ES2638840A1 - Composición cerámica con efecto metálico y procedimiento de aplicación - Google Patents

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Abstract

Una composición cerámica que comprende polvo de Si metal, partículas de frita con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185ºC y 1300ºC y una parte líquida, para obtener efectos metálicos en soportes cerámicos tras un ciclo de cocción a temperaturas comprendidas entre 1000ºC y 1280ºC. Esta composición evita la sedimentación o disgregación de las partículas metálicas cuando se encuentran en una suspensión líquida así como su oxidación después de la cocción.

Description

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COMPOSICION CERAMICA CON EFECTO METALICO Y PROCEDIMIENTO DE
APLICACION
DESCRIPCION
La presente invention se enmarca en el campo de las composiciones ceramicas que proporcionan efectos metalicos en soportes ceramicos una vez sometidas a un ciclo de coccion a temperaturas comprendidas entre 1000 °C y 1280 °C.
ESTADO DE LA TECNICA
La obtencion de efectos metalicos en los productos ceramicos para pavimento y revestimiento constituye una tipologla de producto de gran interes por las posibilidades esteticas que ofrece.
En este sentido en el estado de la tecnica anterior a la presente invencion existen formulaciones de tintas basadas en metales preciosos (Au, Ag, Pd, Pt, Ti, etc.) que permiten obtener los efectos metalicos dorado, plateado y lustre. Estas tintas se aplican mediante distintas tecnologlas de impresion como serigrafla, tal y como se describe en la patente US6355714B1, o inyeccion de tinta, como se divulga en la solicitud de patente WO2014037597A1. Sin embargo este tipo de composiciones, ademas de su elevado precio que impide una production masiva, unicamente desarrollan el efecto metalico cuando se aplican sobre productos ceramicos de tercer fuego, es decir, sobre soportes ceramicos esmaltados que han sido previamente cocidos. Ademas la coccion esta limitada a temperaturas inferiores a 1000 °C.
En el estado de la tecnica el desarrollo de efectos metalicos tambien se aborda sin el uso de metales preciosos como es el caso de la patente ES2161193 que describe una formulation de esmalte para monococcion basada en un contenido en P2O5 comprendido entre 7% y 27%. Sin embargo estos esmaltes presentan un elevado coeficiente de dilatation termica lo que provoca facilmente defectos como grietas o curvaturas despues de la coccion asl como una baja resistencia qulmica.
Por su parte la solicitud internacional de patente WO2006136610A2 divulga materiales para la aplicacion sobre soportes ceramicos basados en partlculas de polvo atomizado de Fe, Ni, Co, Cu o mezcla de ellos, con un tamano de partlcula comprendido preferentemente entre 50 micrometros y 150 micrometros. Estos materiales se suelen aplicar en suspension llquida (agua o glicoles) junto con materiales habitualmente
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utilizados en ceramics, encontrandose el polvo metalico en una concentration comprendida entre 35% y 95% respecto del total de solidos. Sin embargo estos polvos metalicos se caracterizan por tener una elevada densidad, en torno a 7 g/cm3 o mas, lo que provoca que, al combinarlos con los materiales ceramicos utilizados habitualmente, que tienen una densidad inferior a 3 g/cm3, se produzcan disgregaciones una vez preparada la suspension llquida y, por lo tanto, la sedimentation de los polvos metalicos. Asimismo la necesidad de emplear los polvos metalicos en forma atomizada incrementa el coste y reduce las posibilidades de aplicacion. Finalmente la solicitud internacional de patente WO2006136610A2 tambien protege el uso de atmosfera de nitrogeno en la fase de enfriamiento del proceso de coccion para evitar la tendencia de los polvos metalicos a oxidarse y por lo tanto a no obtenerse el efecto metalico, aumentando la complejidad del proceso.
