МАТОВАЯ КЕРАМИЧЕСКАЯ НАДГЛАЗУРНАЯ КРАСКА Российский патент 1996 года по МПК C03C1/04 

Изобретение относится к технологии и составам матовых керамических красок, используемых для надглазурного декорирования фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий.

Матовость керамической краски определяется полным диффузным (рассеянным) отражением света от ее поверхности при полном отсутствии зеркального отражения, так как оно ответственно за возникновение блеска поверхности краски.

Степень отражения, рассеяния и поглощения света зависит от состава керамической краски и дисперсности составляющих ее фаз.

Большая концентрация высокодисперсных фаз в объеме и на поверхности керамической краски, в особенности волластонита CaSiO₃ и виллемита Zn₂SiO₄, делающих поверхность краски микронеровной и, вследствие этого, диффузно отражающей свет, создает оптический эффект матовости, бархатистости поверхности керамической краски.

Известна бесцветная глазурь, содержащая следующие компоненты, мас. SiO₂ 33,28; CaO 6,38; Na₂O 6,91; ZnO 35,14; TiO₂ 10,54; B₂O₃ 7,78.

(Л. Ф.Акунова. В.А.Крапивин "Технология производства и декорирование художественных керамических изделий", с.122, Москва, Высшая школа, 1984).

К недостаткам таких глазурей относится высокая температура обжига, равная 900-1200 ^o С.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности является керамическая надглазурная краска с матовой красочной поверхностью, содержащая компоненты в следующих соотношениях, мас. SiO₂ 21,01-35,76; B₂O₃ 4,49-5,28; Al₂O₃ 19,17-21,22; Pb₃O₄ 15,88-18,62; ZnO 1,18-2,36; Cr₂O₃ 8,56-17,12; Co₂O₃ 8,20-16,44; CaO 0,29-0,52; MgO 0,13-0,23; TiO₂ 0,13-0,23; Na₂O 0,24-0,43; K₂O 0,53-0,94; Fe₂O₃ 0,16-0,29. (Патент РФ N 182960, кл. С 03 С 1/04, 1991).

Однако, вышеупомянутая керамическая краска обладает неполным диффузным отражением света от ее поверхности и содержит зеркальную составляющую, что является существенным недостатком.

Техническим результатом изобретения является создание матовой керамической надглазурной краски, не имеющей зеркальной составляющей в отраженном от ее поверхности свете, обладающей стабильными колористическими характеристиками и высокой насыщенностью и чистотой цвета по CIEAB, 1976 в желто-оранжевом диапазоне спектра по Диаграмме цветности МКО, 1931, палевого цвета.

Это достигается тем, что матовая керамическая надглазурная краска, включающая Pb₃O₄, B₂O₃, Na₂O, ZnO, Al₂O₃l CaO, SiO₂, TiO₂, MgO, ZrO₂, Fe₂O₃, Cr₂O₃ и Sb₂O₃содержит эти компоненты в следующих соотношениях, мас. Pb₃O₄ 5,90-7,50; SiO₂ 8,90-12,10; B₂O₃ 1,80-2,60; Na₂O 0,70-1,10; ZnO 26,80-29,00; Al₂O₃ 14,40-15,20; СaO 0,30-0,50; TiO₂ 0,30-0,50; MgO 0,30-0,50; ZrO₂ 26,90-29,70; Fe₂O₃ 3,30-4,30; Cr₂O₃ 3,10-3,50; Sb₂O₃ 0,30-0,50.

Для изготовления предлагаемой краски взвешенные компоненты загружают в шаровую мельницу для помола. Весовое соотношение загружаемых материалов, шаров и воды 1:1,4:0,5; длительность помола 48 часов до прохождения краски через сито N 0056 (10 тыс. ячеек на 1 см² сетки) с остатком на сите до 0,5% от веса краски.

Краску после помола сушат при 100 ± 5^oC до влажности не выше 0,3% и просеивают через сито N 028. Краску обжигают на изделии при температуре 815 ± 25^oС.

Предполагаемое изобретение поясняется конкретными примерами 1-5 в табл. 1. Краска с составом 4 и 5 находится за пределами концентраций компонентов, указанных в формуле предполагаемого изобретения.

Следуя определению матовой поверхности, данному выше, можно количественно рассчитать матовость M_λ из оптических характеристике керамических красок. Ход рассуждений и расчетные формулы предложены нами.

Отраженный от поверхности свет, в общем случае, содержит как зеркальную, так и диффузную составляющие, и коэффициент отражения света R_λ, взятый при определенных длинах волн, и, в частности, при доминирующей длине волны l_Д, можно записать в виде суммы этих составляющих, а именно:
R_λ= R_зλ+ R_бλ (1),
где R_λ коэффициент зеркального отражения,
R_бλ коэффициент диффузного (беззеркального) отражения,
R_зλ определяет блеск поверхности (B_λ),, а R_бλ ее матовость (M_λ).
Из формулы (1) сразу следует, что при и поверхность полностью или почти полностью отражает падающий свет диффузно и, следовательно, является матовой или очень близка к матовой.

