WO2023025670A1 - Antimicrobial and/or catalytic glaze composition - Google Patents

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WO2023025670A1
WO2023025670A1 PCT/EP2022/073160 EP2022073160W WO2023025670A1 WO 2023025670 A1 WO2023025670 A1 WO 2023025670A1 EP 2022073160 W EP2022073160 W EP 2022073160W WO 2023025670 A1 WO2023025670 A1 WO 2023025670A1
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glaze composition
zinc
aluminum
metal
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PCT/EP2022/073160
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Jan Interwies
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N-Tec Gmbh
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    • C04B2111/2092Resistance against biological degradation

Definitions

  • the invention relates to a glaze composition that can be used to finish the surface of a ceramic object and impart antimicrobial and/or catalytic properties to the surface Roof tiles, a tile, a slab - i.e. a large panel with an edge length of at least 1.5 m, which is used as such or can be divided into smaller pieces -, a facade panel, fireclay, a chimney pipe, a kitchen worktop, a kitchen sink or similar.
  • Surface finishing can be carried out on fired, partially fired or unfired ceramic substrates such as green ceramic bodies, clay or loam, as well as engobed, glazed or unglazed substrates.
  • the glaze composition is particularly suitable for the surface finishing of fine stoneware. Since this is mostly not glazed, its surface has a high sensitivity to dirt, which should be reduced with the help of a surface treatment, also known as surface refinement.
  • Known surface finishes usually consist of a mixture of different metal oxides, which are present according to the Seger formula in such amounts to one another that the overall mixture has a neutral pH.
  • at least one metal compound with an antimicrobial effect such as zinc oxide
  • zinc oxide is added to the metal oxide mixture.
  • Such a composition and the corresponding surface finish are described, for example, in EP 3 053 902 A1.
  • a key feature of this and similar metal oxide compositions is a very high proportion of zinc oxide, exceeding 35 percent by weight in the case of EP '902.
  • investigations of such compositions by the applicant have shown that the corresponding surface finishes are only very slightly pronounced, despite the high proportion of zinc oxide possess antimicrobial and catalytic properties.
  • the high proportion of zinc oxide means that only matt glazes are available, some of which are rough because the zinc oxide forms coarser particles on the surface
  • the object of the invention is to specify a glaze composition which gives a ceramic object treated therewith a surface finish with pronounced antimicrobial and/or catalytic properties without noticeably changing the optical properties of the ceramic object.
  • the invention thus relates to a glaze composition with an antimicrobial and/or catalytic effect for the surface finishing of a ceramic object, which comprises at least one silicon compound, at least one aluminum compound and at least one antimicrobial and/or catalytic metal compound, the metal of the at least an antimicrobial and/or catalytic metal compound selected from the group consisting of zinc, tin, copper, calcium, strontium, lanthanum, cerium, iron, nickel, vanadium, molybdenum and tungsten.
  • the weight ratio of aluminum to silicon in the glaze composition is at least 0.30, and the proportion of the metal of the at least one antimicrobial and/or catalytic metal compound in the glaze composition is at most 20% by weight.
  • the pH of an aqueous slurry of the glaze composition is in a non-neutral range, deviating by at least 0.2 from pH 7, i.e. it is either acidic (pH ⁇ 6.8) or alkaline (pH > 7 ,2).
  • Antimicrobial properties are understood in the context of the invention to mean, in particular, antibacterial, antiviral, fungicidal and algicidal properties.
  • an active metal compound or an antimicrobial metal refers accordingly to substances which are suitable for imparting antimicrobial properties to a surface finish produced using them.
  • a catalytic effect is usually understood to mean influencing the kinetics of a chemical reaction, for example in order to start the latter, to accelerate it and/or to steer it in a specific direction.
  • the catalytic action is primarily aimed at decomposing pollutants and/or pollutants, in particular Air pollutants, by means of the catalytic metal compound or the catalytic metal.
  • a subcategory of catalytic action is photocatalytic action, in which the catalytic reactions take place under the influence of light.
  • a photocatalytic effect is to be understood as meaning a catalytic effect that takes place under the influence of light, and in particular the decomposition of dirt and/or (air) pollutants under the influence of light using at least one photocatalytic metal compound or one photocatalytic metal.
  • the latter refer to substances that are able to achieve a photocatalytic effect.
  • Catalytic or photocatalytic effects can be detected in a manner known in the prior art, for example by means of a methylene blue test.
  • the antimicrobial and/or catalytic metal compound is referred to below as the “active metal compound”, and the antimicrobial and/or catalytic metal as the “active metal”.
  • active metal compound the antimicrobial and/or catalytic metal compound
  • active metal the antimicrobial and/or catalytic metal
  • the pH of the aqueous slurry of the glaze composition according to the invention preferably deviates by at least 0.3 or 0.4 or 0.5 or 0.6 or 0.7, in particular by at least 0.8 or 0.9 and particularly preferably by at least 1 .0 from the neutral pH value of 7.
  • the pH value for the acidic range is therefore preferably at most 6.x, where x can be 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, or at most 5.y or 4.y, where y is 0 in each case , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9.
  • the pH is preferably at least 7.z, where z can be 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9, or at least 8.y or 9.y, where y is 0, 1, can be 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9.
  • the glaze composition is chosen so that the pH value deviating from pH 7 is not only present in its aqueous suspension, but also remains either in the acidic or in the alkaline range after firing of the composition and accordingly also with the glaze composition finished surface of the ceramic object has a pH value as described above which is not neutral and in particular deviates from pH 7 by at least 0.2.
  • the pH of the finished surface can be determined, for example, by means of an aqueous solution of bromothymol blue, which is suitably applied to the finished surface of the ceramic article.
  • the bromothymol blue solution is known to be green at neutral pH, yellow in the acidic range and blue in the alkaline range.
  • the weight ratio of aluminum to silicon which are present in the form of at least one aluminum compound and at least one silicon compound in the glaze composition according to the invention.
  • a weight ratio based on the metal atoms is defined according to the invention, since the extensive investigations carried out within the scope of the invention have shown that, in order to achieve a good antimicrobial effect, it is evident that suitable mixed-crystal structures are produced on the surface of the finishing layer, which in turn requires a certain ratio of aluminum to silicon.
  • This weight ratio of aluminum to silicon in the glaze composition is at least 0.3. This weight ratio is generally in excess of that found in conventional glaze compositions for making surface finishes.
  • the proportion of aluminum relative to silicon is generally higher in the glaze compositions of the present invention than comparable prior art glaze compositions.
  • this can be modified to a glaze composition according to the invention by adding an aluminum compound and optionally further compounds for adjusting the pH value and/or an active metal compound.
  • suitable ratios of aluminum to silicon are in particular >0.35, >0.4, >0.45, >0.5, >0.55 and >0.6.
  • the weight ratio of aluminum to silicon in the glaze composition according to the invention is preferably in a range which is selected from the group consisting of from 0.30 to 5.0, from 0.30 to 4.0, from 0.30 to 3, 0, from 0.40 to 5.0, from 0.40 to 4.0, from 0.40 to 3.0, from 0.40 to 1.2, from 0.45 to 5.0, from 0, 45 to 4.0 and from 0.45 to 3.0.
  • the proportion of the active metal compound in the glaze composition according to the invention is comparatively low. It is added so that the metal content of the active metal compound is at most 20% by weight based on the total glaze composition.
  • the calculation of the proportions by weight of the individual components of the glaze composition and accordingly the total weight of the glaze composition is carried out without taking any solvents into account. Of course, this does not rule out that individual, several or even all components of the glaze composition are added in dissolved or suspended form. In this case, however, the proportion of solvent in which the added component is dissolved or suspended is not included in the calculation of the proportion by weight or the proportion of solvent is deducted from the calculation of the proportion by weight of the corresponding component.
  • the comparatively small proportion of at least one active metal compound, hereinafter also simply referred to as metal compound, which is required to achieve the antimicrobial and/or catalytic effect is not only advantageous with regard to the reduced costs, but in fact, as a rule, also a prerequisite for achieving a sufficient effect in the first place.
  • the investigations accompanying the invention surprisingly showed that precisely the high proportion of active metal compounds used in the prior art means that the surface treated with a corresponding glaze composition has a comparatively low antimicrobial and/or catalytic effect.
  • the investigations carried out suggest that the metal compounds used, when used in larger amounts, act as fluxing agents in the glaze composition. As a result, they melt together with the other components of the glaze composition and become embedded in the vitreous melts that form.
  • the active metal compound is added so that the content of the active metal is at most 20% by weight of the glaze composition.
  • the proportion of the metal in the active metal compound is preferably lower and is, for example, at most 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11 or 10 percent by weight, particularly preferably less than 9 or 8 percent by weight and in particular less than 7 or 6 or 5% by weight of the total glaze composition. If several active metal compounds are used, the amounts stated relate to the totality of the metals of all active metal compounds. In principle, any combination of the active metal compounds mentioned is possible. Combinations containing a zinc compound are particularly preferred.
  • a zinc compound such as zinc oxide
  • its proportion is preferably at most 10 percent by weight, particularly preferably less than 8 percent by weight and in particular 3 to 7 percent by weight of the entire glaze composition. Glaze compositions of this type generally lead to transparent, colorless glazes.
  • the inventive combination of the features of a suitable ratio of aluminum to silicon, the adjustment of the pH such that it is not neutral, and a suitable and comparatively small amount of an active metal compound in the glaze composition has the result that the metal compound does not lose its catalytic and/or antimicrobial activity when the glaze composition is fired, but is present in an active form on the surface of the finishing layer formed on the ceramic article. It is essential that the metal compound does not form a vitreous melt with other components of the glaze composition and is not embedded in such a melt. Rather, mixed crystals are formed on the surface of the finishing layer, in the crystal lattice of which metal atoms of the at least one active metal compound are incorporated. This mixed crystal formation is only possible if the parameters described above are observed at the same time.
  • the desired mixed crystal formation can be promoted in a targeted manner by a suitable choice of the components of the glaze composition.
  • the selection is made in particular taking into account the conditions under which the firing process of the glaze composition is to take place on the ceramic object to be finished, in particular taking into account the firing temperature and the firing time.
  • the components and in particular the active metal compound are expediently selected in such a way that, at the selected firing temperature and within the specified firing time, they form a melt from which crystallization and the formation of the desired mixed crystals can take place.
  • Frits can be used, for example, to set a suitable viscosity in the melt of the glaze composition, which enables crystallization of the desired mixed crystals from the melt.
  • frits containing at least one active metal in the glaze composition it is possible and sometimes even advantageous to use frits containing at least one active metal in the glaze composition, and it has been observed that the antimicrobial and/or catalytic effect of the composition can thereby be even further improved.
  • frits are preferably only used in addition to an active metal compound that is not present in the form of frits.
  • frits containing zinc can advantageously be used in combination with at least one zinc-containing compound which is not in the form of a frit in the glaze composition according to the invention.
  • the desired antimicrobial and/or catalytic effect cannot generally be achieved with zinc-containing frits alone.
  • the metal of the active metal compound used according to the invention is selected from the group consisting of zinc, tin, copper, calcium, strontium, lanthanum, cerium, iron, nickel, vanadium, molybdenum and tungsten.
  • the tin compounds are those that can be used to produce glazing compositions and surface finishes whose pH is in the acidic range.
  • Tin oxide, tin hydroxide and tin chloride or any mixtures thereof are used as preferred tin compounds.
  • Tin hydroxide and tin chloride are converted into tin oxide during firing and, like tin oxide itself, together with other components of the glaze composition, form oxidic - i.e.
  • oxygen-containing - mixed crystals which accumulate on the surface of the surface finish of a ceramic object treated with the glaze composition and are responsible for a high catalytic and/or or ensure antimicrobial activity of the finished surface.
  • the other active metal compounds i.e. those of zinc, copper, calcium, strontium, lanthanum, cerium, iron, nickel, vanadium, molybdenum and tungsten - are suitable for the production of basic glaze compositions, which lead to refined surfaces with an alkaline pH value.
  • compounds of zinc, strontium, iron, copper and nickel are preferred, with zinc compounds being particularly preferred in the present invention.
  • Combinations of the metal compounds mentioned can also be used.
  • Combinations of zinc and strontium compounds for example, produce very good results.
  • Even tin compounds can be used to form alkaline glaze compositions when combined with a sufficient amount of alkaline components. However, this is not preferred according to the invention, also because tin compounds usually lead to clouding and thus to an optical impairment of the surface finish obtained.
  • the metal compounds are preferably selected from the group consisting of oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, sulfates, chlorides or mixtures thereof. Sulfates and chlorides are preferably only used in combination with other naturally basic metal compounds in order to be able to reliably adjust the pH of the glaze composition to at least 7.2.
  • Metal compounds which are particularly preferred according to the invention are zinc oxide, zinc hydroxide or zinc carbonate and mixtures thereof. As mentioned, these can also be combined with other active metal compounds, such as those of strontium, in particular strontium hydroxide and/or strontium carbonate, the latter also giving good results on their own—without zinc compounds.
  • tin compounds are the metal compounds that are not initially present as oxides and are converted into oxides during the firing process.
  • other metal compounds which can be converted into the corresponding oxides during firing such as oxalates, can in principle also be used.
  • Oxidic mixed crystals are formed from the oxides in combination with elements of the other components of the glaze composition during the firing process.
  • these mixed crystals accumulate on the surface of the finishing layer, where they develop a high catalytic effect.
  • the components of the glaze composition at least partially in the form of naturally occurring rocks. These are ground up before addition and added in powder form.
  • Carbonate minerals for example, are suitable for use in a basic pH glaze composition.
  • rocks that are low in silicate and/or rocks that are rich in aluminum are preferably used, which are found among other things among igneous rocks. Suitable examples are bentonite, calcite, diabase, dolomite, foil syenite, kaolin, melilite, montmorillonite, mullite, nepheline, olive, plagioclase, pyroxene and syenite.
  • the parameters pH value, Al:Si ratio and proportion of the active metal compound specified according to the invention can be adjusted by suitable selection of the minerals and their proportions by weight—if necessary by supplementing missing proportions by adding pure individual compounds.
  • composition of the components of the glaze composition according to the invention it has proven advantageous to select only those with a basic pH if a glaze composition is to be produced with a pH in the alkaline range, and - apart from the required Silicon compound - to avoid acidic and especially strongly acidic components if possible.
  • a glaze composition with an acidic pH if possible only those components are used which have an acidic pH, while alkaline and in particular strongly alkaline components are not used if possible - apart from the required at least one aluminum compound.
  • the invention deviates from the generally customary procedure in which, according to the Seger formula, components from the basic, neutral and acidic groups are put together in such a way that a neutral pH results.
  • the at least one aluminum compound which must be contained in the glaze composition according to the invention is preferably selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum hydroxide, aluminum nitrate and aluminum alcoholates.
  • the latter can be in whole or in part be hydrolyzed.
  • the alcohol residue is preferably selected from aliphatic saturated, branched or unbranched alcohol residues with 1 to 8 and in particular! up to 4 carbon atoms. Preferred examples are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-, sec- or tert-butanol or mixtures thereof.
  • the aluminum compound is particularly preferably selected from aluminum oxide or aluminum hydroxide.
  • the at least one silicon compound that must also be present is expediently selected from the group consisting of frits, clay minerals and quartz powder, with the latter being less preferred.
  • the metal compound therefore expediently has an average particle diameter D 50 of 1 nm to 30 ⁇ m, preferably 50 nm to 500 nm, particularly preferably 50 nm to 200 nm and in particular 50 to 100 nm.
  • the at least one aluminum compound such as aluminum oxide or aluminum hydroxide this preferably has an average particle diameter D 50 of 1 nm to 30 ⁇ m and in particular of 1 to 6 ⁇ m.
  • a maximum particle size of 30 ⁇ m for the aluminum compound is also preferred because with larger particle diameters the aluminum compound no longer forms eutectics with other components of the glaze composition under the usual firing conditions.
  • the formation of a eutectic can lower the melting point of the glaze composition, which in turn affects the viscosity of the melt and thus the ability to form the desired mixed crystals.
  • the interaction of aluminum compounds such as aluminum oxide with zinc compounds such as zinc oxide promotes mixed crystal formation.
  • the formation of mixed crystals, in the crystal structure of which metal atoms of the at least one active metal compound are incorporated, is important in order to achieve high catalytic and/or antimicrobial activity of the surface finish of a ceramic object produced from the glaze composition according to the invention.
  • Crystal formation can be promoted by suitably adjusting the viscosity of the melt formed during the firing process.
  • a possibility of adjusting the viscosity of the melt which is known per se, consists in a suitable choice of the concentration of the melt phase formers or fluxes in the glaze composition. It has already been mentioned that some of the glaze components used as active metal compounds, such as zinc oxide in higher amounts of, for example, more than about 8 and in particular more than 10 percent by weight, themselves act as fluxes.
  • the glaze composition is additionally at least one Added melt phase former/flux.
  • Preferred melt-phase formers/fluxes are, for example, alkali metal and/or alkaline earth metal compounds, since it has been found that they can also improve the catalytic effect of surface finishing. This is attributed to the fact that the alkali and alkaline earth metals, of which sodium, potassium, magnesium, calcium and barium are preferred, promote the formation of the mixed crystals and are incorporated into the crystal structure themselves to form active basic silicates, thereby increasing antimicrobial and catalytic properties evoke activity.
  • melt-phase formers/fluxes which of these melt-phase formers/fluxes are actually used depends, among other things, on whether a glaze composition with an alkaline or an acidic pH value is to be produced. As already mentioned, it is preferable, if possible, to use acidic or at least neutral components for acidic glaze compositions, but preferably alkaline or at least neutral components for alkaline glaze compositions.
  • acidic or at least neutral components for acidic glaze compositions but preferably alkaline or at least neutral components for alkaline glaze compositions.
  • alkali metal and/or alkaline earth metal halides, in particular chlorides are suitable.
  • suitable basic melt phase formers or fluxes are preferably selected from alkali metal or alkaline earth metal oxides, hydroxides, carbonates, phosphates, silicates or tungstates.
  • melt phase formers/fluxing agents can also be used.
  • the quantity with which the melt phase former/the flux is added to the glaze composition is - as mentioned - selected in such a way that oxidic mixed crystals can form in the melt of the glaze composition at the selected firing temperature within the firing time, the dissolving of the active metal compound(s) in a glassy melt, on the other hand, is prevented.
  • melt-phase former/flux promote such an undesired dissolution of the active metal compound in the glass matrix.
  • Appropriate amounts of melt phase former/fluxing agent can be readily determined by simple experimentation.
  • Glaze compositions that are to be fired at a comparatively low temperature and/or in rapid firing generally require a higher proportion of melt phase formers/fluxes than those that are fired at a higher temperature.
