DE2924405C2

DE2924405C2 - Verbesserte elektrisch leitfähige Zusammensetzung zum Glasieren von Keramikformen und ein Verfahren zum Aufbringen der Glasur auf die Formen

Info

Publication number: DE2924405C2
Application number: DE2924405A
Authority: DE
Inventors: Victor Allentown N.J. Chester
Original assignee: General Porcelain Manufacturing Co Trenton Nj Us
Current assignee: General Porcelain Manufacturing Co Trenton Nj Us
Priority date: 1979-01-08
Filing date: 1979-06-16
Publication date: 1983-05-26
Also published as: FR2451091B1; DE2924405A1; GB2039273B; US4276204A; FR2451091A1; GB2039273A

Description

Feldspat	30,0 bis 35,0 Gew.-%
Feuerstein	18,0 bis 22,0 Gew.-%
Calciumcarbonat	7,0bisll,0Gew.-%
Bindeton	1,0 bis 2,0Gew.-%
Kaolin	2,0 bis 4,2Gew.-%
Zinkoxid	5,0bisl0,0Gew.-%
Fe₃O₄	25,0 bis 30,0 Gew.-%

und nach dem Einbrennen an Punkten im Abstand von etwa 2,5 bis 5 cm einen spezifischen Obcrflächenwiderstand von 50 000 bis 150 000 Ohm hat

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldspat ein Natron-Feldspat ist

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerstein durch ein Sieb einer Maschenweite von 44 μιη gesiebt wurde.

4. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Glasur auf einer Keramikforni (Matrize) durch Mischen der Zusammensetzung nach Anspruch 1 mit 60—100 Gew.-% Wasser (bezogen auf die Zusammensetzung), Einstellen der gewünschten Viskosität des Schlickers durch Zugabe von Flokkungs- oder Entflockungsmitteln, Aufbringen des Schlickers auf die Keramikform und Brennen des glasierten Gegenstandes zur Bildung einer elektrisch leitfähigen Glasur, dadurch gekennzeichnet, daß

der Schlicker ein spezifisches Gewicht von 132 bis 1,62 g/cm^J hat.

das Brennen bei etwa 1240" C etwa 30 Stunden lang durchgeführt wird,

das Flockungsmittel eine 20%ige Magnesiumsulfatlösung ist und

das Entflockungsmittel Natriumtetrapyrophosphat oder Natriumsilikat ist.

Die !Erfindung bezieht sich auf eine zur Erzeugung von elektrisch leitfähigen Glasuren auf Keramikformen geeignete Zusammensetzung, die Feldspat, Feuerstein, Calciumcarbonat. Ton, Kaolin, Zinkoxid und Fe₃O₄ enthalt.

Eine solche Zusammensetzung ist aus »Silikattechnik« 25 (1974), Seite 375-380, insbesondere Seite 377 bekannt. Diese Zusammensetzung ist jedoch elektrisch halbleitend und hat daher einen relativ niedrigen Gehalt an l.ciikörpern. Der spezifische Oberflächenwiderstand der Glasuren hängt außer von dem Eisenoxidgehalt von der Brennatmosphäre, der Brenntemperatur und der Glasurdicke ab. Nähere Angaben dazu sind nicht gemacht.

Zur Herstellung qualitativ hochwertiger Gummihandschuhe werden gewöhnlich Keramikformen als Matrizen benutzt. Meistens werden sie mit einem elektrisch leitfähigen Oberzug versehen, aber diese Oberzüge nutzen sich leicht ab. Leitfähige keramische Glasuren haben dagegen eine sehr viel längere Lebensdauer. Die leitfähige Oberfläche trägt zur Erhöhung des Wärmeflusses zum Handschuh bei, wodurch dessen Vulkanisation günstig beeinflußt wird. Eine leitfähige Glasur von

ι ο schwarzer Farbe wird wegen der Erhöhung des Wärmespeichervermögens bevorzugt

Die leitfähige Glasur dient aber auch dazu, Mangel oder Fehler an dem auf der Matrize geformten Handschuh leicht festzustellen.

is Vor der Entfernung des Handschuhs von der Form kann die aus Form und Handschuh bestehende Einheit in eine Elektrolytlösung getaucht werden, so daß die leitfähige Glasur selbst als eine Elektrode wirkt, während sich die andere Elektrode im Elektrolyten befinden kann. Nach einer anderen Methode wird eine Elektrode von Hand oder auf andere Weise über die Oberfläche des Handschuhs geführt und ein sichtbarer Überschlag eines Stromstoßes, am Spannungs- oder Strommesser ablesbar, zeigt einen Fehler an. Bei beiden Methoden wird durch Anlegen einer Spannungsdifferenz an die beiden Elektroden ein elektrischer Strom zwischen den beiden Elektroden nur dann fließen, wenn an irgendeinem Punkt in der Handschuhwand ein Fehler vorhanden ist Auf diese Weise kann ein Handschuh in einem Einstufen-Verfahren getestet werden, ohne daß der Handschuh von der Form entfernt oder in eine besondere Prüfvorrichtung überführt werden muß.