Dentro del estado de la tecnica se enmarca tambien la solicitud de patente ES2235650 donde se protegen formulaciones ceramicas con efecto metalico basadas en cualquier metal o mezcla de metales o aleacion de metales inoxidables con un punto de fusion superior a 1100 °C y una granulometrla inferior a 100 micrometros, siendo especialmente adecuadas para los fines de dicha invention, las aleaciones de Cr-Ni base Fe. Sin embargo los metales o mezcla de metales o aleaciones de metales inoxidables presentan varias limitaciones. Una es la facilidad de oxidation como consecuencia de su reactividad con el esmalte y del proceso de coccion. La otra es nuevamente una elevada densidad que provoca su sedimentacion cuando se aplican en suspension llquida. Si ademas los metales estan mezclados con materiales ceramicos como fritas o arcillas, se produce una separation por su diferente densidad, impidiendo su correcta aplicacion mediante las tecnicas habitualmente empleadas en la production de baldosas ceramicas (aerografla, campana, filera, etc.).
EXPLICACION DE LA INVENCION
A lo largo de la invencion y las reivindicaciones la palabra “comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras caracterlsticas tecnicas, aditivos, componentes o pasos. Ademas, la palabra “comprende” incluye el caso “consiste en”. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y caracterlsticas de la invencion se desprenderan en parte de la descripcion y en parte de la practica de la invencion.
La presente invencion es una composition ceramica para obtener efectos metalicos en soportes ceramicos tras un ciclo de coccion a temperaturas comprendidas entre 1000 °C y 1280 °C, que comprende polvo de Si, partlculas de frita con una temperatura de fluidez
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comprendida entre 1185 °C y 1300 °C que impide la reactividad del polvo de Si durante la coccion, y una parte llquida.
La utilizacion de polvo de Si metal en esta composition ceramica evita la sedimentation o disgregacion de las partlculas metalicas cuando se encuentran en una suspension llquida, debido a que la densidad del polvo de Si metal es menor de 3 g/cm3 y por lo tanto similar a los materiales ceramicos. Otros metales tienen densidades superiores a 3 g/cm3 (en torno a 7 g/cm3) por lo que sedimentan o se disgregan de los materiales ceramicos cuando estan en suspension acuosa.
El uso de partlculas de frita con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185 °C y 1300 °C evita la reaction de oxidation del Si con los materiales ceramicos, por ejemplo un esmalte ceramico, durante la coccion y, por lo tanto, no se produce la oxidacion del metal, consiguiendose el efecto metalico deseado sobre el soporte ceramico.
El termino "soporte ceramico” tal y como se utiliza en la presente invention se refiere a toda superficie plana o con relieve consistente en una mezcla de arcillas y/o materiales ceramicos (fritas, silicatos, feldespatos, oxidos, etc.) conformada mediante las tecnicas habituales en el sector ceramico como prensa, laminado o extrusion, entre otras, que puede estar esmaltada o sin esmaltar as! como cruda o sometida a un ciclo de coccion.
Asl, la presente invencion comprende polvo de Si metal con un tamano de partlcula comprendido entre 45 micrometros y 500 micrometros, preferentemente entre 75 micrometros y 250 micrometros, una frita o mezcla de fritas con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185 °C y 1300 °C y una parte llquida.
Segun la presente invencion el contenido de polvo de Si esta comprendido entre 10% y 45% en peso, preferentemente entre 15% y 30%, respecto de la parte solida total, es decir, la suma de polvo de Si y frita o fritas. Por su parte en la composicion ceramica objeto de la invencion el contenido de la frita o mezcla de fritas esta comprendido entre 55% y 90% en peso, preferentemente entre 70% y 85%, respecto de la parte solida total, es decir, la suma de polvo de Si y la mezcla de frita o fritas. Asimismo la frita o mezcla de fritas tiene un tamano de partlcula comprendido entre 10 micrometros y 500 micrometros, preferentemente entre 45 micrometros y 250 micrometros.