  • a frit can also be added to the glaze composition. This can take place as an alternative to or in addition to the addition of the melt phase former.
  • a frit containing the metal of the at least one active metal compound is preferably added.
  • the frit then serves not only to adjust the viscosity of the melt, but is also suitable for improving the antimicrobial and/or catalytic effect of the surface finish produced.
  • the frit will usually be present in the glaze composition in an amount of up to 65% by weight, in particular at most 60, 50, 40, 30 or 25% by weight.
  • the appropriate amount can easily be determined by simple experiments. In all cases is when adding other compounds, care must be taken to ensure that the specified ratio of aluminum to silicon of at least 0.3 is not shifted outside the specified range as a result of the addition
  • the invention may also be practiced by modifying glaze compositions known in the art to have the above-described properties of a suitable aluminum to silicon ratio, a pH differing from pH 7 by at least 0.2, and have a proportion of metal of at least one active metal compound of at most 20 percent by weight, so that they are able to form the desired mixed crystals and thus a high catalytic and/or antimicrobial activity on the ceramic object to be refined during the firing process.
  • a suitable aluminum compound such as aluminum oxide or aluminum hydroxide.
  • a shift in the pH value into the alkaline range can also be achieved in this way.
  • Aluminum compounds such as aluminum oxide in particular also have an influence on the viscosity of the melt of the glaze composition formed during firing and prevent the melt from melting too early or being too liquid, in which crystallization and formation of the desired mixed crystals cannot take place. If necessary, the proportion of the active metal compound can be reduced by increasing the other components of the glaze composition, whereby a suitable viscosity of the melt can also be set using components such as fluxes in order to promote the formation of the mixed crystals, if this should be necessary.
  • the active properties of the surface finishing layers produced using the glaze composition according to the invention can be adjusted in such a way that the catalytic or the antimicrobial properties predominate.
  • the use of calcium compounds enhances the catalytic properties, while zinc compounds provide both catalytic and antimicrobial properties.
  • Compounds of the metals zinc, lanthanum, molybdenum and tungsten can impart not only antimicrobial and/or catalytic but also photocatalytic properties to the glaze composition according to the invention. It is thus possible to produce surfaces with photocatalytic properties even without the addition of a titanium compound that is otherwise commonly used. With regard to the potentially health-endangering and in particular carcinogenic properties discussed for titanium dioxide, this is another great advantage of the present glaze compositions and the products contained with them.
  • the glaze composition according to the invention can in principle be applied in any manner known in the prior art.
  • the glaze composition is preferably slurried in a suitable solvent before application to the substrate surface to be finished.
  • Aqueous solvents such as water-alcohol mixtures and in particular pure water are preferred.
  • the slurry can be applied to the substrate surface in any suitable manner be, for example by steam atomization, pouring, centrifuging, flooding, dipping, rolling or printing or, which is preferred according to the invention, by spraying. By spraying, particularly even applications can be achieved with a very small layer thickness.
  • the spraying can take place, for example, by means of airless or HVLP spraying.
  • the airless spraying method is carried out, for example, with a membrane pump and a pressure of up to 300 kPa or also with high pressure of up to 30,000 or 40,000 kPa, the slurry being applied to the substrate without the action of an atomizing agent.
  • the atomization pressure is generally in the range of 700 to 1300 kPa and in particular around 1000 kPa.
  • the basic procedure is known to those skilled in the art. Since only a small layer thickness has to be achieved, a single spraying process is usually sufficient. However, if necessary, several spraying processes can be carried out one after the other.
  • the firing process itself takes place in a manner customary in the prior art for glaze compositions and generally at a temperature between 650 and 1350°C, preferably at 800 to 1250°C.
  • the glaze composition can be fired both in short firing and in long firing, with the duration of firing usually being between 0.5 and 5 hours for short firing and between 5 and 40 hours for long firing.
  • the glaze composition according to the invention is suitable for finishing practically any conceivable ceramic object whose surface is to be given improved surface properties, so that it offers protection against aggressive environmental or chemical influences, for example, is water, dirt or lime-repellent or easy to clean becomes.
  • the surface can be completely or only partially provided with a surface finish.
  • the surface finish can be applied to fired, partially fired or unfired ceramic substrates such as green ceramic bodies, clay or loam, as well as engobed, glazed or unglazed 1
  • Suitable ceramic substrates come from the field of sanitary ceramics, building ceramics or laboratory ceramics. Concrete examples are roof tiles, tiles (both for floors and walls), slabs, facade panels, fireclay, chimney pipes, kitchen worktops, kitchen sinks or the like.
  • a particularly preferred ceramic substrate is fine stoneware, for example in the form of wall or floor tiles, which - like the other coated ceramic objects - is given a hard-wearing and in particular dirt-repellent surface thanks to the surface finishing layer according to the invention, which is also self-cleaning due to its catalytic or photocatalytic properties.
  • the antimicrobial, catalytic or photocatalytic properties of the surface finishing layer produced using the glaze composition according to the invention are based primarily on the formation of mixed crystals of the metal of the active metal compound with silicon and/or aluminum and oxygen. If alkali or alkaline earth metal-containing compounds were also added to the glaze composition as melt phase formers or fluxes, the mixed crystals formed also contain the corresponding alkali or alkaline earth metal elements in the crystal lattice. If the active metal compound is a zinc compound, mixed crystals are formed that correspond to the formula 2 ZnO • SiO 2 , with other metal atoms such as the alkali or alkaline earth metals already mentioned being incorporated into the crystal lattice, depending on the overall composition of the glaze composition .
  • mixed crystals of different composition are usually formed, distributed over the surface finishing layer.
  • the formation of uniform mixed crystals of the same composition over the entire surface is rather the exception.
  • the metal of the active metal compound is zinc, various zinc silicon aluminum oxide crystals and/or alkali/alkaline earth zinc silicon aluminum oxide crystals form .
  • zinc silicon aluminum hydroxide crystals and/or alkali metal/alkaline earth zinc silicon aluminum hydroxide crystals are also formed.
  • the mixed crystals are generally formed with a concentration gradient of the active metal elements, which are essentially concentrated in an area pointing towards the outer surface of the layer
  • concentration of the metal atoms then decreases in the lower-lying areas from about 1 gm depth of the finishing layer.
  • the catalytically active metal elements in the mixed crystals are present exactly where they are supposed to develop their activity, namely on the outermost surface of the finished ceramic object.
  • the cause of this concentration gradient of the active metal is assumed to be that during the firing process the material on the surface of the ceramic object initially forms a vitreous layer with components of the glaze composition.
  • a dedicated layer boundary between the surface of the ceramic object and the finishing layer can hardly or not at all be discerned in the finished ceramic object.
  • the vitreous layer formed by the object then grows out the active mixed crystals and accumulates with the active metal during the crystallization process.
  • the height at which the mixed crystals grow out of the vitreous layer is usually at most 100 ⁇ m, in particular at most 50 ⁇ m and predominantly not more than 25 ⁇ m, measured perpendicularly to the surface of the ceramic object.
  • Example 1 Calcium Containing Active Glaze Composition
  • MgO modified it first by adding a flux (magnesium oxide) and then by adding an active metal compound (zinc oxide) to give the following modified glaze compositions: a) Glaze composition modified with MgO
  • the glaze composition a) After being slurried in water, the glaze composition a) is applied to the surface of a ceramic object to finish its surface and, after firing, results in a finish with a basic pH value (pH>8, measured with an aqueous bromothymol blue solution) and catalytic properties.
  • a basic pH value pH>8, measured with an aqueous bromothymol blue solution
  • Glaze composition a) can be further modified by adding a zinc compound: b) Glaze composition additionally modified with zinc oxide
  • the glaze composition b) After being slurried in water, the glaze composition b) is applied to the surface of a ceramic object to finish it and, after firing, results in a finish with a basic pH value (pH>8, measured with an aqueous bromothymol blue solution) and antimicrobial and catalytic properties.
  • a basic pH value pH>8, measured with an aqueous bromothymol blue solution
  • the active metal compound is added in the form of zinc carbonate:
  • the zinc carbonate converts to zinc oxide during firing. Surfaces with antimicrobial, catalytic and photocatalytic properties are formed.
  • the calcium-containing glaze composition (Protecta) of Example 1 is first modified by adding 9.7% calcium carbonate to an active glaze composition according to the invention and, after being slurried in water, applied to the surface of a ceramic article to finish it. Firing results in a coating with a basic pH value (pH > 8, measured with an aqueous bromothymol blue solution) and catalytic properties.
  • Example 4 Barium and calcium containing active glaze composition
  • an active glaze composition is prepared by adding a zinc compound that is not in the form of a frit. Specifically, 6% zinc oxide is added, which leads to an active glaze composition with the following ingredients:
  • a surface finish made using this glaze composition exhibits high antimicrobial, catalytic and photocatalytic activity.
  • Example 5 Barium and calcium containing active glaze composition
  • a glaze composition corresponding to Example 4 can also be obtained when zinc carbonate is used instead of zinc oxide.
  • Such a glaze composition has, for example, the following components:
  • Example 6 Barium and calcium containing active glaze composition
  • barium- and calcium-containing glaze composition which contains zinc in the form of a zinc-containing frit and, in addition, magnesium oxide and which has the following components: SiO 2 45.0% Al2O3 19.0% BaO 17.0% ZnO 4.0% Na 2 O 4.0%
  • an antimicrobial, catalytic and photocatalytic glaze composition is prepared by adding a zinc compound, which is not in the form of a frit glaze composition with the following components:
  • the components of the glaze compositions mentioned in the above examples do not necessarily have to be added in the form of the oxides mentioned.
  • one, several or all of the components mentioned can be added in the form of other metal compounds, which can be converted into the corresponding oxides during the firing process.
  • suitable metal compounds have already been mentioned in the previous description, in particular carbonates, halides, hydroxides, nitrates, phosphates, sulfates, etc. It is also possible to add the components of the glaze composition at least partially in the form of naturally occurring rocks that have previously been ground into powders.
  • carbonate rocks and silicate-poor and/or aluminum-rich rocks in particular igneous rocks such as bentonite, calcite, diabase, dolomite, foidsyenite, kaolin, melilite, montmorillonite, mullite, nepheline, olive, plagioclase, pyroxene and syenite are suitable. These are used in amounts such that conversion into the oxides gives the percentages given in the examples.
  • the glaze compositions are suspended in water. About 0.2 to 5.0, preferably 0.4 to 3.0, in particular 0.5 to 1.8 parts by volume of water are added per part by volume of glaze composition.
  • a raw and unfired green tile body produced in a manner customary in the prior art is dried until its water content is at most 1 to 8%.
  • the glaze composition according to the invention as a slurry is applied to the green tile compact. The application is done in a single layer. A multi-layer application is possible, but - apart from sanitary glazes - not preferred in order to obtain the thinnest possible layer.
  • the temperature of the green tile compact during application is 15 to 150°C, preferably 40 to 80°C.
  • the slurried glaze composition is applied by spraying according to the following parameters:
  • Spraying spraying pressure 100 - 1000 kPa, preferably 400 - 700 kPa
  • Needle variable diameter 0.3 to 2.5 mm, preferably 0.5 to 1.5 mm
  • the amount of the composition is 10 to 350 g/m 2 , preferably 150 to 250 g/m 2 .
  • the green body After application of the glaze composition, the green body is optionally dried again, in which case it is then heated to a temperature in the range from room temperature (20°C) to 300°C, preferably from 35 to 150°C. Drying and heating of the green body is not necessary, especially in cases where the furnace has a drying zone in the heating zone at the beginning of the furnace section.
  • the green body is transported into a kiln in a heated state or alternatively at room temperature to be fired. The burning process takes place in a manner that is customary in the prior art, for example in accordance with one of the following alternatives:
  • Short firing Temperature: 1050° C. to 1280° C., preferably 1120° C. to 1250° C.
  • the tile After leaving the oven, the tile is ready and can be packaged, optionally after allowing it to cool to room temperature.
  • the height at which the mixed crystals protrude over the adjacent surface is less than 25 ⁇ m.
  • the finishing layer cannot be seen with the naked eye and, in comparison to an unfinished tile, does not cause any visual impairment.
  • Electron micrographs which are attached as FIGS. 5 to 14, were taken of the outer surfaces of surface finishing layers produced according to the invention.
  • FIGS. 1 to 4 show electron micrographs of conventional surface finishes.
  • the image section corresponds to 150 pm by 100 pm in the actual surface structure. Show in detail:
  • Fig. 2 shows another example of a conventional barium-containing glaze
  • Fig. 3 shows a conventional calcium-containing glaze
  • FIG. 5 shows a surface treatment according to the invention from a calcium-containing glaze composition with zinc carbonate
  • FIG. 6 shows a surface finishing according to the invention from a further calcium-containing glaze composition with zinc carbonate
  • FIG. 7 shows a surface treatment according to the invention from a calcium-containing glaze composition with zinc oxide
  • 10 shows a surface finish of yet another barium-containing glaze composition with zinc oxide according to the invention
  • 11 shows a sanitary glaze made from a glaze composition according to the invention with zinc oxide
  • FIG. 12 shows another sanitary glaze made from a glaze composition according to the invention with zinc oxide.
  • the recordings show that the surface structure of conventional surface finishes is very smooth.
  • the photographs of the surface finishes according to the invention show a strong crystallization which is caused by the mixed crystals formed according to the invention.
  • These mixed crystals are structures of the formula 2ZnO.SiO.sub.2 and other oxygen-containing crystals which, in addition to silicon and zinc, contain the other metals contained in the glaze composition incorporated into the crystal lattice.
  • these are zinc silicon aluminum oxide crystals, alkali metal/alkaline earth metal zinc silicon aluminum oxide crystals, zinc silicon aluminum hydroxide crystals and/or alkali metal/alkaline earth metal zinc silicon aluminum hydroxide crystals.
  • mixed crystals of different compositions are distributed side by side over the finished surface.
  • These structured and differentiated surfaces are held responsible for the outstanding antimicrobial, catalytic and, with appropriate doping, also photocatalytic properties of the surface finishing of ceramic objects according to the invention.
  • FIGS. 5 and 6 show surface finishes that were produced from calcium-containing glaze compositions that were modified by the addition of zinc carbonate.
  • the zinc content in the surface finish shown in FIG. 5 is 11.2% by weight and the composition corresponds overall to glaze B in Table 1, while FIG. 6 shows a composition corresponding to glaze E with 8.9% by weight zinc .
  • FIG. 7 shows a surface finish made from a zinc oxide modified calcium-containing glaze composition and having the composition of glaze F of Table 1.
  • FIG. Figures 8 through 10 are illustrations of surface finishes of barium containing zinc oxide modified glaze compositions, in which the final finish shown has the composition of glazes A, C and D of Table 1, respectively.
  • FIGS. 11 and 12 show sanitary glazes whose composition corresponds to glazes G and H in Table 1.

Abstract

The invention relates to a glaze composition having an antimicrobial and/or catalytic effect for surface finishing of a ceramic item, which glaze composition comprises at least one silicon compound, at least one aluminium compound and at least one antimicrobial and/or catalytic metal compound, wherein the metal of the at least one antimicrobial and/or catalytic metal compound is selected from the group consisting of zinc, tin, copper, calcium, strontium, lanthanum, cerium, iron, nickel, vanadium, molybdenum and tungsten. In the glaze composition, the weight ratio of aluminium to silicon is at least 0.30, the proportion of the metal of the at least one antimicrobial and/or catalytic metal compound in the glaze composition is at most 20 wt.% and an aqueous slurry of the glaze composition has a pH that deviates from pH 7 by at least 0.2. The invention also relates to a method for coating a ceramic item with the antimicrobially and/or catalytically acting glaze composition and to a coated ceramic item produced according to the method.

Description

ANTIMIKROBIELLE UND/ODE KATALYTISCHE GLASURZUSAMMENSETZUNG ANTIMICROBIAL AND/OR CATALYTIC GLAZE COMPOSITION
[0001 ] Die Erfindung betrifft eine Glasurzusammensetzung, die zur Veredelung der Oberfläche eines keramischen Gegenstandes verwendet werden kann und der Oberfläche antimikrobielle und/oder katalytische Eigenschaften verleiht Bei dem keramischen Gegenstand kann es sich beispielsweise um eine Sanitärkeramik, Baukeramik oder Laborkeramik handeln, zum Beispiel einen Dachziegel, eine Fliese, ein Slab - also eine große Platte mit einer Kantenlänge von mindestens 1 ,5 m, die als solche verwendet wird oder in kleinere Stücke zerteilt werden kann -, eine Fassaden platte, Schamotte, ein Kaminrohr, eine Küchenarbeitsplatte, eine Küchenspüle oder Ähnliches. Die Oberflächenveredelung kann an gebrannten, teilweise gebrannten oder ungebrannten keramischen Substraten wie keramischen Grünlingen, Ton oder Lehm sowie engobierten, glasierten oder unglasierten Substraten vorgenommen werden. Besonders eignet sich die Glasurzusammensetzung zur Oberflächenveredelung von Feinsteinzeug. Da dieses überwiegend nicht glasiert wird, weist seine Oberfläche eine hohe Schmutzempfindlichkeit auf, die mithilfe einer Oberflächenvergütung, auch als Oberflächenveredelung bezeichnet, reduziert werden soll. The invention relates to a glaze composition that can be used to finish the surface of a ceramic object and impart antimicrobial and/or catalytic properties to the surface Roof tiles, a tile, a slab - i.e. a large panel with an edge length of at least 1.5 m, which is used as such or can be divided into smaller pieces -, a facade panel, fireclay, a chimney pipe, a kitchen worktop, a kitchen sink or similar. Surface finishing can be carried out on fired, partially fired or unfired ceramic substrates such as green ceramic bodies, clay or loam, as well as engobed, glazed or unglazed substrates. The glaze composition is particularly suitable for the surface finishing of fine stoneware. Since this is mostly not glazed, its surface has a high sensitivity to dirt, which should be reduced with the help of a surface treatment, also known as surface refinement.
