EP2625155A1 - Keramikfliese mit organischer beschichtung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Keramikfliese mit organischer beschichtung und verfahren zu deren herstellungInfo
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- EP2625155A1 EP2625155A1 EP11773219.8A EP11773219A EP2625155A1 EP 2625155 A1 EP2625155 A1 EP 2625155A1 EP 11773219 A EP11773219 A EP 11773219A EP 2625155 A1 EP2625155 A1 EP 2625155A1
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- C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
Definitions
- the present invention relates to a ceramic tile made of porcelain stoneware shards whose surface is at least partially provided with a decorative layer and which has a transparent protective layer covering the decorative layer and the surface.
- An object of the present invention is to provide a ceramic tile whose surface is provided with a decorative layer and a transparent protective layer covering the decorative layer and the surface, in which these disadvantages are at least partially eliminated.
- a transparent protective layer is applied in a wet-paint process using an organic coating material, wherein the surface of the tile to be coated at least partially has a decorative layer, but is unglazed.
- This simple structure makes it possible, on the one hand, to use highly brilliant decorative and in particular also printing inks, with which virtually any desired motif can be displayed permanently and photorealistically, and, on the other hand, to protect this motif with a transparent organic coating.
- a very strong adhesive bond between the individual layers, namely ceramic tile, decorative layer and protective layer can be realized and the positive tile material properties (hardness, stability) can be combined with the properties of an organic coating (for example transparency, impact resistance, skid resistance) and modern printing processes.
- claims 2 to 6 relate to embodiments that relate in particular to the protective cover layer.
- PU materials for this protective layer are very suitable in that they can be adjusted in terms of their properties such as strength, toughness, impact resistance, transparency and gloss in a very wide range.
- the protective layer is sprayed on in several individual layers, a high overall layer thickness can be achieved. It is also possible to carry out individual layers with different material properties. Thus, e.g. a particularly strong top layer can be used while, the intermediate layers have a particularly high El asti quality aufwei sen.
- the protective layer is applied in a casting process, a high layer thickness can be achieved in one operation.
- the surface can be melted in a flame polishing process prior to final curing and thus smoothed.
- a total layer thickness of the protective layer of 20 ⁇ up to 2 mm provides an adjustable protective effect for the decor while high transparency and allows one, especially in the high layer thickness range, depth effect that makes the underlying decor look even more plastic.
- Claims 7 and 8 relate to the color composition and the decorating technique.
- Organic dyes and in particular modern printing inks allow decors with the complete color range applicable in the printing sector.
- inkjet printing processes it is also possible to apply very large decors with the highest resolution and display quality on tile formats of up to 2.40 mx 1.20 m.
- a flame-pyrolytically applied silicon-organic layer can be provided.
- This silane compounds are decomposed in a flame and deposited as silicates on the surface.
- Such a thin, highly crosslinked silicate layer improves the permanent bond with dyes and lacquer layers.
- a primer e.g., organic primer
- the use of a primer according to claim 10 can further improve the adhesion on the silicate layer, but also the adhesion of the individual layers to one another or to the unglazed surface of the ceramic shard.
- the claims 1 1 to 14 relate to methods and process variants for producing the ceramic tile according to the invention. Embodiments of the present invention will be explained with reference to the drawing. The schematic and not to scale representations in FIG.
- FIG. 2 shows the coating detail A shown in FIG. 1, FIG.
- FIG. 3 shows the coating detail B shown in FIG. 1, FIG.
- FIG. 4 shows the coating detail C shown in FIG. 1, and FIG.
- FIG. 5 shows a flow chart of the method according to the invention.
- the ceramic tile 1 illustrated in FIG. 1 comprises the porcelain stoneware shards 2 whose unglazed surface 3 is provided with a decorative layer 4 and a transparent protective layer 5. Between the decorative layer 4 and the unglazed surface 3, an adhesion-promoting intermediate layer 6 (possibly also multi-layered) may optionally be provided, the structure of which will be explained below.