Adicionalmente la composicion de la frita o mezcla de fritas comprende SiO2 en un porcentaje en peso entre 50% y 65%, Al2O3 en un porcentaje en peso entre 15% y 25%,
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Na2O en un porcentaje en peso entre 2% y 8%, K2O en un porcentaje en peso entre 2% y 8%, CaO en un porcentaje en peso entre 6% y 15% y MgO en un porcentaje en peso entre 1% y 4%.
La parte llquida segun la presente invention esta formada por disolventes y aditivos que se seieccionan en funcion de la tecnica de deposition de la composition ceramica. En este sentido los disolventes se seleccionan del grupo que comprende agua, disolventes de polaridad baja, disolventes de polaridad media y disolventes de polaridad alta. Por su parte los aditivos se seleccionan del grupo que comprende agentes dispersantes, agentes ligantes, agentes espesantes, agentes antisedimentantes, agentes nivelantes, agentes humectantes, agentes reticulantes, agentes antiespumantes, agentes coalescentes o bien mezcla de ellos.
Un aspecto de la presente invencion incluye que la parte llquida es un esmalte o barbotina ceramica, es decir, consiste en una suspension de agua, aditivos y componentes habitualmente utilizados en este tipo de composiciones (fritas, arcillas, feldespatos, silicatos, oxidos, pigmentos, carbonatos, nitratos, etc.).
La presente invencion contempla un procedimiento de aplicacion de la composicion ceramica que comprende los siguientes pasos:
1°. El polvo de Si, la frita o mezcla de fritas y la parte llquida se mezclan para conseguir una composicion ceramica homogenea y estable.
2°. La composicion ceramica se aplica sobre un soporte ceramico con un gramaje comprendido entre 75 g/m2 y 1000 g/m2, preferentemente entre 300 g/m2 y 650 g/m2.
3°. El conjunto soporte ceramico y composicion ceramica aplicada se someten a un ciclo de coccion a una temperatura maxima comprendida entre 1.000 °C y 1280 °C.
4°. La pieza ceramica resultante de la coccion se somete a un pulido o desbastado de la superficie.
El procedimiento de aplicacion segun la presente invencion se realiza sobre un soporte ceramico crudo o cocido, es decir, que se ha sometido a una coccion del mismo previamente a la aplicacion de la composicion ceramica objetivo de la invencion. Asimismo el soporte ceramico puede estar esmaltado y/o decorado.
De acuerdo con la presente invencion, la aplicacion de la composicion ceramica se realiza mediante las tecnicas habitualmente utilizadas en el sector ceramico. Ejemplos de
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estas tecnicas, a tltulo enunciativo pero no limitativo, incluye aerografla, filera, campana, serigrafla, flexografla y huecograbado. En definitiva la composition ceramica objeto de invention funciona en cualquiera de las tipologlas de coccion y soporte ceramico existentes como monococcion, bicoccion, porcelanico, porosa, gres, tercer fuego y cuarto fuego.
Una realization preferente de la presente invencion es una composicion ceramica que comprende:
• 15% - 30% de polvo de Si con un tamano de partlcula comprendido entre 75 micrometros y 250 micrometros.
• 70% - 85% de una frita con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185 °C y 1300 °C y un tamano de partlcula comprendido entre 45 micrometros y 250 micrometros.
• Parte llquida formulada para conseguir una suspension de la composicion ceramica apta para la aplicacion mediante la tecnica de filera, con una viscosidad entre 30 y 40 segundos en Copa Ford de 4 mm.
Seguidamente la composicion ceramica se aplica con un gramaje de 500 g/m2 mediante la tecnica de filera sobre un soporte ceramico de porcelanico esmaltado crudo y decorado. Posteriormente el conjunto de soporte ceramico con la aplicacion de la composicion ceramica se somete a un ciclo de coccion a una temperatura maxima de 1195 °C. Finalmente se realiza un pulido de la superficie de la pieza ceramica resultante de la coccion.
