Матовая керамическая надглазурная краска

 

Изобретение относится к технологии и составам матовых керамических красок, используемых для надглазурного декорирования фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий. Матовая керамическая надглазурная краска содержит следующие компоненты, мас. %: оксид свинца 7,30-8,90 БФ Рb 304, оксид кремния 10,90-14,30 БФ SiO₂, оксид бора 1,90-3,30 БФ В₂O₃, оксид натрия 0,90-1,50 БФ Na₂O, оксид цинка 1,10-1,70 БФ ZnO, оксид алюминия 0,80-2,20 БФ Al₂O₃, оксид кальция 0,30-0,50 БФ СаO, оксид титана 0,30-0,50 БФ TiO₂, оксид магния 12,50-15,50 БФ MgO, оксид олова 51,20-54,00 БФ SnO₂, оксид кобальта 5,00-5,40 БФ СаО. Свойства краски: цвет - голубой, стабильные и высокие колористические характеристики, высокая насыщенность и чистота цвета в синем диапазоне спектра. Краска не имеет зеркальной составляющей в отраженном от ее поверхности свете. 3 табл.

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 СаSiO₃ 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; TuO₂ 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 предлагаемому 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 8,56-17,12; 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 высокой насыщенностью и чистотой цвета по CIELAB, 1976 в синем диапазоне спектра по Диаграмме цветности МКО, 1931, голубого цвета.

Указанный технический результат достигается тем, что матовая керамическая надглазурная краска, включающая Pb₃O₄, SiO₂, B₂O₃, Na₂O, ZnO, Al₂O₃, CaO, TiO₂, MgO и оксид кобальта, дополнительно содержит SnO₂, а в качестве оксида кобальта содержит СаО при следующем соотношении компонентов, мас. Pb₃O₄ 7,30-8,90; SiO₂ 10,90-14-30; B₂O₃ 1,90-3,30; Na₂O 0,90-1,50; ZnO 1,10-1,70; Al₂O₃ 0,80-2,2-; CaO 0,30-0,50; TiO₂ 0,30-0,50; MgO 12,50-15,50; CoO 5,00-5,40; SnO₂ 51,20-54,00.

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 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 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 предлагаемого изобретения.

Следуя определению матовой поверхности, данному выше, можно количественно рассчитать матовость M 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, взятый при определенных длинах волн и, в частности, при доминирующей длине волны l_D, можно записать в виде суммы этих составляющих, а именно: R= R_з+R_б (1) где R_з коэффициент зеркального отражения, R_б коэффициент диффузного (беззеркального) отражения, R_з определяет блеск поверхности (B), а R_б ее матовость (M). 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= R_б, M 1 и поверхность является полностью матовой; при R_б< R отраженный свет содержит зеркальную составляющую, М < 1 и поверхность приобретает блеск B, который определяется по формуле (1) точно таким же путем, как и матовость.

Оптические и колористатические 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_{б ср} коэффициента отражения R _ср в формуле (3) отличается лишь на 0,5-2% 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 _D 477 нм (табл. 2).

Беззеркальная составляющая предлагаемой краски по примерам 4 и 5 меньше коэффициента отражения на 45-55% 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 477 нм и, в соответствии с Диаграммой цветности МКО 1931, расположена в синем 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, рассчитаем по известной формуле цветовое различие E краски по примерам 1 и 3 относительно краски по примеру 2.

Получаем, что цветовое различие DE_2-1 0,3 ед. СIELAB; DE_2-3 равно 0,3 ед. и DE_3-1 0,6 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 99,5% обладающая стабильными колористическими характеристиками в синем 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.

Формула изобретения

Матовая керамическая надглазурная краска, включающая Pb₃O₄, SiO₂, B₂O₃, Na₂O, ZnO, Al₂O₃, CaO, TiO₂, MgO и оксид кобальта, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит SnO₂, а в качестве оксида кобальта CoO при следующем соотношении компонентов, мас.

Pb₃O₄ 7,30 8,90 SiO₂ 10,90 14,30 B₂O₃ 1,90 3,30 Na₂O 0,90 1,50
ZnO 1,10 1,70
Al₂O₃ 0,80 2,20
CaO 0,30 0,50
TiO₂ 0,30 0,50
MgO 12,50 15,50
CoO 5,00 5,40
SnO₂ 51,20 54,00.

РИСУНКИ

Рисунок 1