[0002] Bekannte Oberflächenveredelungen bestehen üblicherweise aus einer Mischung verschiedener Metalloxide, die entsprechend der Seger-Formel in solchen Mengen zueinander vorhanden sind, dass die Gesamtmischung einen neutralen pH-Wert aufweist. Um die gewünschten antimikrobiellen und/oder katalytischen Eigenschaften zu erhalten, wird der Metalloxid-Mischung wenigstens eine antimikrobiell wirkende Metallverbindung wie beispielsweise Zinkoxid zugefügt. Eine derartige Zusammensetzung und die entsprechende Oberflächenveredelung sind beispielsweise in der EP 3 053 902 A1 beschrieben. Ein wesentliches Merkmal dieser und ähnlicher Metalloxid-Zusammensetzungen ist ein sehr hoher Anteil an Zinkoxid, der im Fall der EP '902 bei über 35 Gewichtsprozent liegt. Untersuchungen derartiger Zusammensetzungen durch die Anmelderin haben jedoch ergeben, dass die entsprechenden Oberflächenveredelungen trotz des hohen Zinkoxid-Anteils nur sehr gering ausgeprägte antimikrobielle und katalytische Eigenschaften besitzen. Außerdem führt der hohe Anteil an Zinkoxid dazu, dass nur matte Glasuren erhältlich sind, die zudem teilweise rau sind, da das Zinkoxid an der Oberfläche gröbere Partikel bildet Known surface finishes usually consist of a mixture of different metal oxides, which are present according to the Seger formula in such amounts to one another that the overall mixture has a neutral pH. In order to obtain the desired antimicrobial and/or catalytic properties, at least one metal compound with an antimicrobial effect, such as zinc oxide, is added to the metal oxide mixture. Such a composition and the corresponding surface finish are described, for example, in EP 3 053 902 A1. A key feature of this and similar metal oxide compositions is a very high proportion of zinc oxide, exceeding 35 percent by weight in the case of EP '902. However, investigations of such compositions by the applicant have shown that the corresponding surface finishes are only very slightly pronounced, despite the high proportion of zinc oxide possess antimicrobial and catalytic properties. In addition, the high proportion of zinc oxide means that only matt glazes are available, some of which are rough because the zinc oxide forms coarser particles on the surface
[0003] Wünschenswert sind dagegen Oberflächenveredelungen, die ausgeprägte antimikrobielle und/oder katalytische Eigenschaften aufweisen, sehr dünn aufgetragen werden können und die optischen Eigenschaften der zu veredelnden Substratoberfläche möglichst nicht verändern. A u fga b e der Erfindung ist es entsprechend, eine Glasurzusammensetzung anzugeben, die einem damit behandelten keramischen Gegenstand eine Oberflächenveredelung mit ausgeprägten antimikrobiellen und/oder katalytischen Eigenschaften verleiht, ohne die optischen Eigenschaften des keramischen Gegenstandes merklich zu verändern. [0003] On the other hand, surface finishes that have pronounced antimicrobial and/or catalytic properties, can be applied very thinly and do not change the optical properties of the substrate surface to be finished are desirable. Accordingly, the object of the invention is to specify a glaze composition which gives a ceramic object treated therewith a surface finish with pronounced antimicrobial and/or catalytic properties without noticeably changing the optical properties of the ceramic object.
[0004] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Glasurzusammensetzung gemäß Anspruch 1 sowie dem keramischen Gegenstand nach Anspruch 12, welcher durch das Verfahren gemäß Anspruch 11 erhältlich ist, welches ebenfalls Teil der vorliegenden Erfindung ist. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben. This object is achieved with the glaze composition according to claim 1 and the ceramic article according to claim 12, which is obtainable by the method according to claim 11, which is also part of the present invention. Preferred developments are described in the respective dependent claims.
[0005] In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung also eine Glasurzusammensetzung mit antimikrobieller und/oder katalytischer Wirkung zur Oberflächenveredelung eines keramischen Gegenstandes, welche wenigstens eine Siliciumverbindung, wenigstens eine Aluminiumverbindung sowie wenigstens eine antimikrobielle und/oder katalytische Metallverbindung umfasst, wobei das Metall der wenigstens einen antimikrobiellen und/oder katalytischen Metallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Zink, Zinn, Kupfer, Calcium, Strontium, Lanthan, Cer, Eisen, Nickel, Vanadium, Molybdän und Wolfram. Das Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Silicium in der Glasurzusammensetzung beträgt dabei mindestens 0,30, und der Anteil des Metalls der wenigstens einen antimikrobiellen und/oder katalytischen Metallverbindung in der Glasurzusammensetzung beträgt höchstens 20 Gew.-%. Zudem liegt der pH-Wert einer wässrigen Aufschlämmung der Glasurzusammensetzung in einem nichtneutralen Bereich und weicht um mindestens 0,2 von pH-Wert 7 ab, ist also entweder sauer (pH-Wert < 6,8) oder alkalisch (pH-Wert > 7,2). In a first aspect, the invention thus relates to a glaze composition with an antimicrobial and/or catalytic effect for the surface finishing of a ceramic object, which comprises at least one silicon compound, at least one aluminum compound and at least one antimicrobial and/or catalytic metal compound, the metal of the at least an antimicrobial and/or catalytic metal compound selected from the group consisting of zinc, tin, copper, calcium, strontium, lanthanum, cerium, iron, nickel, vanadium, molybdenum and tungsten. The weight ratio of aluminum to silicon in the glaze composition is at least 0.30, and the proportion of the metal of the at least one antimicrobial and/or catalytic metal compound in the glaze composition is at most 20% by weight. In addition, the pH of an aqueous slurry of the glaze composition is in a non-neutral range, deviating by at least 0.2 from pH 7, i.e. it is either acidic (pH < 6.8) or alkaline (pH > 7 ,2).
[0006] Unter antimikrobiellen Eigenschaften werden im Rahmen der Erfindung insbesondere antibakterielle, antivirale, fungizide und algizide Eigenschaften verstanden. Eine aktive Metallverbindung bzw. ein antimikrobielles Metall bezeichnen vorliegend entsprechend Substanzen, die geeignet sind, einer unter ihrer Verwendung hergestellten Oberflächenveredelung antimikrobielle Eigenschaften zu verleihen. Unter einer katalytischen Wirkung wird in üblicher Weise eine Beeinflussung der Kinetik einer chemischen Reaktion verstanden, beispielsweise um letztere in Gang zu setzen, zu beschleunigen und/oder in eine bestimmte Richtung zu lenken. Im Rahmen der Erfindung zielt die katalytische Wirkung hauptsächlich auf eine Zersetzung von Verschmutzungen und/oder Schadstoffen, insbesondere Luftschadstoffen, mitels der katalytischen Metallverbindung bzw. des katalytischen Metalls ab. Ein Unterfall der katalytischen Wirkung ist die photokatalytische Wirkung, bei der die katalytischen Reaktionen unter dem Einfluss von Licht ablaufen. Entsprechend ist im Rahmen der Erfindung unter einer photokatalytischen Wirkung eine katalytische Wirkung zu verstehen, die unter Einfluss von Licht statfindet, und insbesondere die Zersetzung von Verschmutzungen und/oder (Luft) Sc had stoffen unter Einfluss von Licht mithilfe wenigstens einer photokatalytischen Metallverbindung bzw. eines photokatalytischen Metalls. Letztere bezeichnen Substanzen, die in der Lage sind, eine photokatalytische Wirkung zu erzielen. Katalytische bzw. photokatalytische Wirkungen lassen sich auf im Stand der Technik bekannte Weise beispielsweise mitels eines Methylenblau-Tests nachweisen. Im Folgenden wird zur Vereinfachung die antimikrobielle und/oder katalytische Metallverbindung als "aktive Metallverbindung" bezeichnet, das antimikrobielle und/oder katalytische Metall als "aktives Metall". Die antimikrobiellen und/oder katalytischen Eigenschaften werden entsprechend unter "aktive Eigenschaften" zusammengefasst. [0006] Antimicrobial properties are understood in the context of the invention to mean, in particular, antibacterial, antiviral, fungicidal and algicidal properties. In the present case, an active metal compound or an antimicrobial metal refers accordingly to substances which are suitable for imparting antimicrobial properties to a surface finish produced using them. A catalytic effect is usually understood to mean influencing the kinetics of a chemical reaction, for example in order to start the latter, to accelerate it and/or to steer it in a specific direction. In the context of the invention, the catalytic action is primarily aimed at decomposing pollutants and/or pollutants, in particular Air pollutants, by means of the catalytic metal compound or the catalytic metal. A subcategory of catalytic action is photocatalytic action, in which the catalytic reactions take place under the influence of light. Accordingly, within the scope of the invention, a photocatalytic effect is to be understood as meaning a catalytic effect that takes place under the influence of light, and in particular the decomposition of dirt and/or (air) pollutants under the influence of light using at least one photocatalytic metal compound or one photocatalytic metal. The latter refer to substances that are able to achieve a photocatalytic effect. Catalytic or photocatalytic effects can be detected in a manner known in the prior art, for example by means of a methylene blue test. For the sake of simplicity, the antimicrobial and/or catalytic metal compound is referred to below as the “active metal compound”, and the antimicrobial and/or catalytic metal as the “active metal”. The antimicrobial and/or catalytic properties are summarized accordingly under "active properties".
[0007] Im Stand der Technik war es bislang üblich, Glasurzusammensetzung entsprechend der Seger- Formel aus drei Gruppen von Metalloxiden - den neutralen, der Basen- und der Säurenseite - so zusammenzustellen, dass die Gesamtzusammensetzung einen neutralen pH-Wert aufwies. Bei den der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen hat sich jedoch überraschend gezeigt, dass erheblich bessere aktive Eigenschaften erzielt werden, wenn von diesem gebräuchlichen Vorgehen abgewichen und der pH-Wert der Glasurzusammensetzung durch entsprechende Auswahl der in der Glasurzusammensetzung enthaltenen Komponenten gezielt um einen Wert von wenigstens 0,2 entweder in den alkalischen oder den sauren Bereich verschoben wird. Bevorzugt weicht der pH-Wert der wässrigen Aufschlämmung der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung um wenigstens 0,3 oder 0,4 oder 0,5 oder 0,6 oder 0,7, insbesondere um wenigstens 0,8 oder 0,9 und besonders bevorzugt um mindestens 1,0 vom neutralen pH-Wert 7 ab. Der pH-Wert beträgt für den sauren Bereich also bevorzugt höchstens 6,x, wobei x 0, 1 , 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 sein kann, oder höchstens 5,y oder 4,y, wobei y jeweils 0, 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9 sein kann. Für den alkalischen Bereich beträgt der pH- Wert bevorzugt mindestens 7 ,z, wobei z 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9 sein kann, oder mindestens 8,y oder 9,y, wobei y jeweils 0, 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9 sein kann. In the prior art, it has hitherto been customary to put together the glaze composition according to the Seger formula from three groups of metal oxides—the neutral, the base and the acid side—in such a way that the overall composition had a neutral pH. In the investigations on which the present invention is based, however, it has surprisingly been shown that significantly better active properties are achieved if this customary procedure is deviated from and the pH of the glaze composition is deliberately reduced by a value of at least by appropriate selection of the components contained in the glaze composition 0.2 is shifted to either the alkaline or the acidic range. The pH of the aqueous slurry of the glaze composition according to the invention preferably deviates by at least 0.3 or 0.4 or 0.5 or 0.6 or 0.7, in particular by at least 0.8 or 0.9 and particularly preferably by at least 1 .0 from the neutral pH value of 7. The pH value for the acidic range is therefore preferably at most 6.x, where x can be 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, or at most 5.y or 4.y, where y is 0 in each case , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9. For the alkaline range, the pH is preferably at least 7.z, where z can be 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9, or at least 8.y or 9.y, where y is 0, 1, can be 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9.
[0008] Die Glasurzusammensetzung wird dabei so gewählt, dass der von pH 7 abweichende pH-Wert nicht nur in ihrer wässrigen Aufschlämmung vorliegt, sondern auch nach dem Brennen der Zusammensetzung weiterhin entweder im sauren oder im alkalischen Bereich liegt und entsprechend auch die mit der Glasurzusammensetzung veredelte Oberfläche des keramischen Gegenstandes einen wie vorstehend beschriebenen pH-Wert aufweist, der nicht im Neutralen liegt und insbesondere um mindestens 0,2 von pH 7 abweicht. Der pH-Wert der veredelten Oberfläche kann zum Beispiel mitels einer wässrigen Bromthymolblau-Lösung bestimmt werden, die zweckmäßig auf die veredelte Oberfläche des keramischen Gegenstandes aufgetragen wird. Bei neutralem pH-Wert ist die Bromthymol- blau-Lösung bekanntermaßen grün, im sauren Bereich gelb und im alkalischen Bereich blau gefärbt. [0009] Von besonderer Bedeutung für die Herausbildung der positiven Eigenschaften der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung ist nicht nur der pH-Wert, sondern auch das Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Silicium, die in Form wenigstens einer Aluminiumverbindung und wenigstens einer Siliciumverbindung in der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzungvorhanden sind. Anders als im Stand der Technik üblich wird erfindungsgemäß ein auf die Metallatome bezogenes Gewichtsverhältnis definiert, da sich aus den umfangreichen Untersuchungen im Rahmen der Erfindung herausgestellt hat, dass es offenbar zur Erzielung einer guten antimikrobiellen Wirkung auf die Erzeugung geeigneter Mischkristall-Strukturen an der Oberfläche der Veredelungsschicht ankommt, für die wiederum ein bestimmtes Verhältnis von Aluminium zu Silicium nötig ist Dieses Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Silicium in der Glasurzusammensetzung liegt bei mindestens 0,3. Dieses Gewichtsverhältnis liegt im Allgemeinen über demjenigen, das in herkömmlichen Glasurzusammensetzung zur Herstellung von Oberflächenveredelungen vorgefunden wird. Das heißt, der Anteil von Aluminium in Bezug auf Silicium ist in den erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzungen im Allgemeinen höher als bei vergleichbaren Glasurzusammensetzungen des Standes der Technik. Geht man also von einer bekannten Glasurzusammensetzung aus, kann diese durch Zugabe einer Aluminiumverbindung sowie gegebenenfalls durch Zugabe weiterer Verbindungen zur Einstellung des pH-Werts und/oder einer aktiven Metallverbindung zu einer erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung modifiziert werden. Geeignete Verhältnisse von Aluminium zu Silicium liegen neben 0,3 und > 0,3 insbesondere bei > 0,35, > 0,4, > 0,45, > 0,5, > 0,55 und > 0,6. Bevorzugt liegt das Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Silicium in der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung in einem Bereich, der ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus von 0,30 bis 5,0, von 0,30 bis 4,0, von 0,30 bis 3,0, von 0,40 bis 5,0, von 0,40 bis 4,0, von 0,40 bis 3,0, von 0,40 bis 1 ,2, von 0,45 bis 5,0, von 0,45 bis 4,0 und von 0,45 bis 3,0. The glaze composition is chosen so that the pH value deviating from pH 7 is not only present in its aqueous suspension, but also remains either in the acidic or in the alkaline range after firing of the composition and accordingly also with the glaze composition finished surface of the ceramic object has a pH value as described above which is not neutral and in particular deviates from pH 7 by at least 0.2. The pH of the finished surface can be determined, for example, by means of an aqueous solution of bromothymol blue, which is suitably applied to the finished surface of the ceramic article. The bromothymol blue solution is known to be green at neutral pH, yellow in the acidic range and blue in the alkaline range. Of particular importance for the development of the positive properties of the glaze composition according to the invention is not only the pH, but also the weight ratio of aluminum to silicon, which are present in the form of at least one aluminum compound and at least one silicon compound in the glaze composition according to the invention. In contrast to what is customary in the prior art, a weight ratio based on the metal atoms is defined according to the invention, since the extensive investigations carried out within the scope of the invention have shown that, in order to achieve a good antimicrobial effect, it is evident that suitable mixed-crystal structures are produced on the surface of the finishing layer, which in turn requires a certain ratio of aluminum to silicon. This weight ratio of aluminum to silicon in the glaze composition is at least 0.3. This weight ratio is generally in excess of that found in conventional glaze compositions for making surface finishes. That is, the proportion of aluminum relative to silicon is generally higher in the glaze compositions of the present invention than comparable prior art glaze compositions. Thus, starting from a known glaze composition, this can be modified to a glaze composition according to the invention by adding an aluminum compound and optionally further compounds for adjusting the pH value and/or an active metal compound. In addition to 0.3 and >0.3, suitable ratios of aluminum to silicon are in particular >0.35, >0.4, >0.45, >0.5, >0.55 and >0.6. The weight ratio of aluminum to silicon in the glaze composition according to the invention is preferably in a range which is selected from the group consisting of from 0.30 to 5.0, from 0.30 to 4.0, from 0.30 to 3, 0, from 0.40 to 5.0, from 0.40 to 4.0, from 0.40 to 3.0, from 0.40 to 1.2, from 0.45 to 5.0, from 0, 45 to 4.0 and from 0.45 to 3.0.
[0010] Der Anteil der aktiven Metallverbindung dagegen ist in der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung vergleichsweise gering. Sie wird so zugesetzt, dass der Anteil des Metalls der aktiven Metallverbindung höchstens 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Glasurzusammensetzung, beträgt. Die Berechnung der Gewichtsanteile der einzelnen Komponenten der Glasurzusammensetzung und entsprechend das Gesamtgewicht der Glasurzusammensetzung erfolgt dabei ohne Berücksichtigung etwaiger Lösemittel. Dies schließt selbstverständlich nicht aus, dass einzelne, mehrere oder auch alle Komponenten der Glasurzusammensetzung in gelöster oder suspendierter Form zugesetzt werden. Für die Berechnung der Gewichtsanteile wird in diesem Fall jedoch der Anteil des Lösemittels, in dem die zugesetzte Komponente gelöst oder suspendiert ist, in die Berechnung der Gewichtsanteile nicht einbezogen bzw. der Lösemittelanteil wird zur Berechnung des Gewichtsanteils der entsprechenden Komponente herausgerechnet. On the other hand, the proportion of the active metal compound in the glaze composition according to the invention is comparatively low. It is added so that the metal content of the active metal compound is at most 20% by weight based on the total glaze composition. The calculation of the proportions by weight of the individual components of the glaze composition and accordingly the total weight of the glaze composition is carried out without taking any solvents into account. Of course, this does not rule out that individual, several or even all components of the glaze composition are added in dissolved or suspended form. In this case, however, the proportion of solvent in which the added component is dissolved or suspended is not included in the calculation of the proportion by weight or the proportion of solvent is deducted from the calculation of the proportion by weight of the corresponding component.