Otra realizacion preferente de la presente invencion es una composicion ceramica que comprende:
• 15% - 30% de polvo de Si con un tamano de partlcula comprendido entre 75 micrometros y 250 micrometros.
• 70% - 85% de una frita con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185 °C y 1300 °C y un tamano de partlcula comprendido entre 45 micrometros y 250 micrometros.
• Parte llquida formulada para conseguir una suspension de la composicion ceramica apta para la aplicacion mediante la tecnica de aerografla, con una viscosidad entre 20 y 30 segundos en Copa Ford de 4 mm.
Seguidamente la composicion ceramica se aplica con un gramaje de 400 g/m2 mediante la tecnica de aerografla sobre un soporte ceramico de porosa esmaltado y crudo. Posteriormente el conjunto de soporte ceramico con la aplicacion de la composicion ceramica se somete a un ciclo de coccion a una temperatura maxima de 1125 °C.
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Finalmente se realiza un pulido de la superficie de la pieza ceramica resultante de la coccion.
Asimismo la presente invention contempla otro procedimiento de aplicacion de la composition ceramica que comprende:
1°. El polvo de Si, la frita o mezcla de fritas y la parte llquida se mezclan para conseguir una composicion homogenea y estable.
2°. La composicion ceramica se somete a un secado para obtener partlculas del tipo escamas, pellets o atomizados.
3°. La composicion ceramica en forma de escamas, pellets o atomizados se somete a un proceso de conformado mediante prensa, extrusion o laminado. Para ello las escamas, pellets o atomizados se mezclan con los materiales habitualmente utilizados en el conformado de soportes ceramicos como fritas, arcillas, feldespatos, oxidos, pigmentos, etc.
4°. La pieza ceramica conformada se somete a un ciclo de coccion a una temperatura maxima comprendida entre 1000 °C y 1280 °C.
5°. La pieza ceramica resultante de la coccion se somete a un pulido o desbastado de la superficie.
EJEMPLOS
Los siguientes ejemplos se proporcionan a tltulo ilustrativo, y no se pretende que sean limitativos de la presente invencion. Ademas, la presente invencion cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aqul indicadas.
Ejemplo 1.
Se preparo una composicion ceramica que comprende (expresado como porcentaje en peso de solidos):
• 25% de polvo de Si con un tamano de partlcula comprendido entre 75 micrometros y 250 micrometros.
• 75% de una frita con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185 °C y 1300 °C y un tamano de partlcula comprendido entre 45 micrometros y 250 micrometros.
• Disolventes y aditivos seleccionados para conseguir una suspension de la composicion ceramica apta para la aplicacion mediante la tecnica de filera, con una viscosidad de entre 30 y 40 segundos en Copa Ford de 4 mm.
La composicion ceramica resultante se aplico mediante la tecnica de filera sobre un soporte ceramico de porcelanico crudo, esmaltado y decorado. El gramaje de aplicacion
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fue de 500 g/m2. Seguidamente la pieza ceramica resultante se sometio a un ciclo de coccion a una temperatura maxima de 1195 °C. Una vez cocida se realizo un pulido obteniendose una baldosa ceramica con efecto metalico.
Ejemplo 2.
Se preparo una composition ceramica que comprende (expresado como porcentaje en peso de solidos):
• 20% de polvo de Si con un tamano de partlcula comprendido entre 75 micrometros y 250 micrometros.
• 80% de una frita con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185 °C y 1300 °C y un tamano de partlcula comprendido entre 45 micrometros y 250 micrometros.
• Disolventes y aditivos seleccionados para conseguir una suspension de la composicion ceramica apta para la aplicacion mediante la tecnica de aerografla, con una viscosidad de entre 20 y 30 segundos en Copa Ford de 4 mm.
