DE2362747A1

DE2362747A1 - Verfahren zum glasieren von oberflaechen

Info

Publication number: DE2362747A1
Application number: DE19732362747
Authority: DE
Inventors: Michael Caleb Eastwood
Original assignee: Metal Box PLC
Current assignee: Crown Packaging UK Ltd
Priority date: 1973-12-20
Filing date: 1973-12-17
Publication date: 1975-06-26
Also published as: DE2362747B2; DE2362747C3; FR2255267A1

Description

Patentanwälte

Dr. O. Loexenheck

Dipl.-;;:g. Stracke 236274?

DipL-im}. Loesenbeck -

Bielefeld, Heriorder Sirafje 17

THS METAL BOX COMPANY LIMITED, 37 Baker Street

London W1A 1AN (Großbrit.)

Verfahren zum Glasieren von Oberflächen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glasieren der Oberfläche eines Körpers, wobei der Begriff Glasieren auch das glasurähnliehe Emaillieren umfassen soll.

Glasuren werden zu verschiedenen Zwecken auf Oberflächen angebracht, insbesondere wenn der zu beschichtende Körper ein keramischer Gegenstand, wie beispielsweise Steingut oder aber ein elektrischer Isolator ist. Die übliche Verfahrensweise des Glasierens besteht darin, daß eine Begußmasse, d.h. eine Dispersion eines körnigen, anorganischen Beschichtungsmateriales, wie beispielsweise Glas in Wasser auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht wird und dann die Oberfläche gebrannt wird.

Diese als Naßverfahren zu bezeichnende Verfahrensweise ist sehr schwierig beherrschbar und erfordert von dem das Verfahren durchführenden Personal eine außerordentliche Geschicklichkeit und ein sehr hohes Können, wobei trotzdem noch in erheblichem Maße Fehler auftreten.

Demgegenüber besteht das erfindungsgemäße Verfahren zum Glasieren der Oberfläche eines Körpers darin, daß diese Oberfläche zunächst vorerwärmt wird, dann die Oberfläche in innigen Kontakt mit einem körnigen organischen Harz ge-r bracht wird, das dabei von der vorerwärmten Oberfläche aufgeweicht wird und ferner auch in innige Berührung mit einem

6098-26-/0437

körnigen Glasurmaterial entweder nachfolgend oder gleichzeitig mit dem Harz gebracht wird, wobei zumindest das Glasurmaterial in Form eines fluidisierten Bettes gehalten wird und damit eine Schicht des BeSchichtungsmateriales zum Anhaften an der Oberfläche gebracht wird, wobei dann nachfolgend die auf die Oberfläche aufgebrachte Beschichtung gebrannt wird und dabei zumindest ein Teil des organischen Harzes beseitigt wird und das Glasurmaterial geschmolzen wird.

Vorzugsweise wird als körniges organisches Harz ein thermoplastisches oder ein warmhärtbares Material verwendet. Wenn warmhärtbare Harze verwendet werden, sind sie bei Raumtemperatur inaktiv, so daß eine stabile iTuidi-sierung des Gemisches möglich ist. Derartige Harze sind durch die Tatsache gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einer etwas erhöhten Temperatur beginnt, aber mit einer solchen Geschwindigkeit, daß sie noch das geforderte Anhaften für das Keramikpulver gewährleisten.

Das organische Harz wird vorzugsweise durch Hinzufügung von Stabilisatoren und Härtern modifiziert, um die gexränschten Brenneigenschaften zu erzielen.

Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, werden das Harzmaterial und das BeSchichtungsmaterial gleichzeitig auf die Oberfläche aufgebracht und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht ein Verfahren zum Glasieren der Oberfläche eines Körpers darin, daß seine Oberfläche vorerwärmt wird, dann in innigen Kontakt mit einem fluidisierten Bett eines körnigen anorganischen Beschichtungsmateriales gebracht wird und anschließend ein Brennen der Beschichtung stattfindet, wobei das BeSchichtungsmaterial vorher mit einem kleinen Anteil von einem körnigen organischen Harz vermischt wurde, so daß dieser Harzanteil von der vorerwärmten Oberfläche weich gemacht wird, so daß eine Schicht des Gemisches

509826/04 3 7

in dem fluidisierten Bett an der Oberfläche anhaftet.

