Способ декорирования фарфоровых изделий

Способ декорирования фарфоровых изделий

Реферат

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано для декорирования фарфоровых изделий.

Известен способ декорирования фарфоровых изделий путем нанесения на их поверхности слоя металла или нитрида металла или сплава с последующим обжигом при 500-900°С (RU 2035441, кл. С04В 41/85, 1995).

Известен так же способ получения декоративного покрытия на фарфоровых изделиях путем нанесения на них слоя циркониевой глазури, обжига при 900-940°С и давлении 4-10 Па и последующего охлаждения (SU 1414837, кл. С04В 41/86, 1988).

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения декоративного покрытия на фарфоровых изделиях путем нанесения на них сдоя виллемитовой глазури и обжига по следующему режиму: нагрева до 1270-1340°С, охлаждения до 950-1000°С, повторного нагрева до 1060-1120°С с выдержкой при этой температуре в течение 60-120 мин и последующего охлаждения (RU 2134674, кл. С04В 41/86, 1999).

Недостатком указанных способов являются недостаточно высокие декоративные свойства получаемых фарфоровых изделий.

Технической задачей изобретения является улучшение декоративных свойств фарфоровых изделий путем расширения цветовой гаммы и повышения художественной выразительности.

Поставленная задача достигается тем, что способ декорирования фарфоровых изделий осуществляют путем нанесения на их поверхности слоя глазури и обжига, причем в качестве глазури используют виллемитовую глазурь, а обжиг ведут путем нагрева до температуры 1220-1300°С, выдержки при этой температуре в течение 5-20 мин, охлаждения до 1000-1150°С с выдержкой при этой температуре в течение 20-180 мин и последующего охлаждения; а так же использованием дополнительных операций, к которым относится введение затравок, окрашивание фарфора в объеме, использование многослойного окрашенного фарфора. При этом выделяющиеся сферолиты могут занимать от 10 до 100% площади поверхности, покрытой глазурью.

Во время обжига виллемитовой глазури происходит сферолитовая кристаллизация с образованием кристаллов виллемита.

Способ декорирования изделий осуществляется следующим образом: для получения декоративного покрытия используют виллемитовую глазурь, в состав которой входят SiO₂ 48,0-56,5%, Al₂O₃ 2,0-9,5%, CaO 2,5-3,5%, ZnO 25,0-29,0%, K₂O 1,0-7,0%, Na₂O 1,5-7,5%, BaO 0,0-4,0%, B₂O₃ 0,0-1,5%, TiO₂ 0,0-5,0%.

Из подготовительной фритты готовят глазурную суспензию плотностью 1,49-1,55 г/см³, которую наносят на фарфоровые изделия методом окунания, кистью или губкой. Толщина нанесенного слоя глазури составляет 0,5-3 мм. После нанесения покрытия изделия высушивают на воздухе, после чего в определенные места вводят принудительные центры кристаллизации и обжигают.

При воссоздании задуманного художником рисунка необходимо определенное расположение кристаллов по поверхности изделия, в то время как выделение сферолитов в глазурном покрытии чаще всего носит произвольный случайный характер. Для устранения этого недостатка в глазурное покрытие вводят принудительные центры кристаллизации, в качестве которых были использованы затравки, полученные путем прессования. Порошки оксида цинка и оксида кремния, взятые в пропорции 2,7 ZnO: 1,0 SiO₂, тщательно перемешивают и прессуют под давлением 900-1000 кПа. Полученную заготовку разрушают на гранулы неправильной формы с максимальным размером 0,5-5,0 мм, гранулы с помощью КМЦ или МЦ приклеивают на слой глазури согласно рисунку или погружают внутрь слоя, затем изделие обжигают в электрической печи. Для получения дополнительного декоративного эффекта можно в перемешанный порошок добавить окрашивающие оксиды или пигменты в количестве 1-15% и проделать описанные выше действия. Результаты проведенных экспериментов показали, что введение принудительных затравок обеспечивает выделение крупных сферолитов в нужном определенном месте на поверхности глазури. В случае использования окрашенных затравок выделяющиеся сферолиты имеют цветную середину. При этом, например, СоО окрашивает центр сферолита в синий цвет, CuO в зеленый, NiO - в голубой.

