BR102012019392B1

BR102012019392B1 - processo para a obtenção de aspecto metálico sobre bases cerâmicas por injeção

Info

Publication number: BR102012019392B1
Application number: BR102012019392-2A
Authority: BR
Inventors: Miguel Ángel Caballero López; Elena NAVARRO SORIANO; Joaquín Javier Pérez Aparicio
Original assignee: Sociedad Anónima Minera Catalano Aragonesa
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2021-03-09
Also published as: BR102012019392A2

Abstract

PROCESSO PARA A OBTENÇÃO DE UM ASPECTO METÁLICO SOBRE BASES CERÂMICAS POR INJEÇÃO. Processo para a obtenção de um aspecto metálico sobre bases cerâmicas por injeção, em que se decompõe a formulação conhecida de esmalte cerâmico para obter acabamentos metalizados, em dois compostos separados: por um lado um esmalte com parte dos óxidos necessários para a obtenção do efeito metálico, aplicando-o convencionalmente sobre a base cerâmica, e por outro lado, uma tinta metálica com a outra parte necessária dos óxidos, aplicando-a por injeção de tinta sobre capa anterior, finalizando com um processo de cozimento. Esse procedimento apresenta a vantagem de permitir a utilização das máquinas de injeção de tinta para a criação do efeito metalizado, com a consequente poupança de tempo de processamento, melhoria da produtividade e diminuição do custo de seu fabrico.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

[001] A presente descrição se refere, como o seu título o indica, a um processo para a obtenção de um aspecto metálico sobre bases cerâmicas por injeção, no qual se decompõe a formulação conhecida de esmalte cerâmico para se obter acabamentos metalizados, em dois compostos separados: por um lado, um esmalte com parte dos óxidos necessários para a obtenção do efeito metálico, aplicando-o convencionalmente sobre a base cerâmica, e por outro lado, uma tinta metálica com a outra parte necessária dos óxidos, aplicando-a por injeção de tinta sobre a capa anterior, finalizando com um processo de cozimento. Como resultado disso, se obtém um ladrilho cerâmico com decoração de aspecto metálico.

[002] A técnica da impressão digital de ladrilhos, utilizando máquinas de injeção de tinta, se está impondo como um sistema econômico e de alta flexibilidade processual. Se aplica habitualmente na decoração de ladrilhos cerâmicos por aplicação de pigmentos cerâmicos, que dão cor aos ladrilhos uma vez cozidos.

[003] Podem ser encontrados vários processos relacionados descritos, como por exemplo no documento de Patente ES 2131466 “Processo automático de decoração de substratos cerâmicos”, que revela de forma genérica o uso do sistema de injeção de tintas em cerâmica, no documento de Patente ES 2289916 “Dispersão coloidal de pigmentos cerâmicos”, que apresenta de uma forma muito genérica o fabrico de tintas para a aplicação por injeção. Esses processos e tintas unicamente conseguem obter acabamentos em cores distintas por injeção, não sendo possível obter um acabamento metálico.

[004] Foram feitos alguns avanços na incorporação de partículas metálicas em tintas para injeção sobre materiais cerâmicos, tal como é referido, por exemplo, no documento de Patente P201031196 “Processo para a produção de uma suspensão metálica para impressão de elementos cerâmicos”, que proporciona uma técnica para adicionar metais nobres às tintas para se obter uma gama cromática com cores mais intensas, mas não permite a obtenção de acabamentos metálicos.

[005] A obtenção de acabamentos metálicos em cerâmica está ligada convencionalmente à utilização de esmaltes especiais, com bastante espessura, como o descrito no documento de Patente P200401851 “Composição de esmalte metálico”, que cria uma base metalizada com espessura suficiente sobre a qual, posteriormente, se pode aplicar a decoração na cor desejada. Esse processo tem o inconveniente de ser necessário cobrir todo o ladrilho com esmalte metálico, tapando-o logo mediante a decoração com as cores desejadas, com o consequente desperdício de materiais, o que origina custos mais elevados. Para além disso, esse tipo de composições exige uma espessura elevada nas zonas metalizadas o que faz com que essas composições não sirvam para a injeção. Com efeito, a exigência de uma espessura elevada mínima para obter o efeito metálico, resulta em incompatibilidades com a tecnologia de injeção, que unicamente pode deixar uma espessura muito reduzida de tinta, com um máximo de 42 a 80 pL, o que é insuficiente para permitir obter um efeito metálico.

