Легкоочисне склоемалеве покриття

Реферат: Легкоочисне склоемалеве покриття містить лугоборосилікатну та лугокальційборосилікатну фрити та додатково MgO з наступним вмістом компонентів, мас. %: SiO2 39,79-40,00 В2О3 12,37-13,08 Na2O+K2О 17,28-17,84 СаО+MgO 13,12-16,90 Аl2О3 0,76-0,77 Р2О5 2,10-3,14 ТіО2 7,03-10,55 F 2,24-3,08, причому співвідношення фрит витримують у межах, мас. %: лугоборосилікатна фрита 50-75 лугокальційборосилікатна 25-50. фрита UA 95136 U (54) ЛЕГКООЧИСНЕ СКЛОЕМАЛЕВЕ ПОКРИТТЯ UA 95136 U UA 95136 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до складів склоемалевих покриттів для захисту поверхні сталевих деталей побутових плит та спрямована на спрощення очищення нагрівальної побутової техніки від забруднень, що утворюються в процесі приготування страв, та на виключення необхідності використання агресивних лужних миючих засобів. Одним з найбільш ефективних способів спрощення обслуговування побутового нагрівального обладнання, зокрема духових шаф газових та електричних плит побутового призначення, є застосування покриттів на основі склоемалей, які характеризуються полегшеним очищенням від харчових забруднень, або легкоочисних склоемалей. Полегшення очищення таких покриттів відбувається за рахунок їх високої хімічної стійкості класу, не нижче класу А+ за методикою стандарту ДСТУ EN 14483-1:2007, або класу А за методикою стандарту ISO 2721, та 2 вільної поверхневої енергії покриттів не вище 55 мДж/м . Так, відомим є склад покривної легкоочисної або ETC (від англ. Easy to Clean) емалі для шлікерного нанесення [1], яка містить, мас. %: Р2О5-35,57-39,57; Аl2О3-30-34; K2О - 10-14; Na2O10-13; В2О3-2-5; ТіО2-0-3; ZnO-0-3; SiO2-0-1. Ця емаль може використовуватися як сама по собі, так і у сполученні з традиційною тугоплавкою склофритою з метою одержання мікрошорсткої поверхні покриття в результаті взаємодії відповідних склофаз. Але дана емаль характеризується значним вмістом фосфор (V) оксиду, який є активним по відношенню до типових вогнетривких футерівок фритоварних печей. Це обумовлює необхідність використання для варки цієї фрити для футерівки таких печей спеціальних кислих або нейтральних вогнетривів. Крім того, склоемалеве покриття на основі цієї емалі характеризується хімічною стійкістю А за стандартом ISO 2722, яка не є максимальною (АА). Відома також безґрунтова емаль для отримання легкоочисних покриттів за шлікерним та порошковим електростатичним способами [2], яка містить, мас. %: SiO2-45-55; В2О3-8-17; SrO+ВаО - 1,8-17,7; Li2O-1,9-10; ZrO2 - до 6; ТіО2-2-11; K2О - 1,5-6; МоО3-1-4; Na2O-0,3-13; NiO до 2; Аl2О3 - до 3, МnО - до 2,9; СоО - до 0,8; MgO - до 3; СаО - до 5; Sb2O3 - до 2. Недоліком цієї емалі є те, що вона містить значну кількість літій та молібден (VI) оксидів, які характеризуються високою вартістю, а також вмістом нікол (II) оксиду у кількості, що перевищує границі, дозволені міжнародним нормативом REACH (0,01 мас. %). Найбільш близькою за технічною суттю та запропонованим технічним рішенням є легкоочисне покриття, яке містить декілька склокомпонентів [3], а саме 40-70 мас. % першого склокомпоненту, який складається з однієї або більше лугоборосилікатних фрит, до 30 мас. % другого склокомпоненту, який кристалізується при випалі та складається з однієї або більше лугоалюмофосфатних фрит і містить, мас. %: Аl2О3-15-30; P2O3-20-60; оксиди лужних металів 5-30; та до 30 мас. %; третього склокомпоненту, який складається з однієї або більше цирконієвофосфатних фрит, що містять, мас. %: ZrO2-20-40; Р2О5-15-40; оксиди лужних металів - 5-30; SiO2-5-40. Завдяки наявності таких різних за складом, інтервалом плавкості та кристалізаційною здатністю фрит ця композиція утворює при випалі покриття з мікрошорсткою поверхнею, що значною мірою обумовлює легкість його очищення. Крім того, склад цієї композиції обумовлює високу хімічну стійкість одержаного покриття - не нижче класу А за ISO 2722. Недоліком цього покриття є те, що до його складу входять лугоалюмофосфатні та цирконієвофосфатні фрити, що містять у значній кількості фосфор (V) оксид, негативний вплив якого було відзначено вище. Крім того, воно складається мінімум з трьох склофрит, що негативно впливає на його технологічність в промислових умовах. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити склад легкоочисного хімічно стійкого покриття з двох склокомпонентів, яке одержують за шлікерною технологією на поверхні сталевих деталей побутового нагрівального обладнання, що характеризувалося б поверхневою 2 енергією не вище 56 мДж/м , підвищеною мікротвердістю у порівнянні з традиційними емалевими покриттями та хімічною стійкістю не менше класу А+ за ДСТУ EN 14483-1:2007 та легкістю очищення за методикою Plum Jam [1] не менш 9 балів. Технічний результат забезпечується тим, що за рішенням, яке пропонується, легкоочисне склоемалеве покриття містить лугоборосилікатну фриту та лугокальційборосилікатну фриту, згідно з корисною моделлю, додатково містить MgO з наступним вмістом компонентів, мас. %: SiO2-39,79-40,00; В2О3-12,37-13,08; Na2O+K2О - 17,28-17,84; СаО+MgO-13,12-16,90; Аl2О3-0,760,77; Р2О5-2,10-3,14, ТіО2-7,03-10,55; F-2,24-3,08, причому співвідношення фрит витримують у межах, мас. %: лугоборосилікатної фрити - 50-75 та лугокальційборосилікатної фрити - 25-50. Забезпечення у складі фрити 2 молярного співвідношення компонентів CaO:SiO2=1:1,5 зумовлює кристалізацію воластоніту, який підвищує мікротвердість покриття, що є важливим для отримання легкоочисних покриттів, але стійких при цьому до подряпин, в які в подальшому можуть потрапляти харчові забруднення. 1 UA 95136 U 5 10 Наведений склад композицій забезпечує виконання основних умов для одержання легкоочисних емалевих покриттів із достатньо високою здатністю до легкого очищення, яка становить максимальні 9-10 балів за методикою тесту Plum Jam. Згідно з методикою даного випробування сливовий джем та оливкова олія окремо наносяться на холодну поверхню сталевого емальованого зразка, який має розміри 13161 мм. Оливкова олія наноситься на зразки по краплі до товщини 900 мкм, а сливовий джем - з використанням кисточки до товщини 2 мм. Зразки нагріваються до температури 280 °C на 30 хв., щоб продукти пригоріли до зразка. Після нагрівання зразки охолоджують до кімнатної температури та вимочуюсь протягом 5 хв. у розчині з температурою 60 °C, що містить 15 мл звичайного побутового рідкого миючого засобу у 5 л води. Після вимочування зразки оцінюються за легкістю видалення забруднень, що пригоріли, з використанням сухої тканини та побутової двобічної губки, яка має м'який та абразивний бік, згідно з системою оцінювання, наведеною в табл. 1, де бал "5" є найвищим показником легкості очищення для кожного з тестових продуктів, тобто сливового джему та оливкової олії. 15 Таблиця 1 Система оцінювання легкості очищення покриттів за випробуванням Plum Jam-тестом Спосіб очищення Поверхня зразка повністю очищується після витирання сухою тканиною Поверхня зразка повністю очищується після витирання м'яким боком губки у промивному розчині Поверхня зразка повністю очищується після витирання абразивним боком губки у промивному розчині Поверхня зразка повністю очищується після витирання м'яким боком губки у промивному розчині з рідким абразивним миючим засобом Якщо поверхню зразка і можна очистити, то тільки витиранням абразивним боком губки з рідким абразивним миючим засобом 20 25 30 35 Бал 5 4 3 2 1 В лабораторних умовах виготовлено 3 склади композиції для одержання запропонованого легкоочисного покриття, 2 склади композиції за його межами та, для порівняння, склад покриття-прототипу, що наведені у таблиці 2. Покриття виготовлялись шляхом сумісного подрібнення у лабораторних фарфорових ступках фрит до проходження крізь сито 008. Композиції та добавки для отримання стійкої суспензії (5 мас. ч. глини та 0,5 мас. ч. NaNO2) змішували у воді, отриманий шлікер наносили на сталеві пластинки із випаленим шаром ґрунтової емалі, сушили при температурі 120-180 °C та випалювали при температурі 840 °C. Для отриманих покриттів визначали вільну поверхневу енергію, хімічну стійкість за ДСТУ EN 14483, термостійкість за ГОСТ Р 50696-2006 мікротвердість, а також легкість очищення від харчових забруднень. Показники наведені в таблиці 3, з якої видно, що запропоновані легкоочисні покриття характеризуються значною легкістю очищення - 9-10 балів. Відхилення від заданих меж складу покриттів призводить до помітного зниження легкості їх очищення, зниження мікротвердості або хімічної стійкості. Реалізація корисної моделі в промисловості дозволить вирішити проблему полегшення очищення поверхонь деталей побутових плит та іншого нагрівального обладнання із маловуглецевої сталі шляхом виключення необхідності використання агресивних миючих засобів та підвищить споживчий рівень продукції із запропонованими покриттями. Таблиця 2 Співвідношення фритНомер компонентів, мас. % покриття Фрита 1 Фрита 2 SiO2 1 2 3 4 100 75 50 25 0 25 50 75 40,22 40,00 39,79 39,57 Хімічний склад покриття, мас. % В2О3 Na2O+K2О 11,66 12,37 13,08 13,78 18,4 17,84 17,28 16,71 2 СаО + MgO 9,32 13,12 16,90 20,69 Аl2О3 Р2О5 ТіО2 F 0,76 0,76 0,77 0,77 4,19 3,14 2,10 1,05 14,06 10,55 7,03 3,51 1,40 2,24 3,08 3,92 UA 95136 U Продовження таблиці 2 Співвідношення фритНомер компонентів, мас. % покриття Фрита 1 Фрита 2 SiO2 5 0 100 39,35 Хімічний склад покриття, мас. % В2О3 Na2O+K2О 14,49 16,15 СаО + MgO 24,48 Аl2О3 Р2О5 ТіО2 F 0,77 4,76 Таблиця 3 Легкість очищення від пригорілих харчових продуктів QEC, бали Номер покриття Сума (з Сливовий Оливкова 10 джем олія балів) 1 4 4 8 2 5 5 10 3 5 4 9 4 4 3 7 5 4 3 7 прототип 3 5 8 5 10 15 20 Хімічна Загальна стійкість за Термостійкість вільна Мікротвердість, ДСТУ EN за ГОСТ Ρ поверхнева ГПа 1448350696-2006 енергія γS, 2 1:2007, клас мДж/м АА АА А+