- Porcelain stoneware has a very low water absorption (less than 0.5 wt.% Or even less than 0.1 wt.%), which makes a ceramic tile made of it extremely frost resistant. In addition, a very high breaking strength is given because porcelain stoneware is a completely sintered through and very compact material.
- the surface 3 and the entire tile body is extremely flat and therefore also suitable for very large formats (up to 2.40 x 1.20 m in thicknesses between 4 and 30 mm) for coating processes, the very tight tolerances during application allow a coating (this includes, for example, large format inkjet printers).
- the unglazed surface 3 may be untreated or ground after firing.
- FIG. 2 shows the structure of the optionally arranged adhesion-promoting intermediate layer 6, which has a silicate layer 7 applied to the unglazed surface 3 by flame pyrolysis has, additionally on the adhesion promoter 8 (eg, an organic primer) is applied.
- Silicate layer 7 and adhesion promoter 8 together form the adhesion-promoting intermediate layer 6. In other embodiments, only the adhesion promoter 8 or the silicate layer 7 is provided.
- the actual decorative layer 4 is applied, which in turn is in turn provided with a bonding agent 8.
- the decorative layer 4 is applied in another embodiment directly on the unglazed surface 3 of the cullet 2.
- the decorative layer 4 is applied using suitable inks in an ink-jet printing process (for example, multi-color printing) and thus can be any desired motif.
- the decorative layer 4 can also contain metallic components or metal particles which are additionally applied either during printing or in a separate operation.
- the cover layer 52 is somewhat thicker in the exemplary embodiment and has a smoothed surface 53.
- the protective layer 5 or the individual layers 51 and the cover layer 52 are formed from a PU material, which can be sprayed on or also poured, in order to realize a higher layer thickness and to better compensate for possible unevenness.
- a typical layer structure of the protective layer 5 has, for example, a plurality of intermediate layers 51 with a layer thickness between 20 and 50 ⁇ m and a cover layer 52 with a layer thickness between 20 and 500 ⁇ m. Thus, total layer thicknesses between 20 ⁇ and a few millimeters can be realized.
- the cover layer 52 During the final flame polishing of the cover layer 52, its surface 53 is melted with a flame prior to the final curing, so that possibly embedded gas inclusions are opened and smoothed therein and wave-like surface structures are leveled.
- the main process steps are framed by a solid line and optional process steps are shown by a dashed line.
- a porcelain stoneware shard 2 with unglazed surface 3 is provided.
- the decorative layer 4 and then the transparent protective layer 5 are applied in a wet paint process using an organic coating material.
- a plurality of individual layers 51, 52 can be applied in a spraying process and, alternatively or additionally, a cover layer 52 in a casting process, which can then be flame-polished.
- an additional silicon organic layer 7 (silicate layer) can be applied to the unglazed surface 3 by means of flame pyrolysis, and an adhesion promoter 8 can be applied to one or more of the following: the unglazed surface 3, the silicon organic layer 7 and / or the decorative layer 4th
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Keramikfliese (1) aus einem Feinsteinzeugscherben (2), dessen Oberfläche (3) wenigstens teilweise mit einer Dekorschicht (4) versehen ist, und der eine die Dekorschicht (4) und die Oberfläche (3) abdeckende transparente Schutzschicht (5) aufweist. Dabei ist die transparente Schutzschicht (5) in einem Nasslackverfahren unter Verwendung eines organischen Beschichtungswerkstoffs aufgebracht und die Oberfläche (3) des Feinsteinzeugscherbens (2) ist unglasiert. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Keramikfliese (1).
Description
Keramikfliese mit organischer Beschichtung und Verfahren zu deren Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Keramikfliese aus einem Feinsteinzeugscherben, dessen Oberfläche wenigstens teilweise mit einer Dekorschicht versehen ist und der eine die Dekorschicht und die Oberfläche abdeckende, transparente Schutzschicht aufweist.
