CC BY
20
УДК 666.295.4, 745/749 Патрикеева А.В., Кирсанова С.В.
ДЕКОРИРОВАНИЕ КЕРАМИКИ ГЛАЗУРЯМИ НА ОСНОВЕ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПИГМЕНТОВ
Патрикеева Анастасия Вадимовна - бакалавр 4-го года обучения кафедры общей технологии силикатов; anastasiya.pat@yandex.ru
Кирсанова Светлана Викторовна - кандидат химических наук, доцент кафедры общей технологии силикатов; ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125480, улица Героев Панфиловцев, д. 20, корп. 1 стр. 4.
В статье рассмотрены способы создания градиентного покрытия. Предложен новый вариант создания сиренево-синего цветового перехода на глазурованной поверхности керамики в один обжиг. Ключевые слова: глазури, керамика, окись кобальта, декоративное покрытие
DECORATION OF CERAMICS WITH GLAZES BASED ON HEAT-SENSITIVE PIGMENTS
Patrikeeva A.V.1, Kirsanova S.V.1
1 D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The article describes the ways to create a gradient coating. A new variant of creating a lilac-blue color transition on the glazed surface of ceramics in a single firing is proposed. Key words: glazes, ceramics, cobalt oxide, decorative coating
Керамические изделия, используемые для бытовых или декоративных целей, традиционно имеют глазурное покрытие. При изменении состава глазури, условий обжига или температуры обжига, меняется внешний облик стекловидного покрытия. Глазурное покрытие может быть цветным, матовым или блестящим, однотонным или с внешним эффектом.
Керамический черепок может быть покрыт одним составом глазури или несколькими, можно задекорировать покрытие, делая резкие или градиентные переходы. Чтобы получить градиентную глазурь, суспензию наносят напылением или используют потечные легкоплавкие глазурные составы. При нанесении глазури напылением суспензия наноситься равномерно, однако важны правильные настройки краскопульта и умение мастера, чтобы добиться градиентного перехода. При использовании потечных глазурей, переход между составами может остаться резким после обжига. Так же такие составы тяжело контролировать, они могут растечься не так, как задумывал автор.
Еще одной проблемой при использовании более 2-х составов глазурей может стать их подбор. Необходимо использовать глазури с близкими значениями, для получения бездефектную поверхность.
Однако есть способ создания градиентной поверхности, при котором используется только один состав глазури. Эксперименты с такими составами проходили ранее на кафедре общей технологии силикатов. В ходе исследований в глазурную суспензию добавлялись термочувствительные пигменты, которые при разных температурных интервалах, применимых к конкретному составу, давали разные цвета. Но для достижения градиента с такой глазурью требовалась разность температур или условий в печи при политом обжиге. Чтобы решить
это проблему, обжиг проводили в градиентной печи, которая давала разность температур в каком-либо направлении. Однако такое оборудование считается редким и дорогим. Так же по всей площади изделия будет только один цветовой переход, в таком случае невозможно сделать рисунок.
Термочувствительные глазури обычно имеют в своем составе неорганические пигменты. Это связано с тем, что органика меняет свой цвет при низких температурах до 100 0С, а глазурь плавиться при более высоких значениях. Пигменты могут иметь один или несколько цветовых переходов. Так же важно учитывать обратимость цвета термочувствительных глазурей. Если декоративность керамического изделия заключается в градиентных переходах в строго определенных местах, то важно чтобы глазурь была необратимой, то есть после обжига не восстанавливала свой цвет при охлаждении и проходе критической температурной точки.
Так же при исследовании рынка сиреневых керамических глазурей было выявлено, что на данный момент в открытом доступе находятся глазурные составы фирм Incolour и Jinying, которые представляют собой системы Бп-& и 2г-8ьС<!-8-8е. Глазури с содержанием окисей кобальта представлены в синих или сине-зеленых оттенках.
Исходя из всех проблем технологии изготовления цветных градиентных глазурей, целью данной работы стал поиск новых способов создание цветового сиренево-синего перехода в глазурном покрытии на основе кобальта, использую отходы производства.
В качестве керамической подложки использовалась ПФЛ-1 и шамотная масса Б-6015 [6]. Масса ПФЛ-1 имеет большую разницу КТР с исследованным составом, что дало сильный дефект, шамотная масса Б-6015 подошла по своим характеристикам (Таблица 1) для экспериментов.
Таблица 1. Свойства шамотной массы Б-6015
Температура обжига Усадка, % Водопоглощение, % КТР, х10-7
1000 0С 4-5 16-18 58
11500С 7-8 11-12 66
1200 0С 9-10 8-9 69
Для окрашивания использовался пигмент СоКН4Р04-Н20. Пигмент используется в качестве цветных термоиндикаторов, как обратимых, так и необратимых. Обратимые термоиндикаторы применяются при низкой температуре до 120 0С, необратимые до 1000 0С. При разложении вещества можно предположить следующие реакции: СоМЩГО^ШО ^ СоКН4Р04-0,4Ш0 + 0,6Ш0| (470505 С0);
СоКЩР04-0,4Н20 ^ СоКЩР04+0,4Н20| (505-520 С0); 2С0Ж4РО4 ^ С02Р207 + 2КНз| +ШО| (520-700 С0).
Именно пирофосфат кобальта, входя в глазурное покрытие в качестве молекулярного красителя, дает неожиданный сиреневый цвет. Дальнейшее разложение данного красителя в окислительной среде (на воздухе) приводит к изменению степени окисления с II до III, в результате возникают области ярко-синего цвета.
