способ получения декоративного изображения на стекле, металле или керамической плитке

Формула изобретения

Способ получения декоративного изображения на стекле, металле или керамической плитке, включающий нанесение на подвергаемую декоративной отделке поверхность порошка одного цвета, соответствующего распределению этого цвета на изображении, с последующей его фиксацией на поверхности, отличающийся тем, что на месте предполагаемого нанесения порошка предварительно наносят клеевой слой, используя для этого струйный принтер, а после нанесения на него порошка осуществляют их соединение друг с другом, а затем удаляют неприклеившиеся частицы порошка с указанной поверхности и проводят фиксацию оставшейся части порошка путем его спекания с поверхностью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству декоративно-прикладных изделий различного назначения и может использоваться для придания им декоративных свойств за счет нанесения на декорируемую поверхность одноцветных или многоцветных рисунков, а также фотоизображений, при этом в качестве декорируемой поверхности может быть использовано стекло, металл или керамическая плитка.

В настоящее время для отделки внутренних и внешних фасадов зданий и сооружений широко используются различные разнородные декоративные элементы из металла, стекла или керамической плитки. Для повышения своих декоративных свойств они могут иметь на своей поверхности различные одноцветные или многоцветные рисунки или изображения. Поскольку указанные декоративные элементы должны использовать в течение многих лет или десятков лет, то к наносимым на них рисункам и изображениям предъявляются очень высокие требования, в частности:

- по качеству сцепления с декорируемой поверхностью;

- по долговечности наносимого рисунка;

- по декоративным свойствам наносимого покрытия.

Известен способ декорирования керамических изделий путем их глазурования (см. патент РФ 2047575, кл. С04В 41/46, С03В 5/00; 1995 г.), включающий нанесение на декорируемую поверхность хаотично или в виде рисунка частиц металлов переменной валентности с последующим окислением их в окислительной среде до образования на частицах металлов пленок оксидов в виде слоя, после чего на декорируемую поверхность наносят прозрачную глазурную массу и производят обжиг изделия.

Основным недостатком известного способа является ограниченность его применения. В частности, он может использоваться только на необожженных керамических изделиях для формирования цветной фоновой палитры и абстрактных рисунков.

Известен способ декорирования стекла, пригодный для получения панно и фрагментов витражей (см. патент РФ №2033399, кл. С03С 17/34; 1995 г.), включающий нанесение на поверхность стекла рисунка через трафаретную форму из суспензии частиц цветного стекла диаметром 0,001-1 мм в 70-90%-ном водном растворе мыла, после чего осуществляют обжиг стекла.

Основным недостатком известного способа является ограниченность его применения. В частности он может использоваться только для стекла.

Известен универсальный способ декорирования различных поверхностей из стекла, керамики, пластмассы, металлов (см. патент РФ №2154124, кл. С23С 14/04, 2000 г.), включающий нанесение на поверхность маски из термостойкой эмульсии для изоляции друг от друга участков рисунка, сушку маски при температуре не ниже температуры напыления покрытия в вакуумной камере, напыление в вакуумной камере на поверхность слоев нитридов и карбидов металлов или их сплавов, оксидов металлов или их сплавов с последующим смыванием маски водой, после чего анодным оксидированием производят цветное тонирование участков рисунка.

Основным недостатком известного способа является сложность его реализации в массовом производстве изделий. Это связано, в первую очередь, с необходимостью применения вакуумной камеры, которая имеет ограниченные габаритные размеры и требует продолжительного времени на откачку из камеры воздуха.

Кроме того, полученные декоративные изделия не предназначены для эксплуатации в сложных климатических условиях, в частности в качестве элементов наружных интерьеров зданий, т.к. под воздействием влаги или солнечного излучения в них может продолжаться процесс окисления отдельных участков поверхности с изменением их цветовой гаммы.

Наиболее близким к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ покрытия и декоративной отделки поверхностей (см. патент РФ №2166381, кл. B05D 5/06, 2001 г.), в качестве которых может быть металл, керамика, пластик, дерево, стекло. Способ включает нанесение на подвергаемую декоративной отделке поверхность порошка одного цвета путем соответствующего распределению этого цвета на изображении и материала покрытия, в качестве которого используются термоотверждаемые материалы, такие как полиэфиры, эпоксидные смолы, полиуретановые смолы и т.п., после чего проводят сушку обрабатываемой поверхности в течение времени и при температуре, достаточных для надежного прикрепления декоративного покрытия к обрабатываемой поверхности, но недостаточной для полного термоотверждения материала покрытия. После нанесения одного цвета аналогичным образом наносится второй цвет и т.д. После окончательного формирования декоративного рисунка осуществляют нагрев поверхности до температуры, при которой происходит полное отверждение термоотверждаемых материалов.

Основным недостатком известного способа является то, что в качестве термоотверждаемых материалов используются небезопасные в экологическом плане материалы. Известно, в процессе полимеризации указанных смол выделяются канцерогенные вещества, поэтому процесс нанесения декоративных покрытий известным способом можно отнести к химически опасным производствам.

Кроме того, полученные декоративные изделия не предназначены для эксплуатации в сложных климатических условиях, например в качестве элементов наружных интерьеров зданий, т.к. под воздействием перепадов температур окружающего воздуха, влаги и солнечной радиации происходит растрескивание декоративного покрытия и отслоение его от основы.

В основу изобретения поставлена задача получения экологически безопасных в производстве и стойких к многолетним атмосферным воздействиям декоративных покрытий.