Es ist bekannt, solche Fliesen unterschiedlich zu dekorieren und zu glasieren. Dazu werden normalerweise Dekorfarbstoffe und Glasurwerkstoffe verwendet, die in einem abschließenden Brennvorgang oder beim Brennen des Scherbens ihren endgültigen Zustand hinsichtlich Form, Farbe und Struktur annehmen. Nach diesem Verfahren sind unterschiedlichste Dekore und Glasur Oberflächen herstellbar. Brennbare Dekore und Farbstoffe für solche Dekore verändern jedoch beim Brennen ihre Farbe und es gibt Grenzen bei der Farbgestaltung. So sind z.B. sehr leuchtende oder brillante Farbgebungen mit glasurfähigen Farbpigmenten in der Regel nicht realisierbar. Es kann auch nachteilig sein, dass die Glasurschichten, die das Dekor abdecken und schützen, spröde und besonders im feuchten Zustand auch sehr glatt sein können. Es gibt auch organische Pulverbeschichtungen für Glasoberflächen oder glasierte Keramikoberflächen, aus denen undurchsichtige Farbschichten auf Glas oder Keramik aufgebracht werden (siehe z.B. DE 10 2004 054 075 AI). Solche Systeme sind allerdings für dekorierte Fliesen ungeeignet, da sie das Dekor abdecken. Nasslackierungen für Fliesen sind zwar für den Innenbereich bekannt (Badrenovierung), gelten aber für den Außen- einsatz mit hohen Temperaturschwankungen als ungeeignet (siehe ebenfalls DE 10 2004 054 075 AI). Aus der DE 197 19 342 AI ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Dekor zwischen zwei vernetz- und härtbaren organischen Schichten angeordnet wird. Dieses Verfahren erfordert ein sehr genaues Beschichtungs- und Aushärtregime.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Keramikfliese bereitzustellen, deren Oberfläche mit einer Dekorschicht und einer die Dekorschicht und die Oberfläche abdeckenden transparenten Schutzschicht versehen ist, bei der diese Nachteile wenigstens teilweise ausgeräumt sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dabei eine transparente Schutzschicht in einem Nasslackverfahren unter Verwendung eines organischen Beschichtungswerkstoffs aufgebracht, wobei die zu beschichtende Oberfläche der Fliese wenigstens teilweise eine Dekorschicht aufweist, aber unglasiert ist. Dieser einfache Aufbau ermöglicht es zum einen, hochbrillante Dekor- und insbesondere auch Druckfarben zu verwenden, mit denen praktisch jedes beliebige Motiv dauerhaft und photorealistisch darstellbar ist, und zum anderen, dieses Motiv mit einer transparenten organischen Beschichtung zu schützen. Weiter ist ein sehr fester Haftverbund zwischen den einzelnen Schichten, nämlich Keramikfliese, Dekorschicht und Schutzschicht realisierbar und die positiven Fliesenwerk- Stoffeigenschaften (Härte, Stabilität) sind mit den Eigenschaften einer organischen Beschichtung (z.B. Transparenz, Schlagzähigkeit, Rutschfestigkeit) und modernen Druckverfahren kombinierbar.
Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 6 betreffen dabei Ausgestaltungen, die insbesondere die Deckschutzschicht betreffen.
PU-Werkstoffe für diese Schutzschicht sind insofern sehr geeignet, da sie sich hinsichtlich ihrer Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit, Schlagfestigkeit, Transparenz und Glanz in einem sehr breiten Spektrum einstellen lassen.
Wird die Schutzschicht in mehreren Einzelschichten aufgesprüht, so kann eine hohe Gesamtschichtdicke realisiert werden. Es ist dabei auch möglich, Einzelschichten mit unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften auszuführen. So kann z.B. eine besonders feste Deckschicht verwendet werden, während, die Zwischenschichten eine besonders hohe El asti zität aufwei sen .
