DE2342463C3 - Hitzebeständige Porzellan-Email-Zusammensetzungen unter Verwendung von Vermiculit sowie aus ihnen hergestellte Überzüge auf eisenhaltiger Unterlage - Google Patents
Hitzebeständige Porzellan-Email-Zusammensetzungen unter Verwendung von Vermiculit sowie aus ihnen hergestellte Überzüge auf eisenhaltiger UnterlageInfo
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- DE2342463C3 DE2342463C3 DE19732342463 DE2342463A DE2342463C3 DE 2342463 C3 DE2342463 C3 DE 2342463C3 DE 19732342463 DE19732342463 DE 19732342463 DE 2342463 A DE2342463 A DE 2342463A DE 2342463 C3 DE2342463 C3 DE 2342463C3
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Description
wobei die Bestandteile des Schlickere in Form einer
kugelvermahlenen Dispersion vorliegen.
2. Porzellan-Email-Zusammensetzungen gemäß
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vermiculit vor der Einarbeitung in den Schlicker auf
eine Korngröße von weniger als 0,149 mm vermählen worden ist und der Schlicker auf eine derartige
Feinheit vermählen worden ist, daß 0,2 bis 1,0 g
Feststoffe beim Waschen von 50 ecm einer Probe des Schlickers über ein Sieb mit einer Maschenweite
von 0,074 mm zurückgehalten werden.
3. Aus einer Schlickersuspension nach Anspruch 1 oder 2 hergestellter gebrannter hitzebeständiger
Porzellan-Email-Überzug auf einer eisenhaltigen Unterlage, dadurch gekennzeichnet, daß er 40 bis 90
Gewichts-% geblähten oder geschäumten Vermiculit als Dispersion enthält
4. Porzellan-Email-Überzug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vermiculit in einer
Menge von 60 bis 70 Gewichts-% vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft hitzebeständige Porzellan-Email-Zusammensetzungen,
die auf eisenhaltige Metallsubstrate aufgebracht werden können. Die Erfindung betrifft insbesondere Hochtemperaturemails oder hitzebeständige
Emails, die zum Schutz von Substraten aus sowohl Flußstahl als auch rostfreiem Stahl gegen die
Oxydation und/oder Zersetzung, die durch längere Einwirkung sehr hoher Temperaturen hervorgerufen
werden, verwendet werden.
Bislang waren die Forschungen, die zur Entwicklung von Hochtemperatur-Schutzüberzügen für verschiedene
eisenhaltige Substrate durchgeführt wurden, auf die Entwicklung äußerst kostspieliger und spezieller komplizierter
Fritten ausgerichtet.
Derartige Fritten bedürfen einer schwierigen und kostspieligen Herstellung, da es erforderlich ist, extrem
hohe Temperaturen anzuwenden, um diese Zusammensetzungen zu homogenen Glasuren zu verschmelzen.
Als Folge der Hitzebeständigkeit derartiger spezieller Frittegläser können diese nur unter erschwerten
Bedingungen auf die Metallsubstrate aufgebracht werden, da sie nicht ausreichend mit dem Basismetall
unter Ausbildung einer guten Haftung reagieren.
Dies- bedeutet, daß, wenn eine Glasfritte derart ausgelegt worden war, daß sie ausreichend hitzebeständig
ist, um nach dem Aufschmelzen in Form eines Porzellanemails auf ein Substrat hohen Temperaturen
zu widerstehen, diese wünschenswerte Eigenschaft im Widerspruch zu der Fähigkeit steht, mit dem Substrat in
gesteuerter Weise unter Erzielung der erforderlichen Haftung zu reagieren.
Weiterhin ergaben sich auf Grund der besonderen Hitzebeständigkeit der bekannten hitzebeständigen
Fritten, die zur Ausbildung hitzebeständiger Porzellanemails verwendet wurden, erhebliche Schwierigkeiten
beim Erzielen eines wünschenswerten Verhältnisses zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten
der Fritte und des Substratmetalls. Demzufolge mußten die Unterschiede der Überzugsdicken innerhalb sehr
enger Toleranzen gehalten werden.