[0011 ] Der vergleichsweise geringe Anteil der wenigstens einen aktiven Metallverbindung, nachfolgend auch nur als Metallverbindung bezeichnet, der zum Erzielen der antimikrobiellen und/oder katalytischen Wirkung benötigt wird, ist nicht nur im Hinblick auf die reduzierten Kosten von Vorteil, sondern tatsächlich in der Regel auch eine Voraussetzung dafür, dass überhaupt eine ausreichende Wirkung erzielt wird. Die die Erfindung begleitenden Untersuchungen haben nämlich überraschend ergeben, dass gerade der im Stand der Technik verwendete hohe Anteil von aktiven Metallverbindungen dazu führt, dass die mit einer entsprechenden Glasurzusammensetzung vergütete Oberfläche eine vergleichsweise geringe antimikrobielle und/oder katalytische Wirkung aufweist. Die durchgeführten Untersuchungen legen nahe, dass die eingesetzten Metallverbindungen, wenn sie in größeren Mengen verwendet werden, in der Glasurzusammensetzung als Flussmittel wirken. Dies führt dazu, dass sie zusammen mit den anderen Komponenten der Glasurzusammensetzung aufschmelzen und in die sich bildenden glasartigen Schmelzen eingebettet werden. Dadurch liegen sie jedoch nicht mehr als aktive Komponenten an der Oberfläche der gebildeten Vergütung vor und verlieren ihre katalytische Aktivität praktisch vollständig. Dieser Effekt tritt nach den durchgeführten Untersuchungen praktisch immer dann auf, wenn der Anteil des Metalls der aktiven Metallverbindung in der Glasurzusammensetzung über 20 Gewichtsprozent liegt. Entsprechend wird die aktive Metallverbindung in der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung so zugefügt, dass der Anteil des aktiven Metalls höchstens 20 Gewichtsprozent der Glasurzusammensetzung beträgt. Bevorzugt liegt der Anteil des Metalls der aktiven Metallverbindung jedoch darunter und beträgt beispielsweise höchstens 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11 oder 10 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt weniger als 9 oder 8 Gewichtsprozent und insbesondere weniger als 7 oder 6 oder 5 Gewichtsprozent der gesamten Glasurzusammensetzung. Werden mehrere aktive Metallverbindungen eingesetzt, beziehen sich die Mengenangaben auf die Gesamtheit der Metalle aller aktiven Metallverbindungen. Grundsätzlich sind beliebige Kombinationen der genannten aktiven Metallverbindungen möglich. Besonders bevorzugt sind Kombinationen, die eine Zinkverbindung enthalten. The comparatively small proportion of at least one active metal compound, hereinafter also simply referred to as metal compound, which is required to achieve the antimicrobial and/or catalytic effect is not only advantageous with regard to the reduced costs, but in fact, as a rule, also a prerequisite for achieving a sufficient effect in the first place. The investigations accompanying the invention surprisingly showed that precisely the high proportion of active metal compounds used in the prior art means that the surface treated with a corresponding glaze composition has a comparatively low antimicrobial and/or catalytic effect. The investigations carried out suggest that the metal compounds used, when used in larger amounts, act as fluxing agents in the glaze composition. As a result, they melt together with the other components of the glaze composition and become embedded in the vitreous melts that form. As a result, however, they are no longer present as active components on the surface of the coating formed and lose their catalytic activity almost completely. According to the investigations carried out, this effect practically always occurs when the proportion of the metal of the active metal compound in the glaze composition is over 20 percent by weight. Accordingly, in the glaze composition of the present invention, the active metal compound is added so that the content of the active metal is at most 20% by weight of the glaze composition. However, the proportion of the metal in the active metal compound is preferably lower and is, for example, at most 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11 or 10 percent by weight, particularly preferably less than 9 or 8 percent by weight and in particular less than 7 or 6 or 5% by weight of the total glaze composition. If several active metal compounds are used, the amounts stated relate to the totality of the metals of all active metal compounds. In principle, any combination of the active metal compounds mentioned is possible. Combinations containing a zinc compound are particularly preferred.
[0012] Es wird vermutet, dass der Grund dafür, warum im Stand der Technik extrem hohe Anteile einer aktiven Metallverbindung wie Zinkoxid eingesetzt werden, darin zu sehen ist, dass der Anteil aufgrund der Einbindung der Metallverbindung in eine glasartige Schmelze immer weiter erhöht wurde, um überhaupt noch eine geringfügige antimikrobielle und/oder katalytische Wirkung zu erzielen, sodass der Anteil des Zinkoxids letztendlich bei über 35 Gewichtsprozent zu liegen kam. Diese extrem hohen Anteile an Zinkoxid schmelzen dann nicht mehr vollständig auf, sodass Zinkoxid-Partikel an der Oberfläche der Vergütung verbleiben. Dies führt allerdingszu den bereits erwähnten Nachteilen einer trüben und unter Umständen rauen Oberfläche, deren Aktivität zudem immer noch vergleichsweise gering ist. Wird in der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung eine Zinkverbindung wie beispielsweise Zinkoxid eingesetzt, beträgt deren Anteil bevorzugt maximal 10 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt weniger als 8 Gewichtsprozent und insbesondere 3 bis 7 Gewichtsprozent, der gesamten Glasurzusammensetzung. Derartige Glasurzusammensetzungen führen in der Regel zu transparenten, farblosen Glasuren. It is believed that the reason why extremely high proportions of an active metal compound such as zinc oxide are used in the prior art can be seen in the fact that the proportion has been continuously increased due to the incorporation of the metal compound into a vitreous melt. in order to achieve a slight antimicrobial and/or catalytic effect at all, so that the proportion of zinc oxide ultimately came to more than 35 percent by weight. These extremely high proportions of zinc oxide then no longer melt completely, so that zinc oxide particles remain on the surface of the coating. However, this leads to the already mentioned disadvantages of a cloudy and possibly rough surface, the activity of which is still comparatively low. If a zinc compound such as zinc oxide is used in the glaze composition according to the invention, its proportion is preferably at most 10 percent by weight, particularly preferably less than 8 percent by weight and in particular 3 to 7 percent by weight of the entire glaze composition. Glaze compositions of this type generally lead to transparent, colorless glazes.
[0013] Die erfindungsgemäße Kombination der Merkmale eines geeigneten Verhältnisses von Aluminium zu Silicium, der Einstellung des pH-Werts derart, dass er nicht neutral ist, sowie einer geeigneten und vergleichsweise geringen Menge einer aktiven Metallverbindung in der Glasurzusammensetzung führt im Ergebnis dazu, dass die Metallverbindung beim Brennen der Glasurzusammensetzung ihre katalytische und/oder antimikrobielle Aktivität nicht einbüßt, sondern in aktiver Form an der Oberfläche der auf dem keramischen Gegenstand gebildeten Veredelungsschicht vorliegt. Wesentlich ist dabei, dass die Metallverbindung mit weiteren Komponenten der Glasurzusammensetzung keine glasartige Schmelze bildet und nicht in eine solche eingebettet wird. Vielmehr bilden sich an der Oberfläche der Veredelungsschicht Mischkristalle, in deren Kristallgitter Metallatome der wenigstens einen aktiven Metallverbindung eingebaut sind. Diese Mischkristallbildung ist nur bei gleichzeitiger Einhaltung der vorstehend beschriebenen Parameter möglich. Weder der hohe Anteil von Aluminium in der Glasurzusammensetzung noch die Einstellung des pH-Werts noch die geringe Menge des aktiven Metalls/der aktiven Metallverbindung jeweils für sich allein führen zur Bildung der gewünschten Mischkristalle und zu Oberflächenveredelungen mit den angestrebten optischen und aktiven Eigenschaften. Die gewünschte Mischkristallbildung kann durch geeignete Wahl der Komponenten der Glasurzusammensetzung gezielt gefördert werden. Die Auswahl erfolgt dabei insbesondere unter Berücksichtigung der Bedingungen, unter denen der Brennvorgang der Glasurzusammensetzung auf dem zu veredelnden keramischen Gegenstand erfolgen soll, insbesondere unter Berücksichtigung der Brenntemperatur und der Brennzeit. Zweckmäßig werden die Komponenten und insbesondere die aktive Metallverbindung so ausgewählt, dass sie bei der gewählten Brenntemperatur in der vorgegebenen Brennzeit eine Schmelze bilden, aus der eine Kristallisation und die Ausbildung der gewünschten Mischkristalle erfolgen kann. The inventive combination of the features of a suitable ratio of aluminum to silicon, the adjustment of the pH such that it is not neutral, and a suitable and comparatively small amount of an active metal compound in the glaze composition has the result that the metal compound does not lose its catalytic and/or antimicrobial activity when the glaze composition is fired, but is present in an active form on the surface of the finishing layer formed on the ceramic article. It is essential that the metal compound does not form a vitreous melt with other components of the glaze composition and is not embedded in such a melt. Rather, mixed crystals are formed on the surface of the finishing layer, in the crystal lattice of which metal atoms of the at least one active metal compound are incorporated. This mixed crystal formation is only possible if the parameters described above are observed at the same time. Neither the high proportion of aluminum in the glaze composition nor the adjustment of the pH value nor the small amount of the active metal/the active metal compound lead to the formation of the desired mixed crystals and surface finishes with the desired optical and active properties. The desired mixed crystal formation can be promoted in a targeted manner by a suitable choice of the components of the glaze composition. The selection is made in particular taking into account the conditions under which the firing process of the glaze composition is to take place on the ceramic object to be finished, in particular taking into account the firing temperature and the firing time. The components and in particular the active metal compound are expediently selected in such a way that, at the selected firing temperature and within the specified firing time, they form a melt from which crystallization and the formation of the desired mixed crystals can take place.
[0014] Im Stand der Technik war es bislang üblich, Metallverbindungen und insbesondere auch das aktive Metall wie beispielsweise Zink in Form von niedrigschmelzenden Fritten der Glasurzusammensetzung zuzufügen. In diesen Fritten liegt das aktive Metall eingebettet in einem vorgeschmolzenen metallhaltigen Glas vor. Setzt man die aktive Metallverbindung ausschließlich in dieser Form ein, ist eine Ausbildung von Mischkristallen in der Oberflächenveredelung kaum mehr möglich, und es bilden sich so gut wie immer glasartige Schmelzen, in denen die aktive Metallverbindung ihre Aktivität vollständig verloren hat. Enthält die Glasurzusammensetzung dann noch weitere Flussmittel wie beispielsweise Alkali- oder Erdalkalimetall-Verbindungen, istdie Ausbildung von Mischkristallen so gut wie ausgeschlossen. Entsprechend ist es erfindungsgemäß nicht bevorzugt, die aktive Metallverbindung in Form einer Fritte zuzusetzen. Dies schließt jedoch den Einsatz von Fritten in der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung nicht vollständig aus. Fritten können beispielsweise verwendet werden, um eine geeignete Viskosität in der Schmelze der Glasurzusammensetzung einzustellen, welche eine Kristallisation der gewünschten Mischkristalle aus der Schmelze ermöglicht. Außerdem ist es möglich und teilweise sogar vorteilhaft, Fritten, welche wenigstens ein aktives Metall enthalten, in der Glasurzusammensetzung zu verwenden, und es wurde beobachtet, dass sich die antimikrobielle und/oder katalytische Wirkung der Zusammensetzung dadurch sogar weiter verbessern lässt. Allerdings werden derar- tige Friten bevorzugt nur zusätzlich zu einer nicht in Frittenform vorliegenden aktiven Metallverbindung eingesetzt. Von Vorteil können beispielsweise zinkhaltige Fritten in Kombination mit wenigstens einer zinkhaltigen Verbindung, die nicht in Form einer Frite vorliegt, in der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung verwendet werden. Mit zinkhaltigen Friten allein lässt sich die gewünschte antimikrobielle und/oder katalytische Wirkung dagegen in der Regel nicht erreichen. In the prior art, it has hitherto been customary to add metal compounds and in particular also the active metal such as zinc in the form of low-melting frits to the glaze composition. In these frits, the active metal is embedded in a pre-melted metal-containing glass. If the active metal compound is used exclusively in this form, the formation of mixed crystals in surface finishing is hardly possible, and glass-like melts are almost always formed in which the active metal compound has completely lost its activity. If the glaze composition then contains other fluxes such as alkali or alkaline earth metal compounds, the formation of mixed crystals is virtually impossible. Accordingly, in the present invention, it is not preferable to add the active metal compound in the form of a frit. However, this does not completely rule out the use of frits in the glaze composition according to the invention. Frits can be used, for example, to set a suitable viscosity in the melt of the glaze composition, which enables crystallization of the desired mixed crystals from the melt. In addition, it is possible and sometimes even advantageous to use frits containing at least one active metal in the glaze composition, and it has been observed that the antimicrobial and/or catalytic effect of the composition can thereby be even further improved. However, such term frits are preferably only used in addition to an active metal compound that is not present in the form of frits. For example, frits containing zinc can advantageously be used in combination with at least one zinc-containing compound which is not in the form of a frit in the glaze composition according to the invention. In contrast, the desired antimicrobial and/or catalytic effect cannot generally be achieved with zinc-containing frits alone.
[0015] Das Metall der erfindungsgemäß eingesetzten aktiven Metallverbindung ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Zink, Zinn, Kupfer, Calcium, Strontium, Lanthan, Cer, Eisen, Nickel, Vanadium, Molybdän und Wolfram. Unter diesen sind die Zinnverbindungen diejenigen, mit denen sich Glasurzusammensetzungen und Oberflächenveredelungen herstellen lassen, deren pH-Wert im sauren Bereich liegt. Als bevorzugte Zinnverbindungen werden Zinnoxid, Zinnhydroxid und Zinnchlorid oder beliebige Mischungen derselben eingesetzt. Zinnhydroxid und Zinnchlorid wandeln sich beim Brennen in Zinnoxid um und bilden wie Zinnoxid selbst zusammen mit anderen Bestandteilen der Glasurzusammensetzung oxidische - also sauerstoffhaltige - Mischkristalle, die sich an der Oberfläche der Oberflächenveredelung eines mit der Glasurzusammensetzung behandelten keramischen Gegenstandes anreichern und für eine hohe katalytische und/oder antimikrobielle Aktivität der veredelten Oberfläche sorgen. Die übrigen aktiven Metallverbindungen - also solche des Zinks, Kupfers, Calciums, Strontiums, Lanthans, Cers, Eisens, Nickels, Vanadiums, Molybdäns und Wolframs - eignen sich dagegen zur Herstellung basischer Glasurzusammensetzungen, die entsprechend zu veredelten Oberflächen mit alkalischem pH-Wert führen. Unter diesen sind Verbindungen von Zink, Strontium, Eisen, Kupfer und Nickel bevorzugt, wobei Zinkverbindungen erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind. Kombinationen den genannten Metallverbindungen sind ebenfalls einsetzbar. Sehr gute Ergebnisse ergeben beispielsweise Kombinationen von Zink- und Strontium-Verbindungen. Selbst Zinnverbindungen können zur Bildung alkalischer Glasurzusammensetzungen herangezogen werden, wenn sie mit einer ausreichenden Menge alkalischer Komponenten kombiniert werden. Dies ist jedoch erfindungsgemäß nicht bevorzugt, auch weil Zinnverbindungen meist zu einer Trübung und damit zu einer optischen Beeinträchtigung der erhaltenen Oberflächenveredelung führen. The metal of the active metal compound used according to the invention is selected from the group consisting of zinc, tin, copper, calcium, strontium, lanthanum, cerium, iron, nickel, vanadium, molybdenum and tungsten. Among these, the tin compounds are those that can be used to produce glazing compositions and surface finishes whose pH is in the acidic range. Tin oxide, tin hydroxide and tin chloride or any mixtures thereof are used as preferred tin compounds. Tin hydroxide and tin chloride are converted into tin oxide during firing and, like tin oxide itself, together with other components of the glaze composition, form oxidic - i.e. oxygen-containing - mixed crystals which accumulate on the surface of the surface finish of a ceramic object treated with the glaze composition and are responsible for a high catalytic and/or or ensure antimicrobial activity of the finished surface. The other active metal compounds - i.e. those of zinc, copper, calcium, strontium, lanthanum, cerium, iron, nickel, vanadium, molybdenum and tungsten - are suitable for the production of basic glaze compositions, which lead to refined surfaces with an alkaline pH value. Among these, compounds of zinc, strontium, iron, copper and nickel are preferred, with zinc compounds being particularly preferred in the present invention. Combinations of the metal compounds mentioned can also be used. Combinations of zinc and strontium compounds, for example, produce very good results. Even tin compounds can be used to form alkaline glaze compositions when combined with a sufficient amount of alkaline components. However, this is not preferred according to the invention, also because tin compounds usually lead to clouding and thus to an optical impairment of the surface finish obtained.
[0016] Wenn der pH-Wert der wenigstens eine dieser Metallverbindungen enthaltenden Glasurzusammensetzung im alkalischen Bereich liegen soll, sind die Metallverbindungen bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden, Hydroxiden, Carbonaten, Nitraten, Sulfaten, Chloriden oder Mischungen derselben. Sulfate und Chloride werden vorzugsweise nur in Kombination mit anderen, von Natur aus basischen Metallverbindungen eingesetzt, um den pH-Wert der Glasurzusammensetzung sicher auf mindestens 7,2 einstellen zu können. Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Metallverbindungen sind Zinkoxid, Zinkhydroxid oder Zinkcarbonat sowie Mischungen derselben. Diese können, wie erwähnt, auch mit anderen aktiven Metallverbindungen kombiniert werden, wie beispielsweise solchen des Strontiums, insbesondere Strontiumhydroxid und/oder Strontiumcarbonat, welch letztere auch allein - ohne Zinkverbindungen - gute Ergebnisse liefern. Wie schon im Fall der Zinnverbindungen werden auch hier die nicht von Anfang an als Oxide vorliegenden Metallverbindungen während des Brennvorgangs in Oxide umgewandelt Neben den ausdrücklich genannten Metallverbindungen können grundsätzlich auch andere Metallverbindungen verwendet werden, die sich beim Brennen in die entsprechenden Oxide umwandeln lassen, beispielsweise Oxalate. Aus den Oxiden bilden sich in Kombination mit Elementen der anderen Bestandteile der Glasurzusammensetzung während des Brennvorgangs oxidische Mischkristalle. Auch hier lässt sich feststellen, dass diese Mischkristalle sich an der Oberfläche der Veredelungsschicht anreichern, wo sie eine hohe katalytische Wirkung entfalten. If the pH of the glaze composition containing at least one of these metal compounds is to be in the alkaline range, the metal compounds are preferably selected from the group consisting of oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, sulfates, chlorides or mixtures thereof. Sulfates and chlorides are preferably only used in combination with other naturally basic metal compounds in order to be able to reliably adjust the pH of the glaze composition to at least 7.2. Metal compounds which are particularly preferred according to the invention are zinc oxide, zinc hydroxide or zinc carbonate and mixtures thereof. As mentioned, these can also be combined with other active metal compounds, such as those of strontium, in particular strontium hydroxide and/or strontium carbonate, the latter also giving good results on their own—without zinc compounds. As in the case of Here, too, tin compounds are the metal compounds that are not initially present as oxides and are converted into oxides during the firing process. In addition to the metal compounds expressly mentioned, other metal compounds which can be converted into the corresponding oxides during firing, such as oxalates, can in principle also be used. Oxidic mixed crystals are formed from the oxides in combination with elements of the other components of the glaze composition during the firing process. Here, too, it can be seen that these mixed crystals accumulate on the surface of the finishing layer, where they develop a high catalytic effect.
[0017] Ebenfalls möglich ist es, die Komponenten der Glasurzusammensetzung zumindest teilweise in Form von natürlich vorkommenden Gesteinen zuzusetzen. Diese werden vor der Zugabe zermahlen und in Pulverform zugefügt. Geeignet für die Verwendung in einer Glasurzusammensetzung mit basischem pH-Wert sind beispielsweise Carbonat-Mineralien. Zur Einstellung des gewünschten Alumi- nium-zu-Silicium-Verhältnisses werden bevorzugt Silicat-arme und/oder Aluminium-reiche Gesteine verwendet, die sich unter anderem unter magmatischen Gesteinen finden. Geeignete Beispiele sind Bentonit, Calcit, Diabas, Dolomit, Foidsyenit, Kaolin, Melilith, Montmorillonit, Mullit, Nephelin, Oliven, Plagioklas, Pyroxen und Syenit. Durch geeignete Auswahl der Mineralien und deren Gewichtsanteilen können - gegebenenfalls unter Ergänzung noch fehlender Anteile durch Hinzufügung reiner Einzelverbindungen - die erfindungsgemäß vorgegebenen Parameter pH-Wert, Al:Si-Verhältnis und Anteil der aktiven Metallverbindung eingestellt werden. It is also possible to add the components of the glaze composition at least partially in the form of naturally occurring rocks. These are ground up before addition and added in powder form. Carbonate minerals, for example, are suitable for use in a basic pH glaze composition. To set the desired aluminum-to-silicon ratio, rocks that are low in silicate and/or rocks that are rich in aluminum are preferably used, which are found among other things among igneous rocks. Suitable examples are bentonite, calcite, diabase, dolomite, foil syenite, kaolin, melilite, montmorillonite, mullite, nepheline, olive, plagioclase, pyroxene and syenite. The parameters pH value, Al:Si ratio and proportion of the active metal compound specified according to the invention can be adjusted by suitable selection of the minerals and their proportions by weight—if necessary by supplementing missing proportions by adding pure individual compounds.
[0018] Hinsichtlich der Zusammenstellung der Bestandteile der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, möglichst nur solche mit einem basischen pH-Wert auszuwählen, wenn eine Glasurzusammensetzung mit einem pH-Wert im alkalischen Bereich hergestellt werden soll, und - abgesehen von der erforderlichen Siliciumverbindung - saure und insbesondere stark saure Komponenten nach Möglichkeit zu vermeiden. Umgekehrt werden für eine Glasurzusammensetzung mit einem sauren pH-Wert möglichst nur solche Komponenten verwendet, die einen sauren pH-Wert besitzen, während alkalische und insbesondere stark alkalische Komponenten möglichst nicht verwendet werden - hier abgesehen von der erforderlichen wenigstens einen Aluminiumverbindung. Insofern weicht die Erfindung vom allgemein üblichen Vorgehen ab, bei dem entsprechend der Seger-Formel Komponenten aus den Gruppen basisch, neutral und sauer so zusammengestellt werden, dass sich ein neutraler pH-Wert ergibt. Gerade dieses Abweichen von der üblichen Vorgehensweise führt jedoch den durchgeführten Untersuchungen nach erst zur Ausbildung der gewünschten Mischkristalle an der Oberfläche der Veredelungsschicht und damit zu den deutlich verbesserten antimikrobiellen und/oder katalytischen Eigenschaften. With regard to the composition of the components of the glaze composition according to the invention, it has proven advantageous to select only those with a basic pH if a glaze composition is to be produced with a pH in the alkaline range, and - apart from the required Silicon compound - to avoid acidic and especially strongly acidic components if possible. Conversely, for a glaze composition with an acidic pH, if possible only those components are used which have an acidic pH, while alkaline and in particular strongly alkaline components are not used if possible - apart from the required at least one aluminum compound. In this respect, the invention deviates from the generally customary procedure in which, according to the Seger formula, components from the basic, neutral and acidic groups are put together in such a way that a neutral pH results. However, according to the investigations carried out, it is precisely this deviation from the usual procedure that leads to the formation of the desired mixed crystals on the surface of the finishing layer and thus to the significantly improved antimicrobial and/or catalytic properties.
[0019] Die in der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung zwingend enthaltene wenigstens eine Aluminiumverbindung ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumnitrat und Aluminiumalkoholaten. Letztere können ganz oder teilweise hydrolysiert sein. Der Alkoholrest ist bevorzugt ausgewählt aus aliphatischen gesättigten, verzweigten oder unverzweigten Alkoholresten mit 1 bis 8 und insbesondere ! bis 4 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte Beispiele sind Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-, sek.- oder tert.-Butanol oder Mischungen derselben. Besonders bevorzugt ist die Aluminiumverbindung ausgewählt aus Aluminiumoxid oder Aluminiumhydroxid. Die ebenfalls zwingend enthaltene wenigstens eine Siliciumverbindung ist zweckmäßig ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fritten, Tonmineralen und Quarzmehl, wobei letzteres weniger bevorzugt ist. The at least one aluminum compound which must be contained in the glaze composition according to the invention is preferably selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum hydroxide, aluminum nitrate and aluminum alcoholates. The latter can be in whole or in part be hydrolyzed. The alcohol residue is preferably selected from aliphatic saturated, branched or unbranched alcohol residues with 1 to 8 and in particular! up to 4 carbon atoms. Preferred examples are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-, sec- or tert-butanol or mixtures thereof. The aluminum compound is particularly preferably selected from aluminum oxide or aluminum hydroxide. The at least one silicon compound that must also be present is expediently selected from the group consisting of frits, clay minerals and quartz powder, with the latter being less preferred.
[0020] Grundsätzlich hat es sich in den durchgeführten Versuchen herausgestellt, dass der Einsatz von Verbindungen mit geringer Teilchengröße die Bildung der gewünschten Mischkristalle bei der Herstellung der Veredelungsschicht fördern kann. Entsprechend ist es bevorzugt, die festen Bestandteile der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung in feinteiliger Form einzusetzen. Die Metallverbindung besitzt daher zweckmäßig einen mittleren Teilchendurchmesser D 50 von 1 nm bis 30 pm, bevorzugt 50 nm bis 500 nm, besonders bevorzugt von 50 nm bis 200 nm und insbesondere von 50 bis 100 nm. Im Falle der wenigstens einen Aluminiumverbindung wie Aluminiumoxid oder Aluminiumhydroxid weist diese vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser D 50 von 1 nm bis 30 pm und insbesondere von 1 bis 6 pm auf. Eine maximale Teilchengröße von 30 pm für die Aluminiumverbindung ist auch deshalb bevorzugt, weil bei größeren Teilchendurchmessern die Aluminiumverbindung unter den üblichen Brennbedingungen keine Eutektika mit anderen Bestandteilen der Glasurzusammensetzung mehr bildet. Durch die Bildung eines Eutektikums kann sich jedoch der Schmelzpunkt der Glasurzusammensetzung verringern, was wiederum Auswirkungen auf die Viskosität der Schmelze und damit auf die Fähigkeit zur Bildung der gewünschten Mischkristalle hat. Vor allem das Zusammenwirken von Aluminiumverbindungen wie Aluminiumoxid mit Zinkverbindungen wie Zinkoxid fördert die Mischkristallbildung. In principle, it has been found in the tests carried out that the use of compounds with a small particle size can promote the formation of the desired mixed crystals in the production of the finishing layer. Accordingly, it is preferred to use the solid components of the glaze composition according to the invention in finely divided form. The metal compound therefore expediently has an average particle diameter D 50 of 1 nm to 30 μm, preferably 50 nm to 500 nm, particularly preferably 50 nm to 200 nm and in particular 50 to 100 nm. In the case of the at least one aluminum compound such as aluminum oxide or aluminum hydroxide this preferably has an average particle diameter D 50 of 1 nm to 30 μm and in particular of 1 to 6 μm. A maximum particle size of 30 μm for the aluminum compound is also preferred because with larger particle diameters the aluminum compound no longer forms eutectics with other components of the glaze composition under the usual firing conditions. However, the formation of a eutectic can lower the melting point of the glaze composition, which in turn affects the viscosity of the melt and thus the ability to form the desired mixed crystals. Above all, the interaction of aluminum compounds such as aluminum oxide with zinc compounds such as zinc oxide promotes mixed crystal formation.
[0021 ] Wie bereits mehrfach erwähnt, ist die Bildung von Mischkristallen, in deren Kristallstruktur Metallatome der wenigstens einen aktiven Metallverbindung eingebaut sind, wichtig, um eine hohe katalytische und/oder antimikrobielle Aktivität der aus der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung hergestellten Oberflächenveredelung eines keramischen Gegenstandes zu erreichen. Die Kristallbildung kann durch geeignete Einstellung der Viskosität der während des Brennvorgangs gebildeten Schmelze gefördert werden. Eine an sich bekannte Möglichkeit der Einstellung der Viskosität der Schmelze besteht in der geeigneten Wahl der Konzentration der Schmelzphasenbildner bzw. Flussmittel in der Glasurzusammensetzung. Erwähnt wurde bereits, dass einige der als aktive Metallverbindungen eingesetzten Glasurkomponenten wie beispielsweise Zinkoxid in höheren Mengen von zum Beispiel mehr als etwa 8 und insbesondere mehr als 10 Gewichtsprozent selbst als Flussmittel wirken. Durch geeignete Wahl der Menge der wenigstens einen aktiven Metallverbindung kann deswegen in einigen Fällen erreicht werden, dass der Glasurzusammensetzung keine weiteren Flussmittel zugesetzt werden müssen. In anderen Fällen wird der Glasurzusammensetzung zusätzlich wenigstens ein Schmelzphasenbildner/Flussmitel zugefügt. Bevorzugte Schmelzphasenbildner/Flussmittel sind beispielsweise Alkali- und/oder Erdalkali-Verbindungen, da sich herausgestellt hat, dass sie zusätzlich auch die katalytische Wirkung der Oberflächenveredelung verbessern können. Dies wird darauf zurückgeführt, dass die Alkali- und Erdalkalimetalle, von denen Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium und Barium bevorzugt sind, die Bildung der Mischkristalle fördern und selbst unter Bildung aktiver basischer Silicate in die Kristallstruktur eingebaut werden und dadurch eine erhöhte antimikrobielle und katalytische Aktivität hervorrufen. As already mentioned several times, the formation of mixed crystals, in the crystal structure of which metal atoms of the at least one active metal compound are incorporated, is important in order to achieve high catalytic and/or antimicrobial activity of the surface finish of a ceramic object produced from the glaze composition according to the invention. Crystal formation can be promoted by suitably adjusting the viscosity of the melt formed during the firing process. A possibility of adjusting the viscosity of the melt, which is known per se, consists in a suitable choice of the concentration of the melt phase formers or fluxes in the glaze composition. It has already been mentioned that some of the glaze components used as active metal compounds, such as zinc oxide in higher amounts of, for example, more than about 8 and in particular more than 10 percent by weight, themselves act as fluxes. By suitably selecting the amount of the at least one active metal compound, in some cases it can therefore be achieved that no further fluxes have to be added to the glaze composition. In other cases, the glaze composition is additionally at least one Added melt phase former/flux. Preferred melt-phase formers/fluxes are, for example, alkali metal and/or alkaline earth metal compounds, since it has been found that they can also improve the catalytic effect of surface finishing. This is attributed to the fact that the alkali and alkaline earth metals, of which sodium, potassium, magnesium, calcium and barium are preferred, promote the formation of the mixed crystals and are incorporated into the crystal structure themselves to form active basic silicates, thereby increasing antimicrobial and catalytic properties evoke activity.
[0022] Welche dieser Schmelzphasenbildner/Flussmittel konkret eingesetzt werden, hängt unter anderem davon ab, ob eine Glasurzusammensetzung mit einem alkalischen oder einem sauren pH-Wert hergestellt werden soll. Wie bereits erwähnt, ist es bevorzugt, für saure Glasurzusammensetzungen nach Möglichkeit saure oder zumindest neutrale Komponenten zu verwenden, für alkalische Glasurzusammensetzungen dagegen vorzugsweise alkalische oder zumindest neutrale Komponenten. Infrage kommen beispielsweise Alkali- und/oder Erdalkalihalogenide, insbesondere -chloride. Im Falle einer basischen Glasurzusammensetzung sind geeignete basische Schmelzphasenbildner bzw. Flussmittel bevorzugt ausgewählt aus Alkali- oder Erdalkalioxiden, -hydroxiden, -carbonaten, -phosphaten, -sili- caten oder -wolframaten. Auch Kombinationen von Schmelzphasenbildnern/Flussmitteln können verwendetwerden. Die Menge, mit der der Schmelzphasenbildner/das Flussmittel der Glasurzusammensetzung zugefügt wird, wird - wie erwähnt - so gewählt, dass sich in der Schmelze der Glasurzusammensetzung bei der gewählten Brenntemperatur innerhalb der Brennzeit oxidische Mischkristalle bilden können, das Auflösen der aktiven Metallverbindung(en) in einer glasartigen Schmelze dagegen verhindert wird. Zu hohe Anteile an Schmelzphasenbildner/Flussmittel begünstigen eine solche unerwünschte Auflösung der aktiven Metallverbindung in der Glasmatrix. Geeignete Mengen des Schmelzphasenbildners/Flussmittels können durch einfache Versuche leicht ermittelt werden. Sie liegen üblicherweise bei maximal 40 Gew.-%, bevorzugt bei bis zu 30 Gew.-% und insbesondere bei maximal 20 Gew.-% oder höchstens 15 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Glasurzusammensetzung. Glasurzusammensetzungen, die bei vergleichsweise niedriger Temperatur und/oder im Schnellbrand gebrannt werden sollen, benötigen dabei in der Regel einen höheren Anteil an Schmelzphasenbild- nern/Flussmitteln als solche, die bei höherer Temperatur gebrannt werden. [0022] Which of these melt-phase formers/fluxes are actually used depends, among other things, on whether a glaze composition with an alkaline or an acidic pH value is to be produced. As already mentioned, it is preferable, if possible, to use acidic or at least neutral components for acidic glaze compositions, but preferably alkaline or at least neutral components for alkaline glaze compositions. For example, alkali metal and/or alkaline earth metal halides, in particular chlorides, are suitable. In the case of a basic glaze composition, suitable basic melt phase formers or fluxes are preferably selected from alkali metal or alkaline earth metal oxides, hydroxides, carbonates, phosphates, silicates or tungstates. Combinations of melt phase formers/fluxing agents can also be used. The quantity with which the melt phase former/the flux is added to the glaze composition is - as mentioned - selected in such a way that oxidic mixed crystals can form in the melt of the glaze composition at the selected firing temperature within the firing time, the dissolving of the active metal compound(s) in a glassy melt, on the other hand, is prevented. Excessively high proportions of melt-phase former/flux promote such an undesired dissolution of the active metal compound in the glass matrix. Appropriate amounts of melt phase former/fluxing agent can be readily determined by simple experimentation. They are usually at most 40% by weight, preferably up to 30% by weight and in particular at most 20% by weight or at most 15% by weight, based on the total glaze composition. Glaze compositions that are to be fired at a comparatively low temperature and/or in rapid firing generally require a higher proportion of melt phase formers/fluxes than those that are fired at a higher temperature.
[0023] Wie schon erwähnt, kann der Glasurzusammensetzung ebenfalls eine Fritte zugefügt werden. Dies kann alternativ oder zusätzlich zu der Zugabe des Schmelzphasenbildners erfolgen. Bevorzugt wird eine Fritte zugesetzt, welche das Metall der wenigstens einen aktiven Metallverbindung enthält. Die Fritte dient dann nicht nur der Einstellung der Viskosität der Schmelze, sondern ist auch geeignet, die antimikrobielle und/oder katalytische Wirkung der hergestellten Oberflächenveredelung zu verbessern. Üblicherweise wird die Fritte in einer Menge von bis zu 65 Gew.-%, insbesondere höchstens 60, 50, 40, 30 oder 25 Gew.-%, in der Glasurzusammensetzung enthalten sein. Auch hier kann die geeignete Menge durch einfache Versuche leicht ermittelt werden. In allen Fällen ist beim Hinzufügen weiterer Verbindungen darauf zu achten, dass sich das vorgegebene Verhältnis von Aluminium zu Silicium von mindestens 0,3 durch die Zugabe nicht aus dem vorgegebenen Bereich heraus verschiebt As already mentioned, a frit can also be added to the glaze composition. This can take place as an alternative to or in addition to the addition of the melt phase former. A frit containing the metal of the at least one active metal compound is preferably added. The frit then serves not only to adjust the viscosity of the melt, but is also suitable for improving the antimicrobial and/or catalytic effect of the surface finish produced. The frit will usually be present in the glaze composition in an amount of up to 65% by weight, in particular at most 60, 50, 40, 30 or 25% by weight. Here, too, the appropriate amount can easily be determined by simple experiments. In all cases is when adding other compounds, care must be taken to ensure that the specified ratio of aluminum to silicon of at least 0.3 is not shifted outside the specified range as a result of the addition
[0024] Die Erfindung kann auch umgesetzt werden, indem aus dem Stand der Technik bekannte Glasurzusammensetzungen so modifiziert werden, dass sie die vorstehend beschriebenen Eigenschaften eines geeigneten Verhältnisses von Aluminium zu Silicium, einen um mindestens 0,2 von pH 7 abweichenden pH-Wert und einen Anteil an Metall wenigstens einer aktiven Metallverbindung von höchstens 20 Gewichtsprozent aufweisen, sodass sie in die Lage versetzt werden, während des Brennvorgangs auf dem zu veredelnden keramischen Gegenstand die gewünschten Mischkristalle und damit eine hohe katalytische und/oder antimikrobielle Aktivität auszubilden. Üblicherweise wird dies bedeuten, den Anteil an Aluminium durch Zugabe einer geeigneten Aluminiumverbindung wie beispielsweise Aluminiumoxid oder Aluminiumhydroxid zu erhöhen. Gleichzeitig wird auf diese Weise auch eine Verschiebung des pH-Werts in den alkalischen Bereich erreicht werden. Aluminiumverbindungen wie insbesondere Aluminiumoxid haben außerdem Einfluss auf die Viskosität der beim Brennen gebildeten Schmelze der Glasurzusammensetzung und verhindern ein zu frühes Schmelzen oder eine zu große Dünnflüssigkeit der Schmelze, in der eine Kristallisation und eine Bildung der gewünschten Mischkristalle nicht stattfinden kann. Der Anteil der aktiven Metallverbindung kann, falls erforderlich, durch Aufstockung der anderen Bestandteile der Glasurzusammensetzung reduziert werden, wobei mittels Bestandteilen wie Flussmitteln auch gleich eine geeignete Viskosität der Schmelze eingestellt werden kann, um die Bildung der Mischkristalle zu fördern, wenn dies erforderlich sein sollte. The invention may also be practiced by modifying glaze compositions known in the art to have the above-described properties of a suitable aluminum to silicon ratio, a pH differing from pH 7 by at least 0.2, and have a proportion of metal of at least one active metal compound of at most 20 percent by weight, so that they are able to form the desired mixed crystals and thus a high catalytic and/or antimicrobial activity on the ceramic object to be refined during the firing process. Usually this will mean increasing the proportion of aluminum by adding a suitable aluminum compound such as aluminum oxide or aluminum hydroxide. At the same time, a shift in the pH value into the alkaline range can also be achieved in this way. Aluminum compounds such as aluminum oxide in particular also have an influence on the viscosity of the melt of the glaze composition formed during firing and prevent the melt from melting too early or being too liquid, in which crystallization and formation of the desired mixed crystals cannot take place. If necessary, the proportion of the active metal compound can be reduced by increasing the other components of the glaze composition, whereby a suitable viscosity of the melt can also be set using components such as fluxes in order to promote the formation of the mixed crystals, if this should be necessary.