Wird die Schutzschicht in einem Gießverfahren aufgetragen, so kann in einem Arbeitsgang eine hohe Schichtdicke realisiert werden.
Um besonders glatte, hochglänzende Oberfläche ohne erkennbare Reliefstruktur und vor allem ohne Gaseinschlüsse zu realisieren, kann in einem Flammpolierverfahren die Oberfläche vor dem endgültigen Aushärten aufgeschmolzen und damit geglättet werden.
Eine Gesamtschichtdicke der Schutzschicht von 20 μιη bis zu 2 mm bietet eine einstellbare Schutzwirkung für das Dekor bei gleichzeitiger hoher Transparenz und erlaubt einen, insbesondere im hohen Schichtdickenbereich, Tiefeneffekt, der das darunter liegende Dekor noch plastischer wirken lässt.
Ansprüche 7 und 8 betreffen die Farbzusammensetzung und die Auftragstechnik für das Dekor. Organische Farbstoffe und insbesondere moderne Druckfarbstoffe erlauben Dekore mit der kompletten im Druckbereich einsetzbaren Farbpalette. Über Tintenstrahldruck- verfahren können auch sehr großflächige Dekore mit höchster Auflösung und Darstel- lungsqualität auf Fliesenformate von bis zu 2,40 m x 1,20 m aufgebracht werden.
Um die Haftfähigkeit der Dekorschicht, aber auch die der Schutzschicht zu verbessern, kann eine flammenpyrolitisch aufgebrachte siliziumorganische Schicht vorgesehen werden. Dabei werden Siliziumwasserstoffverbindungen, sogenannte Silane in einer Flamme zersetzt und als Silikate auf der Oberfläche abgeschieden. Eine solche dünne, hochvernetzte Silikatschicht verbessert den dauerhaften Verbund mit Farbstoffen und Lackschichten.
Die Verwendung eines Haftvermittlers (z.B. organischer Primer) gemäß Anspruch 10 kann die Haftfähigkeit auf der Silikatschicht noch weiter verbessern, aber auch die Haftung der einzelnen Schichten untereinander bzw. auf der unglasierten Oberfläche des Keramikscherbens.
Die Ansprüche 1 1 bis 14 betreffen Verfahren und Verfahrensvarianten zum Herstellen der erfindungsgemäßen Keramikfliese.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen die schematischen und nicht maßstäblichen Darstellungen in
Fig. 1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Keramikfliese,
Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Beschichtungsdetail A,
Fig. 3 das in Fig. 1 dargestellte Beschichtungsdetail B,
Fig. 4 das in Fig. 1 dargestellte Beschichtungsdetail C, und
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die in Fig. 1 dargestellte Keramikfliese 1 umfasst den Feinsteinzeugscherben 2, dessen unglasierte Oberfläche 3 mit einer Dekorschicht 4 und einer transparenten Schutzschicht 5 versehen ist. Zwischen der Dekorschicht 4 und der unglasierten Oberfläche 3 kann optional eine haftverstärkende Zwischenlage 6 (ggf. auch mehrschichtig) vorgesehen sein, deren Aufbau weiter unten erläutert wird.
Feinsteinzeug weist eine sehr geringe Wasseraufnahme (unter 0,5 Gew.% oder sogar unter 0,1 Gew.%) auf, die eine daraus hergestellte Keramikfliese extrem frostbeständig macht. Darüber hinaus ist eine sehr hohe Bruchfestigkeit gegeben, da Feinsteinzeug ein vollkommen durchgesinterter und sehr kompakter Werkstoff ist.
Die Oberfläche 3 und der gesamte Fliesenkörper (Feinsteinzeugscherben) ist extrem eben und daher auch in sehr großen Formaten (bis zu 2,40 x 1,20 m bei Dicken zwischen 4 und 30 mm) für Beschichtungsverfahren geeignet, die nur sehr enge Toleranzen beim Auftragen einer Beschichtung erlauben (dazu gehören z.B. großformatige Tintenstrahldrucker). Die unglasierte Oberfläche 3 kann unbehandelt oder nach dem Brennen beschliffen sein.