Die Hauptschwierigkeil bei der Herstellung von elektrisch leitfähigen Glasuren auf Keramikformen ist die, daß es nicht möglich ist, von einer gebrannten Glasur zur anderen den gleichen spezifischen Widerstand zu erhalten, mit anderen Worten Glasuren mit reproduzierbarem spezifischen Widerstand herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur

Erzeugung von elektrisch leitfähigen Glasuren auf Keramikformen geeignete Zusammensetzung, die Feldspat, Feuerstein, Calciumcarbonat, Ton, Kaolin, Zinkoxid und Fe₃O₄enthält, zu schaffen, mit der Glasuren von reproduzierbarem Oberflächenwiderstand erhalten werden. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Erzeugung solcher Glasuren mit dieser Zusammensetzung angegeben v/erden.

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Zusammensetzung und das Ver- fahren des Anspruchs 4 gelöst. Bevorzugte Ausfühningsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Hauptbestandteile der Glasur sind, in Gewichtsprozent, etwa 33% Feldspat, 20% Feuerstein, 9% Calciumcarbonat, 1 —2% Bindeton, 2% Kaolin, 7% Zinkoxid und 27% schwarzes Eisenoxid (Fe₃O₄).

Bei dem Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitenden Glasur auf einer Keramikform (Matrize) wird die Zusammensetzung in bekannter Weise mit Wasser gemischt, die gewünschte Viskosität des Schlickers durch Zugabe von Flockungs- oder Cntflockungsmitteln eingestellt, der Schlicker auf die Keramikform aufgebracht und der glasierte Gegenstand zur Bildung der elektrisch leitfähigen Glasur gebrannt.

Erfindungsgemäß werden etwa 5 Gewichtsleile der

vorstehend angegebenen Zusammensetzung zu 4 Gewichtsteilen Wasser gegeben, oder die Zusammensetzung wird einer Menge Wasser zugefügt, so daß eine Lösung eines spezifischen Gewichts von 1.52 bis 1.62,

insbesondere 1,57, erhalten wird.

Der Feldspat ist vu· zugsweise ein Soda-Feldspat, und der Feuerstein vorzugsweise ein durch ein Sieb einer rvfaschenwejte von 44 μπι gesiebter. Die ganze Zusammensetzung wird dann mittels eines elektrischen Rüttelsiebes einer Maschenweite von 104 μίτι gesiebt Danach wird eine Menge Rockungsmittel, nämlich eine 20%ige Magnesiumsulfat-Lösung zur Einstellung der Viskosität der fertigen Tauchlösung zugegeben.

Die Magnesiumsulfat-Lösung wirkt dahingehend, daß die Glasurzusammensetzung auf der Außenfläche der Keramikform (Matrize) aufbringbar ist Wenn erforderlich, kann auch Entflockungsmittel, Natriumtetrapyrophosphat oder Natriumsilikat zur Regulierung der Viskosität verwendet werden. Die mit Überzug versehene Matrize wird dann in einen Ofen gebracht und bei einer Maximal-Temperatur von ca. 1200 bis 1260° C in einem 30-Stunden-Zyklus zu einer schwarzen halbglänzenden elektrisch leitfähigen Glasur auf der Außenfläche der Keramikmatrize eiii^ebrannt. Diese Zusammensetzung äst reproduzierbar, so daß immer eine Glasur mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand von 50 000-150 000 Ohm, gemessen an Punkten im Abstand von etwa 23 — 5 cm, erhalten wird.

Die Glasur zeichnet sich nicht nur durch einen reproduzierbaren spezifischen Oberflächenwiderstand aus, sondern auch durch schwarzes halbglänzendes Aussehen. Die Zusammensetzung kann in bekannter Weise durch Zusatz einer entsprechenden Menge Flockungs- oder Entflockungsmittel auf eine Viskosität eingestellt werden, dzß glattes Fließen beim Aufbringen auf die Matrize gewährleistet ist. Die Dicke der Glasur ist durch Einstellung des spezifischen Gewichts mittels Zugabe von Wasser zur Zusammensetzung regelbar. Mit der Glasur können Matrizen verschiedenste! Größen versehen werden. Die Erfindung wird nun an der bevorzugten Ausführungsform genauer beschrieben.

Es wird ein Material eines Gesamtgewichts von etwa 9 kg hergestellt. Dieses Material schließt ein: Soda-Feldspat, Feuerstein, Calciumcarbonat, Bindeton, Kaolin. Zinkoxid und FejO«. Es wird zu ca. 7000 ml warmem bis heißem Wasser zugegeben, so daß das spezifische Gewicht der resultierenden Lösung etwa 1,57 beträgt. Dieser Lösung wird dann zur Einstellung der Viskosität eine Menge Flockungsmittel, z. B. in Form einer 20%igen Magnesiumsulfat-Lösung zugegeben. Alternativ kann, wenn nötig, ein Entflockungsmittel wie Natrium-Tetrapyrophosphat oder Natrium-Silikat zugegeben werden. Dann wird die Zusammensetzung auf die Keramikform aufgebracht und zur elektrisch leitfähigen Glasur eingebrannt.

