Schmalt

Emailliertes Straßennamensschild

Das Email oder die Emaille (aus dem altfränkischen: Smalt (auch Schmalt) = Schmelz und daraus französisch émail) bezeichnet eine Masse anorganischer Zusammensetzung, meist aus Silikaten und Oxiden bestehend, die durch Schmelzen oder Fritten, was einen kurz vor der Vollendung abgebrochenen Schmelzvorgang bedeutet, in meist glasig erstarrter Form hergestellt wird. Diese Masse wird, manchmal mit Zusätzen, in der Regel in einer oder mehreren Schichten auf ein Trägermaterial aufgebracht und bei hohen Temperaturen und kurzer Brenndauer geschmolzen, wobei meist ein Überzug des Trägermaterials angestrebt wird. Als Trägermaterial dienen dabei Metall oder Glas. Als Synonym wird für Emaille auch der Ausdruck Glasfluss gebraucht. Zur Abgrenzung ähnlicher Produkte im Warenverkehr wird die vom RAL-Institut herausgegebene Definition/ Spezifikation für „Emaille“ herangezogen. Alle nicht dieser Definition entsprechenden Techniken und Materialien, wie zum Beispiel eine Keramikglasur, werden üblicherweise nicht als „Emaille“ bezeichnet. Üblich (und zulässig) sind jedoch Wortverbindungen wie „Emaillelack“ oder „Emaillierpaste“.

Zusammensetzung

Chemisch betrachtet handelt es sich bei Email um ein Schmelzgemisch aus Silikaten, Boraten und Fluoriden der Metalle Natrium, Kalium, Blei und Aluminium. Die Färbungen erreicht man durch Eisen-, Chrom-, Cadmium-, Cobalt-, Nickel-, Gold-, Uran- und Antimonoxide.

Eigenschaften

Emailschüssel der Austria Email.

In der industriellen Anwendung dient das Email als Schutzüberzug, beispielsweise von Gebrauchsgegenständen oder verfahrenstechnischen Apparaten. Das Metall wird hierbei durch die Emailschicht vor Korrosion geschützt. Darüber hinaus dient Email oft auch zur Dekoration der Trägermaterialien, beispielsweise durch Zugabe von farbigen Oxiden. Emails, die für kunstgewerbliche Arbeiten in Gebrauch sind, nennt man Kunst- oder Tombak-Email. Wird das Email für die Edelmetallemaillierung verwendet, so spricht man von Schmuckemail.

Man unterscheidet transparente und opake Emails mit fließenden Übergängen.

Da die Emailschicht spröder als darunterliegendes Metall ist, kann sie bei unsachgemäßer Behandlung reißen oder springen. Deshalb ist es äußerst wichtig, die Eigenschaften des Emails zuvor auf das Untergrundträgermaterial und den Verwendungszweck abzustimmen. Faktoren wie Farbe, Haftvermögen, Wärmeausdehnung, chemisches Reaktionsvermögen, Toxizität, Verarbeitbarkeit und auch der Preis sind bei der Auswahl zu berücksichtigen. Darüber hinaus muss das Email einen deutlich niedrigeren Schmelzpunkt besitzen als das Trägermaterial und die Farbpigmente dürfen sich durch die notwendige Hitzeentwicklung nicht zersetzen.

Bemerkenswert ist, dass einige Emails beträchtliche Schwermetallmengen (Bleisilikat, Arsenoxidzusätze) beinhalten und unter ungünstigen Bedingungen auch freisetzen können, die in Hinsicht auf Verarbeitung und Gebrauchswert problematisch sind. Radioaktive Keramikfarben (Urangelb/-rot) wurden lange Zeit wegen ihrer Hitzebeständigkeit und Farbigkeit ebenfalls als Emails verwendet.