Fig. 2 zeigt den Aufbau der optional angeordneten haftverstärkenden Zwischenlage 6, die eine durch Flammenpyrolyse auf die unglasierte Oberfläche 3 aufgebrachte Silikatschicht 7
aufweist, auf der zusätzlich ein Haftvermittler 8 (z.B. ein organischer Primer) aufgebracht ist. Silikatschicht 7 und Haftvermittler 8 bilden hier zusammen die haftverstärkende Zwischenlage 6. In anderen Ausführungen ist nur der Haftvermittler 8 oder die Silikatschicht 7 vorgesehen.
Auf der haftverstärkenden Zwischenlage ist die eigentliche Dekorschicht 4 aufgebracht, die wiederum ihrerseits mit einem Haftvermittler 8 versehen ist. Die Dekorschicht 4 ist in einer anderen Ausführungsform direkt auf der unglasierten Oberfläche 3 des Scherbens 2 aufgebracht.
Die Dekorschicht 4 wird unter Verwendung von geeigneten Druckfarben in einem Tinten- strahldruckverfahren (z.B. im Mehrfarbdruck) aufgebracht und kann so jedes beliebige Motiv darstellen. Für zusätzliche Effekte, beispielsweise zur Darstellung von metallischen Einlagerungen in einem Natursteindekor, kann die Dekorschicht 4 auch metallische Kom- ponenten bzw. Metallpartikel enthalten, die entweder beim Druck oder in einem getrennten Arbeitsgang zusätzlich aufgebracht werden.
Fig. 4 zeigt einen mehrschichtigen Aufbau der Schutzschicht 5 mit mehreren Zwischenschichten 51 und der Deckschicht 52. Die Deckschicht 52 ist im Ausführungsbeispiel etwas dicker ausgeführt und weist eine geglättete Oberfläche 53 auf. Die Schutzschicht 5 bzw. die Einzel schichten 51 und die Deckschicht 52 werden aus einem PU-Werkstoff ausgebildet, der aufgesprüht oder auch aufgegossen werden kann, um eine höhere Schichtdicke zu realisieren und mögliche Unebenheiten besser ausgleichen zu können. Ein typischer Schichtaufbau der Schutzschicht 5 weist z.B. mehrere Zwischenschichten 51 mit einer Schichtdicke zwischen 20 und 50 μιη auf und eine Deckschicht 52 mit einer Schichtdicke zwischen 20 und 500 μιη auf. So sind Gesamtschichtdicken zwischen 20 μιη und wenigen Millimetern zu realisieren. Beim abschließenden Flammpolieren der Deckschicht 52 wird vor dem endgültigen Aushärten deren Oberfläche 53 mit einer Flamme angeschmolzen, so dass darin eventuell eingelagerte Gaseinschlüsse geöffnet und geglättet werden und wellenartige Oberflächenstrukturen eingeebnet werden.
In dem in Fig. 5 dargestellten Verfahrensablauf sind die Hauptverfahrensschritte mit einer durchgezogenen Linie eingerahmt und optionale Verfahrensschritte mit einer gestrichelten Linie. Zunächst wird ein Feinsteinzeugscherben 2 mit unglasierter Oberfläche 3 bereitgestellt. Anschließend wird die Dekorschicht 4 und dann die transparente Schutzschicht 5 in einem Nasslackverfahren unter Verwendung eines organischen Beschichtungswerkstoffes aufgebracht.
Optional können dabei mehrere Einzelschichten 51, 52 in einem Sprühverfahren aufgebracht werden und alternativ oder zusätzlich eine Deckschicht 52 in einem Gießverfahren, die dann anschließend flammpoliert werden kann.