[0025] Je nach Auswahl der wenigstens einen aktiven Metallverbindung können die aktiven Eigenschaften der mithilfe der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung erzeugten Oberflächenveredelungsschichten so eingestellt werden, dass die katalytischen oder die antimikrobiellen Eigenschaften überwiegen. Durch Verwendung von Calciumverbindungen werden die katalytischen Eigenschaften verstärkt, während Zinkverbindungen sowohl katalytische als auch antimikrobielle Eigenschaften hervorrufen. Verbindungen der Metalle Zink, Lanthan, Molybdän und Wolfram können der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung nicht nur antimikrobielle und/oder katalytische, sondern auch photokatalytische Eigenschaften verleihen. Es ist somit möglich, auch ohne Zusatz einer sonst üblicherweise verwendeten Titanverbindung Oberflächen mit photokatalytischen Eigenschaften zu erzeugen. Im Hinblick auf die für Titandioxid diskutierten potenziell gesundheitsgefährdenden und insbesondere kanzerogenen Eigenschaften ist dies ein weiterer großer Vorteil der vorliegenden Glasurzusammensetzungen und der mit diesen enthaltenen Produkte. Depending on the selection of the at least one active metal compound, the active properties of the surface finishing layers produced using the glaze composition according to the invention can be adjusted in such a way that the catalytic or the antimicrobial properties predominate. The use of calcium compounds enhances the catalytic properties, while zinc compounds provide both catalytic and antimicrobial properties. Compounds of the metals zinc, lanthanum, molybdenum and tungsten can impart not only antimicrobial and/or catalytic but also photocatalytic properties to the glaze composition according to the invention. It is thus possible to produce surfaces with photocatalytic properties even without the addition of a titanium compound that is otherwise commonly used. With regard to the potentially health-endangering and in particular carcinogenic properties discussed for titanium dioxide, this is another great advantage of the present glaze compositions and the products contained with them.
[0026] Die Auftragung der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung kann grundsätzlich auf jede im Stand der Technik bekannte Art und Weise erfolgen. Bevorzugt wird die Glasurzusammensetzung vor dem Aufbringen auf die zu veredelnde Substratoberfläche in einem geeigneten Lösemittel aufgeschlämmt. Bevorzugt sind wässrige Lösemittel wie Wasser-Alkohol-Gemische und insbesondere reines Wasser. Die Aufschlämmung kann in jeder geeigneten Weise auf die Substratoberfläche aufgetragen werden, beispielsweise durch Dampfzerstäuben, Schütten, Schleudern, Fluten, Tauchen, Walzen oder Drucken oder, was erfindungsgemäß bevorzugt ist, durch Aufsprühen. Durch das Aufsprühen können besonders gleichmäßige Auftragungen bei sehr geringer Schichtdicke erreicht werden. Wegen der hohen Aktivität der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung sind bereits sehr geringe Schichtdicken ausreichend, und diese haben den Vorteil, dass sie optisch auf der Substratoberfläche nach dem Einbrennen praktisch nicht mehr sichtbar sind und entsprechend den visuellen Eindruck des Substrats nicht verändern. Das Sprühen kann beispielsweise mittels Airless- oder HVLP-Sprühen erfolgen. Das Airless-Sprühverfahren wird beispielsweise mit einer Membranpumpe und einem Druck von bis zu 300 kPa oder auch mit hohem Druck von bis zu 30.000 oder 40.000 kPa durchgeführt, wobei die Aufschlämmung ohne Einwirken eines Zerstäubungsmittels auf das Substrataufgebrachtwird. Im HVLP (High Velocity Low Pressure)-Verfahren liegt der Zerstäubungsdruck im Allgemeinen im Bereich von 700 bis 1300 kPa und insbesondere um 1000 kPa. Das grundsätzliche Vorgehen ist dem Fachmann bekannt. Da nur eine geringe Schichtdicke erzielt werden muss, ist in der Regel ein einziger Sprühvorgang ausreichend. Falls erforderlich, können jedoch auch mehrere Sprühvorgänge nacheinander ausgeführt werden. The glaze composition according to the invention can in principle be applied in any manner known in the prior art. The glaze composition is preferably slurried in a suitable solvent before application to the substrate surface to be finished. Aqueous solvents such as water-alcohol mixtures and in particular pure water are preferred. The slurry can be applied to the substrate surface in any suitable manner be, for example by steam atomization, pouring, centrifuging, flooding, dipping, rolling or printing or, which is preferred according to the invention, by spraying. By spraying, particularly even applications can be achieved with a very small layer thickness. Because of the high activity of the glaze composition according to the invention, very small layer thicknesses are already sufficient, and these have the advantage that they are practically no longer visible on the substrate surface after baking and accordingly do not change the visual impression of the substrate. The spraying can take place, for example, by means of airless or HVLP spraying. The airless spraying method is carried out, for example, with a membrane pump and a pressure of up to 300 kPa or also with high pressure of up to 30,000 or 40,000 kPa, the slurry being applied to the substrate without the action of an atomizing agent. In the HVLP (High Velocity Low Pressure) process, the atomization pressure is generally in the range of 700 to 1300 kPa and in particular around 1000 kPa. The basic procedure is known to those skilled in the art. Since only a small layer thickness has to be achieved, a single spraying process is usually sufficient. However, if necessary, several spraying processes can be carried out one after the other.
[0027] Der Auftrag erfolgt in der Regel auf einen noch nicht gebrannten keramischen Gegenstand (Grünling) oder auf einen vorgebrannten keramischen Gegenstand, beispielsweise nach einem Schrüh- brand. Ebenfalls möglich ist eine Oberflächenveredelung eines bereits vollständig gebrannten keramischen Gegenstandes, was unter Kostengesichtspunkten jedoch nicht bevorzugt ist, da bei Auftrag auf einen Grünling oder einen vorgebrannten keramischen Gegenstand das Brennen des Gegenstandes und der Glasurzusammensetzung gleichzeitig und somit unter Einsparung von Energie erfolgen kann. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die auf die Oberfläche des zu veredelnden keramischen Gegenstandes aufgetragene Aufschlämmung der Glasurzusammensetzung dann gebrannt. Falls gewünscht, kann der Auftrag zuvor getrocknet werden, was in der Regel jedoch nicht erforderlich ist, da die geringen Mengen des wässrigen Lösemittels im Brennofen zu Beginn des Brennvorgangs sehr schnell verdampfen. Der Brennvorgang selbst erfolgt auf im Stand der Technik für Glasurzusammensetzungen übliche Weise und in der Regel bei einerTemperaturzwischen 650 und 1350 °C, bevorzugt bei 800 bis 1250 °C. Das Brennen der Glasurzusammensetzung kann sowohl im Kurzbrand als auch im Langbrand erfolgen, wobei die Dauer des Brandes beim Kurzbrand üblicherweise zwischen 0,5 und 5 Stunden liegt, beim Langbrand zwischen 5 und 40 Stunden. [0027] It is generally applied to a ceramic object that has not yet been fired (green compact) or to a pre-fired ceramic object, for example after biscuit firing. It is also possible to finish the surface of a ceramic object that has already been completely fired, but this is not preferred from the point of view of costs, since when applied to a green compact or a pre-fired ceramic object, the object and the glaze composition can be fired simultaneously, thus saving energy. In accordance with the method of the present invention, the glaze composition slurry applied to the surface of the ceramic article to be finished is then fired. If desired, the application can be dried beforehand, but this is not usually necessary since the small amounts of the aqueous solvent in the kiln evaporate very quickly at the beginning of the kiln process. The firing process itself takes place in a manner customary in the prior art for glaze compositions and generally at a temperature between 650 and 1350°C, preferably at 800 to 1250°C. The glaze composition can be fired both in short firing and in long firing, with the duration of firing usually being between 0.5 and 5 hours for short firing and between 5 and 40 hours for long firing.
[0028] Prinzipiell eignet sich die erfindungsgemäße Glasurzusammensetzungzur Veredelung praktisch jedes denkbaren keramischen Gegenstandes, dessen Oberfläche verbesserte Oberflächeneigenschaften verliehen werden sollen, sodass sie zum Beispiel Schutz vor aggressiven Umwelt- oder Chemikalieneinflüssen bietet, Wasser-, Schmutz- oder Kalk-abweisend oder leicht zu reinigen wird. Die Oberfläche kann vollständig oder nur partiell mit einer Oberflächenveredelungversehen werden. Die Oberflächenveredelung kann an gebrannten, teilweise gebrannten oder ungebrannten keramischen Substraten wie keramischen Grünlingen, Ton oder Lehm sowie engobierten, glasierten oder unglasierten 1 In principle, the glaze composition according to the invention is suitable for finishing practically any conceivable ceramic object whose surface is to be given improved surface properties, so that it offers protection against aggressive environmental or chemical influences, for example, is water, dirt or lime-repellent or easy to clean becomes. The surface can be completely or only partially provided with a surface finish. The surface finish can be applied to fired, partially fired or unfired ceramic substrates such as green ceramic bodies, clay or loam, as well as engobed, glazed or unglazed 1
Substraten vorgenommen werden. Geeignete keramische Substrate stammen aus dem Bereich der Sanitärkeramik, Baukeramik oder Laborkeramik. Konkrete Beispiele sind Dachziegel, Fliesen (sowohl für Boden als auch Wand), Slabs, Fassadenplatten, Schamotte, Kaminrohre, Küchenarbeitsplatten, Küchenspülen oder Ähnliches. Ein besonders bevorzugtes keramisches Substrat ist Feinsteinzeug, beispielsweise in Form von Wand- oder Bodenfliesen, das - wie die anderen beschichteten Keramikgegenstände auch - durch die erfindungsgemäße Oberflächenveredelungsschicht eine unempfindliche und insbesondere schmutzabweisende Oberfläche erhält, die aufgrund der katalytischen bzw. photokatalytischen Eigenschaften auch selbstreinigend ist. substrates are made. Suitable ceramic substrates come from the field of sanitary ceramics, building ceramics or laboratory ceramics. Concrete examples are roof tiles, tiles (both for floors and walls), slabs, facade panels, fireclay, chimney pipes, kitchen worktops, kitchen sinks or the like. A particularly preferred ceramic substrate is fine stoneware, for example in the form of wall or floor tiles, which - like the other coated ceramic objects - is given a hard-wearing and in particular dirt-repellent surface thanks to the surface finishing layer according to the invention, which is also self-cleaning due to its catalytic or photocatalytic properties.
[0029] Die antimikrobiellen, katalytischen bzw. photokatalytischen Eigenschaften der mithilfe der erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung erzeugten Oberflächenveredelungsschicht beruhen maßgeblich auf der Bildung von Mischkristallen des Metalls der aktiven Metallverbindung mit Silicium und/oder Aluminium sowie Sauerstoff. Wurden der Glasurzusammensetzung auch Alkali- oder Erdalkalimetall-haltige Verbindungen als Schmelzphasenbildner bzw. Flussmittel zugesetzt, enthalten die gebildeten Mischkristalle zusätzlich auch noch die entsprechenden Alkali- oder Erdalkalimetallelemente im Kristallgitter. Handelt es sich bei der aktiven Metallverbindung um eine Zinkverbindung, entstehen Mischkristalle, die der Formel 2 ZnO • SiO2 entsprechen, wobei gegebenenfalls - abhängig von der Gesamtzusammensetzung der Glasurzusammensetzung - weitere Metallatome wie die bereits erwähnten Alkali- oder Erdalkalimetalle mit in das Kristallgitter eingebaut sind. Dabei entstehen während des Brennvorgangs in der Regel Mischkristalle unterschiedlicher Zusammensetzung über die Oberflächenveredelungsschicht verteilt. Die Bildung einheitlicher und gleichartig zusammengesetzter Mischkristalle über die gesamte Oberfläche stellt eher die Ausnahme dar. Wenn das Metall der aktiven Metallverbindung Zink ist, bilden sich verschiedene Zink-Silicium-Aluminiumoxid-Kristalle und/oder Alkali/Erdalkali-Zink-Silicium-Aluminiumoxid-Kristalle. Alternativ oder zusätzlich werden auch Zink- Silicium-Aluminiumhydroxid-Kristalle und/oder Alkali/Erdalkali-Zink-Silicium-Aluminiumhydroxid- Kristalle gebildet. The antimicrobial, catalytic or photocatalytic properties of the surface finishing layer produced using the glaze composition according to the invention are based primarily on the formation of mixed crystals of the metal of the active metal compound with silicon and/or aluminum and oxygen. If alkali or alkaline earth metal-containing compounds were also added to the glaze composition as melt phase formers or fluxes, the mixed crystals formed also contain the corresponding alkali or alkaline earth metal elements in the crystal lattice. If the active metal compound is a zinc compound, mixed crystals are formed that correspond to the formula 2 ZnO • SiO 2 , with other metal atoms such as the alkali or alkaline earth metals already mentioned being incorporated into the crystal lattice, depending on the overall composition of the glaze composition . During the firing process, mixed crystals of different composition are usually formed, distributed over the surface finishing layer. The formation of uniform mixed crystals of the same composition over the entire surface is rather the exception. When the metal of the active metal compound is zinc, various zinc silicon aluminum oxide crystals and/or alkali/alkaline earth zinc silicon aluminum oxide crystals form . Alternatively or additionally, zinc silicon aluminum hydroxide crystals and/or alkali metal/alkaline earth zinc silicon aluminum hydroxide crystals are also formed.
[0030] Überraschend und für eine ausgeprägte antimikrobielle und/oder katalytische Aktivität von Vorteil ist es, dass sich die Mischkristalle im Allgemeinen mit einem Konzentrationsgradienten der aktiven Metallelemente ausbilden, wobei diese sich im Wesentlichen in einem Bereich konzentrieren, der zur Außenoberfläche der Schicht hin weist In den tiefer liegenden Bereichen ab circa 1 gm Tiefe der Veredelungsschicht, nimmt die Konzentration der Metallatome dann ab. Damit liegen die katalytisch aktiven Metallelemente in den Mischkristallen genau dort vor, wo sie ihre Aktivität entfalten sollen, nämlich an der äußersten Oberfläche des veredelten keramischen Gegenstandes. Als Ursache dieses Konzentrationsgradienten des aktiven Metalls wird vermutet, dass während des Brennvorgangs das Material an der Oberfläche des keramischen Gegenstandes mit Bestandteilen der Glasurzusammensetzung zunächst eine glasartige Schicht bildet. Eine dezidierte Schichtgrenze zwischen der Oberfläche des keramischen Gegenstandes und der Veredelungsschicht ist im veredelten keramischen Gegenstand kaum oder gar nicht mehr auszumachen. Aus dieser an der Oberfläche des keramischen Gegenstandes gebildeten glasartigen Schicht wachsen dann die aktiven Mischkristalle heraus und reichern sich während des Kristallisationsvorgangs mit dem aktiven Metall an. Die Höhe, mit welcher die Mischkristalle aus der glasartigen Schicht herauswachsen, liegt üblicherweise bei höchstens 100 pm, insbesondere bei höchstens 50 pm und überwiegend bei nicht mehr als 25 pm, gemessen senkrecht zur Oberfläche des keramischen Gegenstandes. It is surprising and advantageous for a pronounced antimicrobial and/or catalytic activity that the mixed crystals are generally formed with a concentration gradient of the active metal elements, which are essentially concentrated in an area pointing towards the outer surface of the layer The concentration of the metal atoms then decreases in the lower-lying areas from about 1 gm depth of the finishing layer. This means that the catalytically active metal elements in the mixed crystals are present exactly where they are supposed to develop their activity, namely on the outermost surface of the finished ceramic object. The cause of this concentration gradient of the active metal is assumed to be that during the firing process the material on the surface of the ceramic object initially forms a vitreous layer with components of the glaze composition. A dedicated layer boundary between the surface of the ceramic object and the finishing layer can hardly or not at all be discerned in the finished ceramic object. For this on the surface of the ceramic The vitreous layer formed by the object then grows out the active mixed crystals and accumulates with the active metal during the crystallization process. The height at which the mixed crystals grow out of the vitreous layer is usually at most 100 μm, in particular at most 50 μm and predominantly not more than 25 μm, measured perpendicularly to the surface of the ceramic object.
[0031 ] Die Erfindung soll nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele beziehen sich lediglich auf einige bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt wäre. Sämtliche Prozentangaben sind, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, Gewichtsprozent. The invention will be explained in more detail below with reference to some exemplary embodiments. The exemplary embodiments relate only to a few preferred exemplary embodiments of the invention, without the invention being restricted to these. Unless expressly stated otherwise, all percentages are percentages by weight.
[0032] Beispiel 1 - Calciumhaltige aktive Glasurzusammensetzung Example 1 - Calcium Containing Active Glaze Composition
Ausgehend von einer calciumhaltigen Glasurzusammensetzung (Protecta) der folgenden Zusammensetzung: Starting from a calcium-containing glaze composition (Protecta) of the following composition:
SiO2 55,6 % SiO 2 55.6%
AI2O3 23,3 % CaO 10,0 % Al2O3 23.3% CaO 10.0%
Na2O 4,5 % Na 2 O 4.5%
K2O K2O
MgO
Figure imgf000016_0001
wurde diese zunächst durch Zugabe eines Flussmittels (Magnesiumoxid) und anschließend durch Zugabe einer aktiven Metallverbindung (Zinkoxid) modifiziert, sodass sich die folgenden modifizierten Glasurzusammensetzungen ergaben: a) Mit MgO modifizierte Glasurzusammensetzung
MgO
Figure imgf000016_0001
modified it first by adding a flux (magnesium oxide) and then by adding an active metal compound (zinc oxide) to give the following modified glaze compositions: a) Glaze composition modified with MgO
SiO2 50,0 % SiO2 50.0%
Al2O3 21 ,0 % CaO 9,0 % Al 2 O 3 21.0% CaO 9.0%
Na2O 4,0 % Na 2 O 4.0%
K2O 3,0 % K2O 3.0%
MgO 13,0 % MgO 13.0%
Die Glasurzusammensetzung a) wird nach Aufschlämmen in Wasser zur Oberflächenveredelung eines keramischen Gegenstandes auf dessen Oberfläche aufgetragen und ergibt nach dem Brennen eine Vergütung mit basischem pH-Wert (pH > 8, gemessen mit wässriger Bromthymolblau-Lösung) sowie katalytischen Eigenschaften. After being slurried in water, the glaze composition a) is applied to the surface of a ceramic object to finish its surface and, after firing, results in a finish with a basic pH value (pH>8, measured with an aqueous bromothymol blue solution) and catalytic properties.
Die Glasurzusammensetzung a) kann durch Zugabe einer Zinkverbindung weiter modifiziert werden: b) Zusätzlich mit Zinkoxid modifizierte Glasurzusammensetzung Glaze composition a) can be further modified by adding a zinc compound: b) Glaze composition additionally modified with zinc oxide
SiO2 47,6 % SiO 2 47.6%
AI2O3 20,0 % Al 2 O 3 20.0%
CaO 8,5 % CaO 8.5%
Na2O 3,8 % Na 2 O 3.8%
K2O 2,8 % K2O 2.8%
MgO 9,5 % MgO 9.5%
ZnO 7,8 % ZnO 7.8%
Die Glasurzusammensetzung b) wird nach Aufschlämmen in Wasser zur Oberflächenveredelung eines keramischen Gegenstandes auf dessen Oberfläche aufgetragen und ergibt nach dem Brennen eine Vergütung mit basischem pH-Wert (pH > 8, gemessen mit wässriger Bromthymolblau-Lösung) sowie antimikrobiellen und katalytischen Eigenschaften. After being slurried in water, the glaze composition b) is applied to the surface of a ceramic object to finish it and, after firing, results in a finish with a basic pH value (pH>8, measured with an aqueous bromothymol blue solution) and antimicrobial and catalytic properties.
Beispiel 2 - Calciumhaltige aktive Glasurzusammensetzung Example 2 - Calcium Containing Active Glaze Composition
In diesem Beispiel einer weiteren calciumhaltigen Glasurzusammensetzung wird die aktive Metallverbindung in Form von Zinkcarbonat zugesetzt: In this example of another glaze composition containing calcium, the active metal compound is added in the form of zinc carbonate:
SiO2 50,0 % SiO2 50.0%
AI2O3 21 ,0 % Al 2 O 3 21.0%
CaO 9,0 % CaO 9.0%
Na2O 4,0 % Na 2 O 4.0%
K2O 3,0 % K2O 3.0%
ZnCO3 13,0 % ZnCO 3 13.0%
Das Zinkcarbonat wandelt sich während des Brennens in Zinkoxid um. Es bilden sich Oberflächen mit antimikrobiellen, katalytischen und photokatalytischen Eigenschaften. The zinc carbonate converts to zinc oxide during firing. Surfaces with antimicrobial, catalytic and photocatalytic properties are formed.
[0033] Beispiel 3 - Calciumhaltige aktive Glasurzusammensetzung Example 3 - Calcium Containing Active Glaze Composition
Die calciumhaltige Glasurzusammensetzung (Protecta) des Beispiels 1 wird zunächst durch Zugabe von 9,7 % Calciumcarbonat zu einer erfindungsgemäßen aktiven Glasurzusammensetzung modifiziert und nach Aufschlämmen in Wasser zur Oberflächenveredelung eines keramischen Gegenstandes auf dessen Oberfläche aufgetragen. Nach dem Brennen ergibt sich eine Vergütung mit basischem pH- Wert (pH > 8, gemessen mit wässriger Bromthymolblau-Lösung) sowie katalytischen Eigenschaften. The calcium-containing glaze composition (Protecta) of Example 1 is first modified by adding 9.7% calcium carbonate to an active glaze composition according to the invention and, after being slurried in water, applied to the surface of a ceramic article to finish it. Firing results in a coating with a basic pH value (pH > 8, measured with an aqueous bromothymol blue solution) and catalytic properties.
[0034] Beispiel 4 - Barium- und calciumhaltige aktive Glasurzusammensetzung Example 4 - Barium and calcium containing active glaze composition
Ausgehend von einer barium- und calciumhaltigen Glasurzusammensetzung, die ebenfalls Zink in Form einer zinkhaltigen Fritte enthält und welche die folgenden Bestandteile aufweist: SiO2 47,9 % Starting from a barium and calcium containing glaze composition, which also contains zinc in the form of a zinc containing frit and which has the following components: SiO 2 47.9%
AI2O3 20,2 % BaO 18,1 % Al2O3 20.2% BaO 18.1%
ZnO 4,3 % ZnO 4.3%
Na2O 4.2 % Na 2 O 4.2%
K2O 3.2 % K2O 3.2%
CaO 2,1 % wird eine aktive Glasurzusammensetzung durch Zugabe einer Zinkverbindung, die nicht in Form einer Fritte vorliegt, hergestellt Konkret erfolgt eine Zugabe von 6 % Zinkoxid, welche zu einer aktiven Glasurzusammensetzung mit folgenden Bestandteilen führt: CaO 2.1%, an active glaze composition is prepared by adding a zinc compound that is not in the form of a frit. Specifically, 6% zinc oxide is added, which leads to an active glaze composition with the following ingredients:
SiO2 45,0 % SiO 2 45.0%
AI2O3 19,0 % Al 2 O 3 19.0%
BaO 17,0 % BaO 17.0%
ZnO 10,0 % (davon ca. 4 % aus zinkhaltiger Fritte) ZnO 10.0% (of which approx. 4% from frit containing zinc)
Na2O 4,0 % Na 2 O 4.0%
K2O 3,0 % K2O 3.0%
CaO 2,0 % CaO 2.0%
Eine mittels dieser Glasurzusammensetzung hergestellte Oberflächenveredelung weist eine hohe antimikrobielle, katalytische und photokatalytische Aktivität auf. A surface finish made using this glaze composition exhibits high antimicrobial, catalytic and photocatalytic activity.
[0035] Beispiel 5 - Barium- und calciumhaltige aktive Glasurzusammensetzung Example 5 - Barium and calcium containing active glaze composition
Eine Beispiel 4 entsprechende Glasurzusammensetzung kann auch erhalten werden, wenn anstelle von Zinkoxid Zinkcarbonat verwendet wird. Eine derartige Glasurzusammensetzung weist beispielsweise folgende Komponenten auf: A glaze composition corresponding to Example 4 can also be obtained when zinc carbonate is used instead of zinc oxide. Such a glaze composition has, for example, the following components:
SiO2 45,0 % Al2O3 19,0 % BaO 17,0 % ZnO 4,0 % Na2O 4,0 % SiO 2 45.0% Al 2 O 3 19.0% BaO 17.0% ZnO 4.0% Na 2 O 4.0%
K2O 3,0 % CaO 2,0 % ZnCO3 6,0 % K 2 O 3.0% CaO 2.0% ZnCO 3 6.0%
[0036] Beispiel 6 - Barium- und calciumhaltige aktive Glasurzusammensetzung Example 6 - Barium and calcium containing active glaze composition
Ausgehend von einer barium- und calciumhaltigen Glasurzusammensetzung, die Zink in Form einer zinkhaltigen Fritte sowie zusätzlich Magnesiumoxid enthält und welche die folgenden Bestandteile aufweist: SiO2 45,0 % AI2O3 19,0 % BaO 17,0 % ZnO 4,0 % Na2O 4,0 % Starting from a barium- and calcium-containing glaze composition, which contains zinc in the form of a zinc-containing frit and, in addition, magnesium oxide and which has the following components: SiO 2 45.0% Al2O3 19.0% BaO 17.0% ZnO 4.0% Na 2 O 4.0%
K2O 3,0 % CaO 2,0 % MgO 6,0 % wird eine antimikrobielle, katalytische und photokatalytische Glasurzusammensetzung durch Zugabe einer Zinkverbindung, die nicht in Form einer Fritte vorliegt, hergestellt Konkret erfolgt eine Zugabe von Zinkoxid, welche zu einer aktiven Glasurzusammensetzung mit folgenden Bestandteilen führt:K 2 O 3.0% CaO 2.0% MgO 6.0% an antimicrobial, catalytic and photocatalytic glaze composition is prepared by adding a zinc compound, which is not in the form of a frit glaze composition with the following components:
SiO2 41.3 % Al2O3 17.4 % BaO 15,6 % ZnO 8,3 % Na2O 3.7 % SiO 2 41.3% Al 2 O 3 17.4% BaO 15.6% ZnO 8.3% Na 2 O 3.7%
K2O 2.8 % CaO 1.8 % MgO 9,1 % K 2 O 2.8% CaO 1.8% MgO 9.1%
[0037] Die in den vorstehenden Beispielen genannten Komponenten der Glasurzusammensetzungen müssen nicht zwingend in Form der genannten Oxide zugefügt werden. Alternativ können einzelne, mehrere oder alle der genannten Komponenten in Form anderer Metallverbindungen zu gesetzt werden, die sich während des Brennvorgangs in die entsprechenden Oxide umwandeln können. Beispiele geeigneter Metallverbindungen wurden in der vorhergehenden Beschreibung bereits genannt wie insbesondere Carbonate, Halogenide, Hydroxide, Nitrate, Phosphate, Sulfate usw. Ebenfalls möglich ist es, die Komponenten der Glasurzusammensetzung zumindest teilweise in Form von natürlich vorkommenden und zuvor zu Pulvern zermahlenen Gesteinen zuzusetzen. Geeignet sind beispielsweise Carbonat-Gesteine sowie Silicat-arme und/oder Aluminium-reiche, insbesondere magmatische Gesteine wie Bentonit, Calcit, Diabas, Dolomit, Foidsyenit, Kaolin, Melilith, Montmorillonit, Mullit, Nephelin, Oliven, Plagioklas, Pyroxen und Syenit. Diese werden in solchen Mengen eingesetzt, dass bei Umrechnung in die Oxide die in den Beispielen angegebenen Prozentangaben erhalten werden. The components of the glaze compositions mentioned in the above examples do not necessarily have to be added in the form of the oxides mentioned. Alternatively, one, several or all of the components mentioned can be added in the form of other metal compounds, which can be converted into the corresponding oxides during the firing process. Examples of suitable metal compounds have already been mentioned in the previous description, in particular carbonates, halides, hydroxides, nitrates, phosphates, sulfates, etc. It is also possible to add the components of the glaze composition at least partially in the form of naturally occurring rocks that have previously been ground into powders. For example, carbonate rocks and silicate-poor and/or aluminum-rich rocks, in particular igneous rocks such as bentonite, calcite, diabase, dolomite, foidsyenite, kaolin, melilite, montmorillonite, mullite, nepheline, olive, plagioclase, pyroxene and syenite are suitable. These are used in amounts such that conversion into the oxides gives the percentages given in the examples.
[0038] Beispiel 7 - Auftrag und Brennen der Glasurzusammensetzungen Example 7 - Application and Firing of the Glaze Compositions
Vor dem Aufträgen werden die Glasurzusammensetzungen in Wasser aufgeschlämmt Dabei werden etwa 0,2 bis 5,0, bevorzugt 0,4 bis 3,0, insbesondere 0,5 bis 1 ,8 Volumenanteile Wasser pro Volumenanteil Glasurzusammensetzung hinzugefügt. Ein auf eine im Stand der Technik übliche Weise hergestellter roher und ungebrannter Fliesengrünling wird so lange getrocknet, bis sein Wasseranteil maximal 1 bis 8 % beträgt. Anschließend erfolgt, gegebenenfalls nach Auftrag einer Dekoration, der Auftrag der erfindungsgemäßen aufgeschlämmten Glasurzusammensetzung auf den Fliesengrünling. Die Auftragung erfolgt in einer einzigen Schicht. Ein Mehrschichtauftrag ist möglich, aber - abgesehen von Sanitärglasuren - nicht bevorzugt, um eine möglichst dünne Schicht zu erhalten. Die Temperatur des Fliesengrünlings beträgt während des Auftrags 15 bis 150 °C, bevorzugt 40 bis 80 °C. Der Auftrag der aufgeschlämmten Glasurzusammensetzung erfolgt durch Sprühen entsprechend den nachfolgenden Parametern: Before application, the glaze compositions are suspended in water. About 0.2 to 5.0, preferably 0.4 to 3.0, in particular 0.5 to 1.8 parts by volume of water are added per part by volume of glaze composition. A raw and unfired green tile body produced in a manner customary in the prior art is dried until its water content is at most 1 to 8%. Subsequently, optionally after application of a decoration, the glaze composition according to the invention as a slurry is applied to the green tile compact. The application is done in a single layer. A multi-layer application is possible, but - apart from sanitary glazes - not preferred in order to obtain the thinnest possible layer. The temperature of the green tile compact during application is 15 to 150°C, preferably 40 to 80°C. The slurried glaze composition is applied by spraying according to the following parameters:
Sprühen: Sprühdruck 100 - 1000 kPa, bevorzugt 400 - 700 kPa Spraying: spraying pressure 100 - 1000 kPa, preferably 400 - 700 kPa
Nadel variabel, Durchmesser 0,3 bis 2,5 mm, bevorzugt 0,5 bis 1 ,5 mm Needle variable, diameter 0.3 to 2.5 mm, preferably 0.5 to 1.5 mm
Die Menge der Zusammensetzung beträgt 10 bis 350 g/m2, bevorzugt 150 bis 250 g/m2. The amount of the composition is 10 to 350 g/m 2 , preferably 150 to 250 g/m 2 .
Nach dem Aufbringen der Glasurzusammensetzung wird der Grünling optional nochmals getrocknet, wobei er dann auf eine Temperatur im Bereich von Raumtemperatur (20 °C) bis 300 °C, bevorzugt 35 bis 150 °C, erwärmt wird. Eine Trocknung und Erwärmung des Grünlings ist vor allem in solchen Fällen nicht erforderlich, in denen der Ofen zu Beginn der Ofenstrecke in der Aufheizzone eine Trockenzone besitzt. Der Grünling wird in erwärmtem Zustand oder alternativ bei Raumtemperatur in einen Ofen transportiert, um gebrannt zu werden. Der Brennvorgang erfolgt in an sich im Stand der Technik üblicher Weise, beispielsweise entsprechend einer der nachfolgenden Alternativen: After application of the glaze composition, the green body is optionally dried again, in which case it is then heated to a temperature in the range from room temperature (20°C) to 300°C, preferably from 35 to 150°C. Drying and heating of the green body is not necessary, especially in cases where the furnace has a drying zone in the heating zone at the beginning of the furnace section. The green body is transported into a kiln in a heated state or alternatively at room temperature to be fired. The burning process takes place in a manner that is customary in the prior art, for example in accordance with one of the following alternatives:
Kurzbrand: Temperatur: 1050 °C bis 1280 °C, bevorzugt 1120 °C bis 1250 °C Zeit (Einfahrt bis Ausfahrt): 0,5 h bis 5 h, bevorzugt 0,5 h bis 2 h Short firing: Temperature: 1050° C. to 1280° C., preferably 1120° C. to 1250° C. Time (entrance to exit): 0.5 h to 5 h, preferably 0.5 h to 2 h
Langbrand : Temperatur: 1000 °C bis 1300 °C, bevorzugt 1100 °C bis 1250 °C Zeit (Einfahrt bis Ausfahrt): 10 h bis 40 h, bevorzugt 12 h bis 24 h Long firing: Temperature: 1000° C. to 1300° C., preferably 1100° C. to 1250° C. Time (entrance to exit): 10 h to 40 h, preferably 12 h to 24 h
Nach Verlassen des Ofens ist die Fliese fertig und kann, gegebenenfalls nach Abkühlenlassen auf Raumtemperatur, verpackt werden. In allen beschriebenen Beispielen liegt die Höhe, mit der die Mischkristalle über die benachbarte Oberfläche vorstehen, bei unter 25 pm. Die Veredelungsschicht ist mit bloßem Auge nicht erkennbar und führt im Vergleich zu einer nicht veredelten Fliese zu keiner optischen Beeinträchtigung. After leaving the oven, the tile is ready and can be packaged, optionally after allowing it to cool to room temperature. In all of the examples described, the height at which the mixed crystals protrude over the adjacent surface is less than 25 μm. The finishing layer cannot be seen with the naked eye and, in comparison to an unfinished tile, does not cause any visual impairment.
[0039] Für einige erfindungsgemäß hergestellte Oberflächenveredelungsschichten wurden Elementanalysen der kristallinen Oberfläche mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDRS, EDX) durchgeführt. Die Ergebnisse für die verschiedenen Glasuren A bis H sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefasst. [0040] Tabelle 1
Figure imgf000021_0001
Elemental analyzes of the crystalline surface by means of energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDRS, EDX) were carried out for some surface finishing layers produced according to the invention. The results for the various glazes A to H are summarized in Table 1 below. Table 1
Figure imgf000021_0001
[0041 ] Von den Außenoberflächen erfindungsgemäß hergestellter Oberflächenveredelungsschichten wurden Elektronenmikroskop-Aufnahmen angefertigt, welche als Figuren 5 bis 14 beigefügt sind. Figuren 1 bis 4 zeigen zum Vergleich Elektronenmikroskop-Aufnahmen herkömmlicher Oberflächenvergütungen. In den Aufnahmen entspricht der Bildausschnitt 150 pm auf 100 pm in der tatsächlichen Oberflächenstruktur. Im Einzelnen zeigen: Electron micrographs, which are attached as FIGS. 5 to 14, were taken of the outer surfaces of surface finishing layers produced according to the invention. For comparison, FIGS. 1 to 4 show electron micrographs of conventional surface finishes. In the recordings, the image section corresponds to 150 pm by 100 pm in the actual surface structure. Show in detail:
Fig. 1 eine herkömmliche bariumhaltige Glasur; 1 shows a conventional barium-containing glaze;
Fig. 2 ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen bariumhaltigen Glasur; Fig. 2 shows another example of a conventional barium-containing glaze;
Fig. 3 eine herkömmliche calciumhaltige Glasur; Fig. 3 shows a conventional calcium-containing glaze;
Fig. 4 eine herkömmliche Sanitärglasur; 4 shows a conventional sanitary glaze;
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Oberflächenveredelung aus einer calciumhaltigen Glasurzusammensetzung mit Zinkcarbonat; 5 shows a surface treatment according to the invention from a calcium-containing glaze composition with zinc carbonate;
Fig. 6 eine erfindungsgemäße Oberflächenveredelung aus einer weiteren calciumhaltigen Glasurzusammensetzung mit Zinkcarbonat; 6 shows a surface finishing according to the invention from a further calcium-containing glaze composition with zinc carbonate;
Fig. 7 eine erfindungsgemäße Oberflächenveredelung aus einer calciumhaltigen Glasurzusammensetzung mit Zinkoxid; 7 shows a surface treatment according to the invention from a calcium-containing glaze composition with zinc oxide;
Fig. 8 eine erfindungsgemäße Oberflächenveredelung aus einer bariumhaltigen Glasurzusammensetzung mit Zinkoxid; 8 shows a surface finishing of a barium-containing glaze composition with zinc oxide according to the invention;
Fig. 9 eine erfindungsgemäße Oberflächenveredelung aus einer weiteren bariumhaltigen Glasurzusammensetzung mit Zinkoxid; 9 shows a surface finish according to the invention from a further barium-containing glaze composition with zinc oxide;
Fig. 10 eine erfindungsgemäße Oberflächenveredelung aus einer noch weiteren bariumhaltigen Glasurzusammensetzung mit Zinkoxid; Fig. 11 eine Sanitärglasur aus einer erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung mit Zinkoxid sowie10 shows a surface finish of yet another barium-containing glaze composition with zinc oxide according to the invention; 11 shows a sanitary glaze made from a glaze composition according to the invention with zinc oxide and
Fig. 12 eine weitere Sanitärglasur aus einer erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzung mit Zinkoxid. 12 shows another sanitary glaze made from a glaze composition according to the invention with zinc oxide.