Insbesondere besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren sum Glasieren der Oberfläche eines Körpers in nachfolgend aufgeführten Schritten:

a) Es wird ein fluidisiertes Bett eines Gemisches eines körnigen anorganischen BeSchichtungsmateriales und einem geringeren Anteil eines körnigen organischen Harzes geschaffen;

b) zumindest die Oberfläche des Körpers wird auf eine Vorerwarmungstemperatur erhitzt, die ausreicht, das organische Harz zum Anhaften an der Oberfläche des Körpers zu bringen;

c) die Oberfläche wird in innigen Kontakt mit dem fluidisierten Gemisch gebracht, wobei die Oberfläche im wesentlichen die Vorerwarmungstemperatur hat, und sie wird lange genug darauf gehalten, um das in Berührung mit der Oberfläche stehende Harz weich zu machen und damit die Schicht des Gemisches zum Anhaften an die Oberfläche zu bringen; - ' ·

d) der Körper wird aus dem Gemisch entfernt;

e) der beschichtete Körper wird gebrannt, um das Glasurmaterial auf der Oberfläche zu schmelzen, wobei das Beschichtungsmaterial einen Schmelzpunkt hat, der über dem des Harzes liegt, das während'des Brennens im wesentlichen ausgetrieben wird.

Anstelle der alten Naßmethode,' bei der eine Dispersion benutzt wird, deren Aufbringung ein höchstqualifizierter und schwieriger Arbeitsvorgang ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein trockenes Gemisch verwendet, bei dem das Anhaften des Beüchichtungsmateriales vor dem Brennen dadurch erreicht wird, daß die Oberfläche vorerwärmt wird, um das in dem Beschichtungsmaterial befindliche Harz weich und klebrig zu machen.

509826/04 3 7

B_ i-J- «Μ

Das Konzept eines fluidisierten Bettes ist für sich genommen bekannt. Luft oder ein Gas werden durch eine Masse körnigen Materiales getrieben, wobei die Korngröße des Materiales und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft so gewählt werden, daß das in dem Luftstrom suspendierte Material sich wie ein strömungsfähiges Medium benimmt.

Es ist in den meisten Fällen erwünscht, daß die vollendete Glasur klar oder farblos ist, wenn nicht ein bestimmtes Pigment dem Gemisch zugesetzt wird, um eine Farbgebung zu bewirken. Da das verwendete Harz organisch ist, hat es die Tendenz, wenn es nicht vollständig ausgetrieben wird, bei den · hohen, für das Brennen erforderlichen Temperaturen freien Kohlenstoff in der Glasur zu belassen. Dieser Kohlenstoff könnte die Glasur verfärben und damit ihre Eigenschaften nach-

n
teilig beeinflussen. In manchen Anwedungsfallen jedoch ist eine graue oder sogar·schwarze Glasur, die von einem Vorhandensein freien Kohlenstoffs resultiert, weder vom ästhetischen, noch vom·technischen Gesichtspunkt her nachteilig. Bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung können daher beträchtliche Mengen von Kohlenstoff unter Umständen in der fertiggestellten Glasur belassen bleiben, während es in anderen Anwendungsfällen zweckmäßig ist, den Kohlenstoff weitestgehend während des Brennens zu entfernen. Dies ist jederzeit einwandfrei durchführbar. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich sogar als besonders geeignet zur Herstellung einwandfrei klarer, farbloser Glasuren erwiesen.

Es kann entweder der ganze Körper in das fluidisierte Bett eingetaucht werden, oder aber, wenn seine Oberfläche nur teilweise glasiert werden soll,,lediglich der entsprechende Teil des Körpers. Unter dem Begriff Eintauchen ist in diesem Zusammenhang auch das Flottieren des Körpers auf dem fluidisierten Bett zu verstehen, wenn es sich im jeweiligen Anwendungsfall als geeignet erweist.

509826/0437

236274?

Vorzugsweise ist das BeSchichtungsmaterial ein Glas, wenn auch jede andere Glasurmasse, die zur Aufbringung auf den zu glasierenden Körper geeignet ist, genommen werden kann. Ein wichtiges Kriterium für die Verwendbarkeit ist dabei, daß das Material zufriedenstellend fließen kann, um die gewünschte Gleichförmigkeit in der Glasurdicke zu erreichen.

Die Korngröße des Beschichtungsmateriales muß so gewählt sein, daß der fluidisierte Zustand erreicht werden kann und daß die gewünschte Beschichtungsdicke geschaffen werden kann.