La composicion ceramica resultante se aplico mediante la tecnica de aerografla sobre un soporte ceramico de porosa esmaltado crudo. El gramaje de aplicacion fue de 400 g/m2. Seguidamente la pieza ceramica resultante se sometio a un ciclo de coccion a una temperatura maxima de 1125 °C. Una vez cocida se realizo un pulido obteniendose una baldosa ceramica con efecto metalico.
Ejemplo 3.
Se preparo una composicion ceramica que comprende (expresado como porcentaje en peso de solidos):
• 25% de polvo de Si con un tamano de partlcula comprendido entre 75 micrometros y 250 micrometros.
• 75% de una mezcla de dos fritas con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185 °C y 1300 ° C y un tamano de partlcula comprendido entre 45 micrometros y 250 micrometros.
• Disolventes y aditivos seleccionados para conseguir una suspension de la composicion ceramica apta para la aplicacion mediante la tecnica de filera, con una viscosidad de entre 30 y 40 segundos en Copa Ford de 4 mm.
La composicion ceramica resultante se aplico mediante la tecnica de filera sobre un soporte ceramico de porcelanico crudo, esmaltado y decorado. El gramaje de aplicacion fue de 350 g/m2. Seguidamente la pieza ceramica resultante se sometio a un ciclo de coccion a una temperatura maxima de 1195 °C. Una vez cocida se realizo un pulido obteniendose una baldosa ceramica con efecto metalico.
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Ejemplo 4.
Se preparo una composition ceramica que comprende (expresado como porcentaje en peso total de la composition ceramica):
• 9% de polvo de Si con un tamano de partlcula comprendido entre 60 micrometros y 500 micrometros.
• 11% de una frita con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185 °C y 1300 °C y un tamano de partlcula comprendido entre 65 micrometros y 500 micrometros.
• 80% de una barbotina ceramica para porcelanico formulada para conseguir una suspension de la composition ceramica apta para la obtencion de escamas.
La mezcla de los tres componentes (polvo de Si, frita y parte llquida en forma de barbotina ceramica) se sometio a un proceso de secado y obtencion de escamas con un tamano de partlcula comprendido entre 600 micrometros y 4000 micrometros. Las escamas obtenidas se sometieron a un proceso de prensado previa mezcla con los materiales habitualmente utilizados en el prensado de soportes ceramicos. A continuation la pieza ceramica resultante se sometio a un ciclo de coccion con una temperatura maxima de 1195 °C. Finalmente se realizo un pulido obteniendo una baldosa ceramica con efecto metalico.
Ejemplo 5.
Se preparo una composition ceramica que comprende (expresado como porcentaje en peso total de la composition ceramica):
• 9% de polvo de Si con un tamano de partlcula comprendido entre 45 micrometros y 250 micrometros.
• 11% de una frita con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185 °C y 1300 °C y un tamano de partlcula comprendido entre 45 micrometros y 300 micrometros.
• 80% de un esmalte ceramico para porcelanico formulado para conseguir una suspension de la composition ceramica apta para su aplicacion mediante la tecnica de aerografla, con una viscosidad de entre 20 y 30 segundos en Copa Ford de 4 mm.
La composition ceramica resultante se aplico mediante la tecnica de aerografla sobre un soporte ceramico de porcelanico crudo y esmaltado. El gramaje de aplicacion fue de 500 g/m2. Seguidamente la pieza ceramica resultante se sometio a un ciclo de coccion a una temperatura maxima de 1195 °C. Una vez cocida se realizo un pulido obteniendose una baldosa ceramica con efecto metalico.

Claims (14)

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    1. Una composition ceramics destinada a la obtencion de efectos metalicos en soportes ceramicos que comprende:
    a. Polvo de Si metal con un tamano de partlcula comprendido entre 45 micrometros y 500 micrometros, preferentemente entre 75 micrometros y 250 micrometros.
    b. Una frita o mezcla de fritas con una temperatura de fluidez comprendida entre 1185 °C y 1300 °C.
    c. Una parte llquida.