Глазурь, не содержащая красителей, характеризуется выделением сферолитов белого цвета и бесцветной прозрачной стеклофазой. Для расширения цветовой гаммы в состав глазури можно вводить красители: СоО, CuO, NiO, MnO₂, Fe₂O₃, Cr₂O₃ в количестве 0,5-5% как по одному, так и в сочетании друг с другом.

Все образующиеся сферолиты обладают перламутровым блеском. Опыты показали, что введение красителя не влияет на форму сферолита, зато оно создает дополнительный декоративный эффект. Красители окрашивают не только стеклофазу, но и сферолиты, причем оксид никеля дает разные окраски для сферолитов и стеклофазы, что объясняется различным координационным состоянием NiO²⁺ в стекле и кристалле. NiO окрашивает стеклофазу в желто-коричневый цвет, а сферолиты в голубой. CuO как стеклофазу, так и сферолиты окрашивает в зеленый цвет, СоО - в синий.

Для расширения цветовой гаммы изделий можно использовать фарфор, окрашенный в объеме. При этом при изготовлении изделия в фарфоровый шликер вводят окрашивающие оксиды или пигменты, состав которых относится к системам Zr-Si-Cd-S-Se, Zr-Si-Cd-S, Zr-Si-V, Co-Cr-Al-Zn, Co-Zn-Al, Co-Cr-Al, Co-Zn-Si, Cr-Si-Co, Co-Si-Al, Co-Cr-Zn, Co-Al, Sn-Cr, Fe-Cr-Co, Ca-Si-Sn-Cr, Mn-Al, Sb-Ti, Zn-Cr-Fe, Zr-Zn-Al-Cr-Fe, Fe-Cr-Mn-Ni, Zr-V-In, Sn-Ti-V, в количестве 1-20%. На изделие, изготовленное из окрашенного фарфора, наносят глазурь, не содержащую краситель, после чего изделие высушивают на воздухе, вводят затравки и обжигают в электрической печи. Таким образом, получают сферолиты белого цвета на фоне, соответствующем цвету фарфора. Например, пигменты, относящиеся к системе Zr-Si-Cd-S-Se, окрашивают фарфор в цвет от розового до вишнево-красного, пигменты системы Co-Cr-Al в синий, Sb-Ti - в желтый. При введении окрашенных затравок можно получить белые сферолиты на цветном фоне, расположенные в соответствии с задуманным рисунком, причем центры сферолитов будут окрашены в различные цвета, возможно отличные от цвета фарфора.

Пигменты, относящиеся к системам, содержащим Со, могут окрашивать и нанесенную на фарфор глазурь, при этом сферолиты приобретают голубой оттенок.

При изготовлении одного изделия можно использовать фарфор нескольких цветов, что заметно улучшает декоративные свойства изделия.

Покрытие с высокими декоративными свойствами можно получить, используя многослойный окрашенный фарфор. Верхний слой фарфора согласно задуманному рисунку прорезают до нижнего слоя фарфора другого цвета, после чего изделие высушивают на воздухе и подвергают утильному обжигу. Затем на изделие наносят слой виллемитовой глазури, высушивают на воздухе, вводят затравки и обжигают.

Проведенные эксперименты показали, что наилучшими декоративными свойствами обладают фарфоровые изделия, при изготовлении которых были одновременно использованы несколько из описанных приемов.

При сочетании трех операций одновременно, а именно использовании многослойного окрашенного фарфора, вырезании рисунка и введении окрашенных затравок получается высокохудожественно изделие с рисунком, соответствующим замыслу автора, в котором выделяющиеся сферолиты с окрашенными центрами и прорезанный узор, дополняя друг друга, могут образовывать узнаваемые силуэты, например цветы.

Ниже приведены конкретные примеры выполнения способа.