Dies bedeutete, daß, wenn die bisher bekannten Überzüge nicht im Rahmen der sehr engen definierten
Dicken-Grenzen auf ein Substrat aufgeschmolzen wurden, sich ein Absplittern und Abblättern des
Überzugs von dem Substrat, insbesondere, wenn der Überzug auf bewegten Teilen verwendet wurde, die
entweder einer Vibration mit hohen Frequenzen und/oder intermittierend extrem hohen Temperaturen
unterworfen wurden, wodurch sich cyclische Hitzeschocks ergaben, was zur Folge hatte, daß der Überzug
von dem zu schützenden Substrat abblätterte oder absplitterte.
Wenn man andererseits die bekannten Überzüge in zu dünner Schicht auftrug, um das Abblättern durch
mechanische Effekte oder Hitzeschockbedingungen zu vermeiden, trat es nicht selten ein, daß der Überzug sich
oxydierte und von dem Substrat abbrannte, wodurch
diese ohne Überzug verblieb und sich eine verkürzte Lebensdauer ergab.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß übliche Porzellan-Email-Fritten der
Art, wie sie bislang zur Ausbildung relativ glänzender, für Gebrauchszwecke und für dekorative Zwecke
geeigneter glasiger Überzüge, z. B. für Kühlschrankwandungen, Gasofen, sanitäre Anlagen etc., verwendet
wurden, dadurch gut als nützliche hitzebeständige Hochtemperaturüberzüge verwendet werden können,
wenn man diese Fritten als Hauptbestandteil beim Vermählen mit einer bestimmten Menge geblähten
Vermiculite versetzt.
Obwohl geblähter oder geschäumter Vermiculit seit langem als sehr wirksames Wärmeisolationsmaterial
bekannt ist, ist es als überraschend zu bezeichnen, daß sich dieses Material in der erfindungsgemäß angegebenen
Weise verhält.
Vermiculit ist seit langem als wirksamer Wärmeisola-
Vermiculit ist seit langem als wirksamer Wärmeisola-
tor bekannt, beeinträchtigt jedoch aus unbekannten Gründen, wenn es in wirksamer Menge zu einem
Email-Mahlgut zugesetzt wird, beim Brennen des Emails nicht das saubere Verschmelzen der Porzellanemaille
auf dem Substrat und das Haftvermögen.
Jedoch verleiht der nach dem Schmelzen und Härten der Porzellanemaille erhaltene Überzug, der einen
hohen Gehalt an Vermiculit enthält, wenn man die Porzellanemaille anschließend hohen Temperaturen
aussetzt, dieser eine überraschend hohe Hitzebeständigkeit und dem darunterliegenden eisenhaltigen Metallsubstrat
eine entsprechend hohe Oxydationsbeständigkeit.
Im wesentlichen betrifft die Erfindung daher die Verwendung einer relativ großen Menge geblähten
Vermiculite, der als zusätzlicher Bestandteil zu einem üblichen glasigen Email-Mahlgut zugesetzt wird, wodurch
aas dem üblichen Nutz-Dekorations-Porzellansmail-Überzug
ein hervorragend geeigneter hitzebeständiger und oxydationsbeständiger Überzug für
Flußstahl, Kohlenstoffstahl, Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt sowie rostfreie Stähle wird. .
Die Erfindung betrifft daher eine äußerst hitzebeständige Porzellan-Email-Zusammensetzung, die aus einem
wäßrigen Schlicker erhalten wird, der eine übliche Fritte, übliche Elektrolyte, Stellmittel und Suspendiermittel
sowie eine wesentliche Menge geblähten oder geschäumten Vermiculits enthält
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Substrat bereitgestellt, das mit einem
hitze- und oxydationsbeständigen Porzellan-Email-Überzug
versehen ist, der mit Hilfe eines Porzellan-Email-Schlickers
hergestellt wurde, der aus einer wäßrigen Schlickersuspension besteht, die eine übliche
Porzellan-Email-Fritte, übliche Elektrolyte, Stellmittel
und Suspendiermittel sowie einen erheblichen Prozentsatz geblähten oder geschäumten Vermiculits enthält.
Aus dem Artikel von Conway in v>Ceramic Bulletin«,
VoI. 35 Nr. 1 (1956) S. 6-10, ist bekannt, daß, wenn der Vermiculit-Zusatz über 25 bis 30 Gew.-% gesteigert
wird, wobei man das Glas weniger konzentriert herstellt, die unerwünschten Eigenschaften von »pulverförmig
und weich« sich zu entwickeln beginnen zusammen mit einem Abschuppen infolge der geringen
Schlagfestigkeit.