[006] Os efeitos metálicos se empregam maioritariamente por aplicação de capas de esmalte com um peso por unidade de superfície de entre 0,3 e 0,5 Kg/m2, seja por aplicação de florescência, aerógrafo ou disco. Um cabeçote de injeção permite proporcionar um peso aproximadamente de 0,022 Kg/m2 de sólido aplicado, o qual é muito menos do que o necessário pelo que, a priori, não se considera tecnicamente possível obter efeitos metálicos em ladrilhos cerâmicos por injeção de tinta.

[007] Para solucionar a problemática existente na atualidade na criação de um aspecto metálico em ladrilhos e outros elementos cerâmicos, melhorando o estado da técnica atual mediante a superação do problema técnico da espessura de tinta necessária, e com o objetivo de proporcionar uns elementos que facilitem e melhorem o seu rendimento econômico e eficácia, se desenvolveu o processo para a obtenção de um aspecto metálico sobre bases cerâmicas por injeção, em que se decompõe a formulação conhecida de esmalte cerâmico para se obter acabamentos metalizados, em dois compostos separados: por um lado, um esmalte com parte dos óxidos necessários para a obtenção do efeito metálico, aplicando-o convencionalmente sobre a base cerâmica, e por outro lado, uma tinta metálica com a outra parte necessária dos óxidos, aplicando-a por injeção de tinta sobre a capa anterior, finalizando com um processo de cozimento. Como resultado disso, se obtém um ladrilho cerâmico com decoração de aspecto metálico.

[008] Esse processo oferece múltiplas vantagens sobre os disponíveis na atualidade sendo a vantagem mais importante o fato de permitir a utilização das máquinas de injeção de tinta para a criação do efeito metálico, com a consequente poupança de tempo processual, melhoria da produtividade e diminuição dos custos inerentes ao seu fabrico.

[009] Outra vantagem importante desse processo é o fato de permitir uma economia significativa de materiais empregados no fabrico, visto que convencionalmente o efeito metalizado era realizado em toda a base, cobrindo-se posteriormente com a decoração nas zonas necessárias, enquanto que com este processo se pode dar o acabamento metalizado seletivamente, de uma forma local, unicamente nas zonas em que seja necessário, pelo que se utiliza o mesmo cabeçote de injeção para a decoração.

[0010] Para compreender melhor o objeto da presente invenção, na figura -1- em anexo foi representado um diagrama de blocos simplificado do processo para a obtenção de um aspecto metálico sobre bases cerâmicas por injeção.

[0011] O processo para a obtenção de um aspecto metálico sobre bases cerâmicas por injeção, objeto da presente invenção, compreende basicamente, como pode ser observado no plano em anexo, a utilização em separado de um esmalte (2) com parte dos óxidos necessários para a obtenção do efeito metálico, compreendendo Si e Al, e uma tinta metálica (4) com a outra parte necessária dos óxidos, compreendendo Fe como elemento maioritário.

[0012] Essa utilização em separado se realiza mediante uma primeira fase de aplicação (3) do esmalte (2) sobre um suporte cerâmico (1), para se seguir uma segunda fase de injeção (5) da tinta metálica (4) sobre a capa anteriormente depositada no suporte cerâmico (1), finalizando-se com uma terceira fase de cozimento (6).

[0013] A fase de aplicação (3) do esmalte (2) sobre um suporte cerâmico (1) se realiza por meio de um processo selecionado de entre o grupo formado por: campânula, aerógrafo, prensa, disco ou tabuleiro.

[0014] A fase de injeção (5) da tinta metálica (4) se realiza de preferência pelo emprego de um cabeçote de injeção capaz de deixar uma espessura entre 6 e 200 pL por gota.

[0015] A fase de cozimento (6) se realiza por meio de um ciclo cerâmico convencional, desde o recozimento tradicional a 900 °C até grês porcelânico de alta temperatura a 1300 °Cm, com ciclos de cozimento de preferência compreendidos entre 0,5 e 24 h.

[0016] A tinta metálica (4) se formula selecionando unicamente alguns dos óxidos necessários à obtenção do efeito metálico, uma vez que a técnica de impressão por injeção permite aplicar muito pouco peso. Em função do tipo de tinta metálica (4) elegido, se aplicaram formulações de esmalte que proporcionem os óxidos restantes.