Из формулы (2) следует, что Эту формулу можно использовать для количественного определения матовости поверхности. Действительно, при R_λ= R_бλ, M_λ= 1 и поверхность является полностью матовой; при R_бλ= R_λ отраженный свет содержит зеркальную составляющую, М <1 и поверхность приобретает блеск B_λ, который определяется по формуле (1) точно таким же путем, как и матовость.

Оптические и колористические характеристики матовой керамической краски по примерам 1-3 определены для источника света "С" и приведены в табл.2 и 3.

Для указанных примеров беззеркальная составляющая R_бλср. коэффициента отражения R_λср. в формуле (3) отличается лишь на 1-1,5% от его величины во всем измеренном диапазоне длин волн, что указывает на почти полное диффузное отражение света от поверхности предлагаемой матовой краски, т.е. на ее практически полную матовость. Так как (табл.2).

Беззеркальная составляющая предлагаемой краски по примерам 4 и 5 меньше коэффициента отражения на 20-30% что определяет большую величину зеркальной составляющей, значительный блеск краски и невысокую долю матовости. Керамическая надглазурная краска по примерам 4 и 5 снята с производства и далее не рассматривается.

Предлагаемая матовая керамическая надглазурная краска по примерам 1-3 имеет доминирующую длину волны l_D равную 583 нм, и, в соответствии с Диаграммой цветности МКО 1931, расположена в желто-оранжевом диапазоне спектра. Колористические характеристики L, А и В краски по примерам 1-3 близки друг к другу; насыщенность "S", чистота цвета "Р" и цветовой тон "Н" достаточно высоки и удовлетворяют условиям декора (таблица 3).

Приняв за стандарт колористические характеристики краски по примеру 2, рассчитаем по известной формуле цветовое различие ΔE краски по примерам 1 и 3 относительно краски по примеру 2.

Получаем, что цветовое различие ΔE_2-1= 0,34 ед.CLE AB; ΔE_2-3 равно 0,41 ед. и ΔE_3-1= 0,75 ед. т.е. предложенная матовая керамическая надглазурная краска по примерам 1-3 визуально неразличима по цвету.

Таким образом, задачи, поставленные в предполагаемом изобретении, решены: создана матовая керамическая надглазурная краска с большой степенью матовости 98,6% обладающая стабильными колористическими характеристиками в желто-оранжевом диапазоне спектра для указанных в формуле изобретения концентраций компонентов после обжига при температуре 815 ± 25^oC. Указанная керамическая краска имеет относительно высокие чистоту и насыщенность цвета.

Предлагаемая керамическая краска легко осуществима технологически. ТТТ1

Использование: для надглазурного декорирования фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий. Сущность изобретения: матовая керамическая надглазурная краска содержит, мас.%: оксид свинца 5,90-7,50 БФ Pb₃O₄; оксид кремния 8,90-12,10 БФ SiO₂; оксид бора 1,80-2,60 БФ B₂O₃; оксид натрия 0,70-1,10 БФ Na₂О; оксид цинка 26,80-29,0 БФ ZnO; оксид алюминия 14,40-15,20 БФ Al₂O₃; оксид кальция 0,30-0,50 БФ СаО; оксид титана 0,30-0,50 БФ TiO₂; оксид магния 0,30-0,50 БФ MgO; оксид циркония 26,90-29,70 БФ ZrO₂; оксид железа 3,30-4,30 БФ Fe₂O₃; оксид хрома 3,10-3,50 БФ Cr₂O_3M; оксид сурьмы 0,30-0,50 БФ Sb₂O₃. Коэффициент отражения краски: 0,098-0,581. 3 табл.

Матовая керамическая надглазурная краска, включающая Pb₃O₄, SiO₂, B₂O₃, Na₂O, ZnO, Al₂O₃, CaO, TiO₂, MgO, Fe₂O₃, Cr₂O₃, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ZrO₂ и Sb₂O₃ при следующем соотношении, мас.

Pb₃O₄ 5,90 7,50
SiO₂ 8,90 12,10
B₂O₃ 1,80 2,60
Na₂O 0,7 1,10
ZnO 26,80 29,00
Al₂O₃ 14,40 15,20
CaO 0,30 0,50
TiO₂ 0,30 0,50
MgO 0,30 0,50
Fe₂O₃ 3,30 4,30
Cr₂O₃ 3,10 3,50
ZrO₂ 26,90 29,70
Sb₂O₃ 0,30 0,50.