Weitere optionale Zwischenschritte sind das Polieren der unglasierten Oberfläche 3, das Reinigen der unglasierten Oberfläche 3, um haftungsvermindernde Stoffe von der Oberfläche 3 abzulösen.
Weiter kann eine zusätzliche Silizium organische Schicht 7 (Silikatschicht) mittels Flammenpyrolyse auf die unglasierte Oberfläche 3 aufgebracht werden und ein Haftvermittler 8 kann auf eine oder mehrere der folgenden Schichten aufgebracht werden: die unglasierte Oberfläche 3, die silizium organische Schicht 7 und/oder die Dekorschicht 4.
Claims
1. Keramikfliese (1) aus einem Feinsteinzeugscherben (2), dessen Oberfläche (3) wenigstens teilweise mit einer Dekorschicht (4) versehen ist und der eine die Dekorschicht (4) und die Oberfläche (3) abdeckende, transparente Schutzschicht (5) aufweist,
wobei die transparente Schutzschicht (5) in einem Nasslackverfahren unter Verwendung eines organischen Beschichtungswerkstoffs aufgebracht ist und die Oberfläche (3) des Feinsteinzeugscherbens (2) unglasiert ist.
2. Keramikfliese (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Schutzschicht (5) einen PU- Werkstoff aufweist.
3. Keramikfliese (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Schutzschicht (5) mehrere Einzelschichten (51, 52) aufweist, die jeweils nacheinander in einem Sprühverfahren aufgetragen sind.
4. Keramikfliese (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher die Schutzschicht (5) eine Deckschicht (52) aufweist, die in einem Gießverfahren aufgetragen ist.
5. Keramikfliese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Oberfläche
(53) der Deckschicht (52) in einem Flammpolierverfahren geglättet ist.
6. Keramikfliese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Gesamtschichtdicke der Schutzschicht (5) 20 μιη bis 2 mm beträgt.
7. Keramikfliese (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Dekorschicht (4) in einem Druckverfahren unter Verwendung organischer Druckfarbstoffe aufgebracht ist.
8. Keramikfliese (1) nach Anspruch 7, bei welcher das Druckverfahren ein
Tintenstrahldruckverfahren ist.
9. Keramikfliese (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher zwischen unglasierter Oberfläche (3) und der Dekorschicht (4) eine flammenpyrolitisch aufgebrachte silizium organische Schicht (7) angeordnet ist.
10. Keramikfliese (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher wenigstens eine der Flächen: unglasierten Oberfläche (3); silizium organische Schicht (7); Dekorschicht (4) mit einem Haftvermittler (8) beschichtet ist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Keramikfliese (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit:
- Bereitstellen eines Feinsteinzeugscherbens (2) mit einer unglasierten Oberfläche (3);
Aufbringen einer Dekorschicht (4); und
Aufbringen einer transparenten Schutzschicht (5) in einem Nasslackverfahren unter Verwendung eines organischen Beschichtungswerkstoffs.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der organische Beschichtungswerkstoff ein PU-Werkstoff ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 wobei das Aufbringen der transparenten Schutzschicht (5) eines von Folgendem umfasst:
Aufbringen mehrerer Einzelschichten (51, 52) in einem Sprühverfahren;
Aufbringen einer Deckschicht (52) in einem Gießverfahren; und
Flammpolieren der Deckschicht (52).
Verfahren nach Anspruch 11, 12, oder 13, eines von Folgendem aufweisend:
- Polieren der unglasierten Oberfläche (3);
- Reinigen der unglasierten Oberfläche (3);
Aufbringen einer siliziumorganischen Schicht (7) mittels Flammenpyroly: die unglasierte Oberfläche (3); und
Aufbringen eines Haftvermittlers (8) auf wenigstens eine der Schichten: o unglasierte Oberfläche (3);
o Silizium organische Schicht (7); und
o Dekorschicht (4).
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