Пример 1. Фарфоровое изделие после утильного обжига покрывают глазурью следующего состава, мас.%: SiO₂ - 48,99, Al₂O₃ - 9,02, CaO - 2,94, ZnO - 25,90, K₂O - 6,29, Na₂O - 1,87, BaO - 3,92, TiO₂ - 1,07. Толщина слоя глазури 2 мм. После нанесения глазури изделие высушивают на воздухе. Затем внутрь слоя глазури в определенные места вводят затравки, полученные следующим образом: порошки оксида цинка и оксида кремния, взятые в пропорции 2,7 ZnO: 1,0 SiO₂, и порошок СоО в количестве 3% тщательно перемешивают и прессуют в форме под давлением 1000 кПа; полученную заготовку разрушают на гранулы. Максимальный размер вводимых затравок составляет 1,0 мм. Затем изделие обжигают в электрической печи. Обжиг ведут путем нагрева до температуры 1270°С, выдержки при этой температуре в течение 10 мин, охлаждения до 1100°С с выдержкой при этой температуре в течение 30 мин и последующего охлаждения. В результате получают изделие, покрытое кристаллической глазурью, при этом площадь сферолитов составляет 40% площади поверхности изделия. Выделяющиеся сферолиты белого цвета, те из них, которые получены из окрашенных затравок, имеют синий центр; размер сферолитов 10-12 мм.

Таблица 1.
Состав глазури, мас.%	Режим обжига, Т°С, τ мин	Вид и концентрация красителя в затравке	Цвет центра сферолитов	Цвет сферолитов	Площадь сферолитов, %	Площадь стеклофазы, %	Размер сферолитов, мм
SiO2-48,99
Al2O3-9,02
СаО-2,94	Т1=1270
ZnO-25,90	τ1=10	CoO 3%	синий	белый	40	60	10-12
K2O-6,29	Т2=1100
Na2O-1,87	τ2=30
ВаО-3,92
TiO2-1,07

Пример 2. При изготовлении изделия используют фарфор, окрашенный в объеме, для этого в фарфоровый шликер добавляют пигмент системы Co-Cr-Al в количестве 7 мас.% от сухого фарфора, при этом фарфор окрашивается в голубой цвет. Фарфоровое изделие после утильного обжига покрывают глазурью следующего состава, мас.%: SiO₂ - 48,99, Al₂O₃ - 9,02, СаО - 2,94, ZnO - 25,90, K₂O - 6,29, Na₂O - 1,87, BaO - 3,92, TiO₂ - 1,07. Толщина слоя глазури 1,5 мм. После нанесения глазури изделие высушивают на воздухе. Затем внутрь слоя глазури в нужные места вводят затравки, полученные следующим образом: порошки оксида цинка и оксида кремния, взятые в пропорции 2,7 ZnO: 1,0 SiO₂, тщательно перемешивают и прессуют под давлением 900 кПа; полученную заготовку разрушают на гранулы. Максимальный размер вводимых затравок составляет 2,0 мм. После этого изделие обжигают в электрической печи. Обжиг ведут путем нагрева до температуры 1280°С, выдержки при этой температуре в течение 10 мин, охлаждения до 1150°С с выдержкой при этой температуре в течение 60 мин и последующего охлаждения. В результате получают изделие синего цвета, покрытое кристаллической глазурью, при этом выделяющиеся в местах введения затравок сферолиты окрашены в голубой цвет. Площадь сферолитов составляет 70% площади поверхности изделия, размер сферолитов 22-26 мм.

Таблица 2.
Состав глазури, мас.%	Режим обжига, Т°С, τ мин	Вид и концентрация красителя	Цвет сферолитов	Цвет фона	Площадь сферолитов, %	Площадь стеклофазы, %	Размер сферолитов, мм
SiO2-48,99
Al2O3-9,02
СаО-2,94	Т1=1280
ZnO-25,90	τ1=10	Co-Cr-Al,	голубой	синий	70	30	22-26
K2O-6,29	T2=1150	7%
Na2O-1,87	τ2=60
ВаО-3,92
TiO2-1,07

Пример 3. При изготовлении изделия используют фарфор, окрашенный в объеме, для этого в фарфоровый шликер добавляют пигмент системы Zr-Si-Cd-S-Se в количестве 12 мас.% от сухого фарфора, при этом шликер окрашивается в вишнево-красный цвет. Изделие делают двухслойным: сначала в форму заливают окрашенный фарфор, затем после набора черепка - белый. Таким образом, наружный слой стенок получают вишнево-красного цвета, а внутренний - белого. Изделие высушивают на воздухе до кожетвердого состояния, после чего вырезают на его поверхности задуманный рисунок путем снятия верхнего цветного слоя фарфора до нижнего белого; получают рельефный рисунок, белый узор на вишнево-красном фоне. Изделие высушивают и подвергают утильному обжигу. После утильного обжига его покрывают глазурью следующего состава, мас.%: SiO₂ - 48,99, Al₂O₃ - 9,02, СаО - 2,94, ZnO - 25,90, K₂O - 6,29, Na₂O - 1,87, BaO - 3,92, TiO₂ - 1,07. Толщина слоя глазури 2 мм. Затем внутрь слоя глазури в нужные места вводят затравки, полученные следующим образом: порошки оксида цинка и оксида кремния, взятые в пропорции 2,7 ZnO: 1,0 SiO₂, и порошок NiO в количестве 8% (порошок CuO в количестве 3% для затравок другого цвета) тщательно перемешивают и прессуют под давлением 900 кПа, полученную заготовку разрушают на гранулы. Максимальный размер затравок составляет 2,0 мм. Вводят часть затравок, полученных при использовании NiO, и часть затравок, полученных при применении CuO, чтобы получить сферолиты с центрами разных цветов. Изделие высушивают на воздухе и обжигают в электрической печи. Обжиг ведут путем нагрева до температуры 1300°С, выдержки при этой температуре в течение 10 мин, охлаждения до 1150°С с выдержкой при этой температуре в течение 60 мин и последующего охлаждения. В результате получают высокохудожественное изделие, покрытое кристаллической глазурью. При этом белый узор на вишнево-красном фоне и белые сферолиты образуют единую композицию, центры сферолитов окрашены в голубой (затравки с NiO) или зеленый (затравки с CuO) цвета. Площадь сферолитов составляет 30% площади поверхности изделия, размер сферолитов 16-20 мм.

Таблица 3.

Состав глазури, мас.%	Режим обжига, T°C, τ мин	Вид и концентрация красителя в фарфоре	Вид и концентрация красителя в затравке	Цвет центра сферолитов	Цвет сферолитов	Цвет фона	Площадь сферолитов, %	Площадь стеклофазы, %	Размер сферолитов, мм
SiO2-48,99
Al2O3-9,02
СаО-2,94	Т1=1300	Zr-Si-Cd-
ZnO-25,90	τ1=10	S-Se, 12	NiO 8%	голубой	белый	вишнево-	30	70	16-20
K2O-6,29	Т2=1150	%	CuO 3%	зеленый		красный
Na2O-1,87	τ2=60
ВаО-3,92
TiO2-1,07

1. Способ декорирования фарфоровых изделий, включающий нанесение на их поверхность слоя виллемитовой глазури, введение в определенные места поверхности фарфора, покрытой глазурью, принудительных центров кристаллизации, в качестве которых используют затравки с максимальным размером 0,5-5,0 мм, полученные путем прессования смеси порошков оксида цинка и оксида кремния или смеси порошков оксида цинка, оксида кремния и окрашивающих оксидов или пигментов под давлением 900-1000 кПа для выделения белых сферолитов или сферолитов с окрашенными центрами и обжиг, который осуществляют путем нагрева до 1220-1300°С, выдержки при этой температуре в течение 5-20 мин, охлаждения до 1000-1150°С с выдержкой при этой температуре в течение 20-180 мин и последующего охлаждения.

2. Способ декорирования по п.1, отличающийся тем, что используют фарфор, окрашенный в объеме, при этом в фарфоровый шликер вводят окрашивающие оксиды металлов или пигменты, причем при изготовлении одного изделия может быть использован фарфор нескольких цветов.

3. Способ декорирования по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что используют многослойный окрашенный фарфор, верхний слой которого прорезают до нижнего слоя фарфора другого цвета согласно задуманному рисунку.