Herstellung

Email besteht aus glasbildenden Oxiden und solchen, die die Haftfähigkeit auf dem Trägermetall sicherstellen oder zur Farbgebung dienen. Übliches Grundemail besteht vor allem aus 34 % Borax, 28 % Feldspat, 5 % Fluorit, 20 % Quarz, 6 % Soda, 5 % Natriumnitrat und je 0,5 bis 1,5 % Cobalt-, Mangan- und Nickeloxid. Die Zusammensetzung von Deckemail weicht hiervon etwas ab: 23 % Borax, 52 % Feldspat, 5 % Fluorit, 5 % Quarz, 5 % Soda, 2,5 % Natriumnitrat, je 0,5 bis 1,5 % Cobalt-, Mangan- und Nickeloxid und 6,5 % Kryolith. Diesem werden später im Herstellungsprozess noch 6 bis 10 % Trübungsmittel (Zinnoxid, Titansilikate, Antimontrioxid) und Farboxide beigegeben.

Die genannten Stoffe werden fein gemahlen und geschmolzen. Die glühendheiße Schmelze wird in Wasser gegossen, abgeschreckt und die dabei entstehende körnige glasartige Fritte wieder fein gemahlen. Beim Mahlen werden 30 bis 40 % Wasser, Ton und Quarzmehl zugesetzt. Je nach Art des Emails kommen dann noch die oben erwähnten Trübungsstoffe und Farboxide hinzu. Der entstehende Emailschlicker muss einige Tage stehen, bevor er weiterverwendet werden kann.

Die zu emaillierenden Gegenstände werden ausgeglüht, in Säure geätzt, mit Laugen neutralisiert und gewaschen. Der Grundemailschlicker wird durch Tauchen oder Spritzen aufgebracht und bei 850 bis 900 °C gebrannt. Dabei schmilzt die Emailschicht zu einem Glasüberzug zusammen, und die Gegenstände können mit einer oder mehreren Deckemailschichten überzogen werden, die einzeln bei 800 bis 850 °C gebrannt werden.

Einfache Emaillierungen können auch in nur einem Arbeitsschritt aufgebracht werden. Dabei handelt es sich um so genannte Einschichtemails. Dünnschichtemails gehören ebenfalls zu dieser Gattung.

Technisches Email

Bau von emaillierten Druckbehältern und verfahrenstechnischen Apparaten

Blick in einen emaillierten Rührbehälter mit Ankerrührer

Blick in einen emaillierten Rührbehälter mit Turborührer

Druckbehälter nach einer Ofenfahrt, noch rotglühend bei ca. 850 °C

Technische Emails sind Emails, die in technischen Anwendungen eingesetzt werden. Dazu gehören beispielsweise der Bau von hochsäurebeständigen Druckbehältern, die in der chemischen und pharmazeutischen Verfahrenstechnik eingesetzt werden. Typische Apparate sind Rührbehälter, Lagertanks und Vorlagen, Kolonnen, Rohrleitungen und Rohrleitungsteile sowie eine Vielzahl von emaillierten Komponenten, die zur Komplettierung dieser Apparate erforderlich sind.

Bei diesen Apparaten, die heute bis zu Volumina von 120.000 l hergestellt werden, wird die gesamte produktberührte Innenoberfläche in mehreren Bränden mit einer Emailleschichtdicke von 1,4 bis 2 mm beschichtet. Qualitätsmerkmale Technischer Emails sind in DIN EN 15159-01:2006 (ehemals DIN 28063) genormt. Üblicherweise werden die Apparate „porenfrei“ ausgeführt, das heißt, dass die mehrere Quadratmeter großen Behälterinnenflächen völlig frei von Defekten in der Emailleschicht sind.

„Technische Emails“ sind hochgezüchtete Gläser, die besonders im Hinblick auf Thermoschockfestigkeit, Schlagfestigkeit und vor allem Korrosionsbeständigkeit über ein weites pH-Spektrum optimiert sind. Wie alle Gläser sind Technische Emails im sauren Bereich extrem widerstandsfähig. Im alkalischen Bereich (ab etwa pH 9) fällt die Beständigkeit ab.