Пигмент добавлялся в глазурь Б-0121 в количестве 1, 4 и 5 мас. %. В состав добавлялась вода, перемешивалась пестиком около 2-3 минут. Поверхность предварительно обожжённого керамического черепка протиралась от пыли влажной губкой. При обжиге керамики на 1050 0С, КТР черепка был приближен к КТР глазури, что дало ожидаемое ровное стекловидное покрытие. При других температурах обжига глазурь давала декоративный эффект.
Суспензия наносилась на керамическую поверхность несколькими способами: кисточкой, поливом, окунанием, распылением. От способа нанесения зависело количество добавленной воды в сухую смесь, и как следствие толщина покрытия. При использовании способа окунания и полива слой получался толстый, что давало эффект потрескавшейся поверхности. Такой эффект можно использовать, как декоративный. Распыление давало возможность сделать слой наиболее тонким, что позволяло добиться ровной глазурной поверхности. После глазурь остается высыхать.
Для нагрева использовались следующие способы: нанесение алюминиевого шлака Подгорецгоко завода, нагрев газовой горелкой. Исходя из результатов рентгено-флуоресцентного элементного
Для основы состава для глазурного слоя взяты 4 глазури: 8-0101, Б-0102, Б-0109, Б-0121. Первые три состава дали ожидаемый синий цвет, только непотечная прозрачная боросиликатная глазурь Б-0121 [6], имеющая следующий состав по формуле Зегера (Таблица 2), дала сиреневую зону при термической обработке.
Таблица 2. Состав глазури Б-0121
анализа, шлак имеет следующий молекулярный состав (Рис. 1). При использовании газовой горелки глазурь предварительно обжигается в печи при температуре 800 0С. При данной температуре глазурь приобретает сиреневый оттенок. После обжига и полного остывания керамического образца с глазурью горелкой проходятся по поверхности, нагревая докрасна стекловидный слой. Первые минуты остывания места нагрева дают синий оттенок, после полного остывания глазурь приобретает свой первоначальный цвет. Предположительно это связано с тем, что присутствует слабая восстановительная среда.
II 1 .5 3 4 5 6 7 8 9 10 Полная 570 ммп Курсор: 0.000 гсэЭ
Рис.1Результаты анализа алюминиевого шлака Подгорецкого завода При использовании другого способа на плоскую поверхность сверху наносится алюминиевый шлак. Состав можно использовать только на плоской поверхности из-за того, что он находится в сухом
Формула Зегера Соотношение основных оксидов
0,470 Na2Ü 0,286 K2O 0,128 CaO 0,117 MgÜ 1,747 B2O3 0,657 AI2O3 8,132 SiO2 8Ю2:ЛЪ0з = 12,377 (8Ю2+Б20з):ЛЪ0з = 15,037 КТР = 62,6 10-7
сыпучем состоянии, в жидком виде его использовать нельзя. Образцы обжигались при температуре 700, 800, 900, 1000 0С. Алюминиевый шлак используется для дополнительного нагрева зон глазурного слоя, которые находятся под ним. Дополнительно прогреваются зоны по радиусу от шлака. Благодаря градиентному распределению температур от прогретого шлака цветовой переход получается мягким.
При температурах 700 и 800 0С был получен градиентный переход. При 700 0С глазурь не
проплавилась, имеет цветовой переход от серо-розового к грязно-зеленому с тонким сине-фиолетовым переходом между цветами. При 800 0С глазурь проплавилась, имеет переход от малинового до синего (цвет от нагрева шлаком) (Рис. 2). Градиентный переход получается мягким. На местах, где не наносился шлак, глазурь блестящая, в местах нанесения - матовая. Глазурное покрытие имеет цветовой переход от PANTONE 2583 С до PANTONE Blue 072 U.
а) б)
Рис.2 Смесь 8-0121 + 4% CoNH4PO4.H2O, нанесенный на поверхность шамотной массы 8-6015методом
полива(а) образец до обжига, (б) образец после обжига
В ходе проведения экспериментов было установлено, что алюминиевый шлак во время обжига разогревается до температуры примерно на 80 0С выше температуры в печи этого достаточно, чтобы создать градиент на поверхности глазури. Площадь разогретой от шлака поверхности зависит от его количества.
Преимуществом смеси Б-0121 + 4% CoNH4PO4.H2O можно считать отсутствие аналогов глазурей с пигментом окиси кобальта в составе, которые дают сиреневый цвет. Кроме этого от температуры утильного обжига керамической подложки и толщины глазурного слоя зависит характер покрытия. Для создания дополнительной декоративности глазури можно отойти от идеальной методики изготовления изделия, которая позволяет создать ровное покрытие.
Так же помимо прекрасного градиентного окрашивания глазури применение данного способа дает возможность повторного использование отходов промышленности.
Исследования выполнены на оборудовании Центра коллективного пользования имени Д. И. Менделеева.
Список литературы
1. Е.И. Орлов Глазури, эмали, керамические краски и массы в 2 ч. - М., 1937, 274 с.
2. Л. М. Блюмен Глазури — М.: Стройиздат, 1954. -171 с.
3. Б. Г. Абрамович, В. Ф. Картавцев Цветовые индикаторы температуры, «Энергия», 1978, 215 с, ил.
4. Е. Ф. Беленький, И. В. Рискин Химия и технология пигментов, ГОСХИМИЗДАТ, 1960 - 757 с.
5. А. И. Миклашевский Технология художественной керамики — Ленинград, 1971. — 302 с., ил.
6. Лаборатория керамики [Электронный ресурс] // офиц. сайт. Москва, — URL: https://portalkeramiki.ru (дата обращения 02.04.2020).
