DE4212691A1 - Katalytisch wirksame Überzugsmasse - Google Patents
Katalytisch wirksame ÜberzugsmasseInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine katalytisch wirksame
Überzugsmasse, die sich dadurch auszeichnet, daß sie eine
Emailfritte, Inertstoffe und als Oxidationskatalysator ein
mit ein oder mehreren Metalloxiden beschichtetes plättchen
förmiges Substrat enthält.
Katalytisch wirksame Emails werden insbesondere für die
Beschichtung von Metallsubstraten, insbesondere auf email
lierfähigem Stahl zur Ausbildung kontinuierlich selbstrei
nigender Beschichtungen auf Ofenwandungen von Koch-, Back-
und Grillgeräten verwendet.
Selbstreinigende Emailbeschichtungen auf Ofenwandungen auf
Basis eines Oxidationskatalysators sind seit langem bekannt
und in hohem Maße vorteilhaft, da sie die Entfernung von
Fetttropfen bzw. organischen Speiseresten bei den üblicher
weise verwendeten Back- und Grilltemperaturen von 180-280°C
ermöglichen und somit den separaten Reinigungszyklus, wie
z. B. bei pyrolytischen Öfen, bei erhöhter Temperatur erspa
ren.
Katalytisch wirksame Überzugsmassen sind seit langem bekannt.
Sie weisen aber eine Reihe von technischen, ökonomischen und/
oder ökologischen Nachteilen auf, die ihre allgemeine Ver
wendbarkeit mehr oder weniger einschränken. In der Regel
enthalten die Überzugsmassen als Oxidationskatalysator eine
oder mehrere Sauerstoffverbindungen von Edelmetallen oder
Schwermetallen wie Kobalt, Nickel, Kupfer, Chrom oder Mangan.
Aus der US 3,266,777 ist eine selbstreinigende Überzugsmasse
auf Basis eines Oxidationskatalysators bekannt, die sehr
aufwendig herstellbar ist und aufgrund der enthaltenen Edel
metalle sehr teuer ist. In der US 3,460,523 wird eine
Überzugsmasse für die Beschichtung grundemaillierter Metall
substrate beschrieben, die ebenfalls teure katalytisch wirk
same Metalle bzw. Metalloxide, wie z. B. Platin, Ruthenium
enthält. Diese nicht unbedenklichen Mengen an Edel- oder
Schwermetallen sind im nächsten Kontakt mit Back- und Grill
waren problematisch.
Es bestand somit ein Bedürfnis, eine katalytische wirksame
Überzugsmasse zu finden, die als Oxidationskatalysator kein
toxisches Schwermetall/-oxid enthält, aber dennoch eine hohe
katalytische Wirksamkeit aufweist.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die katalytische
Wirkung einer Überzugsmasse, die als Oxidationskatalysator
statt der Edel- bzw. Schwermetalloxide ein mit ein oder
mehreren Metalloxiden beschichtetes plättchenförmiges Sub
strat enthält, signifikant gesteigert werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine katalytisch wirksame
Überzugsmasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Email
fritte, Inertstoffe und als Oxidationskatalysator ein mit ein
oder mehreren Metalloxiden beschichtetes plättchenförmiges
Substrat enthält.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstel
lung der Überzugsmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die
Emailfritte vorgemahlen wird, mit den Inertstoffen vermischt
und naß aufgemahlen wird und der Oxidationskatalysator
zuletzt zugegeben wird.
Das für die Überzugsmasse verwendete erfindungsgemäße Email
enthält bevorzugt emailübliche Bestandteile, wie SiO2, B2O3,
TiO2, ZrO2, P2O5, Fe2O3, AI2O3, Alkalioxide und Erdalkalioxide.
Zur Oberflächenvergrößerung werden hitzebeständige Inert
stoffe wie z. B. Quarz, Feldspat oder Aluminiumoxid verwendet,
die mit einem Gewichtsanteil von 20-80 Gew.%, vorzugsweise
40-60 Gew.%, bezogen auf das Trockengewicht der Masse, vor
liegen. Die katalytisch wirksame Substanz ist ein mit ein
oder mehreren Metalloxiden beschichtetes plättchenförmiges
Substrat.