Eine Technische Emaillierung besteht immer aus einer bis zwei Schichten Grundemail und darauf bis zu fünf Schichten Deckemails. Letztere geben dem Email die chemische Beständigkeit und die geforderten Betriebseigenschaften. Als Grundwerkstoff kommt Feinkornbaustahl (z.B. P275 NH, P265 GH) zum Einsatz, der im Kohlenstoffgehalt eingeschränkt ist. Auch der Mangangehalt wird eingeschränkt. Ziel eines jeden Emaillierers ist es, mit einer möglichst geringen Anzahl von Deckemailschichten die geforderte Qualität, Schichtdicke und Fehlerfreiheit der Emailleschicht zu verwirklichen.

In Deutschland gibt es nur noch zwei namhafte Hersteller technisch emaillierter Apparate. Zum einen handelt es sich um die Firma Pfaudler Werke GmbH in Schwetzingen. Am Standort in Deutschland werden seit 100 Jahren emaillierte Apparate gebaut. Das andere Unternehmen mit einer 170 Jahre zurück reichenden Tradition der Emaillierung ist die Firma Thaletec GmbH in Thale am Harz, die aus dem ehemaligen Eisenhüttenwerk Thale hervorgegangen ist.

Antibakterielles Email

Eine der neuesten Entwicklungen sind antibakteriell wirksame Emails. Antibakterielle Emails werden hergestellt, indem geringe Mengen von Silberpartikeln in das Email eingebettet werden. Die Wirkung von Silber als bakterienabtötender Stoff ist seit langem bekannt und steht nun als hochwertige Oberflächenbeschichtung für spezielle Anwendungen in der Biotechnologie oder anderen Bereichen zur Verfügung.

Dieses spezielle Email wird üblicherweise nicht in verfahrenstechnischen Apparaten angewandt. Es findet Verwendung in Bereichen, in denen es auf die Verringerung von Kontaminationsrisiken durch Viren, Bakterien und Pilze ankommt.

Emaillierte Lagertanks

Aus Einzelpaneelen (emaillierte Bleche mit Abmessungen bis zu 2000 x 2000 mm) werden großvolumige Tanks für das Lagern von Gülle, Wasser und anderen festen und flüssigen Stoffen gebaut. Diese Behälter sind keine Druckbehälter.

Architektur-Emaillierung

Emaillierte Tafeln werden in der Architektur zum Verkleiden von Wänden verwendet. Emaillierte Paneele werden wegen deren guten Reinigbarkeit und dem hochwertigen Aussehen eingesetzt. In der Regel handelt es sich bei architektonischen Emaillierungen um Bleche mit einer Dicke von 1 bis 2 mm oder um Floatglas. Das Email bzw. der Glasfluss kann dabei durch Siebdruck, Digitaldruck, Rollercoating oder andere Verfahren aufgetragen werden. Eine weitere Möglichkeit besteht im Auftragen des Emailschlickers mittels Sprühpistole oder Pinsel. Anschließend wird das Bauteil gebrannt.

Eine interessante Anwendung ist die Verkleidung von Straßentunnel-Wänden mit emaillierten Tafeln. Dabei schätzen die Kunden besonders die einfache Reinigbarkeit der emaillierten Flächen sowie die Unbrennbarkeit des Werkstoffes.

Emaillierung von „Weißer Ware“

Unter dem Begriff „Weiße Ware“ versteht man Produkte für den Haushalt, wie zum Beispiel Abdeckblenden von Herden, Sichtflächen von Waschmaschinen oder Kühlschränken, aber auch Sanitärartikel wie Badewannen und Duschtassen. Die Bezeichnung hat ihren Ursprung in der klassischen Farbe Weiß, die für solche Produkte häufig verwendet wird. Der Werkstoff Email wird hier zur Beschichtung von Oberflächen aus haptischen und optischen Gesichtspunkten sowie aufgrund der guten Reinigbarkeit eingesetzt.