[0042] Bei den Aufnahmen fällt auf den ersten Blick auf, dass die Oberflächenstruktur der herkömmlichen Oberflächenvergütungen sehr glatt ist. Im Unterschied dazu zeigen die Aufnahmen der erfindungsgemäßen Oberflächenveredelungen eine starke Kristallisierung, die durch die erfindungsgemäß gebildeten Mischkristalle verursacht ist. Bei diesen Mischkristallen handelt es sich um Strukturen der Formel 2 ZnO • SiO2 sowie weitere sauerstoffhaltige Kristalle, die neben Silicium und Zink die weiteren in der Glasurzusammensetzung enthaltenden Metalle in das Kristallgitter inkorporiert enthalten. Insbesondere handelt es sich dabei um Zink-Silicium-Aluminiumoxid-Kristalle, Alkali/Erdalkali-Zink-Sili- cium-Aluminiumoxid-Kristalle, Zink-Silicium-Aluminiumhydroxid-Kristalle und/oder Alkali/Erdalkali- Zink-Silicium-Aluminiumhydroxid-Kristalle. Im Allgemeinen liegen Mischkristalle unterschiedlicher Zusammensetzungen über die veredelte Oberfläche verteilt nebeneinander vor. Diese strukturierten und ausdifferenzierten Oberflächen werden für die herausragenden antimikrobiellen, katalytischen und bei entsprechender Dotierung auch photokatalytischen Eigenschaften der Oberflächenveredelung erfindungsgemäßer keramischer Gegenstände verantwortlich gemacht. [0042] At first glance, the recordings show that the surface structure of conventional surface finishes is very smooth. In contrast to this, the photographs of the surface finishes according to the invention show a strong crystallization which is caused by the mixed crystals formed according to the invention. These mixed crystals are structures of the formula 2ZnO.SiO.sub.2 and other oxygen-containing crystals which, in addition to silicon and zinc, contain the other metals contained in the glaze composition incorporated into the crystal lattice. In particular, these are zinc silicon aluminum oxide crystals, alkali metal/alkaline earth metal zinc silicon aluminum oxide crystals, zinc silicon aluminum hydroxide crystals and/or alkali metal/alkaline earth metal zinc silicon aluminum hydroxide crystals. In general, mixed crystals of different compositions are distributed side by side over the finished surface. These structured and differentiated surfaces are held responsible for the outstanding antimicrobial, catalytic and, with appropriate doping, also photocatalytic properties of the surface finishing of ceramic objects according to the invention.
[0043] Im einzelnen zeigen Figuren 5 und 6 Oberflächenveredelungen, die aus calciumhaltigen Glasurzusammensetzungen erzeugt wurden, die durch Zusatz von Zinkcarbonat modifiziert wurden. In der fertigen Veredelung beträgt der Zinkanteil in der in Figur 5 abgebildeten Oberflächenveredelung 11 ,2 Gew.-% und die Zusammensetzung entspricht insgesamt Glasur B in Tabelle 1 , während Figur 6 eine Glasur E entsprechende Zusammensetzung mit 8,9 Gew.-% Zink zeigt. Figur 7 zeigt eine Oberflächenveredelung, die aus einer mit Zinkoxid modifizierten calciumhaltigen Glasurzusammensetzung hergestellt wurde und die die Zusammensetzung der Glasur F aus Tabelle 1 aufweist. Figuren 8 bis 10 sind Abbildungen von Oberflächenveredelungen aus bariumhaltigen, mit Zinkoxid modifizierten Glasurzusammensetzungen, bei denen die gezeigte fertige Veredelung die Zusammensetzung der Glasuren A, C bzw. D der Tabelle 1 aufweist. Figuren 11 und 12 zeigen Sanitärglasuren, deren Zusammensetzung den Glasuren G bzw. H der Tabelle 1 entspricht. Sie wurden aus erfindungsgemäßen Glasurzusammensetzungen erzeugt, die mit Zinkoxid modifiziert waren. In allen Fällen sind die in den Figuren 5 bis 12 erkennbaren Kristallstrukturen aus einer glasartigen Schicht herausgewachsen, die sich während des Brennvorgangs durch Reaktion der Glasurzusammensetzung mit Bestandteilen der Oberfläche des keramischen Gegenstandes bildet. Die Höhe, mit der die sich bildenden Mischkristalle aus der glasartigen Schicht herauswachsen und in der fertigen Oberflächenveredelung über die glasartige Schicht vorstehen, liegt in allen Fällen unter 100 pm und beträgt in der Regel weniger als 50 pm und insbesondere höchstens 25 pm, gemessen in senkrechter Richtung zur Oberfläche des keramischen Gegenstandes. In detail, Figures 5 and 6 show surface finishes that were produced from calcium-containing glaze compositions that were modified by the addition of zinc carbonate. In the finished finish, the zinc content in the surface finish shown in FIG. 5 is 11.2% by weight and the composition corresponds overall to glaze B in Table 1, while FIG. 6 shows a composition corresponding to glaze E with 8.9% by weight zinc . FIG. 7 shows a surface finish made from a zinc oxide modified calcium-containing glaze composition and having the composition of glaze F of Table 1. FIG. Figures 8 through 10 are illustrations of surface finishes of barium containing zinc oxide modified glaze compositions, in which the final finish shown has the composition of glazes A, C and D of Table 1, respectively. FIGS. 11 and 12 show sanitary glazes whose composition corresponds to glazes G and H in Table 1. They were made from glaze compositions of the invention modified with zinc oxide. In all cases, the crystal structures seen in Figures 5 to 12 have grown out of a vitreous layer which is formed during the firing process by reaction of the glaze composition with components of the surface of the ceramic article. The height at which the mixed crystals that form grow out of the vitreous layer and protrude over the vitreous layer in the finished surface finish is in all cases below 100 μm and is generally less than 50 μm and in particular at most 25 μm, measured in a vertical direction Direction to the surface of the ceramic object.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1 . Glasurzusammensetzung mit antimikrobieller und/oder katalytischer Wirkung zur Oberflächenveredelung eines keramischen Gegenstandes, welche wenigstens eine Siliciumverbindung, wenigstens eine Aluminiumverbindung sowie wenigstens eine antimikrobielle und/oder katalytische Metallverbindung umfasst, wobei das Metall der wenigstens einen antimikrobiellen und/oder katalytischen Metallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Zink, Zinn, Kupfer, Calcium, Strontium, Lanthan, Cer, Eisen, Nickel, Vanadium, Molybdän und Wolfram, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Silicium in der Glasurzusammensetzung mindestens 0,30 beträgt, dass der Anteil des Metalls der wenigstens einen antimikrobiellen und/oder katalytischen Metallverbindung in der Glasurzusammensetzung höchstens 20 Gew.-% beträgt und dass eine wässrige Aufschlämmung der Glasurzusammensetzung einen pH-Wert aufweist, der um mindestens 0,2 von pH-Wert 7 abweicht. 1 . Glaze composition with an antimicrobial and/or catalytic effect for the surface finishing of a ceramic object, which comprises at least one silicon compound, at least one aluminum compound and at least one antimicrobial and/or catalytic metal compound, the metal of the at least one antimicrobial and/or catalytic metal compound being selected from the group , consisting of zinc, tin, copper, calcium, strontium, lanthanum, cerium, iron, nickel, vanadium, molybdenum and tungsten, characterized in that the weight ratio of aluminum to silicon in the glaze composition is at least 0.30, that the proportion of metal of the at least one antimicrobial and/or catalytic metal compound in the glaze composition is at most 20% by weight and that an aqueous slurry of the glaze composition has a pH which deviates from pH 7 by at least 0.2.
2. Glasurzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Silicium in der Glasurzusammensetzung in einem Bereich liegt, der ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus von 0,30 bis 5,0, von 0,30 bis 4,0, von 0,30 bis 3,0, von 0,40 bis 5,0, von 0,40 bis 4,0, von 0,40 bis 3,0, von 0,40 bis 1 ,2, von 0,45 bis 5,0, von 0,45 bis 4,0 und von 0,45 bis 3,0. Glasurzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geken nzeich net, dass der pH-Wert der Aufschlämmung im alkalischen Bereich liegt und insbesondere größer ist als 7,2, bevorzugt größer als 7,5 und besonders bevorzugt größer als 8 ist. Glasurzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch geken nzeich net, dass das Metall der Metallverbindung ausgewählt ist aus Zink, Strontium, Eisen, Kupfer und Nickel und bevorzugt Zink ist Glasurzusammensetzung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch geken nzeich net, dass die wenigstens eine Metallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden, Hydroxiden, Carbonaten, Nitraten, Sulfaten, Chloriden oder Mischungen derselben, und bevorzugt Zinkoxid, Zinkhydroxid oder Zinkcarbonat ist, wobei optional die Zinkverbindung Zinkoxid ist und mit maximal 10 Gew.-%, bevorzugt mit 3 bis 7 Gew.-%, in der Glasurzusammensetzung enthalten ist Glasurzusammensetzung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch geken nzeich net, dass sie weiter wenigstens eine der folgenden Komponenten enthält: a) ein basisches Flussmittel, bevorzugt ein Alkali- oder Erdalkalisalz, insbesondere ein Alkalioder Erdalkalioxid, -hydroxid, -carbonat, -phosphat, -silicat oder -wolframat, wobei das basische Flussmittel optional in einer Menge von maximal 40 Gew.-% in der Glasurzusammensetzung enthalten ist, b) eine Fritte, bevorzugt eine Fritte, welche das Metall der wenigstens einen antibakteriellen Metallverbindung enthält, wobei die Fritte optional in einer Menge von bis zu 65 Gew.-% in der Glasurzusammensetzung enthalten ist Glasurzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geken nzeich net, dass der pH-Wert der Aufschlämmung im sauren Bereich liegt und insbesondere kleiner ist als 6,8, bevorzugt kleiner als 6 und besonders bevorzugt kleiner als 5 ist Glasurzusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch geken nzeich net, dass das Metall Zinn ist und die Metallverbindung insbesondere ausgewählt ist aus Zinnoxid, Zinnhydroxid und Zinnchlorid. Glasurzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geken nzeich net, dass die wenigstens eine Aluminiumverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumnitrat und Aluminiumalkoholaten, welche optional zumindest teilweise hydrolysiert sein können, wobei der Alkoholrest bevorzugt ausgewählt ist aus aliphatischen gesättigten, verzweigten oder unverzweigten Alkoholresten mit 1 bis 8 und insbesondere 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-, sek.- oder tert.-Butanol oder Mischungen derselben, und/oder dass die wenigstens eine Siliciumverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Fritten, Tonmineralen und Quarzmehl. Glasurzusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch geken nzeich net, dass die Aluminiumverbindung Aluminiumoxid oder Aluminiumhydroxid ist und einen mittleren Teilchendurchmesser D 50 von 1 nm bis 30 pm, insbesondere von 1 bis 6 pm, aufweist und/oder die Metallverbindung einen mittleren Teilchendurchmesser D 50 von 1 nm bis 30 pm, bevorzugt 50 nm bis 500 nm, besonders bevorzugt 50 nm bis 200 nm, und insbesondere von 50 bis 100 nm, aufweist. Verfahren zum Veredeln der Oberfläche eines keramischen Gegenstandes mit einer antimikrobiell wirkenden Oberflächenveredelung, dadurch geken nzeich net, dass eine wässrige Aufschlämmung der Glasurzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auf eine Oberfläche des keramischen Gegenstandes aufgetragen und anschließend gebrannt wird. Keramischer Gegenstand, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch geken nzeich net, dass es sich um eine Sanitärkeramik, Baukeramik, insbesondere einen Dachziegel, eine Fliese, ein Slab, eine Fassadenplatte, Schamotte, ein Kaminrohr, eine Küchenarbeitsplatte oder Küchenspüle, oder taborkeramik handelt. Keramischer Gegenstand gemäß Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Beschichtung wenigstens eine der folgenden Eigenschaften aufweist: 2. Glaze composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the weight ratio of aluminum to silicon in the glaze composition is in a range selected from the group consisting of from 0.30 to 5.0, from 0.30 to 4.0, from 0.30 to 3.0, from 0.40 to 5.0, from 0.40 to 4.0, from 0.40 to 3.0, from 0.40 to 1.2, from from 0.45 to 5.0, from 0.45 to 4.0 and from 0.45 to 3.0. Glaze composition according to claim 1 or 2, characterized in that the pH of the slurry is in the alkaline range and in particular is greater than 7.2, preferably greater than 7.5 and particularly preferably greater than 8. Glaze composition according to claim 3, characterized in that the metal of the metal compound is selected from zinc, strontium, iron, copper and nickel and preferably zinc. Glaze composition according to claim 3 or 4, characterized in that the at least one metal compound is selected from the group consisting of oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, sulfates, chlorides or mixtures thereof, and preferably zinc oxide, zinc hydroxide or zinc carbonate, where optionally the zinc compound is zinc oxide and with a maximum of 10% by weight, preferably with 3 to 7 % by weight contained in the glaze composition Glaze composition according to one of claims 3 to 5, characterized in that it further contains at least one of the following components: a) a basic flux, preferably an alkali or alkaline earth metal salt, in particular an alkali or Alkaline earth oxide, hydroxide, carbonate, phosphate, silicate or tungstate, the basic flux optio nal is contained in the glaze composition in an amount of at most 40% by weight, b) a frit, preferably a frit, which contains the metal of the at least one antibacterial metal compound, the frit optionally being present in an amount of up to 65% by weight. % is contained in the glaze composition Glaze composition according to claim 1 or 2, characterized in that the pH of the slurry is in the acidic range and in particular is less than 6.8, preferably less than 6 and particularly preferably less than 5. Glaze composition according to claim 7, characterized in that the metal is tin and the metal compound is selected in particular from tin oxide, tin hydroxide and tin chloride. Glaze composition according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one aluminum compound is selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum hydroxide, aluminum nitrate and aluminum alcoholates, which can optionally be at least partially hydrolyzed, the alcohol residue preferably being selected from aliphatic saturated ones , Branched or unbranched alcohol residues having 1 to 8 and in particular 1 to 4 carbon atoms, in particular methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-, sec- or tert-butanol or mixtures thereof, and/or that the at least one silicon compound is selected from the group consisting of frits, clay minerals and quartz flour. Glaze composition according to claim 9, characterized in that the aluminum compound is aluminum oxide or aluminum hydroxide and has an average particle diameter D 50 of 1 nm to 30 μm, in particular from 1 to 6 μm, and/or the metal compound has an average particle diameter D 50 of 1 nm to 30 pm, preferably 50 nm to 500 nm, particularly preferably 50 nm to 200 nm, and in particular from 50 to 100 nm. Process for finishing the surface of a ceramic object with an antimicrobial surface finish, characterized in that an aqueous slurry of the glaze composition according to any one of claims 1 to 10 is applied to a surface of the ceramic object and then fired. Ceramic object obtainable by the method according to claim 11, characterized in that it is a sanitary ceramic, building ceramic, in particular a roof tile, a tile, a slab, a facade panel, fireclay, a chimney pipe, a kitchen worktop or kitchen sink, or tableware acts. Ceramic object according to claim 12, characterized in that the coating has at least one of the following properties:
- sie enthält Mischkristalle des Metalls der aktiven Metallverbindung mit Silicium und/oder Aluminium sowie Sauerstoff, wobei optional - it contains mixed crystals of the metal of the active metal compound with silicon and/or aluminum and oxygen, with optional
• die Mischkristalle, wenn das Metall Zink ist, solche von 2 ZnO • SiO2, gegebenenfalls mit in das Kristallgitter eingebauten Alkali- oder Erdalkalimetallen, sind, • the mixed crystals, if the metal is zinc, are those of 2 ZnO • SiO 2 , optionally with alkali or alkaline earth metals built into the crystal lattice,
• die Mischkristalle, wenn das Metall Zink ist, insbesondere Zink-Silicium-Aluminium- oxid-Kristalle und/oder Alkali/Erdalkali-Zink-Silicium-Aluminiumoxid-Kristalle sind,• the mixed crystals, if the metal is zinc, are in particular zinc silicon aluminum oxide crystals and/or alkali/alkaline earth zinc silicon aluminum oxide crystals,
• die Mischkristalle, wenn das Metall Zink ist, insbesondere Zink-Silicium-Aluminiumhyd- roxid-Kristalle und/oder Alkali/Erdalkali-Zink-Silicium-Aluminiumhydroxid- Kristalle sind, • the mixed crystals, if the metal is zinc, are in particular zinc silicon aluminum hydroxide crystals and/or alkali/alkaline earth zinc silicon aluminum hydroxide crystals,
• die Mischkristalle eine Höhe, gemessen senkrecht zur Oberfläche des keramischen Gegenstandes, von höchstens 100 pm, bevorzugt nicht mehr als 50 pm und insbesondere höchstens 25 pm, aufweisen, • the mixed crystals have a height, measured perpendicularly to the surface of the ceramic object, of at most 100 μm, preferably no more than 50 μm and in particular at most 25 μm,
- im Fall einer Glasurzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, 9 und 10 weist die Oberfläche der Beschichtung einen basischen pH-Wert auf oder - in the case of a glaze composition according to any one of claims 3 to 6, 9 and 10, the surface of the coating has a basic pH, or
- im Fall einer Glasurzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10 weist die Oberfläche der Beschichtung einen sauren pH-Wert auf. - in the case of a glaze composition according to any one of claims 7 to 10, the surface of the coating has an acidic pH.
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