Die Offenbarung dieses Artikels geht weiter dahin, daß bei 50 Gew.-% Vermiculit (Vermiculit: Glas-Verhältnis
1 :1) ein sehr schlechter Überzug erhalten wird, der dazu neigt, unter einem Schlag abzubröckeln, was
höchst unerwünscht ist, und daß schon 45 Gew.-% tatsächlich die unterste Grenze darstellt.
Aus der US-PS 27 11 974 gehen gleichfalls nur sehr
niedrige Vermiculit-Zusätze hervor.
Offensichtlich gelingt der Ersatz größerer Vermiculit-Mengen durch den gesteuerten Zusatz der Wassermengen.
Wie oben bereits angegeben, ist die erfindungsgemäß eingesetzte Porzellan-Email-Fritte als solche nicht
kritisch, da die Erfindung auf dem überraschenden Verhalten von Vermiculit beruht, so daß ein Porzellan- t>o
Email-Schlicker, der als Hauptbestandteil Vermiculit
enthält, in wirksamer Weise auf einem eisenhaltigen Substrat zu einem matten bis halbmatten, fest
anhaftenden Überzug gebrannt werden kann, wobei der Vermiculit dem Emailüberzug die Eigenschaften eines
außergewöhnlich hitzebeständigen und oxydationsbeständigen Überzugs verleiht, wenn man anschließend
das überzogene Substrat überhöhten Temperaturen aussetzt
Der Ausdruck »übliche« Porzellan-Email-Fritten
umfaßt irgendwelche Porzellan-Email-Fritten, die in Form eines dekorativen Nutzüberzugs, wie z. B. für
Eisschrankverkleidungen, Herdoberteile und sanitäre Einrichtungen oder als üblicher »blauer« Grundierüberzug,
der geringe Mengen die Haftung verbessernde Oxyde von Kobalt, Mangan und Nickel als Zwischenüberzug
enthält, auf Flußstahl oder kaltgewalzten Kohlenstoffstahl oder irgendeine der verschiedenen
rostfreien Stahlsorten aufgebrannt werden können.
Als beispielhafter Vertreter der zahllosen Porzellan-Email-Fritten,
die ohne weiteres erfindungsgemäß eingesetzt werden können, ist in der folgenden Tabelle I
die bevorzugte Zusammensetzung einer typischen üblichen Grundierüberzug-Fritte angegeben:
| Gewichtsteile | |
| Borax | 771 |
| Pulverisierter Quarz | 496 |
| Wasserfreie Soda | 175 |
| Natriumnitrat | 139 |
| Flußspat | 289 |
| Zinkoxyd | 82 |
| Spodumen | 266 |
| Lithiumcarbpnat | 109 |
| Bariumcarbonat | 119 |
| Kaliumnitrat | 61 |
| Natriumtripolyphosphat | 27 |
| Töpferkreide | 132 |
| Gemahlenes Zirkonoxyd | 85 |
| Kobaltoxyd | 19 |
| Kupferoxyd | 15 |
| Manganoxyd | 24 |
| Nickeloxyd | 28 |
Insgesamt:
2837
Wenn man die in der obigen Tabelle I angegebene Zusammensetzung in geeigneter Weise vermischt und
unter Anwendung üblicher Schmelz- und Abschreck-Verfahren zu einer Porzellan-Email-Fritte verschmilzt,
erhält man eine Glasfritte der folgenden Zusammensetzung:
Na2O
K2O
Li2O
CaO
BaO
ZnO
B2O3
Al2O3
ZrO2
SiO2
P2O5
Gewichtsteile
16,30
1,16
2,48 11,30
3,79
3,38 21,00
2,72
5,57
2,35 29,29
0,66
Insgesamt:
100,00
In der folgenden Tabelle III sind die chemische Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften
des erfindungsgemäß eingesetzten Vermiculits
zusammengefaßt, wobei der hierin verwendete Ausdruck
»Vermiculit« sich auf geblähten oder geschäumten Vermiculit bezieht
Die obengenannte Fritte wurde dann unter Verwendung des Vermiculit«, dessen physikalische Eigenschaften
in der Tabelle III angegeben sind, zu verschiedenen Überzügen verarbeitet, die in den folgenden Tabellen IV
bis VI zusammengefaßt sind und die dann in der beschriebenen Weise aufgetragen, untersucht und
bewertet wurden:
Isolationseigenschaften als zum Zwecke des Oxydationsschutzes.