[0017] A - Em uma modalidade preferida da invenção, a tinta metálica (4) é maioritariamente formada por tintas de ferro Fe, nas quais se aplica uma matéria-prima de óxido de ferro para proporcionar o Fe à tinta metálica (4). Essa matéria-prima de óxido de ferro pode ser selecionada de entre sais ou óxidos de ferro, de preferência hematites Fe2O3, óxido de ferro negro FeO ou magnetite Fe3O4. Um uso particularmente interessante é verificado quando se emprega como tinta um ferro-fluído, entendendo-se como tal uma suspensão de nanopartículas de óxidos de ferro com um tamanho médio de cerca de 10 nm. O esmalte (2) correspondente é formulado com a aplicação de elementos essenciais como óxidos de Si, Al, P e Li aos quais podem se incorporar outros óxidos opcionais de Na, K, Mg, Ca, de acordo com a composição: SiO2 40 - 60% Al2O3 10 - 30% P2O5 10 - 30% R2O + RO 5 - 15% ZrO2 + TiO2 0 - 10% B2O3 0 - 10% em que: R2O: Li2O + Na2O + K2O RO: MgO + CaO + SrO + BaO

[0018] B - Em uma modalidade alternativa da invenção, a tinta metálica (4) é maioritariamente formada por tintas de pigmento de óxidos de Fe e P, como óxidos principais, os referidos óxidos se encontrando nas gamas de: P2O5 40 - 70% Fe2O3 10 - 50%

[0019] Por outro lado, o esmalte é formulado com a aplicação de elementos essenciais como óxidos de Si, Al, e Li aos quais de pode adicionar outros óxidos opcionais de Na, K, Mg, Ca, de acordo com a composição: SiO2 40 - 60% Al2O3 10 - 30% R2O + RO 5 - 20% ZrO2 + TiO2 0 - 10% B2O3 0 - 10% em que: R2O: Li2O + Na2O + K2O RO: MgO + CaO + SrO + BaO

[0020] C - Em uma segunda modalidade alternativa da invenção, a tinta metálica (4) é maioritariamente formada por tintas de pigmento de óxidos de Fe, P e Li, como elementos fundamentais, de acordo com a composição: P2O5 40 - 70% Fe2O3 10 - 50% Li2O 0 - 30%

[0021] Por seu turno, o esmalte é formulado com a aplicação de elementos essenciais como óxidos Si e Al aos quais se pode incorporar outros óxidos opcionais de Li, Na, K, Mg, Ca, de acordo com a composição: SiO2 40 - 60% Al2O3 R2O + RO ZrO2 + TiO2 B2O3 em que: R2O: Li2O + Na2O + K2O RO: MgO + CaO + SrO + BaO

[0022] Essas combinações possíveis de tinta metálica (4) e esmalte (2) podem ser resumidas na tabela que se segue:

[0023] Como resultado, se obtém um ladrilho cerâmico com decoração de aspecto metálico, que pode ser medido mediante técnicas colorimétricas como com um gônio-espectrofotômetro.

[0024] Devido ao fato de o esmalte (2) cerâmico especial, pela sua composição e em si mesmo, ser de cor branca, e poder ter acabamento mate ou brilhante, ele pode ser incorporado em outras técnicas de decoração que melhorem o acabamento final da peça, como outras tintas pigmentadas ou a própria coloração do esmalte (2) com pigmentos cerâmicos, sem interferir na reação que se produz entre o esmalte (2) e a tinta metálica (4) sobreposta que produz o efeito metálico. Mesmo assim, em função do tipo de tinta metálica (4) e esmalte (2) aplicados, os acabamentos do efeito metálico podem ser mates ou brilhantes.

[0025] Como exemplo de aplicação desse processo, com caráter experimental, se preparou uma suspensão em água de um vidrado preparado de acordo com a composição: SiO2 54,4% ZrO2 3,3% P2O5 16,1% Al2O3 19,1% Li2O 1,6% Na2O 2,7% K2O 0,9% MgO 1,2% CaO 0,2%

[0026] Com essa suspensão se esmaltou ladrilhos cerâmicos de pasta de grês porcelânico com uma espessura de capa de 300 g/m2.

[0027] Por outro lado, se prepararam duas tintas metálicas: TINTA 1 Veículo de base glicólica para tintas: 60% Magnetite micronizada (Fe3O4): 40%

[0028] Uma vez dispersada a magnetite no veículo de base glicólica, a mesma foi moída em um moinho horizontal de microesferas até se obter uma suspensão de tinta com um tamanho granulométrico com um calor D99 inferior a 700 nm. TINTA 2 Ferro-fluido com uma concentração de 30% de magnetite com um tamanho médio de 10 nm dispersada em octano.

