DE69117075T2

DE69117075T2 - Keramische glasur mit hoher produktivität

Info

Publication number: DE69117075T2
Application number: DE69117075T
Authority: DE
Inventors: Claudia Hopf; Dieter Schweizer
Original assignee: Aqualon Co
Current assignee: Aqualon Co
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: EP0617702A1; JP3255914B2; CA2120721A1; EP0617702B1; WO1993012047A1; JPH07502005A; DE69117075D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Glasur für keramische Gegenstände. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine keramische Glasur hoher Produktivität für Sanitär-Keramik- Gegenstände.
Aus US 4 228 277 ist bekannt, daß hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose ein klares, wirksames Verdickungsmittel in Latex-Anstrich-Zusammensetzungen und Shampoos ist. Seit dem Zeitpunkt des ursprünglichen Auffindens dieser bindenden Verdickungsmittel wurden zusätzliche Anwendungen wie als Papierbeschichtungs-Zusammensetzungen, usw. gefunden.
Ungebrannte keramische Keramik kann vor dem Brennen mit einer Vielfalt von Glasuren dekoriert und beschichtet werden. Wenn keramische Sanitär-Gegenstände hergestellt werden, muß die Glasur die gleichen exakten Anforderungen erfüllen, wie die für dekorierte keramische Gegenstände. Spülbecken und Toiletten müssen unter Verwendung von Glasuren gebrannt werden, die die Sanitäranforderungen erfüllen und für ausgedehnte Verwendbarkeit geeignet sind.
Celluloseether und Xanthan-Gummen werden als Verdickungsmittel und Bindemittel für derartige keramische Sanitär-Glasuren verwendet.Beim Brennen zersetzen sich solche Polysaccharide und bilden die Glasurmassen- und Metalloxid-Abscheidung auf dem keramischen Gegenstand. Die keramische Glasur Varial ist z.B. eine Mischung von etwa 20 % Xanthan-Gum mit 80 % Natriumpolyphosphat, erhältlich von Chemische Werke Tübingen, Deutschland.
Eine besonders brauchbare keramische Sanitär-Glasur umfaßt Feldspäte, Tone, Kaolin, Quarz, Metalloxide und Fritten, die alle zusammen als keramische Rohmaterialien bezeichnet werden. Diese keramischen Rohmaterialien werden in Wasser suspendiert und durch eine Mischung von Xanthan-Gum und Natriumpolyphosphat stabilisiert. Doch selbst mit ihren Vorteilen und ihrer erwiesenen Brauchbarkeit, gab es Probleme der hohen Kosten und der eingeschränkten Verarbeitbarkeit. Die vorliegende Erfindung soll eine in der Anwendung hochwertige keramische Sanitär-Glasur bereitstellen, die die Nachteile des Standes der Technik überwinden kann.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine keramische Sanitär- Glasur bereitzustellen, umfassend eine verdickende Menge eines hydrophob modifizierten Hydroxyethylcelluloseethers mit einem molaren Hydroxyethyl-Substitutionsgrad (M.S.) zwischen 1,5 und 4,5 und einer gew.-proz. hydrophoben Modifizierung zwischen 0,1 und 2,0.
Eine bevorzugte keramische Glasur umfaßt 20 bis 60 Gew.-% Wasser, 40 bis 80 Gew.-% keramisches Rohmaterial, 0,05 bis 2, Gew.-% hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose, gegebenenfalls 0 bis 10 Gew.-% Natriumpolyphosphat und 0,01 bis 0,2 Gew.-% Stabilisierungsmittel.
Die Vorteile, die bei der Verwendung der Glasur bereitgestellt werden, umfassen geringere Kosten, kürzere Trocknungszeiten, verbesserte Ablauf- und Fließbeständigkeit, reduzierte Schaumbildung (reduzierte Nadelstiche) und größere Bindemittelbeständigkeit. Die Glasur ist bis zu 3 bis 4 Monate lagerungsstabil und hat eine untere Fließgrenze, d.h. hohe Viskosität bei der Scherung null.
Es wurde gefunden, daß eine überlegene Rheologie einer keramischen Glasur die Produktivität, insbesondere für Sanitärprodukte, verbessern kann. Von Vorteil ist eine Fließgrenze, um das Absetzen zu verhindern oder zu reduzieren. Für die Fließeigenschaften ist Pseudoplastizität bei hohem Scheren erwünscht, um den Abrieb von Ausrüstung, speziell bei Sprühanwendung, zu reduzieren. Die einzigartigen Eigenschaften der Glasur werden durch geeignete Qualitäten von hydrophob modifizierter Hydroxyethylcellulose bereitgestellt.