Bestandteile
Gewichtsteile (g)
| Tabelle III | 38,64% |
| 22,68% | |
| Chemische Zusammensetzung (Gew.-%) des Ver | 14,94% |
| SiO, | 9,29% |
| MgO | 7,84% |
| Al2O3 | 1,23% |
| Fe2O3 | 0,29% |
| K2O | 0,11% |
| CaO | Spur |
| Cr2O3 | Spur |
| Mn1O4 | 0,28% |
| P,0, | 5,29% |
| S | 982-1038 C |
| CI | 1204-1316 C |
| H2O | 0,24 |
| Blähtemperatur | 0,024-0,04Og/ |
| Schmelzpunkt | |
| Spezifische Wärme | |
| Schüttdichte |
Mühlenversatz für Überzug A
| Bestandteile | Gewichtsteile (g) |
| Fritte | 100 |
| Grünton | 3 |
| Borax | 1/8 |
| Tetranatriumpyrophosphat | 1/4 |
| Citronensäure | 1,0 |
| Aluminiumoxyd | 80 |
| Vermiculit | 100 |
| Wasser | 100 |
| Tabelle V | |
| Mühlenversatz für Überzug B | |
| Bestandteile | Gewichtsteile (g) |
| Fritte | 100 |
| Grünton | 5,6 |
| Borax | 1/8 |
| Tetranatriumpyrophosphat | 1/4 |
| Citronensäure | 1,0 |
| Vermiculit | 200 |
| Wasser | 200 |
Der Überzug B eignet sich am besten für die Stähle
409, 430 und ändert ferritische rostfreie Stähle. Der in
der folgenden TaUeIIe Vl angegebene Überzug C enthält den Vermiculit mehr aus Gründen der
Fritte 100
ίο Grünton 3,00
Citronensäure 1,0
Tetranatriumpyrophosphat 1/2
Vermiculit*) 600
Wasser 600
*) Vermiculit auf eine Korngröße von 0,149 mm vorgemahlen.
Für die Herstellung und die Aufbringung der genannten Überzüge sind die im folgenden angegebenen
Verfahrensmaßnahmen erforderlich.
Zunächst wird Vermiculit Qualität Nr. 3 (Korngröße 4,76 mm) in einer Porzellankugelmühle auf eine
Teilchengröße von <0,149mm vorgemahlen. Dann werden die Fritte, der Ton, die Elektrolyte und Wasser
in geeigneten Mengen eingewogen und in feuchtem Zustand in einer Porzellankugelmühle mit einem
Fassungsvermögen von 3,78 1 bis zu einer derartigen Feinheit vermählen, daß beim Durchwaschen einer
50-ccm-Probe des nassen Emailmahlgutes durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,074 mm 0,2 bis 1,0 g
trockenes Material zurückbleiben. Das Mahlgut wird dann durch ein Sieb mit einer Maschenweite von
0,250 mm gesiebt.
Das Metallsubstrat wird dann in folgender Weise für den Auftrag der obigen Emaille vorbereitet:
1) Kohlenstoff arme Stähle, zu emaillierendes Eisen und kaltgewalzte Stähle werden durch übliches
alkalisches Reinigen, Ätzen mit Schwefelsäure und eine Nickeltauchbehandlung, wie es in der Emaille-Industrie
üblich ist, vorbereitet Für die beste Haftung sollte die Metallabätzung im Bereich von
8,07 bis 13,45 g/m2 der Oberfläche betragen, und Nickel sollte in einer Menge von 0,65 bis 0,86 g/m2
abgeschieden werden.
2) Wenn man rostfreie Stähle der Nr. 409 oder 430 oder andere ferritische oder nicht-ferritische
rostfreie Stähle verwendet, wird das Metall zunächst bei einer Temperatur von 871 bis 927° C
so während 5 bis 10 Minuten bei rostfreien Stählen
geglüht. Anschließend wird die Oberfläche unter Verwendung von Siliciumdioxydsand bei einem
Druck von 2,81 bis 3,52 kg/cm2 sandgestrahlt Die
Testproben werden dann vor dem Emaillieren durch Abblasen von Sand oder Staub befreit
Das Email wird dann auf ein spezifisches Gewicht von 1,70 g/ccm eingestellt und in einer Menge von 129,2 bis
193,7 g/m2 auf beide Seiten des Metallsubstrats aufge-
spritzt. Die Proben werden dann bei 82,2 bis 933° C getrocknet. Das überzogene Metall wird dann in einem
Elektroofen während 5 bis 10 Minuten bei der geeigneten Temperatur gebrannt
In der folgenden Tabelle VII sind die Einbrennbedinjungen
(wobei die optimale Brenntemperatur aufgeführt ist) und die dabei erhaltenen Ergebnisse unter
Einsatz eines kohlenstoffarmen Stahls und des in der Tabelle IV aneeeebenen Überzues A aneeeeben:
Einbrennbedingungen Tür den Überzug A auf kohlenstofTarmem Stahl
| Brennumperatur | Brennzeit | Haftung | A uss |
| C | (Minuten) | ||
| 804 | 4 | schlecht- mittel | matt |
| 827 | 4 | mittel -gut | matt |
| 849 | 4 | gut-sehr gut | matt |
| 871 | 4 | ausgezeichnet | matt |
| 893 | 4 | sehr gut | matt |
Aussehen der Oberfläche
Anmerkung: Die optimale Brenntemperatur beträgt 849 C und kann von 827 bis 893 C schwanken.
In der folgenden Tabelle VIII sind verschiedene Einbrenntemperaturen und die dabei erzielten Ergebnisse für
die in den Tabellen V und VI angegebenen Überzüge bei Einsatz eines rostfreien Stahls Nr. 430 angegeben.
Einbrennbedingungen für die Überzüge B und C auf rostfreien Stahl Nr. 430
| Brenntemperatur | Brennzeit | Haftung und | Aussehen der Oberfläche | Überzug C | blättert ab |
| Überzug B | matt | ||||
| (Minuten) | matt | ||||
| 899 | "7 | mittel | matt | matt | |
| 927 | 7 | mittel -gut | matt | matt | |
| 954 | 7 | sehr gut | matt | nicht genug gebrannt, | halbmatt |
| 982 | 7 | sehr gut | matt | schlecht-keine | |
| 1010 | 7 | sehr gut | halbmatt | schlecht | |
| 1038 | 7 | sehr gut | halbmatt | mittel - gut | |
| 1 QAf. | 7 | sehr gut | halbmatt | mittel - gut | |
| 1093 | 7 | gut | matt | mittel - gut | |
| 1149 | 7 | - | - | ||
Zur Herstellung der Überzüge wurden Mischungen aus Fritte, Tonen, Elektrolyten, hitzebeständigen Materialien
(Aluminiumoxyd und Chromoxyd) und Vermiculit mit einer Teilchengröße von < 0,149 mm hergestellt.
Die verschiedenen Materialien wurden unter Einhaltung der geeigneten Mengenverhältnisse eingewogen und in
einer Kugelmühle mit einem Fassungsvermögen von 3.78 1 vermählen. Wenn das Mahlen in geeigneter Weise
erfolgt ist, besitzen die festen Bestandteile des Schlickers (gemahlenes Email) eine derartige Feinkörnigkeit,
daß 0,00 bis 0,20 g des Materials von einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,074 mm und weniger als
4,0 g von einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,044 mm zurückgehalten werden, wenn man eine
50-ccm- Probe unter Anwendung der üblicherweise in der Porzellan-Email-Industrie angewandten Verfahrensweise
testet Wenn der geeignete Feinheitsgrad erreicht ist wird das fluide Email-Überzugsmaterial
(Schlicker) durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,250 mm gesiebt und zu Sprühzwecken auf ein
spezifisches Gewicht von 1,65 bis 1,75 g/ccm gebracht
Durch Anwendung des in der Email-Industrie
üblichen Verfahrens zur Vorbereitung der Metallsubstrate, bei dem ein alkalisches Reinigen, ein Ätzen mit
Schwefelsäure und eine Abscheidung von Nickel durchgeführt werden, wurden Proben der gewünschten
Größe und Stärke aus Emaileisen, kohlenstofffreiem Stahl oder kaltgewalztem Stahl hergestellt Die Proben
aus rostfreiem Stahl Nr. 430 und anderen ferritischen rostfreien Stählen der gewünschten Stärke wurden
durch Erhitzen des Metalls während 5 bis 10 Minuten auf 760 bis 8710C Abkühlenlassen und Sandstrahlen bei
einem maximalen Druck von 2,81 bis 3,52 kg/cm2 zur Erzielung einer glatten »samtartigen« Oberfläche
vorbereitet
Der Emailschlicker wurde dann unter Anwendung eines Drucks von 2,81 bis 3,16 kg/cm2 und unter
Einhaltung eines Feuchtauftragsgewichtes von 290,6 g/m2 auf beide Seiten der verschiedenen Eisenproben
aufgesprüht Die Proben wurden dann bei 79,4 bis 104,4° C getrocknet und anschließend unter Einhaltung
der in den Tabellen VII und VIII für die entsprechenden besonderen Emailüberzüge angegebenen optimalen
Temperaturen und Zeiten in einem elektrisch geheizten
ίο
Ofen eingebrannt
In gleicher Weise wie oben beschrieben wurde der Überzug auf den ferritischen rostfreien Stahl aufgetragen,
mit dem Unterschied, daß das Auftragungsgewicht 150,7 bis 193,7 g/m2 betrug.
Zur Untersuchung der Überzüge wurde zunächst die Brenntemperatur bestimmt die für die normale Reife
bzw. Emailausbildung erforderlich ist. Dazu wurden Proben eines jeden Überzugs bei verschiedenen
Temperaturen gebrannt und visuell hinsichtlich der Reife (oder des Verglasungsgrades) untersucht. Anschließend
wird die innerhalb des Reifebereiches liegende Temperatur, bei der die beste Haftfähigkeit des
Überzugs erreicht wird, als die für den Überzug optimale Brenntemperatur ausgewählt.
Die Haftfestigkeit des Überzugs wurde visuell
dadurch bestimmt, daß man durch Vergleiche die Glasmenge ermittelt, die in dem Auftreffbereich der
Probe verbleibt, wenn man den in der Porzellan-Email-Industrie
üblichen Haftfestigkeitstest durchführt, bei dem ein Gewicht auf eine Probe fallengelassen wird.
Zur Bestimmung der Hitzebeständigkeit der überzo-
20 genen Proben wurden zuvor gebrannte Emaihestproben unter Anwendung einer geeigneten Waage auf vier
Dezimalstellen genau gewogen und dann in einen die gewünschten Testtemperaturen aufweisenden elektrischen
Kammerofen gehängt. Nach der jeweiligen abgelaufenen Untersuchungszeit wurden die Testproben
in der Luft abgekühlt und auf die gleiche Weise erneut gewogen. Die Gewichtsdifferenzen zwischen der
ursprünglichen (nicht untersuchten) Probe und der Probe nach Durchführung der Untersuchung während
der angegebenen Zeit wurde als G rad der Oxydation bei dieser Probe bezeichnet. Die Ergebnisse sind als mg/cm2
der der Temperatur ausgesetzten Oberfläche angegeben. Weitere Hochtemperaturuntersuchungen ergeben
kumulative Ergebnisse (weisen auf das Maß der progressiven Oxydation hin, die sich im Verlauf der
Hitzebehandlung ergibt).
In der folgenden Tabelle IX sind die hierbei erhaltenen Ergebnisse von überzogenen Proben aus
rostfreiem Stahl Nr. 430 angegeben, die bei 982°C untersucht wurden.
