DE19619165C1 - Keramische Färbelösung (gelb) und ihre Verwendung - Google Patents
Keramische Färbelösung (gelb) und ihre VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine keramische Färbelösung, die im wesentlichen aus Wasser und darin
gelöster Metallverbindung besteht, und ihre Verwendung.
Es ist bekannt, keramische Fliesen durch oberflächliches Aufbringen von in den Scherben ein
dringenden Färbelösungen und anschließendes Brennen zu dekorieren. Da die Färbelösungen
beim Brennen mit dem Scherben reagieren, ist eine Oberflächenversiegelung oder -fixierung
nicht mehr erforderlich. Die Färbelösungen enthalten entweder anorganische Metallverbindun
gen - Salze (Halogenide, Sulfate, Nitrate) und Komplexe - oder organische Metallkomplexe
(Metallchelate). Beim Einbrennen bilden sich daraus die entsprechenden Metalloxide oder Me
tallsilicate als farbgebende Komponenten. Die Färbelösungen besitzen eine wasserähnliche
Konsistenz, so daß sie sich durch Aufsprühen auf die zu dekorierenden Fliesen aufbringen las
sen. Um für die Siebdruck-Technik geeignet zu sein, müssen sie zu Pasten verdickt werden,
zum Beispiel durch den Zusatz eines Celluloseethers oder von wasserlöslicher Stärke (cfi/Ber.
DKG 70 (1993), 146-148).
Nach der deutschen Patentanmeldung V 5652 IV c lassen sich Iris- und Regenbogeneffekte auf
Gegenständen aus Glas, Keramik, Porzellan und Kunststoff erzielen, indem die Gegenstände
in Lösungen von Chloriden und Bromiden des vierwertigen Titans, Zirkoniums oder Hafniums in
organischen wasserlöslichen Lösungsmitteln eingetaucht und anschließend gegebenenfalls in
der Hitze getrocknet werden.
DE 20 12 304 A betrifft ein Verfahren zur Herstellung farbiger keramischer Werkstoffe unter
Verwendung der Lösung mindestens einer farbigen anorganischen Verbindung eines Metalls
der Nebengruppen des Periodensystems der Elemente. Bevorzugt werden die Salze von Ko
balt, Chrom, Mangan, Eisen und Titan in wäßriger Lösung und tiefschwarze Farbtöne. So wird
beispielsweise aus einer Aluminiumoxid-Keramik durch Behandeln mit einer wäßrigen Lösung
von Eisenchlorid, Chromsäureanhydrid, Kobaltacetat, Mangannitrat und Titanylsulfat, Trocknen
und Brennen eine schwarzgefärbte Keramik erhalten, deren Schwarzfärbung infolge des Titan-Ge
haltes bei einem nachfolgenden Brand in reduzierender Atmosphäre noch verstärkt wird.
Aus DE 21 17 449 A ist es bekannt, ungebrannte Keramik-Gegenstände durch Aufbringen und
anschließendes Einbrennen von Farblösungen zu dekorieren. Die Farblösungen sind Lösungen
von Salzen der Übergangsmetalle (genannt werden Kupfer, Kobalt, Chrom, Eisen, Mangan,
Nickel, Gold, Platin, Uran) in wäßrigen Mischungen, Glycerin, Alkohol, Zuckerlösungen oder
ähnlichen Flüssigkeiten. Beim Brennen zersetzen sich die Übergangsmetallsalze zu den Oxi
den, die die äußere Oberfläche der Keramik-Gegenstände gleichmäßig färben. Empfehlenswer
te Salze der Übergangsmetalle sind u. a. die Acetate, Sulfate, Nitrate und Chloride. Die Farblö
sungen können ein oder mehrere Übergangsmetallsalze enthalten.
In DE 31 09 927 C2 wird ein Verfahren zur Herstellung von mit Porphyr- oder ähnlichen Mu
stereffekten dekoriertem keramischem Material unter Verwendung von flüssigen Farbzuberei
tungen in Form einer Dispersion oder Lösung einer oder mehrerer färbender Metallverbindun
gen in hydrophilem organischem Lösungsmittel, gegebenenfalls im Gemisch mit hydrophobem
organischem Lösungsmittel und/oder Wasser, und Trocknung und Brennen vorgeschlagen. Ge
eignete Farbzubereitungen bestehen zum Beispiel aus Kobaltcarbonat, Dipenten und Polyacry
latharz, aus Nickelchlorid, Celluloseether, Polypropylenglykol und Wasser und aus Kobaltnitrat,
Eisenchlorid, Kobaltoxid, Nickeloxid und Polyethylenglykol.
DE 43 20 072 C1 betrifft ein Verfahren zum Blau-, Lila- oder Rosafärben von Keramik-Oberflä
chen unter Verwendung wäßriger Lösungen von Goldsalzen, zum Beispiel Gold(III)-chlorid und
Tetrachlorogoldsäure. Die Goldsalz-Lösungen werden durch Sprühen, Tauchen, Malen oder
Drucken aufgebracht. Die mit den Goldsalz-Lösungen behandelte Keramik wird getrocknet und
bei Temperaturen zwischen 300 und 1400°C gebrannt. Bei der thermischen Zersetzung der
Goldsalze bildet sich elementares Gold in feinverteilter Form. Die erzeugten Farbtöne hängen
sowohl von der Gold-Konzentration der wäßrigen Lösungen als auch von der Brenntemperatur
ab.
Es stehen keramische Färbelösungen zur Verfügung, mit deren Hilfe sich in ansprechenden
Farben eingefärbte keramische Fliesen herstellen lassen. Bisher fehlen aber Färbelösungen,
die befriedigende gelbe Farben ergeben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine im wesentlichen aus Wasser und darin
gelöster Metallverbindung bestehende Färbelösung zu finden, mit der sich keramische Gegen
stände ästhetisch ansprechend gelb einfärben lassen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Färbelösung, die als gelöste Metallverbin
dung ein Gemisch aus Titanverbindung und Eisenverbindung enthält.
Bewährt hat sich die Färbelösung, wenn die Konzentration an Titan und Eisen insgesamt min
destens 0,4 und höchstens 12 Gewichts-% beträgt. Dabei betragen die Titan-Konzentration und
die Eisen-Konzentration jeweils 0,2-8 Gewichts-%. Vorzugsweise bestehen mindestens 25
Gewichts-% des Metall-Anteils der Färbelösung aus Titan.
Für die Färbelösung eignen sich solche Titan- und Eisenverbindungen, die in Wasser löslich
sind oder wasserlösliche Verbindungen bilden. Die Titan- und Eisenverbindungen können Salze
anorganischer und organischer Säuren, anorganische Komplexverbindungen und Verbindun
gen mit organischen Komplex- oder Chelatbildnern sein. Titan- und Eisenverbindungen dieser
Art sind an sich bekannt und im Handel erhältlich. Beispiele dafür sind die Chloride, Sulfate, Ni
trate, Acetate und Chelate mit Alkanolaminen, besonders Di- und Triethanolamin, Diketonen,
besonders Acetylaceton, Hydroxycarbonsäuren, besonders Milchsäure und Citronensäure, eini
gen Glykolen, besonders Octylenglykol (2-Ethylhexandiol-1,3), und Aminopolycarbonsäuren,
wie Ethylendiamintetraessigsäure, Nitrilotriessigsäure und Hydroxyethylethylendiaminotriessig
säure. Besonders bewährt haben sich die Chloride und die Lactate und Citrate. Die Färbelö
sung kann eine oder mehrere der Titanverbindungen und eine oder mehrere der Eisenverbin
dungen enthalten.
Die Färbelösung wird durch Lösen der Titanverbindung(en) und Eisenverbindung(en) in Wasser
hergestellt, gegebenenfalls unter Zusatz eines mit Wasser mischbaren Co-Lösungsmittels (Co
solvens), zum Beispiel eines Alkohols, Glykols, Glykolethers oder Polyethylenglykols.
Mit der Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, keramische Gegenstände unter Anwendung
einer keramischen Färbelösung gelb einzufärben.
Die Intensität der erzeugten gelben Farben hängt sowohl von der Art und Konzentration der
Titan- und Eisenverbindungen als auch von der Einbrenntemperatur und der Natur des Scher
bens ab. Je höher die Titan- und Eisen-Konzentration der Färbelösung ist, umso intensiver sind
die damit erzeugten Farben. Ein im Verhältnis zum Titan-Gehalt höherer Eisen-Gehalt ver
schiebt die gelbe Farbe ins Bräunliche. Eine ins Grünliche gehende Färbung der gebrannten
keramischen Gegenstände kann, falls gewünscht, durch die Mitverwendung löslicher
Chrom- und Kobaltverbindungen erzielt werden.
Die Färbelösung läßt sich auf einfache Weise durch Aufsprühen auf die zu dekorierenden Ge
genstände aufbringen. Erfordert die Art und Weise des Aufbringens eine eher pastenartige Be
schaffenheit, so kann die Viskosität der Färbelösung, wie an sich bekannt, durch den Zusatz
verdickend wirkender Mittel entsprechend eingestellt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Färbelösung lassen sich gebrannte und ungebrannte, glasierte und
unglasierte keramische Gegenstände einfärben. Besonders interessante Dekorationsmöglich
keiten bieten sich, wenn die Färbelösung für das Einfärben von keramischen Wand- und Bo
denfliesen benutzt wird. Die Einbrenntemperatur wird entsprechend den einzufärbenden Ge
genständen gewählt und liegt vorzugsweise im Bereich von 800-1250°C.
