DE2211135C3 - Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Emailschichten für Koch- und Backgeräte unter Verwendung eines Emailschlickers mit Eisen- und/oder Titanoxiden als Katalysatoren - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Emailschichten für Koch- und Backgeräte unter Verwendung eines Emailschlickers mit Eisen- und/oder Titanoxiden als KatalysatorenInfo
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- DE2211135C3 DE2211135C3 DE19722211135 DE2211135A DE2211135C3 DE 2211135 C3 DE2211135 C3 DE 2211135C3 DE 19722211135 DE19722211135 DE 19722211135 DE 2211135 A DE2211135 A DE 2211135A DE 2211135 C3 DE2211135 C3 DE 2211135C3
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer die Verbrennung organischer
Bestandteile fördernden katalytisch wirkenden Emailschicht, wie sie insbesondere zur Auskleidung
von Backöfen oder Backofeneinsätzen in Küchenherden angewendet wird. Beim Gebrauch des Küchenherdes
unterliegt der Backofen einer laufenden Verschmutzung durch Fettspritzer oder sonstige organische
Bestandteile aus den darin zubereiteten Speisen. Die Reinigung des Backofens von diesen Speiseresten
ist sehr umständlich und in den meisten Fällen auch nur unvollständig möglich. Es wurden iiizwischen verschiedene
Lösungen vorgeschlagen, um das in dem Backrohr abgelagerte organische Material durch Verbrennung
zu entfernen. Einer dieser Vorschläge betrifft den Einbau einer besonderen Heizstufe, mit der
es geengt, das Innere des Backrohres auf etwa 500° C zu erhitzen und die Speiserückstände bei dieser Temperatur
zu verbrennen. Eine solche Einrichtung benötigt nicht nur eine zusätzliche Heizstufe, sondern auch
eine spezielle Konstruktion. Beim Ausheizen geben diese Herde eine beträchtliche Wärmemenge an die
Umgebung ab.
Es wurde weiterhin vorgeschlagen, die üblicherweise emaillierten Wände des Backofens durch solche
zu ersetzen, die mit einem katalytisch wirkenden Emailüberzug versehen sind, der seinerseits in der
Lage ist, die Speiserückstände während ihrer Entstehung,
d. h. also bei dem Backvorgang selbst zu oxidieren und so eine Ablagerung zu vermeiden. Diese katalytisch wirkenden Schichten zeigen eine poröse
Oberfläche und enthalten entweder im Email eingeschmolzen oder dem Email bei der Vermahlung zugegeben
metallische oder oxidische Katalysatoren, US Patentschrift 3266477; US Patentschrift 3460523,
Deutsche Auslegeschrift 1914548.
Nach einem anderen bekannten Verfahren gemäß Deutsche Offenlegungsschrift 2018541 kann man die
Verwendung katalytisch wirkender Oxide, üblicherweise Schwermetalloxide oder Edelmetalle vermeiden,
wenn man einem Email geeigneter Zusammensetzung auf der Mühle feinverteiltes Aluminium
zusetzt. Die entstehende Emailschicht ist ebenfalls porös, dunkel gefärbt und ?eigt eine recht gute Reinigungswirkung.
Emails mit einem oxidischen Katalysator, der entweder
zur Schmelze oder auf der Mühle zugesetzt wurde, eignen sich nicht für den Direktauftrag auf
entfettetes und gebeiztes Stahlblech, da ihre Haftschichtbildung sehr mangelhaft ist. Sie werden daher
in üblicher Weise auf vorher grundemailljerte Stahlbleche
aufgetragen und eingebrannt. In diesem Falle muß jedoch ein spezielles Grundemail ausgewählt
werden, damit es von der porösen katalytischen Schicht beim Brennen der letzteren nicht aufgesaugt
wird. Falls dies eintritt, verliert die poröse katalytische
Schicht einen wesentlichen Teil flirer Wirkung.
Es sind Verfahren bekanntgeworden, bei denen eine Emailschicht mit einer befriedigenden selbstreinigenden
Wirkung direkt auf Stahlbleche aufgebrannt werden kann.
In vielen Fällen erfordert dies jedoch eine völlige Umstellung des vorhandenen Produktionsablaufes,
und es besteht daher ein Bedarf an katalytisch wirkenden Emails, die nachträglich auf vorher in üblicher
Weise grundemaillierte Teile aufgebracht werden können, so daß die Ausrüstung der Herde wahlweise
in konventioneller Form oder mit katalytisch wirkenden Backrohren erfolgen kann.