Der Werkstoff "emaillierter Stahl" wird in diesem Segment immer mehr durch Kunststoffe verdrängt, die zwar bei weitem nicht die Dauerhaltbarkeit und Festigkeit aufweisen, aber für viele der genannten Anwendungen ausreichend sind.

Emaillierung von Haushaltsartikeln

Bekannt aus „Omas Küche“ sind die emaillierten Töpfe, Pfannen und andere Gegenstände des täglichen Gebrauchs im Haushalt. Solche Gegenstände wurden in der Vergangenheit mangels anderer korrosionsbeständiger Werkstoffe nahezu überall eingesetzt. Erst durch das Aufkommen von Edelstahl und insbesondere Kunststoffen wurden emaillierte Haushaltsgegenstände immer weiter zurückgedrängt.

Schilderemaillierung

Hierbei werden die normalen Straßenschilder mit flüssigem Email übergossen. So werden sie vor Kratzern und Schmutz zusätzlich geschützt. Das macht sie widerstandsfähiger als andere Straßenschilder.

Schmuckemail

Bei der Herstellung von Schmuckemail gibt es verschiedene weitere Techniken:

Zellenschmelz

Zellenschmelz-Email Aufbau

Beim Zellenschmelz (franz. émail cloisonné) werden auf einer Grundplatte aus Edelmetall Stege in Form von flachgewalzten Drähten in Form gebogen, hochkant aufgelegt und verlötet. Die hierdurch entstehenden Zellen werden mit Email aufgefüllt. Hierdurch ist es durch vielfältige Variationen möglich, sehr unterschiedliche Effekte bis hin zur Darstellung von Bildern zu erzielen, bei denen die Stege als Konturen dienen können und das Email als malerische Komponente zur Geltung kommen kann. Die Stege bleiben nach dem Brennen entweder erhaben stehen oder werden anschließend bis auf die Höhe des Emails abgeschliffen und poliert. Auf die Rückseite der Grundplatte muss beim Zellenschmelz ebenfalls eine Emailschicht, das sogenannte Konteremail, aufgetragen werden, damit die Platte sich nicht durch die unterschiedlich starke Wärmeausdehnung der Materialien beim Abkühlen des Glasflusses verzieht.

Fensteremail

Beim Fensteremail (franz. émail à jour) werden entweder ebenfalls hochkant stehende Stege miteinander verlötet oder aber aus einer Edelmetallplatte das gewünschte Motiv ausgesägt, so dass eine Art Gerüst entsteht. Diese Arbeit wird dann auf Kupferfolie oder Glimmer gelegt, das als Halt für das Email dient, welches in die Zwischenräume der Stege eingefüllt und gebrannt wird. Anschließend werden die Folie bzw. der Glimmer wieder entfernt, so dass das Email nur seitlich durch die Stege gehalten wird. Die Rückseite der Arbeit wird anschließend glattgeschliffen und poliert. Das so entstandene Schmuckemail ist je nach verwendeter Emailart mehr oder weniger lichtdurchlässig und ähnelt im Effekt farbigen Glasfenstern.

Grubenschmelz

Grubenschmelz-Email Aufbau

Beim Grubenschmelz (franz. émail champlevé) werden entweder zwei Edelmetallplatten aufeinandergelötet, in deren oberer ein Motiv oder Muster ausgesägt wurde, oder aber in eine dicke Platte werden durch Gravieren, Ätzen, Schaben oder andere Verfahren flächige oder lineare Vertiefungen eingelassen, die mit dem Email aufgefüllt werden. Durch die größere Stärke der verwendeten Metallplatte ist beim Brand des Grubenschmelzes kein Konteremail erforderlich.