Bevorzugte plättchenförmige Substrate sind insbesondere
Schichtsilikate und Oxide oder mit Oxiden beschichtete
Materialien, da sie an der Oberfläche reaktive OH-Gruppen
besitzen. Beispiele sind hierfür einerseits Glimmer, Talkum,
Kaolin oder andere vergleichbare Mineralien, andererseits
auch plättchenförmiges Eisenoxid und Wismutoxychlorid sowie
Aluminiumplättchen oder metalloxidbeschichtete Aluminium
plättchen. Als Oxidationskatalysator eignen sich insbesondere
Perlglanzpigmente auf Glimmerbasis. Perlglanzpigmente sind
Glimmerplättchen mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 200 µm
und einer Dicke von etwa 0,1 bis 5 µm, die mit einer Be
schichtung von farbigen oder farblosen Metalloxiden, insbe
sondere TiO2, Fe2O3, SnO2, Cr2O3, ZnO und anderen Metalloxiden,
allein oder in Mischung, in einer einheitlichen Schicht oder
in aufeinanderfolgenden Schichten versehen sind.
Solche Pigmente sind in zahlreichen Patenten und Patentanmel
dungen beschrieben, wie z. B. den deutschen Patentschriften
14 67 468, 19 59 998, 20 09 566, 21 06 613, 22 14 545,
22 15 191, 22 44 298, 23 13 331, 24 29 762, 25 22 572,
31 37 808, 31 37 809, 31 51 343, 31 51 354, 31 51 355,
32 11 602 und 32 35 017, und können nach den dort beschrie
benen Verfahren hergestellt werden. Solche Pigmente bestehen
in der Regel zu etwa 20 bis 60 Gew.% aus Glimmer, wobei die
Metalloxide im wesentlichen den Rest ausmachen.
Insbesondere katalytisch wirksame Emailbeschichtungen, die
titan- und/oder eisenhaltige Perlglanzpigmente als Oxida
tionskatalysator enthalten, zeichnen sich gegenüber herkömm
lichen Emails durch eine erhöhte Selbstreinigungsfähigkeit
aus.
Das erfindungsgemäße Email enthält 1 bis 50 Gew.%, vorzugs
weise 3 bis 30 Gew.% und insbesondere 5 bis 20 Gew.% an
Oxidationskatalysator.
Die für das Email benötigten Emailfritten werden aus handels
üblichen Emailrohstoffen wie Quarzmehl, Borax, Feldspat,
Natriumpolyphosphat, Zirkonsand, Soda und Kalk bei Temperatu
ren von 1200 bis 1400°C geschmolzen und über wassergekühlte
Stahlwalzen bzw. durch Ablassen in Wasser abgeschreckt. Die
so hergestellten Emailfritten werden trocken auf eine Mahl
feinheit von 0,1-300 µm, vorzugsweise 10-20 µm vermahlen, mit
den Inertstoffen vermischt und naß vermahlen. Das Email wird
auf eine Mahlfeinheit von 1-3 cm3 auf einem Sieb mit
3600-16 900 Maschen/cm2 aufgemahlen. Zuletzt wird der Oxidati
onskatalysator untergemischt.
Zur Prüfung der Selbstreinigungseigenschaften wird die
Überzugsmasse auf Prüfbleche aufgebracht, evtl. getrocknet
und bei Temperaturen von 560 bis 840°c eingebrannt. Die so
hergestellten Emailbeschichtungen haben eine Schichtdicke von
100 bis 500 µm, vorzugsweise von 200 bis 400 µm.
Die Beurteilung der Selbstreinigungsfähigkeit der Emails
erfolgt nach DIN ISO 8291 (Öltest). Im Vergleich zu den
herkömmlichen Emails ca. 7 Zyklen nach DIN ISO 8291, zeigt
das erfindungsgemäße Email eine erhöhte Zyklenzahl.
Die Überzugsmasse kann nach den üblichen Auftragsverfahren
wie Spritzen, Fluten oder Tauchen auf der Metalloberfläche
aufgetragen werden. Gegenstand der Erfindung ist somit auch,
daß die Überzugsmasse in Form einer wäßrigen Suspension im
Zweischicht-Zwei-Brand-Verfahren oder im Zweischicht-Ein-
Brand-Verfahren auf das Metallsubstrat aufgetragen wird.
Das Email wird zur Ausbildung selbstreinigender Beschichtung
en auf Ofenwandungen von Koch-, Back- und Grillgeräten ver
wendet.
Gegenstand der Erfindung ist somit auch die Verwendung des
erfindungsgemäßen Emails für die Beschichtung von Metallsub
straten zur Ausbildung kontinuierlich selbstreinigender
Beschichtungen von Koch-, Back- und Grillgeräten. Geeignetes
Metallsubstrat ist vorzugsweise emaillierfähiger Stahl.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen die nachfolgenden Bei
spiele:
Eine handelsübliche Emailfritte (transparente Mattemail
fritte, MT 7520, Fa. Wendel GmbH) mit einem Erweichungspunkt
von 815°C wurde in einer Kugelmühle trocken auf eine Mahl
feinheit von durchschnittlich 10 bis 200 µm vorgemahlen. Die
vorgemahlene Fritte wurde anschließend mit Inertstoffen
trocken zum Katalytikemail 1 vermischt und nach Mühlen
formel 1 naß aufgemahlen.