Die nach bekannten Verfahren verwendeten katalytisch
wirkenden Oxide, und zwar sowohl als Zusatz zur Mühle als auch zum Einschmelzen bei der Herstellung
der Emailfritte, sind durchwegs Schwermetalloxide. Solche Oxide als Oxidationskatalysatoren sind
auch anderweitig in der Technik üblich. Ihr Nachteil ist der relativ hohe Preis, der insbesondere bei dem
vorliegenden Anwendungszweck zu einer erheblichen Verteuerung der Emaillierung führt.
Speziell wenn diese oxidischen Katalysatoren dem Email bei der Vermahlung zugesetzt werden, müssen
sie in besonders feinteiliger Form vorliegen. Dies erfordert in der Regel ein spezielles Herstellungsverfahren
und damit eine zusätzliche Verteuerung dieses Verfahrens.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Emailschichten
für Koch- und Backgeräte unter Verwendung eines Emailschlickers, der Eisen- und/oder
Titanoxide als katalytisch wirksame Oxide enthält,
ι dadurch gekennzeichnet, daß dem Emailschlicker als
katalytisch wirksame Oxide bei der Herstellung natürlich vorkommender Rutil, Ilmenit und/oder
Chromeisenstein in Mengen von 25 bis 90 Gew.-%, bezogen auf trockene Fritte, zugesetzt werden.
Diese natürlich vorkommenden Produkte werden vor der Anwendung auf eine mittlere Korngröße von
etwa 0,04 bis 0,10 mm vermählen und weisen dann spezifische Oberfläche von kleiner als 0,1 mVg nach
BET auf. Es sollen vorzugsweise solche Oxide oder
, Mischoxide verwendet werden, die wenigstens Eisenoxid oder Titandioxid enthalten. Emafochichten, die
mit einem oder mehreren dieser Oxide hergestellt werden, weisen eine gleich gute selbstreinigende Eigenschaft
auf, wie die nach dem bekannten Verfahren
, hergestellten Emailschichten mit katalytischen Eigenschaften.
überraschend ist ferner auch, daß der Selbstreinigereffekt,
der z. B. bei Verwendung von ilmenit bei der Hefstellung des Schlickers erzielt wird, nicht er-
, reicht wird, wenn der Ilmenit durch eine entsprechende Mischung von synthetisch hergestelltem
Eisenoxid und Titandioxid ersetzt wird. Dies ist um so erstaunlicher, als die synthetisch hergestellten Produkte
eine wesentlich kleinere Teilchengröße und damit auch eine größere spezifische Oberfläche besitzen.
Da es aus der Katalysatiirtechnik bekannt ist, daß der
katalytische Effekt mit wachsender spezifischer Oberfläche zunimmt, war dieses Firgebnis nicht ohne weite-
22
35
res zu erwarten.
Aus der Verwendung dieser Naturprodukte ergibt sich der weitere Vorteil, daß sich Fritten herstellen
lassen, die mit den normalen Grundemailfritten verträglich
sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich somit ein sehr wirtschaftliches Produktionsverfahren,
da zunächst die zu emaillierenden Herde oder Backröhren mit einem normalen Grundemail
beschichtet werden können, wie es üblicherweise in der Emailindustrie verwendet wird. Geräte,
die mit einer selbstreinigenden Oberfläche versehen werden sollen, müssen dann lediglich aus dem normalen
Produktionsweg abgezweigt und mit einem selbstreinigenden Email beschichtet werden. Da Emails mit
selbstreinigenden Eigenschaften eine poröse Struktur aufweisen und deshalb im allgemeinen den Untergrund
nicht hinreichend vor Korrosion schützen, ist die Anwendung eines Grundemails zum Schutz der
Oberfläche vordem Aufbringen eines porösen Emails mit selbstreinigenden Eigenschaften gegenüber der
Einschichtemaillieuizg mit katalytischen Eigenschaften
vorzuziehen.
Eine Fritte, die sich für die Herstellung der erfindungsgemäßen
Emails besonders eignet, besitzt die folgende Zusammensetzung:
SiO2 33,0 bis 50,0 Gew.%
B2O3 0,0 bis 25,0 Gew.%
0,0 + Na2O-I-K2O 15,0 bis 35,0 Gew.%
Af2O3-I-TiO2 0,0 bis 25,0 Gew.%
CaO + BaO 0,0 bis 15,0 Gew.%
ZnO + P2O5 +ZrO2 0,0 bis 10,0 Gew.%
F- 0,0 bis 7,0 Gew.%
SiO2 33,0 bis 50,0 Gew.%
B2O3 0,0 bis 25,0 Gew.%
0,0 + Na2O-I-K2O 15,0 bis 35,0 Gew.%
Af2O3-I-TiO2 0,0 bis 25,0 Gew.%
CaO + BaO 0,0 bis 15,0 Gew.%
ZnO + P2O5 +ZrO2 0,0 bis 10,0 Gew.%
F- 0,0 bis 7,0 Gew.%
Die Fritte kann außerdem noch Haftoxide, wie z. B. Kobaltoxid, Nickeloxid und/odi;r Kupf^roxid in Mengen
bis zu 3 Gew.% enthalten.
Die zur Bindung dieser oxidischen Sir «stanzen notwendige
Emailfritte enthält keine zusätzlichen, oxidische, katalytisch wirkenden Substanzen, wie z. B.
Schwermetalloxide. Sie soll in ihrem Schmelzverhalten so beschaffen sein, daß sie für sich alleine verwendet
eine Emaillierung ergibt, die mindestens 20° C unterhalb jener Temperatur einbrennt, bei der das
Gemisch aus dieser Fritte und der oxidischen natürlichen Verbindung nach den angegebenen Beispielen
optimal eingebrannt werden kann. Die Menge an zugesetzter
oxidischer Verbindung beträgt mindestens 25% und maximal 90% des Gemisches aus Fritte und
oxidischer Verbindung, Das optimale Mischungsverhältnis kann durch einfache Versuche festgestellt werden,
es hängt sowohl von der Mahlfeinheit der oxidischen Verbindung als auch von dem Schmelzverhalten
der hierfür verwendeten Emailfritte ab. Erfahrungsgemäß kann der Zusatz an oxidischer Verbindung um
so höher gehalten werden, je niedriger die Einbrenntemperatur der Emailfritte selbst ist.
Im allgemeinen werden Emailfritten verwendet, die
eine Einbrenntemperatur zwischen etwa 500 bis 980° C, vorzugsweise von 760 bis 860° C, aufweisen.
Eine möglichst leichtschmelzende Emailfritte ist außerdem wünschenswert für die Durchführung dieses
Verfahrens, da der hiermit erzielte Sintereffekt, das heißt also, der Zusammenhalt zwischen dem körnigen,
oxidischen Material, verbessert wird, je leichter «las verwendete Email schmilzt.
Zur Herstellung des Emailschlickers werden die
!•ritten in üblicher Weise unter Zugabe von Wasser,
lon und Stcllsal/cn, wie /. II. Hör, vermählen und
können dann nach den bekannten Methoden der Emailliertechnik durch Streichen, Tauchen oder
Spritzen auf den metallischen Untergrund, vorzugsweise Stahlbleche, aufgetragen werden.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren
an Hand von Beispielen näher erläutert:
Ein handelsübliches leichtschmelzendes Grundemail folgender Zusammensetzung wird gemäß folgendem
Mühlenversatz zu einem Emailschlicker vermählen:
SiO-, 44,4 Gew.%
Al1O, 3,4 Gew.%
~ ~~ 17,0 Gew.%
1,5 Gew.%
14,0 Gew.%
2,0 Gew.%
Al1O, 3,4 Gew.%
~ ~~ 17,0 Gew.%
1,5 Gew.%
14,0 Gew.%
2,0 Gew.%
Fritte
llmenit
Ton
Borax
Wasser
B1O3
Li1O
Na1O
K1O
Li1O
Na1O
K1O
CaO
BaO
CoO
BaO
CoO
NiO
F
F
5,8 Gew.%
6,8 Gew.%
0,2 Gew.%
0,9 Gew.%
4,0 Gew.%
6,8 Gew.%
0,2 Gew.%
0,9 Gew.%
4,0 Gew.%
30 Teile (Gew.)
70 Teile (Gew.)
6 Teile (Gew.)
0,2 Teile (Gew.)
50 Teile (Gew.)
70 Teile (Gew.)
6 Teile (Gew.)
0,2 Teile (Gew.)
50 Teile (Gew.)
i'< Die Vermahlung erfolgt bis zu einem Rückstand
von 1% auf einem Sieb mit 3600 Maschen/qcm. Mit diesem Schlicker wurden grundemaillierte 1 mm
starke Stahlblechplatten ,einseitig durch Spritzen mit
einer Schicht des katalytischen Emails versehen, deren
to Menge 300 g/qm effektiver Fläche entsprach. Nach
dem Trocknen wurde das katalytisch wirkende Email bei 820° C in 4 V2 Minuten eingebrannt. Als Kriterium
gilt die Ausbildung einer glatten porösen Emailoberfläche, die einen auffallenden Wassertropfen so
r» weit aufsaugt, bis keine glänzende Wasserspur mehr sichtbar bleibt.
Die Prüfung auf selbstreinigende Wirkung dieser Schicht erfolgte nach der in der Technik üblichen Methode.
Ein Probeblech wurde in einem Ofen auf
w 200° C erhitzt. Auf die katalytisch wirkende Fläche
dieses Bleches wurde bei dieser Temperatur ein etwa 1 cm breiter Streifen aus Speiseöl aufgebracht. Die
Menge an Speiseöl wurde so bemessen, daß sie auf lüe katalytisch wirkende Schicht bis zum Verlust des
r, Flüssigkeitsglanzes aufgesaugt wird. Anschließend wurden diese Platten 2 Stunden bei einer Temperatur
von 250° C erhitzt. Nach Beendigung dieser Probe war der Fettstreifen ohne sichtbaren Rückstand verschwunden.
-,ο Diese Prüfung wird mehrfach wiederholt, wobei bei
jedem neuen Prüfzyklus die vorher getestete Stelle und gleichzeitig eine frische noch ungeprüfte Stelle
der Emailoberfläche eingefettet werden. Der Reinigungseffekt ist auch nach mehrmaliger Prüfung auf
-,-, der gleichen Fläche genauso gut wie bei der erstmaligen
Prüfung.
Ein handelsübliches leichtschmelzendes Orunclh„
email nach Beispiel I wurde gemäß folgendem MUhlenversatz
zu einem Emailschlicker vermählen.
fritte .15
gemahlener
natürl. Rutil 65
natürl. Rutil 65
Toil
Borax
Wasser
0,2
50
50
Die Vermahlung erfolgte bis zu einem Rückstand von 1 % auf einem Sieb mit 3600 Maschcn/cnr. Mit
diesem Schlicker wurden gniiulcniailliertc 1 mm
arke Stahlblechplatten einseitig durch Spritzen mit
iner Schicht vom katalyxischen Email versehen, dein Menge 300g/qm effektiver Fläche entsprach.
[ach dem Trocknen wurde das katalytisch wirkende mail eingebrannt. Die Einbrenntemperatur und
linbrennzeit betrugen 820° C und 4V2 Minuten.
Die nach Beispiel 2 hergestellte Schicht zeigte eine ellbraune Farbe. Bei dem Verbrennungstest wurde ine fast vollständige Verbrennung erzielt. Infolge der ilativ hellen Farbe der katalytisch wirkenden Schicht lieb jedoch die Fettspur als dunklere Stelle sichtbar.
Die nach Beispiel 2 hergestellte Schicht zeigte eine ellbraune Farbe. Bei dem Verbrennungstest wurde ine fast vollständige Verbrennung erzielt. Infolge der ilativ hellen Farbe der katalytisch wirkenden Schicht lieb jedoch die Fettspur als dunklere Stelle sichtbar.
Beispiel 3
Durchführung wie Beispiel 2 mit dem Unterschied, daß zu dem Mühlenversatz 6% eines in der Emailindustrie üblichen Schwarzfarbkörpers zugesetzt wurde, Die entsprechende Schicht ist im Gegensatz zu Beispiel 2 dunkelbraun bis schwarz gefärbt. Bei dem anschließenden Reinigungstest blieben keine sichtbaren Rückstände zurück.
Durchführung wie Beispiel 2 mit dem Unterschied, daß zu dem Mühlenversatz 6% eines in der Emailindustrie üblichen Schwarzfarbkörpers zugesetzt wurde, Die entsprechende Schicht ist im Gegensatz zu Beispiel 2 dunkelbraun bis schwarz gefärbt. Bei dem anschließenden Reinigungstest blieben keine sichtbaren Rückstände zurück.
Durchführung wie Beispiel 2 mit dem Unterschied, daß der Zusatz aus 35 Teilen gemahlenem natürl ichen
Rutil und 30 Teilen Braunstein bestand. Die damit erzeugte katalytisch wirkende Schicht war dunkelbraun
gefärbt. Bei dem anschließenden Reinigungstest blieb keine sichtbare Spur übrig.
Claims (1)
- 22 Π 135Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Emailschichten für Koch- und Backgeräte unter Verwendung eines Emailschlickers, der Eisen- und/oder Titanoxide als katalytisch wirksame Oxide enthält, dadurch gekennzeichnet, daß dem Emailschlicker als katalytisch wirksame Oxide bei der Herstellung natürlich vorkommender Rutil, Ilmenit und/oder Chromeisenstein in Mengen von 25 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die trockene Fritte, zugesetzt werden.
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