Kumulative Gewichtsveränderung (mg/cm2) im Verlauf der angegebenen Zeiten
| Probe Nr. | Zusammensetzung | 17 Std. | 21 Std. | 38 Std. | 42,5 Std. | 59 Std. | 123 Std. |
| (Gewichtsteile) | |||||||
| D | 100 Fritte | 0,1068 | 0,1522 | 0,526 | 0,595 | 0,764 | 0,920 |
| 80 Al2O3 | |||||||
| 100 Vermiculit | |||||||
| E | 22 Fritte | 0,232 | 0,324 | 0,745 | 0,714 | 0,833 | 0,890 |
| 78 Vermiculit | |||||||
| F | 100 Fritte | 7,91 | 8,85 | 10,29 | 10,51 | 13,15 | 15,95 |
| 80 Aluminiumoxyd | |||||||
| G | 100 Fritte | 33,10 | 36,20 | 48,45 | 50,2 | 51,45 | 57,3 |
| H | 33 Fritte | 0,122 | 0,1495 | 0,251 | 0,293 | 0,311 | 0,343 |
| 67 Venniculit | |||||||
| 1 | 15 Fritte | 0,329 | 0,470 | 1,065 | 1,22 | 2,83 | 3,86 |
| 85 Vermiculit | |||||||
| J | Blindprobe (nicht über | 1,00 | 17,05 | 21,95 | 22,55 | 22,80 | - |
| zogener rostfreier Stahl | |||||||
| Nr. 430)*) |
*) Die Gewichtsveränderungen der Blindprobe sind nicht signifikant da sich das Metall oxydiert und sich Zunder bis zu einer
gewissen Dicke aufbaut der dann periodisch abfallt.
Die obigen, auf 100 Teilen Fritte aufgebauten Zusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:
| Fritte | 100 | 100 | 100 |
| Aluminiumoxyd | 80 | - | 80 |
| Venniculit | 100 | 350 |
100
100
200
100
650
Ein weiteres Beispiel, bei dem Venniculit in einem Überzug für Eisen verwendet wird, ist in der folgenden
Tabelle X zusammengefaßt In dieser Tabelle sind die Ergebnisse einer Glühuntersuchung angegeben, bei der
emaillierte und nicht-emaillierte Eisenproben auf 649 °C erhitzt wurden.
| Tabelle X | bei der Oxydation | während | der angegebenen | Zeiten bei |
| K umulative Gewichtszunahme | ||||
| einer Temperatur von 649 C | 16 Ski. | .11 Std. | 48 Ski. | 111 Ski. |
| l'rohen/usammciisct/ung | 0,800 | 2.140 | 2,790 | 3,65 |
| F ritte 100 | 0,325 | 0.427 | 0,542 | 0,965 |
| Vermiculit | 5.59 | 10.25 | 12,50 | 19,80 |
| Nicht-cmailliertcs Eisen | ||||
Die hierin verwendeten, in der Email-Industrie üblichen Ausdrücke, '.vie »Elektrolyte«, »Stellmittel«
und »Suspendiermittel«, umfassen ihre übliche Bedeu- π tung, wie sie sich beispielsweise aus der US-PS 36 25 719
ergibt.
Weiterhin stehen die Ausdrücke »Porzellan-Email« und »Fritte« (Porzellan-Email), wie sie hierin verwendet
werden, ebenfalls für die in der Porzellan-Email-Industrie,
insbesondere in der Veröffentlichung »Porcelain Enamels« von Andrews verwendeten Bezeichnungen
für irgendwelche der unzähligen glasigen Zusammensetzungen, die, wenn sie mit üblichen Mahlzusätzen,
jedoch ohne Zusatz von Vermiculit, verwendet werden, 2> einen verträglichen, fest anhaftenden Porzellan-Email-Überzug
für Stahl- oder rostfreie Stahl-Substrate ergeben.
Die wesentlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften der Fritien und der sich ergebenen
Porzellan-Emaillen, die erfindungsgemäß geeignet sind, sind die folgenden:
1. Ein Wärmeexpansionskoeffizient, der sehr ähnlich dem des eisenhaltigen Substrats ist, so daß der
letztendlich erhaltene Emailüberzug bei Normal- 3j
temperaturen vorzugsweise unter geringen Druckspannungen steht.
2. Eine ausreichende Reaktivität gegenüber den eisenhaltigen Substraten bei den Einbrenntemperaturen,
so daß sich ein gutes Haftvermögen an der Email/Substrat-Zwischenschicht ergibt, wobei jedoch
die Reaktivität nicht so groß ist, daß der letztendlich erhaltene gebrannte Emailüberzug
physikalische Fehler, wie Blasen oder unbedeckte Stellen, aufweist. 4j
3. Die Fähigkeit, bei üblichen Email-Einbrennzeiten
und Brenntemperaturen zu einer relativ glänzenden Emailoberfläche zu reifen.