Der Katalytikemail 1 setzt sich folgendermaßen zusammen:
MT 7250 vorgemahlen 28
Quarzsand 39
Gesteinsmehl 28
Borphosphat 4,5
Methylcellulose 0,5
Mühlenformel 1
Katalytikemail 1 80
Ton weiß 500*
Blauton 530/N*
Borsäure 0,15
Magnesiumcarbonat 0,15
Natriumnitrit 0,15
Wasser 50.
(Fa. Müllenbach & Thewald).
MT 7250 vorgemahlen 28
Quarzsand 39
Gesteinsmehl 28
Borphosphat 4,5
Methylcellulose 0,5
Mühlenformel 1
Katalytikemail 1 80
Ton weiß 500*
Blauton 530/N*
Borsäure 0,15
Magnesiumcarbonat 0,15
Natriumnitrit 0,15
Wasser 50.
(Fa. Müllenbach & Thewald).
Das Email wurde auf eine Mahlfeinheit von 3 cm3 auf einem Sieb
mit 3600 Maschen/cm2 aufgemahlen.
Dem aufgemahlenen Katalytikemail, nach der Mühlenformel 1,
wurden dann
10 Teile Iriodin 153 (mit TiO2 beschichtetes Glimmer pigment der Teilchengröße 30-100 µm, der Fa. E. Merck. Darmstadt)
zugegeben und kurz untergemischt.
10 Teile Iriodin 153 (mit TiO2 beschichtetes Glimmer pigment der Teilchengröße 30-100 µm, der Fa. E. Merck. Darmstadt)
zugegeben und kurz untergemischt.
Diese Überzugsmasse wurde auf ein grundemailliertes Stahl
muster aufgespritzt, bei ca. 80°C getrocknet und bei 820°C
4 Minuten eingebrannt. Die Schichtdicke betrug 350 µm. Das
fertig emaillierte Muster, nach ISO 8291 getestet, zeigte
eine Selbstreinigungsfähigkeit von 19 Zyklen bis zum Ver
lacken.
- b) Dem aufgemahlenen Katalytikemail, nach der Mühlenformel 1, wurden
10 Teile Iriodin 163 (mit TiO2 beschichtetes
Glimmerpigment der
Teilchengröße 40-200 µm, der
Fa. E. Merck, Darmstadt)
zugegeben. Die Überzugsmasse wurde analog Beispiel a auf ein grundemailliertes Stahlmuster aufgetragen. Bei einer Schichtdicke von 400 µm wurde eine Selbstreinigungs fähigkeit von 17 Zyklen erreicht.
zugegeben. Die Überzugsmasse wurde analog Beispiel a auf ein grundemailliertes Stahlmuster aufgetragen. Bei einer Schichtdicke von 400 µm wurde eine Selbstreinigungs fähigkeit von 17 Zyklen erreicht.
- c) Dem aufgemahlenen Katalytikemail, nach der Mühlenformel 1, wurden
Die Schichtstärke betrug 300 µm. Das fertig emaillierte
Muster, nach ISO 8291 getestet, zeigte eine Selbstreini
gungsfähigkeit von 14 Zyklen.
Claims (6)
1. Katalytisch wirksame Überzugsmasse, dadurch gekennzeich
net, daß sie eine Emailfritte, Inertstoffe und als Oxida
tionskatalysator ein mit ein oder mehreren Metalloxiden
beschichtetes plättchenförmiges Substrat enthält.
2. Verfahren zur Herstellung der Überzugsmasse nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emailfritte vorgemah
len wird, mit den Inertstoffen vermischt und naß aufge
mahlen wird und der Oxidationskatalysator zugegeben wird.
3. Überzugsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil an Oxidationskatalysator bezogen auf das
Email 1 bis 50 Gew.% beträgt.
4. Verwendung der Überzugsmasse nach Anspruch 1 für die
Beschichtung von Metallsubstraten zur Ausbildung kontinu
ierlich Selbstreinigender Beschichtungen auf Ofenwandun
gen von Koch-, Back- und Grillgeräten.
5. Selbstreinigende beschichtete Metallsubstrate, dadurch
gekennzeichnet, daß sie mit einer Überzugsmasse nach
Anspruch 1 beschichtet sind.
6. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsmasse in Form
einer wäßrigen Suspension im Zweischicht-Zwei-Brand- oder
im Zweischicht-Ein-Brand-Verfahren auf das Metallsubstrat
aufgetragen wird.
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- 1993-04-14 JP JP08736793A patent/JP3263473B2/ja not_active Expired - Fee Related
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