Geeignete Materialien sind von Aqualon Company als Natrosol Plus HM Hydroxyethylcellulose erhältlich. Insbesondere die Qualitäten 330 und 340 haben außergewöhnliche Ergebnisse bei dieser besonderen Anwendung ergeben. Andere geeignete Materialien umfassen hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose Spatterguard von Union Carbide und hydrophob modifizierte Ethylhydroxyethylcellulose Bermocol EH 100 von Berol Nobel.
Die Eigenschaften, die durch diese mit hydrophoben Alkyl- oder Arylalkylgruppen modifizierten Celluloseether bereitgestellt werden, schließen eine Fließgrenze ein, um das Sedimentieren von Glasur zu verhindern oder zu reduzieren, Thixotropie, Stabilisierung gegenüber mikrobiologischem Angriff und Stabilität gegenüber Dispergiermitteln wie Borax.
Verschiedene Begriffe, Definitionen und physikalische Messungen, die allgemein in der keramischen Industrie angewendet werden, haben Bedeutungen und Anwendungen, die der Erklärung gegenüber Laien bedürfen. Leim ist z.B. ein allgemeiner Begriff für ein Bindemittel. Sedimentationsverhalten bezieht sich auf die Stabilität der Glasur zum Suspendieren der keramischen Rohmaterialien. Casson- oder Bingham-Scherverdünnungs körper bezieht sich auf die Rheologie eines Systems, das pseudoplastisch ist, sobald das Fließen nach der Fließgrenze beginnt.
Nadelstiche in der Oberfläche der gebrannten Sanitär-Gegenstände werden durch Schaumblasen verursacht. Diese unbefriedigenden Gegenstände müssen noch einmal beschichtet und noch einmal gebrannt werden, um dieses Problem zu korrigieren. Jedoch nimmt die Produktivität bei der Verwendung der Glasuren der Erfindung zu, da eine dickere Glasur-Beschichtung aufgebracht werden kann, die ein überlegenes Fließen aufweist, wodurch so weniger Nadelstiche als bei den Glasuren des Standes der Technik gebildet werden.
Glasuren, die diese Celluloseether - die mit hydrophoben Aryl- und Arylalkylgruppen modifiziert sind - enthalten, können durch Versprühen oder Abtropfen aufgetragen werden, um eine dickere, jedoch schneller trocknende, Beschichtung mit verbessertem Verlaufen und überlegener Fließ- und Ablaufbeständigkeit bereitzustellen. Zusätzlich dazu werden weniger Nadelstiche beobachtet. Die Glasuren haben eine Fließgrenze, die das Absetzen aufgrund von Sedimentation verhindert. Ein weiterer Vorteil ist die mikrobiologische Stabilität dieser Celluloseether und ihre hohe Toleranz gegenüber Borax, das oft als ein Dispergiermittel in den Glasuren verwendet wird. Wenn es auch nicht mit Bestimmtheit sicher ist, wird doch angenommen, daß die verbindende Natur dieser hydrophob modifizierten Celluloseether das Auftreten einer höheren Glasurstruktur, jedoch mit geringerer Wasserbindungskraft, erlaubt, was es ermöglicht, daß Wasser schneller in den keramischen Gegenstand übertragen wird.
Typische Bestandteile einer keramischen Glasur, die vor der vorliegenden Erfindung angewendet wurde, umfaßten keramische Rohmaterialien, die in einer viskosmachenden Mischung von Xanthan-Gum und Natriumpolyphosphat suspendiert wurden. Nach dem Brennen verblieb eine weiße oder gefärbte, schützende Oberfläche auf dem keramischen Material.
Das neue Bindemittel verleiht der Glasur "Stehvermögen", was das deutsche Wort dafür ist, um die neuen und brauchbaren Eigenschaften der Erfindung zu definieren. Auf englisch ausgedrückt bedeutet dies eine dicke, viskose Glasur, die gute Ausbreitungs- und Ablaufeigenschaften und Verlaufsbeständigkeit hat, was zu der hohen Produktivität und geringeren Nachverarbeitung beiträgt.
Die Erfindung hat industrielle Anwendbarkeit auf dem Gebiet der Keramik-Herstellung. Die folgenden Zubereitungen und Beispiele illustrieren die Praxis der Erfindung, ohne dieselbe einzuschränken