Als Harz ist ein Epoxydharz bevorzugt, dessen Korngröße im Bereich von 1 bis 60 Mikro-Millimetern liegen kenn. Der Anteil an Harz im Beschichtungsmaterial liegt zweckmäßig in einer Größenordnung von 1 bis 2'Gewichtsprozent. Es hat sich herausgestellt, daß das Verfahren besonders zufriedenstellende Ergebnisse bei einem derartigen Anteil bringt. Es ist jedoch auch ohne weiteres bei.Gewichtsprozenten von weniger als 1 % oder mehr als 2 % durchführbar.

Der Brennplan hängt zumindest von der Art des Beschichtungsmateriales ab und wird auf die übliche bekannte Weise festgelegt.

Der Körper, oder zumindest der Teil des Körpers, der die zu beschichtende Oberfläche aufweist, kann aus Keramikmaterial bestehen. Das Verfahren ist besonders geeignet zum Glasieren von Steinzeug, Chinaware, Porzellan u.dgl. Aber auch Metalle können mit diesem Verfahren einwandfrei glasiert werden und auch andere Materialien können verwendet werden.

Es ist hervorzuheben, daß durch die Ausschaltung des Elementes der Geschicklichkeit und Handfertigkeit bei der Aufbringung der Glasur entsprechend der alten Naßmethode die vorliegende Erfindung es ermöglicht, glasierte Gegenstände'vollautoma-r tisch zu produzieren. Ein weiterer Vorteil, der aus der Beseitigung des Einsatzes einer Begußmasse resultiert, besteht

509826/0437

darin, daß die Dichtheitsbegrenzung für das BeSchichtungsmaterial entfällt, die bislang durch das Erfordernis für das Beschichtungsmaterial auferlegt wurde, da es ja zur Bildung einer einigermaßen stabilen Begußmasse bzw. Wasser suspension geeignet sein mußte.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke des anorganischen BeschichtungsmaterdaLes auf der Oberfläche mindestens etwa 0,25

Beispiel'

Als organisches Harz wurde ein Epoxydpulver-Beschichtungsharz eingesetzt, das von der Firma Armstrong-Chemical Company, USA, unter der Kenn-Nummer E.7100 in den Verkehr gebracht wird. Dieses Epoxydpulver enthält ein Abbindemittel, das die Ausbildung von Querverbindungen (Warmhärtung) bewirkt. Die Korngröße des Harzes lag in der Größenordnung von 1 bis 60 n.

Das anorganische Glasurmaterial hatte folgende Zusammensetzung:

SiO₂

Na₂O PbO

CaO

Die Glasur wurde auf die übliche Weise durch Schmelzen der Bestandteile, Ablöschen der Schmelze in Wasser und Vermählen gebildet. Eine Siebfraktion etwa in der Größenordnung von 1 bis 100 /U. Korngröße wurde in diesem Beispiel eingesetzt. Das Weichwerden dieses Materiales beginnt bei 550° C. Das Brennen geschieht aber bei sehr viel höheren Temperaturen.

509826/0437

52,9	Gewicht sprο ζ ent
12,0	Il
7,3	It
13,1	Il
6,6	Il
8,1	Il

Ein Gemisch, bestehend aus etwa 1 bis 2 Gewichtsprozent körnigem Epoxydharz und dem entsprechenden Rest Glasurmaterial, wurde in einem Bett fluidisiert und auf 200° 0 vorerwärmte Gegenstände wurden gerade lange genug eingetaucht , um ein gemischtes Beschichten mit Partikeln zu erreichen, die auf dem Gegenstand durch das geschmolzene organische Harz gehalten werden. Der beschichtete Gegenstand wurde dann zu einem Ofen gebracht und bei einer Temperatur von 1100° C gebrannt, um die vorstehend beschriebene Glasur zu schmelzen und das organische Harz auszutreiben. Die hergestellten Gegenstände hatten eine einwandfreie handelsfähige Glasur, die von irgendwelchen sichtbaren Anzeichen von Kohlenstoff frei waren.

Ss versteht sich, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren viele verschiedene Harze zubereitet werden können, um den Brennbedürfnissen einer Vielzahl von Glasurmaterialien und glasartigen Emaillemassen gerecht zu werden, so daß eine große Vielzahl von Gegenständen, wie beispielsweise keramischen Waren wie. Steinzeug, _t Chinaware und Porzellan oder Metallwaren, wie beispielsweise Küchenwaren beschichtet werden können.

Geeignete Härter zur Verwendung mit den Epoxydharzen, die bei Umgebungstemperaturen nicht nennenswert reagieren, sind Dicyaiiid-Amide oder Bortrifluorid-Komplexe, pyromellitische oder phtalische Anhydride.

