ГЛАЗУРЬ КОБАЛЬТОВАЯ Российский патент 2008 года по МПК C04B41/86 

Изобретение относится к технологии приготовления глазурей кобальтовых, в частности для производства художественных фарфоровых изделий.

Известны составы глазурей кобальтовых, используемых в различных отраслях промышленности, в том числе в производстве художественной фарфоровой продукции.

Глазурная масса /А.с. СССР №359241, С04В 41/86, 1973/, предназначенная для изготовления художественных фарфоровых изделий с черным матовым покрытием, содержит состав, мас.%: SiO₂ 52-60; AL₂О₃ 23-26,3; Fe₂О₃ 4,2-5,8; MgO 2,1-2,9; MnO 0,4-0,5; R₂O 3,2-5,6; Co₂О₃ 3-5 и TiO₂ 0,3-0,4.

Ряд технических решений по а.с. СССР /№380604, №852811, 1127865, С04В 41/ и №1154229 / С03С 8/04, 1985/ включает в состав глазури наряду с другими компонентами также и оксид кобальта в пределах 3,8-5,5 (Co₂O₅), 3,2-4,8 (Со₂O₃), 4,7-6,8 (СоО) и 3,4-3,8 (СоО) мас.% соответственно.

Техническое решение по а.с. СССР №808406, С04В 41/86, 1981, используемое в качестве глухой цветной глазури при росписи фарфора, включает наряду с другими компонентами и оксид кобальта Со₂О₃. Интервал обжига глазури - 1280-1380°С, коэффициент термического расширения в интервале - 20-100°С, α.10⁶°С - 3,10-3,38; тип глазурного покрытия - слабо-глушеная, глушеная; цвет - голубой, серовато-голубой и светло-голубой.

Недостаток этой глазури - многокомпонентность и высокая температура обжига.

Техническое решение по а.с. №319574, С04b 41/00 содержит: SiO₂ - 45-57; Al₂О₃ - 16-18; CaO - 4,8-5,3; MgO - 2-3; Na₂O - 3-4,2; K₂O 1,5-2; СоО₃ - 10-15; MnO - 0,1-0,20; Fe₂О₃ - 5-6,4; TiO₂ - 0,6-0,7.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбрано как наиболее близкое к заявляемому решению по шихтовому и по химическому составу изобретение заявителя "Глазурь фарфоровая" (Патент РФ №2148570, С04В 41/86, 1987), включающее состав:

SiO₂63,79-66,97AL₂О₃10,94-14,74CaO9,2-10,8MgO4,6-5,5Na₂O1,9-2,34К₂O4,07-4,57TiO₂0,05-0,07Fe₂O₃0,21-0,25

Шихта для приготовления данной глазури состоит, мас.,%: пегматит чупинский 53,9-59,9, кварцевый песок 10,1-20,1, доломит 11-20, каолин просяновский 2-6 и фарфоровый политой череп 3-13.

Технический результат изобретения - получение состава кобальтовой глазури с высокими художественными достоинствами, обладающего достаточной химической и термической стойкостью.

Для окрашивания глазури в ее состав вводят оксид кобальта, растворяющийся в глазурном расплаве, причем оксид кобальта сохраняет цвет при обжиге фарфора.

Поставленная цель достигается тем, что глазурь кобальтовая, включающая SiO₂, Al₂О₃, CaO, MgO, К₂О, Na₂O, TiO₂ и Fe₂О₃, она дополнительно содержит оксид кобальта при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

SiO₂64,0-72,0Al₂О₃10,3-16,7CaO3,6-8,0К₂O2,0-6,4MgO1,8-3,8Со₂О₃1,5-4,0Na₂O1,3-2,5Fe₂O₃0,2-1,8TiO₂0,1-0,7

Глазурь кобальтовую готовят из шихты следующего состава, мас.%: пегматит чупинский 33-41, кварцевый песок 25-35, фарфоровый политой череп (череп 2 обжига) 5-15, доломит 9-19, каолин просяновский 2-10, оксид кобальта Со₂O₃ 1-5, характеристики которых приведены в стандартах: пегматит чупинский ГОСТ 7030-75; песок кварцевый ГОСТ 7031-75; доломит ГОСТ23672-79; каолин ГОСТ 21286-82; оксид кобальта ГОСТ 18671-83; черепок политой фарфоровый (характеристика которого соответствует составу черепков предприятий гжельского региона Раменского района Московской области).

Приготовленная по классической технологии глазурь кобальтовая должна иметь следующие показатели: толщина глазури не более 0,2 мм, закрепленная обжигом; нормальная плотность глазурной кобальтовой суспензии - 1,5-1,58 г/см³. Плотность глазури определяется ареометром 2,3 13000-1600 ГОСТ 1300-74.

Технология приготовления состава глазури включает следующие операции: сортировку сырьевых материалов (пегматита, кварцевого песка, каолина); подготовку политого черепка, доломита; весовое дозирование указанных компонентов; тонкий помол в шаровых мельницах; ситовое и магнитное обогащение глазурной суспензии.

