die
Schichten auf diejenige Oberfläche des Geschirrteils
aufgetragen wird bzw. werden, die im Gebrauch zur
Aufnahme von Speisen dient.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht bzw. die
Schichten auf die Unterseite des Geschirrteils
aufgetragen wird bzw. werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Auftrag-Schritt
im Spritzverfahren durchgeführt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung des
Spritzverfahrens ein Fertigungsautomat mit Erkennung
des Gewichts bzw. der Gewichtszunahme eingesetzt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26,
dadurch gekennzeichnet, daß der Edelmetallgehalt des im
Spritzverfahrens aufgetragenen Präparats 52-60 Gew.-%
beträgt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Auftrag-Schritt
im Siebdruckverfahren durchgeführt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, daß der Edelmetallgehalt des im
Siebdruckverfahren aufgetragenen Präparats bis zu etwa
82 Gew.-% beträgt.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einbrenn-Schritt mit
nach oben weisender Beschichtung durchgeführt wird.
31. Mit einer leitfähigen Schicht (18, 20) zum induktiven
Erwärmen in einem elektromagnetischen Wechselfeld
versehener Scherben (10), hergestellt unter Verwendung
eines Beschichtungspräparats bzw. eines Beschichtungs
präparate-Sets nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und
eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 19 bis 30,
dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (18)
ineinander übergehende Teilschichten (22, 24) aus
Edelmetall und dem wenigstens ein ferromagnetisches
Element enthaltenden Stoff aufweist.
32. Scherben nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschichten (22, 24)
ausgehend von der Oberfläche (14a) des Scherbens (10)
in der Reihenfolge Edelmetallschicht (22), Schicht (24)
aus dem wenigstens ein ferromagnetisches Element ent
haltenden Stoff, ggf. Farbkörperschicht (26) und Gla
surschicht (28) vorliegen.
33. Scherben nach Anspruch 31 oder 32,
dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht
(22/24) auf derjenigen Oberfläche (14a) des Scherbens
(10) angeordnet ist, die im Gebrauch zur Aufnahme von
Speisen dient.
34. Scherben nach einem der Ansprüche 31 bis 33,
dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht
zumindest teilweise gleichzeitig als Dekor dient.
35. Scherben nach Anspruch 31 oder 32,
dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht auf
der Unterseite des Scherbens (10′) angeordnet ist.
36. Scherben nach einem der Ansprüche 31 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht eine
über die Oberfläche des Scherbens variierende Schicht
dicke aufweist.
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