Указанная задача в способе получения декоративного изображения на стекле, металле или керамической плитке, включающем нанесение на подвергаемую декоративной отделке поверхность порошка одного цвета, соответствующего распределению этого цвета на изображении, с последующей его фиксацией на поверхности, достигается тем, что на места предполагаемого нанесения порошка предварительно наносят клеевой слой и после нанесения на него порошка осуществляют их соединение друг с другом, а затем удаляют неприклеившиеся частицы порошка с указанной поверхности и проводят фиксацию оставшейся части порошка путем его спекания с поверхностью.

Благодаря нанесению на строго заданные места поверхности клеевого слоя, соответствующие распределению данного цвета на изображении, удается только на указанных местах четко зафиксировать частицы порошка и последующим спеканием осуществить надежную фиксацию порошка на подвергаемой декоративной отделке поверхности.

Для повышения точности нанесения клеевого слоя на обрабатываемую поверхность, что особенно требуется при нанесении изображений, при массовом производстве указанное нанесение осуществляют методом шелкографии или трафаретной печати.

С этой же целью нанесение клеевого слоя на обрабатываемую поверхность в серийном или мелкосерийном производствах осуществляют методом струйного распыления с использованием, например, струйных принтеров, в качестве чернил в которые заправляют жидкий клеевой состав. Это без особых проблем позволяет решить вопросы цветоделения изображений по базовым цветам.

Нанесение порошка на обрабатываемую поверхность в серийном или мелкосерийном производствах осуществляют путем его просыпки над обрабатываемой поверхностью или путем накатки валиком.

Нанесение порошка в крупносерийном или массовом производствах осуществляют путем его подачи в составе воздушной струи.

Для обеспечения надежного соединения порошка с клеящим слоем осуществляют его прикатывание валиком или втирание щеткой.

С целью гарантированного удаления неприклеившихся частиц порошка осуществляют обдув обрабатываемой поверхности струей сжатого воздуха или осуществляют отсос воздуха с обрабатываемой поверхности.

Использование в заявляемом способе указанной совокупности признаков, позволяющей получать стойкие к атмосферным воздействиям декоративные покрытия на стекле, металле или керамической плитке, причем данным способом могут осуществляться все виды изображений, начиная от одноцветных рисунков и кончая полноцветными фотографическими изображениями, что не имеет аналогов среди известных способов получения декоративных изображений на указанных материалах, соответствует критерию «изобретательский уровень».

Сущность заявляемого способа поясним на следующих примерах.

Пример 1. Рассмотрим нанесение однотонного, например, синего рисунка на готовую белую кафельную плитку в условиях мелкосерийного производства. С этой целью используют многопроходный цветной принтер, в который вместо синего тонера заправлен клеящий состав в виде спиртового раствора гуммиарабика. Толщина клеевого слоя и его вязкость определяются опытным путем и зависят от структуры и размера применяемого зерна цветного порошка. Перед нанесением клеевого слоя на кафельную плитку ее обезжиривают органическими растворителями. Плитка устанавливается на подвижную каретку, предназначенную, например, для печати изображений на CD-диски. После нанесения клеевого слоя на отдельные участки плитки она переносится в камеру просыпки порошка - порошок высыпают ровным слоем на всю поверхность плитки. В качестве синего порошка использовали керамические краски фирмы «HERAEUS» (Германия) - серия Н64.

После этого плитка прокатывается шерстяным валиком для обеспечения надежного сцепления порошка с клеевым слоем и обдувается струей воздуха для удаления неприклеившихся частиц порошка. Затем плитка помещается в муфельную печь (использовалась лабораторная муфельная печь марки "ПТ-2", производства России), где прогревается до температуры плавления глазури кафельной плитки (около 850°С). Спекание приводит к надежной фиксации порошка с глазурью плитки за счет того, что порошок падает внутрь глазури.

Пример 2. Рассмотрим нанесение цветного рисунка на готовую белую кафельную плитку в условиях мелкосерийного производства. Для получения полноцветного изображения (CMYK), позволяющего передавать изображение с полутонами, необходимо четырехкратное воспроизведение примера 1.

Пример 3. Рассмотрим нанесение однотонного рисунка на фрагмент матового стекла. Основные технологические операции аналогичны примеру 1, но спекание краски проводится при температуре оплавления стекла (около 500°С). При этом в качестве порошка используются краски фирмы «HERAEUS» - серия Н15.

При необходимости получения многоцветного изображения технологический цикл повторяют с каждым цветом.

Пример 4. Рассмотрим нанесение полноцветного рисунка на кафельную плитку, покрытую неоплавленной глазурью. Для получения изображения необходимо четырехкратное воспроизведение примера 1, после чего проводят одновременное спекание всех слоев порошка с глиной и глазурью.

Пример 5. Рассмотрим нанесение однотонного рисунка на металлическое основание из нержавеющей стали. Основные технологические операции аналогичны примеру 1, но спекание краски проводится при температуре оплавления порошка. В качестве порошка может быть применено измельченное цветное стекло.

Таким образом, заявляемый способ позволяет экологически безопасно в технологическом плане наносить на декорируемые поверхности из стекла, металла или керамической плитки одноцветные или многоцветные рисунки, в том числе фотоизображения на поверхности, очень стойкие к атмосферным воздействиям, которые могут очень долго эксплуатироваться в сложных климатических условиях в качестве элементов наружной отделки фасадов.