Zubereitung des Standes der Technik

Die folgenen Bestandteile wurden vermischt, um eine Glasur herzustellen, die für keramische Sanitär-Gegenstände oder Dekorfliesen geeignet ist.
Wasser 35 g
keramisches Rohmaterial 65 g
Xanthan-Gum 0,2 g
Natriumpolyphosphat 0,8 g
Die Glasur hatte eine Fließviskosität von 5000 mPa s bei einer Schergeschwindigkeit von 10 s&supmin;¹ und eine Viskosität von 825 mPa s bei einer Schergeschwindigkeit von 100 s&supmin;¹.

Zubereitung gemäß der Erfindung

Die folgenen Bestandteile wurden vermischt, um eine Glasur herzustellen, die für keramische Sanitär-Gegenstände oder Dekorfliesen geeignet ist.
Wasser 35 g
keramische Rohmaterialien 65 g
Natrosol Plus 430 HMHEC,erhältlich von Aqualon 0,21 g
Natriumpolyphosphat 0,83 g
Die Glasur hatte eine Fließviskosität von 9400 mPa s bei einer Schergeschwindigkeit von 10 s&supmin;¹ und eine Viskosität von 868 mPa s bei einer Schergeschwindigkeit von 100 s&supmin;¹.

Beispiel 1

Eine Vielfalt produzierter keramischer Sanitär-Gegenstände (Toiletten, Spülbecken, Badewannen) wurde sowohl mit der Zubereitung des Standes der Technik (Kontrollen) als auch der Zubereitung der Erfindung (Versuch) besprüht. Ein visueller Vergleich dieser Tests zeigte, daß die Versuchsmaterialien schneller trockneten und eine dickere Glasurbeschichtung ergaben, die sowohl eine geringere Neigung zum Verlaufen oder Ablaufen zeigte, als auch weniger Schaumblasen enthielt.
Ein Gegenstand, der mit der Zubereitung der Erfindung besprüht wurde, trocknete in 1 bis 1,5 Minuten, verglichen mit 2 bis 3 Minuten für Gegenstände, die mit der Zubereitung des Standes der Technik besprüht wurden. Diese Gegenstände konnten somit eher gehandhabt und früher in den Ofen zum Brennen gebracht werden. Zusätzlich dazu enthielten weniger gebrannte Gegenstände, die mit der Zubereitung der Erfindung besprüht wurden, offensichtliche Nadelstiche oder abgelaufene Produkte für die eine Nachverarbeitung notwendig ist, wobei der Gegenstand wieder besprüht, getrocknet und gebrannt wurde, um die Defekte zu eliminieren.

Beispiel 2

Unglasierte, keramische Fliesen wurden sowohl in die keramische Kontollglasur und die keramische Versuchsglasur eingetaucht als auch mit denselben besprüht. Sobald die Glasuren trocken waren, wurden diese Proben in einem Ofen bei 1000- 1400 ºC 0,5 bis 4 Stunden gebrannt.
Visuelle Untersuchung sowohl der Kontrollfliesen als auch der Versuchsfliesen ergab insgesamt eine überlegene Qualität der Glasuren, die hydrophob modifiziertes, bindendes Hydroxyethylcellulose-Verdickungsmittel enthalten.

Claims

1. Keramische Glasur, umfassend eine verdickende Menge eines hydrophob modifizierten Hydroxyethylcelluloseethers mit einem molaren Hydroxyethyl-Substitutionsgrad (M.S.) zwischen 1,5 und 4,5 und einer gew.-proz. hydrophoben Modifizierung zwischen 0,1 und 2,0.

2. Keramische Glasur gemäß Anspruch 1, worin der Hydroxyethylcelluloseether Hydroxyethylcellulose oder Ethylhydroxyethylcellulose ist.

3. Keramische Glasur gemäß Anspruch 1, die für Sanitärkeramik-Gegenstände verwendet wird.

4. Keramische Glasur gemäß Anspruch 31 die auf einer gew.- proz. Basis enthält:

Wasser 30-40

keramische Rohmaterialien 60-70

HMHEC 0,1-0,5

Natriumpolyphosphat 0-10.

5. Verfahren zum Glasieren sanitärer Keramik-Gegenstände, umfassend die Stufen:

(1) Besprühen eines nicht-glasierten keramischen Gegenstandes mit eine wäßrigen Glasur eines keramischen Rohmaterials, das aus der Gruppe, bestehend aus Feld-späten, Tonen, Kaolin, Quarz, Metalloxiden, Fritten ausgewählt ist, und hydrophob modifizierter Hydroxyethylcellulose gemäß Anspruch 1, und gegebenenfalls Natriumpolyphosphat;

(2) Trocknen bis der Gegenstand gehandhabt werden kann, ohne daß die Oberflächenglasur beschädigt wird, und

(3) Brennen, um einen glasierten, keramischen Sani tärgegenstand zu erzeugen.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, worin die Glasur einen prozentualen Feststoffgehalt von 40 bis 80 und eine Fließviskosität von 4000-10 000 mPa s bei einer Schergeschwindigkeit von 10 s&supmin;¹, und eine Viskosität von 700- 1000 bei einer Schergeschwindigkeit von 100 s&supmin;¹ bei 20ºC hat.