Описываемый состав кобальтовой глазури апробирован и эффективен, он близок к производимой Заявителем фарфоровой массе. Сходство составов приводит к образованию естественного перехода в месте сочетания слоя глазури и фарфора, чему благоприятствует ввод фарфорового политого черепка при помоле в количествах 5-15%, хотя они считаются рациональными при 12-15% и выше /Августиник А.И. Керамика. Изд. 2-е. Л., Стройиздат, 1975, 592 с./. Соотношение оксидов в составе глазури (см. табл.1) свидетельствует о правильном подборе состава кобальтовой глазури. Ввод фарфорового политого черепка в предложенном соотношении не портит товарный вид декора изделия. Силикатный модуль заявляемого состава свидетельствует о хорошей химической устойчивости состава.

Состав глазури для покрытия фарфоровых изделий обладает достаточной химической стойкостью, механической прочностью, микротвердостью, термостойкостью, согласованностью глазури и материала по ТКЛР, имеет окрашенный и хороший блеск, ровный разлив и хорошо сплавлен.

Сопоставительная оценка известной и предлагаемой глазури кобальтовой приведена в табл.1.

Таблица 1Показатели п.п.Оптимальное значениеЗаявленный составПрототип1. Силикатный модуль SiO₂:Al₂О₃4,2-6,24,23-6,24,37-5,822. Щелочной мод. Na₂O:К₂О0,8-1,40,39-0,650,47-0,513. К₂О:Na₂OНе менее 21,54-2,561,95-2,144. СаО+MgO:К₂О+Na₂OНе превышает 2,5-30,88-1,02,31-2,36

В табл.2 представлены конкретный состав глазури, а в табл.3 - его физико-химические свойства.

Таблица 2СоставСодержание введенного оксида, %ГлазуриSiO₂Al₂O₃CaOK₂OMgOCo₂O₃Na₂OFe₂O₃TiO₂164,010,33,62,01,81,51,30,20,1268,013,55,84,22,82,51,91,00,3372,016,78,06,43,84,02,51,80,7

Таблица 3ПоказателиЗначение показателей для глазури состава123АналогИнтервал плавления, °С1130-12601130-12601130-12601130-1260Коэффициент термич. расширен., α·10^-6, град^-14,444,544,604,74-4,90Микротвердость, Т-10^-3 МПа6,666,736,856,64-6,81Блеск, %Темно-синийОбжиг изделий, °С1320-1350Плотность нормальной глазурной суспензии, г/см³1,51,541,581,3-1,32Термостойкость, теплосмена>16>18>2115-20

Глазурное покрытие имеет темно-синий цвет при равномерной заглушенности, при этом достигаются неординарный декоративный эффект и высокая технологичность - хорошее сцепление с фарфоровым черепком; глазурь при температуре имеет ровный розлив и блестящую поверхность.

Содержание красящих оксидов железа и титана незначительно, что исключает образование «мушек» на изделиях.

Как видно из табл.2, использование предлагаемой фарфоровой глазури позволяет повысить химическую устойчивость, микротвердость глазури, что положительно сказывается на эксплуатационных показателях глазурованных изделий (на долговечность и т.д.).

Сопоставительный анализ заявленного решения с известным позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения «новизна».

Из патентной и научно-технической литературы явным образом не известен состав глазури кобальтовой, обеспечивающий повышенные химическую устойчивость, ТКЛР, блеск, микротвердость, термостойкость (число теплосмен), что свидетельствует об удовлетворении критерия изобретения «изобретательский уровень».

Заявленное техническое решение может быть использовано в фарфорово-фаянсовой промышленности, оно раскрыто в материалах заявки с полнотой, достаточной для его осуществления, и обеспечивает изготовление фарфоровых художественных изделий, преимущественно надглазурным декорированием. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения «промышленная применимость».

Использование: производство глазурей для нанесения на фарфоровые высокохудожественные изделия. Глазурь содержит следующие ингредиенты, мас.%: SiO₂ 64,0-72,0, Al₂О₃ 10,3-16,7, CaO 3,6-8,0, K₂O 2,0-6,4, MgO 1,8-3,8, Со₂O₃ 1,5-4,0, Na₂O 1,3-2,5, Fe₂O₃ 0,2-1,8, TiO₂ 0,1-0,7. Характеристики глазури: термостойкость - 15-21 теплосмена, микротвердость - 6,66-6,85; плотность нормальной глазурной суспензии - 1,5-1,58; ТКЛР - 4,44-4,6: силикатный модуль - 4,23-6,2, блеск - темно-синий и интервал плавления - 1130-1260°С. Технический результат изобретения - получение рецептуры кобальтовой глазури с высокими художественными достоинствами, обладающей достаточной химической и термической стойкостью. 3 табл.

Глазурь кобальтовая, включающая SiO₂, Al₂О₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, TiO₂, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит оксид кобальта при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

SiO₂64,0-72,0Al₂О₃10,3-16,7CaO3,6-8,0K₂O2,0-6,4MgO1,8-3,8Со₂O₃1,5-4,0Na₂O1,3-2,5Fe₂O₃0,2-1,8TiO₂0,1-0,7