Die mit der Färbelösung behandelten und anschließend gebrannten keramischen Gegenstände
zeichnen sich durch die gleichmäßige Verteilung der farbgebenden Komponenten in einer rela
tiv dicken Oberflächenzone aus. Die infolge des Eindringens der Färbelösung in den Scherben
ausgebildete gefärbte Oberflächenzone kann 1-2 Millimeter dick sein, so daß eine materialab
tragende Bearbeitung der keramischen Gegenstände möglich ist, ohne den Farbeindruck zu
beeinträchtigen. Daher kann zum Beispiel ohne ein Verblassen der Farbe den eingefärbten ke
ramischen Gegenständen durch nachträgliches Abschleifen und Polieren ein hochglänzendes
Aussehen verliehen werden.
Zur näheren Erläuterung werden in den folgenden Beispielen keramische Färbelösungen ge
mäß der Erfindung und das Einfärben von ungebrannten, unglasierten Fliesen, die durch
Trockenpressen hergestellt wurden, mit den Färbelösungen beschrieben.
Durch Lösen von 10 g Natriumtitancitrat (5,3% Titan) und 5 g Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat
(21% Eisen) in 85 g Wasser wird eine Färbelösung hergestellt; der Titan-Gehalt beträgt
0,53 Gewichts-% und der Eisen-Gehalt 1,05 Gewichts-%.
Die Fliesen werden mit der Färbelösung besprüht und anschließend bei 1200°C gebrannt.
Nach dem Brand weisen die Fliesen eine intensive ockergelbe Farbe auf.
Durch Lösen von 35 g Natriumtitancitrat (5,3% Titan) und 15 g Ammoniumeisencitrat
(28% Eisen) in 50 g Wasser wird eine Färbelösung hergestellt; der Titan-Gehalt beträgt
1,8 Gewichts-%, der Eisen-Gehalt 4,2 Gewichts-%.
Die Fliesen werden mit der Färbelösung besprüht und anschließend bei 1200°C gebrannt.
Nach dem Brand weisen die Fliesen eine ockergelbe Farbe auf.
Durch Mischen von 30 g einer 30%igen Lösung von Titan(III)-chlorid in Salzsäure
(9% Titan), 15 g Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat (21% Eisen) und 2 g Kobalt(II)-chlo
rid-Hexahydrat (25% Kobalt) mit 53 g Wasser wird eine Färbelösung hergestellt;
der Titan-Gehalt beträgt 2,7 Gewichts-%, der Eisen-Gehalt 3,15 Gewichts-% und der
Kobalt-Gehalt 0,5 Gewichts-%.
Die Fliesen werden mit der Färbelösung besprüht und anschließend bei 1200°C gebrannt.
Nach dem Brand weisen die Fliesen eine fahlgrüne Farbe auf.
Claims (8)
1. In den Scherben oder die ungebrannte Glasur eindringende keramische Färbelösung, die
im wesentlichen aus Wasser und darin gelöster Metallverbindung besteht, dadurch ge
kennzeichnet, daß die gelöste Metallverbindung ein Gemisch aus Verbindungen des Ti
tans und des Eisens ist und die Titan- und Eisenverbindungen aus Salzen anorganischer
oder organischer Säuren, anorganischen Komplexverbindungen oder Verbindungen mit
organischen Komplex- oder Chelatbildnern bestehen und daß die Konzentration an Titan
und Eisen insgesamt mindestens 0,4 und höchstens 12 Gewichts-% beträgt.
2. Färbelösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Titan-Konzentration
und die Eisen-Konzentration jeweils 0,2-8 Gewichts-% beträgt und der Metall-Anteil der
Färbelösung zu mindestens 25 Gewichts-% aus Titan besteht.
3. Färbelösung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Titan- und Eisen
verbindungen Chloride sind.
4. Färbelösung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Titan- und Eisen
verbindungen Verbindungen mit Alkanolaminen, Diketonen, Hydroxycarbonsäuren, Gly
kolen oder Aminopolycarbonsäuren sind.
5. Färbelösung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Titan- und Eisenverbin
dungen Lactate oder Citrate sind.
6. Färbelösung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätz
lich ein mit Wasser mischbares Co-Lösungsmittel (Cosolvens) enthält.
7. Verwendung der Färbelösung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Einfärben von kera
mischen Wand- und Bodenfliesen.
8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Färbelösung auf durch
Trockenpressen hergestellte ungebrannte Fliesen aufgebracht und die mit der Färbelö
sung versehenen Fliesen gebrannt werden.
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