Zunächst werden die einzelnen Bestandteile abgewogen. Die Komponenten und die Mengen, in denen sie eingesetzt werden, sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.

Material

kg

Gew,-%-Toleranzen

Material	kg	0/0	Gew.-%-	60
			Toleranzcn
Feldspat (Soda)	3005,04	33.0	30.0-35,0
Feuerstein (44 μηι)	1842,71	20,2	18,0-22,0
Calciumcarbonat	822.14	9.2	7,0-11,0	65
Rincleton (englisch)	99,23	1,1	1,0- 2,0
Kaolin	198,45	2,2	2,0- 4,2

Zinkoxid 652,04 73 5,0-10,0

schwarzes Eisenoxid 24156,40 - 27,0 25,0-30,0 (Fe₃O₄) 90H6.01 100,0

Jede der sieben aufgeführten Komponenten wird anfangs für sich abgewogen. Das Fe3Ü4 wird getrennt gehalten und die übrigens sechs Bestandteile mechanisch miteinander vermischt. Das Eisenoxid wird zu mindestens einem Teil der 7000 ml Wasser zugegeben und damit gemischt Das Mischen kann mit einem elektrische.-. Rührer zehn Minuten lang oder in einer Kugelmühle bis zu drei Stunden durchgeführt werden. Die übrigen sechs Bestandteile werden dann zugegeben und die ganze Zusammensetzung eine halbe Stunde gerührt Dann wird weiter Wasser zugegeben, um das spezifische Gewicht in den Bereich von 1,52 bis 1,62, z. B. etwa !,57 zu bringen. Die genaue Menge Wasser, die schließ lieh zugegeben wird, kann innerhalb der Toleranzgrenzen variieren; auf diese Weise ist die Dicke des fertigen Materialüberzugs auf der Außenfläche der Keramikform einstellbar. Bei höherem spezifischen Gewicht wird der Überzug dicker, bei niedrigerem spezifischen Gewicht dünner. Wenn ^wünscht kann diese Einstellung bei jedem Ansatz durchgeführt werden, um die Dicke der fertigen leitfähigen Glasur zu variieren.

Die Lösung, die nun das. gewünschte spezifische Gewicht hat, kann auf einem Rüttelsieb, wie einem elektrischen Rüttelsieb od. dgl., einer Maschenweite von 104μπι gesiebt werden. Dann wird die Viskosität der Lösung durch Zugabe einer Menge einer 20%igen Magnesiumsulfat-Lösung, die als Flockungsmittel wirkt, eingestellt, um ein glatte«; Fließen während des Tauchens oder Sprühens zu sichern. Diese Flockungsmittel-Lösung wird sparsam zugegeben, d?. wenige Tropfen infolge chemischer Reaktion mit dem Ni j'erial die Viskosität wesentlich verändern. Sollte jedoch Entflokkungsmittel erforderlich sein, so kann eine kleine Menge Natrium-Tetrapyrophosphat oder Natrium-Silikat zugegeben werden.

Die nun in geeigneter Weise getauchte oder besprühte feuchte Keramikmatrize· wird in einen Ofen gebracht, um eingebrannt zu werden. Typischerweise wird das Einbrennen in oxidierender Umgebung vorgenommen, wobei in einem 30-Stunden-Zyklus die Temperatur auf etwa 124O⁰C gebracht und dann auf Raumtemperatur zurückgeführt wird. Dies führt zu einem schwarzen halbglänzenden Finish, den die elektrisch leitfähige Glasur angenommen hat. sowie zu einem spezifischen Oberflächenwiderstand im Bereich von 50(XX) bis 150 000 Ohm, gemessen an Punkten im Abstand von etwa 2,5 und 5 cm.

Einer der Hauptvorteile, zu dem die Erfindung führt, besteht darin, daß elektrisch leitfähige Glasuren mit spezifischen Oberflächen-Widerständen, die enger beieinander liegend innerhalb der oben angegebenen Grenzen erhalten werden. Wenn alle Materialien innerhalb der offenbarten Mengenbereiche eingesetzt werden bzw. vorliegen, bleibt der spezifische Oberflächen-Widerstand innerhalb der Toleranzen. So wird ein Gleichbleiben des spezifischen Widerstands der resultierenden Glasur durch Verwendung der offenbarten Zusammensetzung nach dem offenbarten Verfahren erhalten.

Claims

Patentansprüche;

1. Zur Erzeugung von elektrisch leitfähigen Glasuren auf Keramikformen geeignete Zusammensetzung, die Feldspat, Feuerstein, Calciumcarbonat, Ton, Kaolin, Zinkoxid und Fe₃O₄ enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gemisch aus nur diesen Bestandteilen in den nachstehend aufgeführten Gewichtsprozentbereichen enthält: