Матовая керамическая надглазурная краска

 

Использование: для надглазурного декорирования фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий. Сущность изобретения: матовая керамическая надглазурная краска содержит следующие компоненты, мас.%: оксид свинца 10,20 - 11,40; оксид кремния 10,00 - 12,20; оксид бора 1,60 - 3,20; оксид натрия 0,90 - 1,30; оксид цинка 1,30 - 2,30; оксид алюминия 1,00 - 2,60; оксид железа 31,00 - 32,80; оксид хрома 30,00 - 31,20; оксид кобальта 8,00 - 9,00. Характеристика надглазурной краски: цвет - черный, степень матовости - 98,1%, обладает стабильными колористическими характеристиками в ахроматической области диаграммы цветности после обжига при температуре 815± 25^oС. 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 подглощения 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 CаSiO₃ и виллемита Zn₂SiO₄, делающих поверхность краски микронеровной и вследствие этого диффузно отражающей свет, создает оптический эффект матовости, бархатистости поверхности керамической краски.

Известны окрашенные в бесцветные матовые глазури. Для этого синяя матовая глазурь, например, содержит следующие компоненты, мас. SiO₂51,46; Al₂O₃ 10,10; Fe₂O₃ 4,35; СаО 8,93; MgO 4,23; Na₂О 14,37; К₂О 3,31; PbО 0,15; ТiО₂ 0,80; СuО 1,37; MnО 0,01 [1] Известна бесцветная глазурь, которая содержит следующие компоненты, мас. SiО₂ 33,28; СаО 6,38; Na₂О 6,91; ZnО 35,14; ТiО₂ 10,54 [2] Недостаток таких глазурей высокая температура обжига, равная 900-1200^оС.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является керамическая надглазурная краска с матовой красочной поверностью, содержащая компоненты в следующих соотношениях, мас. SiО₂ 21,01-35,76; B₂О₃ 4,49-5,28; Al₂О₃ 19,17-21,22; Pb₃О₄ 15,88-18,62; ZnО 1,18-2,36; Сr₂О₃ 8,56-17,12; Со₂О₃ 8,20-16,44; СаО 0,29-0,52; MgО 0,13-0,23; ТiО₂0,13-0,23; Na₂О 0,24-0,43; K₂О 0,53-0,94; Fе₂О₃ 0,16-0,29 [3] Однако известная керамическая краска обладает неполным диффузным отражением света от ее поверхности и содержит зеркальную составляющую, что является существенным недостатком.

Цель изобретения создание матовой керамической надглазурной краски, не имеющей зеркальной состаляющей в отраженном от ее поверхности свете, обладающей стабильными колористическими характеристиками, малой светлотой α и малыми значениями А и В по СlЕ α АВ, 1976, в ахроматической области диаграммы цветности МКО, 1931, черного цвета.

Указанная цель достигается тем, что матовая керамическая надглазурная краска, включающая Pb₃О₄, SiО₂, B₂О₃, Na₂O, ZnО, Al₂O₃, Fe₂O₃, Сr₂O₃ и кобальтсодержащий компонент, в качестве последнего содержит СоО при следующем соотношении компонентов, мас. Pb₃О₄10,20-11,40; SiО₂ 10,00-12,20; В₂О₃ 1,60-3,20; Na₂О 0,90-1,30; ZnО 1,30-2,30; Al₂О₃ 1,00-2,60; Fe₂О₃ 31,00-32,80; СаО 8,00-9,00; Сr₂О₃30,00-31,20. Для изготовления предлагаемой краски взвешенные компоненты загружают в шаровую мельницу для помола. Массовое 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 см²сетки) с остатком на сите до 0,5% от массы краски.

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

Изобретение поясняется конкретными примерами 1-5 в таблице 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 М_λ из оптических характеристик керамических красок.

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, в частности при доминирующей длине волны λ_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 (В_λ), а R_бλ- ее матовость (М_λ).

Из формулы (1) следует, что при R_зλ 0, R_λ R_бλ (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 R_бλ/R_λ=М1 (3). Эту формулу можно использовать для количественного определения матовости поверхности. Действительно, при R_λ= R_бλ, М_λ= 1 поверхность является полностью матовой. При R_бλ< R_λ отраженный свет содержит зеркальную составляющую, М < 1 и поверхность приобретает блеск В_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 Rкоэффициента отражения Rв формуле (3) отличается лишь на 1,9-2,2% 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= 650 нм, M_λ=R_{б λ}/R_λ= 98,1% (табл. 2).

Беззеркальная составляющая предлагаемой краски по примерам 4 и 5 меньше коэффициента отражения на 10-15% 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 в соответствие с диаграммой цветности МКО 1931, расположена в ахроматической области вблизи от оси α вследствие малости величин А и В. Колористические характеристики L, А и В краски близки друг к другу и удовлетворяет условиям декора (табл.3). Светлота α достаточно мала.

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

Получаем, что цветовое различие ΔЕ_2-1= 0,28 ед. СIЕαАВ, ΔЕ_2-3равно 0,20 ед. и ΔЕ_3-1 0,45, ед. т.е. предложенная матовая керамическая надглазурная краска по примерам 1-3 визуально неразличима по цвету.

Таким образом, создана матовая керамическая надглазурная краска с большой степенью матовости 98,1% обладающая стабильными колористическими характеристиками в охраматической области диаграммы цветности для указанных в формуле изобретения концентраций компонентов после обжига при температуре 815±25^оС. Указанная керамическая краска имеет относительно низкую светлоту α и малые значения А и В.

Предложенная керамическая краска черного цвета легко осуществима технологически.

Формула изобретения

Матовая керамическая надглазурная краска, включающая Pb₃O₄, SiO₂, B₂O₃, Na₂O, ZnO, Al₂O₃, Fe₂O₃, Cr₂O₃ и оксид кобальта, отличающаяся тем, что она в качестве оксида кобальта содержит СоО при следующем соотношении компонентов, мас.

Pb₃O₄ 10,2 11,4 SiO₂ 10,00 12,20 B₂O₃ 1,6 3,2
Na₂O 0,9 1,3
ZnO 1,3 2,3
Al₂O₃ 1,0 2,6
Fe₂O₃ 31,0 32,8
Cr₂O₃ 30,0 31,2
CoO 8 9

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2