Grubenrelief

Das Grubenrelief (franz. émail de basse taillé) wird ähnlich hergestellt wie der Grubenschmelz, jedoch sind die Gruben hier nicht von gleichmäßiger Tiefe angelegt, sondern werden, meist mit einem Stichel, reliefartig ausgearbeitet, so dass sie auf das Motiv abgestimmt unterschiedlich tief liegen. Das Relief wird schließlich mit transparentem Email aufgefüllt, welches nach dem Brand an den tiefen Stellen durch die entstehende dickere Emailschicht dunkler erscheint, an den erhabenen Stellen hingegen je nach Art des verwendeten Emails zarter oder lichter, so dass auch auf diese Weise beispielsweise Bilder dargestellt werden können. Auch hier ist ein Konteremail aufgrund der Dicke der verwendeten Grundplatte entbehrlich.

Senkschmelz

Beim Senkschmelz (franz. émail mixté) werden mit Hilfe von Flachpunzen Vertiefungen in die hierfür sehr dünne Grundplatte getrieben. Dann werden wie beim Zellenschmelz diese Vertiefungen mit Stegen versehen und die entstandenen Zellen mit Email aufgefüllt und gebrannt.

Freie Emailmalerei

Bei dieser Technik wird außer einem äußeren Rahmen auf Zwischenstege zur Trennung der Emailfarben verzichtet. Ansonsten gleicht der Aufbau der Arbeit dem Zellenschmelz, nur dass hier die Emailfarben frei aufgetragen werden, so dass sie je nach Art des verwendeten Materials mehr oder weniger stark ineinander verlaufen können. Auch hier wird die Grundplatte durch ein Konteremail stabilisiert. In einer Variante der Emailmalerei wird die Grundplatte zunächst mit einer hellen, in der Regel weißen Schicht opaken Emails überzogen, auf die mit Metalloxidfarbe ein Motiv aufgemalt und gebrannt wird. Zum Schluss wird die Arbeit mit einer farblosen Emailschicht überzogen.

Körperemail

Für das Körperemail (franz. émail en rondo bosse) wird zunächst eine vollplastische Figur aus dünnem Blech getrieben. Diese wird innen mit einer Schicht Konteremail überzogen und außen mit einer weiteren Emailschicht verziert, die vor dem Brand wie bei der Emailmalerei farbig gestaltet werden kann.

Geschichte

Die erste bekannte Emailarbeit ist ca. 3.500 Jahre alt. Es handelt sich um Grabfunde aus Mykene. Im Mittelalter wurde Email im Rahmen der Schatz- und Goldschmiedekunst eingesetzt. Eine erste hohe Blüte erlebte die Emailkunst um das Jahr 1000 (Zellenschmelz), möglicherweise befördert durch die aus Byzanz stammende Kaiserin Theophanu (vgl. den Einbanddeckel des Codex aureus Epternacensis); eine zentrale Werkstatt war wahrscheinlich in Trier beheimatet. Das Maasland trat im 12. Jahrhundert mit Arbeiten nach dem Grubenschmelz-Verfahren hervor. Später, bis ins 13. Jahrhundert, gewannen die blauen Arbeiten aus Limoges an Bedeutung und wurden in weiten Teilen Europas geschätzt.

Ausbildung

Die Ausbildung zum Emaillierer bietet unter anderem die Goldschmiedeschule mit Uhrmacherschule Pforzheim an.

Literatur

• Erhard Brepohl - Werkstattbuch Emaillieren, Augsburg 1992, ISBN 3-8043-0154-1
• Erwin W. Huppert - Emaillieren leicht gemacht, Emil Vollmer Verlag, München 1980, ISBN 3-87876-339-5
• Jochem Wolters - Der Gold- und Silberschmied, Band 1, Werkstoffe und Materialien, Rühle Diebener Verlag Stuttgart 1984, zweite, durchgesehene Auflage
• Angelika Simon-Rößler - Farbe aus dem Feuer. Faszination Email, Rühle-Diebener-Verlag, Stuttgart o.J., ohne ISBN
• Gert Lintner - Das große Mosaikbuch vom Werken, Mosaik-Verlag, München 1979, ISBN 3-570-06469-7

Weblinks

• Deutscher Email Verband
• Website mit ausführlichen Informationen zu Geschichte und Technik des Emaillierens