[0029] Finalmente, se decoraram os ladrilhos esmaltados com essas tintas, usando uma impressora cerâmica munida de um cabeçote XAAR1001 capaz de imprimir gotas de tamanhos entre 6 e 42 pl.

[0030] Uma vez decorados os ladrilhos cerâmicos, eles foram cozidos a uma temperatura de 1200°C em um forno cerâmico convencional de rolos com um ciclo de cozimento de 60’.

[0031] Como resultado, se obtiveram em ambos os casos ladrilhos cerâmicos, nos quais se podia apreciar um claro efeito metálico a partir de um tamanho de gota de 30 pl.

Claims

1. Procedimento Para Obter Efeito Metálico Em Bases de Cerâmica Por Impressão a Jato de Tinta, do tipo utilizado no fabrico de azulejos e outros itens de cerâmica, caracterizado por que utiliza, separadamente, um esmalte (2) com parte dos óxidos necessários para obter o efeito metálico, incluindo Si e Al, e uma tinta metálica (4) com a outra parte dos óxidos requeridos, sendo que a tinta metálica (4) consiste essencialmente em compostos férreos que são óxidos ou sais e combinados com um esmalte (2) que consiste em óxidos de P - Si - Al - Li e, opcionalmente, óxidos de Na, K, Mg, Ca, ou a tinta metálica (4) consiste essencialmente em pigmentos de óxido de Fe - P e combinados com um esmalte (2) que consiste em óxidos de Si - Al - Li e, opcionalmente, óxidos de Na, K, Mg, Ca, ou a tinta metálica (4) consiste essencialmente em pigmentos de óxido de Fe - P - Li e combinados com um esmalte (2) que consiste em óxidos de Si - Al e, opcionalmente, óxidos de Li, Na, K, Mg, Ca, sendo que o procedimento compreende realizar uma primeira fase de aplicação (3) do esmalte (2) sobre uma base de cerâmica (1), em que o esmalte (2) é branco e tem um acabamento mate ou brilhante, continuando com uma segunda fase de impressão a jato de tinta (5) da tinta metálica (4) sobre o revestimento previamente depositado sobre a base de cerâmica (1) e provocando uma reação entre o esmalte (2) e a tinta metálica sobreposta (4) que produz o efeito metálico, terminando com uma terceira fase de cozedura (6).

2. Procedimento Para Obter Efeito Metálico Em Bases de Cerâmica Por Impressão a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a matéria-prima de óxido de ferro, a qual é utilizada principalmente para fornecer o Fe na tinta metálica (4), é selecionada a partir do grupo: hematite Fe2O3, óxido de ferro negro FeO, magnetite Fe3O4.

3. Procedimento Para Obter Efeito Metálico Em Bases de Cerâmica Por Impressão a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 2, caracterizado por que a matéria-prima de óxido de ferro, que é utilizada principalmente para fornecer o Fe na tinta metálica (4), está na forma de uma suspensão de nanopartículas de óxidos de ferro ou ferrofluido.

4. Procedimento Para Obter Efeito Metálico Em Bases de Cerâmica Por Impressão a Jato de Tinta, de acordo com qualquer uma das Reivindicações anteriores, caracterizado por que o esmalte (2) incorpora, na forma de óxidos, elementos selecionados a partir do grupo formado por Na, K, Mg, Ca.

5. Procedimento Para Obter Efeito Metálico Em Bases de Cerâmica Por Impressão a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a fase de aplicação (3) do esmalte (2) sobre uma base de cerâmica (1) é realizada por meio de um processo escolhido de entre o grupo formado por: campânula, jato de ar, rotativo, disco ou cascata.

6. Procedimento Para Obter Efeito Metálico Em Bases de Cerâmica Por Impressão a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a fase de impressão a jato de tinta (5) da tinta metálica (4) é desempenhada com a utilização de uma cabeça de injeção com a capacidade de fornecer uma espessura de entre 6 x 103 μm3 e 200 x 103 μm3 por gota.

7. Procedimento Para Obter Efeito Metálico Em Bases de Cerâmica Por Impressão a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a fase de cozedura (6) é realizada a temperaturas de entre 900 e 1.300°C, em ciclos de cozedura de entre 0,5 e 24 horas.