Wie sich aus den obigen Ausführungen ergibt, beträgt
der bevorzugte Gehalt des Vermiculits in dem letztendlich erhaltenen eingebrannten Überzug etwa 60
bis etwa 70 Gewichts-%, obwohl auch merkliche vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden können, wenn
Vermiculit in einer Menge von 40 bis 90% (bezogen auf das Gewicht des Ittztendlich erhaltenen gebrannten
Emailüberzugs) vorhanden ist.
Als Bestandteil des Mühlenversatzes beträgt das Vermiculit/Fritten-Verhältnis etwa 6,50 :1 bis etwa 1:1.
Obwohl sich schon merkliche Vorteile bei einem Vermiculit/Fritten-Verhältnis im Bereich von 0,5 :1
ergeben, sind diese Vorteile jedoch nicht übermäßig groß. Der Einsatz von Vermiculit in einer Menge, die ein
Verhältnis von mehr als 6,5 : 1 ergibt, führt zu einem etwas zerbrechlicheren Überzug, der unter starken
Belastungen nicht die für ein gutes Verhalten erforderliche Haftung aufweisen wird.
Im allgemeinen kann der fragliche Email-Mühlenversatz,
abgesehen von den Fritten- und Vermiculit-Bestandteilen, 0 bis etwa 6 Gewichtsteile Email pro 0 bis 2
Gewichtsteile Elektrolyt, 0 bis 0,5 Gewichtsteile Stellmittel und etwa 100 bis 600 Gewichtsteile Wasser
enthalten.
Der Grund, warum die geeignete untere Grenze der Mengenverhältnisse von Ton, Elektrolyt und Stellmittel
Null sein kann, liegt darin, daß der Vermiculit auf Grund seiner physikalischen Eigenschaften dem Mahlgut ein
hohes Ausmaß von Konsistenz verleiht, ohne daß irgendwelche üblichen Mahlbestandteile zugesetzt werden
müssen. Somit könnte, obwohl dies nicht die für die Praxis geeignetste Überzugszusammensetzung wäre,
eine Vermiculit/Fritte/Wasser-Suspension ohne Zugabe der üblichen Mahlbestandteile (obwohl diese bevorzugt
sind) auf ein Substrat aufgebracht werden und einen veimahlenen Schlicker mit annelimbaren rheologischen
Eigenschaften ergeben.
Wie dem Email-Fachmann gut bekannt ist, hat Tetranatriumpyrophosphat die Eigenschaft, die »Konsistenz«
zu vermindern, und wird dazu verwendet, die durch einen hohen Gehalt an Vermiculit erreichte
Konsistenz zu modifizieren. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Mühlenversatz C, der eine erhebliche Menge
Vermiculit enthält, 0,5 Gewichtsteile Tetranatriumpyrophosphat enthält
Jedoch verändert auf Grund des durch Tetranatriumpyrophosphat eingeführten Alkalis eine Menge von
mehr als '/2 Gewichtsteil in dem Mühlenversatz die letztendlich erhaltene Glaszusammensetzung erheblich.
Aus diesem Grund wird zur Verminderung der Konsistenz Citronensäure verwendet
Claims (1)
1. Hitzebeständige Porzellan-Email-Zusammen-Setzungen
unter Verwendung von Vermiculit, dadurch gekennzeichnet, daß ihre wäßrige
Schlickersuspension folgende Bestandteile enthält:
a) 100 bis 650 Gewichtsteile geblähten oder ι ο geschäumten pulverförmigen Vermiculit,
b) 100 Gewichtsteile einer üblichen Porzellan-Email-Fritte
auf der Grundlage eines Alkalisilicats,
c) 0 bis 6 Gewichtsteile eines Emailtons,
d) 0 bis 2 Gewichtsteile eines Elektrolyten,
e) 0 bis 0,5 Gewichtsteile eines Stellmittels und
f) 100 bis 600 Gewichtsteile Wasser,
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US28378672A | 1972-08-25 | 1972-08-25 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| DE2342463A1 DE2342463A1 (de) | 1974-03-07 |
| DE2342463B2 DE2342463B2 (de) | 1981-04-16 |
| DE2342463C3 true DE2342463C3 (de) | 1982-03-25 |
Family
ID=23087549
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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-
1973
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- 1973-08-23 ES ES418141A patent/ES418141A1/es not_active Expired
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