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 СаSiO₂ и виллемита Zn₂SiO₄, делающих поверхность краски микронеровной и вследствие этого диффузно отражающей свет, создает оптический эффект матовости, бархатистости поверхности керамической краски.

Известны окрашенные и бесцветные матовые глазури. Для этого синяя матовая глазурь, например содержит следующие компоненты, мас. SiO₂ 51,46; Al₂O₃ 10,10; Fe₂O₃ 4,35; CaO 8,93; MgO - 4,23; Na₂O 14,37; K₂O 3,31; PbO 0,15; TiO₂ 0,80; CuO 1,37; MnO 0,01 [1]
Бесцветная глазурь содержит следующие компоненты, мас. SiO₂ - 33,28; CaO 6,38; Na₂O 6,91; ZnO 35,14; TiO₂ 10,54; B₂O₃ 7,78 [2]
К недостаткам таких глазурей относится высокая температура обжига, равная 900-1200^oC.

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 [3]
Однако вышеупомянутая керамическая краска обладает неполным диффузным отражением света от ее поверхности и содержит зеркальную составляющую, что является существенным недостатком.

Достигаемым техническим результатом 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 CIELAB, 1976 в красновато-оранжевом диапазоне спектра по Диаграмме цветности МКО, 1931, сиреневого цвета.

Указанный технический результат достигается тем, что матовая керамическая надглазурная краска, включающая Pb₃O₄, SiO₂, B₂O₃, Na₂O, ZnO, Al₂O₃, K₂O, Cr₂O₃, дополнительно содержит SnO₂ при следующем соотношении, мас.

Pb₃O₄ 10,55-12,85
SiO₂ 35,40-38,80
B₂O₃ 1,70-3,10
Na₂O 0,30-0,70
ZnO 0,30-0,60
Al₂O₃ 0,70-1,60
K₂O 0,60-1,00
CaO 15,30-17,70
Cr₂O₃ 0,35-0,45
SnO₂ 28,00-30,00
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 ч 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^oС до влажности не выше 0,3% и просеивают через сито N 028. Краску обжигают на изделии при температуре 815 ± 25^oC.

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

Следуя определению матовой поверхности, данному выше, можно количественно рассчитать матовость M_λ из оптических характеристик 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_D, можно записать в виде суммы этих составляющих, а именно:
R_λ= R_зλ+R_бλ (1)
где R_зλ коэффициент зеркального отражения;
R_бλ коэффициент диффузного (беззеркального) отражения.

R_зλ определяет блеск поверхности (B_λ), a R_бλ его матовость (M_λ). Из формулы (1) сразу следует, что при (2) и поверхность полностью или почти полностью отражает падающий свет диффузно, и, следовательно, является матовой или очень близка к матовой.

Из формулы (2) следует, что (3). Эту формулу можно использовать для количественного определения матовости поверхности. Действительно, при R_λ= R_бλ, М 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 0,7-2% 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, для λ_D= 630 нм,
(табл. 2).

Беззеркальная составляющая предлагаемой краски по примерам 4 и 5 меньше коэффициента отражения на 43-51% 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 630 нм и в соответствии с диаграммой цветности МКО 1931, расположена в красновато-оранжевом диапазоне спектра. Колористические характеристики L, A и В краски близки друг к другу; насыщенность "S", чистота цвета "Р" и цветовой тон "Н" достаточно высоки и удовлетворяют условиям декора (табл.3).

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

Получаем, что цветовое различие DE_2-1 0,15 ед. CIELAB; DE_2-3 равно 0,27 ед. и DE_3-1 0,24 ед. т.е. предложенная матовая керамическая надглазурная краска по примерам 1-3 визуально неразличима по цвету.

Таким образом, задачи, поставленные в предлагаемом изобретении, решены: создана матовая керамическая надглазурная краска с большой степенью матовости 93,4% обладающая стабильными колористическими характеристиками в красновато-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.

Предложенная керамическая краска легко осуществима технологически.

Использование: для надглазурного декорирования фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий. Сущность изобретения: матовая керамическая надглазурная краска содержит в мас.%: оксид свинца 10,55-12,85 БФ Рb₃0₄, оксид кремния 35,40-38,80 БФ SiО₂, оксид бора 1,70-3,10 БФ В₂0₃, оксид натрия 0,30-0,70 БФ Na₂O, оксид цинка 0,30-0,60 БФ ZnO, оксид алюминия 0,70-1,60 БФ Al₂O₃, оксид калия 0,60-1,00 БФ К₂O, оксид кальция 15,30-17,70 БФ СаO, оксид хрома 0,30-0,45 БФ Сч 203, оксид олова 28,00-30,00 БФ SnO₂. Свойства надглазурной краски: цвет сиреневый, стабильные и высокие колористические характеристики, высокая насыщенность и чистота цвета в красновато-оранжевом диапазоне спектра. Краска не имеет зеркальной составляющей в отраженном от ее поверхности свете. 3 табл.

Матовая керамическая надглазурная краска, включающая Pb₃O₄, SiO₂, B₂O₃, Na₂O, ZnO, Al₂O₃, K₂O, CaO и Cr₂O₃, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит SnO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.

Pb₃O₄ 10,55 12,85
SiO₂ 35,40 38,80
B₂O₃ 1,70 3,10
Na₂O 0,30 0,70
ZnO 0,30 0,60
Al₂O₃ 0,70 1,60
K₂O 0,60 1,00
CaO 15,30 17,70
Cr₂O₃ 0,35 0,45
SnO₂ 28,00 30,00