  2. 2. La composition ceramica segun la revindication 1 donde el porcentaje en peso de polvo de Si esta comprendido entre 10% y 45%, preferentemente, entre 15% y 30%, respecto de la parte solida total.
  3. 3. La composition ceramica segun la revindication 1 donde el porcentaje en peso de la frita o mezcla de fritas esta comprendido entre 55% y 90%, preferentemente entre 70% y 85%, respecto de la parte solida total.
  4. 4. La composition ceramica segun la revindication 1 donde la frita o mezcla de fritas tiene un tamano de partlcula comprendido entre 10 micrometros y 500 micrometros, preferentemente entre 45 micrometros y 250 micrometros.
  5. 5. La composition ceramica segun la revindication 1 donde la composition de la frita o mezcla de fritas comprende SiO2 en un porcentaje en peso entre 50% y 65%, Al2O3 en un porcentaje en peso entre 15% y 25%, Na2O en un porcentaje en peso entre 2% y 8%, K2O en un porcentaje en peso entre 2% y 8%, CaO en un porcentaje en peso entre 6% y 15% y MgO en un porcentaje en peso entre 1% y 4%.
  6. 6. La composition ceramica segun la revindication 1 donde la parte llquida comprende disolventes y aditivos.
  7. 7. La composition ceramica segun la revindication 6 donde los disolventes se seleccionan del grupo que comprende agua, disolventes de polaridad baja, disolventes de polaridad media y disolventes de polaridad alta.
  8. 8. La composition ceramica segun la revindication 6 donde los aditivos se seleccionan del grupo que comprende agentes dispersantes, agentes ligantes, agentes espesantes, agentes antisedimentantes, agentes nivelantes, agentes humectantes, agentes reticulantes, agentes antiespumantes, agentes coalescentes o bien mezcla de ellos.
  9. 9. La composition ceramica segun la revindication 1 donde la parte llquida es un esmalte o barbotina ceramica.
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  10. 10. Un procedimiento de aplicacion de la composition ceramica segun la reivindicacion 1 que comprende los siguientes pasos:
    a. El polvo de Si, la frita o mezcla de fritas y la parte llquida se mezclan para conseguir una composition homogenea y estable.
    b. La composition ceramica se aplica sobre un soporte ceramico en un gramaje comprendido entre 75 g/m2 y 1000 g/m2, preferentemente entre 300 g/m2 y 650 g/m2.
    c. El conjunto soporte ceramico y composition ceramica aplicada se someten a un ciclo de coccion a una temperatura maxima comprendida entre 1000 °C y 1280 °C.
    d. La pieza ceramica resultante de la coccion se somete a un pulido o desbastado de la superficie.
  11. 11. El procedimiento de aplicacion segun la reivindicacion 10 donde el soporte ceramico esta crudo o cocido.
  12. 12. El procedimiento de aplicacion segun la reivindicacion 10 donde el soporte ceramico esta esmaltado y/o decorado.
  13. 13. El procedimiento de aplicacion segun la reivindicacion 10 donde la aplicacion se realiza mediante las tecnicas habitualmente utilizadas en el sector ceramico como aerografla, filera, campana, serigrafla, flexografla y huecograbado, entre otras.
  14. 14. Un procedimiento de aplicacion segun la reivindicacion 1 que comprende los siguientes pasos:
    a. El polvo de Si, la frita o mezcla de fritas y la parte llquida se mezclan para conseguir una composicion homogenea y estable.
    b. La composition ceramica se somete a un secado para obtener partlculas del tipo escamas, pellets o atomizados.
    c. La composition ceramica en forma de escamas, pellets o atomizados se somete a un proceso de conformado mediante prensa, extrusion o laminado.
    d. La pieza ceramica conformada se somete a un ciclo de coccion a una temperatura maxima comprendida entre 1000 °C y 1280 °C.
    e. La pieza ceramica resultante de la coccion se somete a un pulido o desbastado de la superficie.
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