Werden thermoplastische Harze benutzt, haben sich als geeignete Kombinationen von Harz und Querverbindungsbildnern folgende erwiesen:

Äthylen-Polymere und -Copolymere, die Benzoylperoxyd enthalten;

Ä'thylen/Acrylsäure-Copolymere mit einem basischen Metalloxyd.

509826/0437

Die Dicke der Beschichtung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Zeit, die die Oberfläche dem Beschichtungsmaterial ausgesetzt ist, d.h. der Eintauchzeit in das fluidisierte Bett, dem Anteil von Harz im BeSchichtungsmaterial, der Vorerwärmungstemperatur und der Korngröße des Beschichtung smateriales.

Es versteht sich, daß gemäß der Erfindung der Anteil an organischem Harz in der Glasur geringer ist als der, der sich aus einer theoretischen Betrachtung des Raumes ergibt, der gestapelte sphärische Partikel umgibt.

509826/0437

Claims

Patentansprüche

/Verfahren zum Glasieren der Oberfläche eines Körpers, da-, durch gekennzeichnet, daß die Oberfläche vorerwärmt wird, in innigen Kontakt mit einem körnigen organischen Harz derart gebracht wird, daß dieses von .der vorerwärmten Oberfläche erweicht wird und sie ferner entweder nachfolgend oder gleichzeitig mit einem körnigen Glasurmaterial in innige Berührung gebracht wird, wobei zumindest dieses Glasur- oder Beschichtungsmaterial in Form eines fluidisierten Bettes gehalten wird und dadurch eine Schicht des Beschichtung smate rial es zum Anhaften an der Oberfläche gebracht wird und danach die Beschichtung auf der Oberfläche gebrannt wird, derart, daß zumindest ein Teil des organischen Harzes ausgetrieben wird und das Glasurmaterial fertig gebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:

a) Herstellung eines fluidisierten Bettes eines Gemisches von körnigem, anorganischem Beschichtungsmaterial und einem geringeren Anteil von körnigem, organischem Harz;

b) Erwärmen mindestens der Oberfläche des Körpers auf eine Vorerwärmungstemperatur, die ausreicht, das organische Harz zum Anhaften an der Oberfläche des Gegenstandes zu bringen;

c) Herbeiführung einop innigen Kontaktes zwischen der Oberfläche und dem fluidisierten Gemisch, während die Oberfläche im wesentlichen auf der Vorerwärmungstemperatur ist, wobei die Oberfläche lange genug dort gehalten wird, um das mit der Oberfläche in Berührung stehende Harz zu erweichen und eine Schicht des Gemisches zum Anhaften an der. Oberfläche zu bringen,;

d) lortnahme des Gegenstandes aus dem Gemisch;

S09826/0437

e) Brennen des beschichteten Gegenstandes derart, daß die Beschichtung oder das Glasurmaterial auf der Oberfläche geschmolzen wird, wobei das Glasurmaterial ein solches ist, das einen Schmelzpunkt oberhalb des Schmelzpunktes des Harzes hat, das während des Brennvorganges im wesentlichen ausgetrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein BeSchichtungsmaterial mit einem Schmelzpunkt verwendet wird, der nicht niedriger liegt als die niedrigste Temperatur, bei der das Harz entfernt werden kann, wobei der beschichtete Gegenstand derart gebrannt wird, daß alles Harz entfernt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das BeSchichtungsmaterial ein Glasurmaterial ist oder als Hauptbestandteil enthält.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein thermoplastisches Harz ist oder ein solches als Hauptbestandteil enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz Abbindend.ttel für die Schaffung von Querverbindungen beinhaltet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein warmhärtbares Harz ist oder ein solches als Hauptbestandteil beinhaltet.
8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das warmhärtbare Harz Härtungsmittel beinhaltet.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Harzes in

■ der Größenordnung von 1 bis 60 Mikro-Millimeter liegt.

509826/0437
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Harz im BeSchichtungsmaterial weniger als 16 Gewichtsprozent "beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Harzanteil im BeSchichtungsmaterial 1 "bis 2 Gewichtsprozent "beträgt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenstand entweder ganz aus keramischem Material oder zumindest bezüglich der zu beschichten Oberfläche aus keramischem Material bestehend verwendet wird. .

13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als keramisches Material Steinzeug, Chinaware, Porzellan od.dgl. verwendet wird.

14-. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, - dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenstand entweder aus Metall oder bezüglich-der zu beschichtenden.Oberfläche aus Metall bestehend verwendet wird.

15* Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasurbeschichtung auf der Oberfläche mindestens eine Dicke von 0,25 h™ gegeben wird.

509826/0437