Маса для отримання безфтористих безборних світлозабарвлених емалевих покриттів

Реферат: Винахід належить до складів емалевих суспензій, які можуть бути використані для покриття сталевих виробів господарчо-побутового призначення. Маса для отримання безфтористих безборних світлозабарвлених покриттів містить, мас. ч.: фриту системи Na2O-CaO-Al2O3-TiO2SiO2 - 100,00, вогнетривку часів-ярську глину - 4,00-5,50, воду - 40,00-43,00, KСl - 0,15-0,30, NaNO3 - 0,05-0,10, (NH4)2SO4 - 0,05-0,20, синій пігмент - 1,00-2,50. Застосування винаходу дозволяє отримати після випалу при оптимальній температурі 830 °С щільні покриття з високим ступенем блиску. UA 104064 C2 (12) UA 104064 C2 UA 104064 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований винахід належить до складів емалевих суспензій, які можуть бути використані при отриманні світлозабарвлених безфтористих безборних покриттів для сталевих виробів господарчо-побутового та технічного призначення. Розвиток різних галузей промисловості потребує створення безфтористих безборних емалевих покриттів із заданим комплексом експлуатаційних властивостей, які не потребують значних енерго- та сировинних затрат при їх виготовленні, які відповідають необхідним фізикохімічним властивостям, та підтримується підприємствами екологічна чистота при їх виготовленні і експлуатації. Відома фрита для покривної емалі, що містить оксиди: SiO 2, В2О3, Аl2О3, Na2O, K2O, CuO, MnO2, CaF2, Fe2O3, CaSiO3 при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 38,0-46,0 SiO2; 8,5-17,0 В2О3; 2,5-4,5 Аl2О3; 13,0-16,0 Na2O; 3,0-5,0 K2О; 0,1-0,5 CuO; 0,1-0,3 МnО2; 3,5-6,0 CaF2; 3,0-13,0 Fe2O3; 6,0-12,0 CaSiO3. Вказана фрита входить до складу емалевого шлікера, мас. ч.: фрита - 100,0; глина - 4,0-5,0; Na2SiF6 - 0,25-0,8; вода - 40,0-50,0 [А. с. 1206239 А МПК С03С 8/06. Фритта для покровной эмали / Ф.С. Перес, А.Б. Клигер, М.Т. Загуральский (СССР) №3649624/29-33; заявл. 06.10.83; опубл. 23.01.86, Бюл. №3. - 4с.]. Недоліками цього винаходу є: - багатокомпонентність хімічного складу емалі; - вміст токсичного фтору і дорогого бору; - відносно високий вміст керамічного пігменту, 4,0-6,0 мас. ч.; Відома безфториста фрита, що включає, мас. %: 42,8-49,8 SiO2; 12,6-16,6 В2О3; 2,4-8,4 ТіО2; 2,1-8,1 Аl2О3; 14,5-17,5 Na2O; 1,5-3,5 K2О; 2,1-8,1 СаО; 0,01-3,0 Fe2O3; 1,0-7,0 Р2О5 [Пат. №28677А Україна, МПК С03С 8/02. Безфториста фрита для кольорового емалевого покриття / О.П. Рижова, Я.І. Білий, С.М. Пономарчук, P.I. Кислична, T.I. Нагорна, Ю.М. Антипов, Л.А. Терновська, О.І. Косенко, B.I. Худяков (Україна); №97084195; заявл. 20.01.98; опубл. 16.10.00. Бюл. №5-11. - 5с. Недоліками цього винаходу є: - вміст дорогого та дефіцитного борного ангідриду (12,6-15,6 мас. %); - використання значної кількості керамічного пігменту (до 10,0 мас. ч.); - багатокомпонентність хімічного складу емалі. Відома емаль, що містить фриту системи SіO2-R2O-RO-R2O3 - Р2О5, суспендуючу добавку, електроліт, воду та один компонент із групи: CоSO 4•7H2O, СоСl•6Н2О, Со(NO3)2•6Н2О при наступному співвідношенні компонентів емалевого шлікера, мас. ч.: 100,0 - фрита; 5,0-9,0 суспендуюча добавка; 0,1-0,2 - електроліт; 40,0-45,0 - вода; 0,75-1,0 - один компонент із групи солей кобальту [Патент №52310 Україна, МПК С03С 8/00, С03С 1/04, Маса для одержання склоемалевих покриттів сіро-блакитних тонів /Я.І. Білий, С.М. Пономарчук, С.Ю. Науменко, Р.І. Кислична, I.В. Комелькова (Україна); №2002042732; заявл. 05.04.02; опубл. 15.09.05. Бюл. №9. 4с.]. Недоліками цього винаходу є: - значний вміст борного ангідриду (16,9 %); - недостатня щільність склошару; - відносно низькі показники чистоти кольору. Найбільш близькою до винаходу, що заявляється, за технічною суттю і результатом, що досягається, є емаль, що містить фриту, мас. %: 41,5-42,5 SiO2; 0,5-3,0 ТiO2; 13,5-15,5 В2О3; 0,52,0 СаО; 0,25-1,25 MgO; 8,5-10,5 Р2О5; 9,0-11,0 Аl2О3; 0,5-2,0 Fe2O3; 16,0-19,0 Na2O; 0,25-2,25 K2О; та в мас. ч.: 4,0 глину часів-ярську, 0,01 K2СО3, 3,0 керамічного пігменту, 40,0 мл води [А.с. 1208031 А СССР, МПК С03С 8/08, Фритта для светлоокрашенного емалевого покрытия / Д.Ф. Ушаков, Л.Д. Антонова, Ю.К. Комаров, М.С. Захаров, В.П. Рязанова (СССР); №3822974/29-33; заявл. 12.12.84; опубл. 30.01.86, Бюл. №4. - 4с. - прототип]. Недоліками прототипу є: - вміст дорогого та дефіцитного борного ангідриду (13,5-15,5 мас. %); - леткість борного ангідриду під час варки емалевої фрити; - вилуговування бору під час експлуатації емальованого посуду; - багатокомпонентність хімічного складу емалі. В основу винаходу поставлена задача - розробити склад маси для отримання безфтористих безборних щільних покриттів блакитного кольору з високим ступенем блиску та необхідними колірними показниками при оптимальній температурі випалу (830 °C) шляхом дослідження та коригування кількісного співвідношення компонентів у складі емалевого шлікера. Поставлена задача досягається тим, що відома маса, яка містить фриту системи Na 2O-CaOAl2O3-TiO2-SiO2, вогнетривку часів-ярську глину та воду, відповідно до винаходу, вона додатково 1 UA 104064 C2 5 містить KСl, NaNO3, (NH4)2SO4, синій пігмент при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: фрита 100,00 глина часів-ярська 4,00-5,50 KСl 0,15-0,30 NaNO3 0,05-0,10 (NH4)2SO4 0,05-0,20 синій пігмент №210 1,00-2,50 вода 40,00-43,00. Для порівняння характеристик емалевих покриттів по А.с. 1208031 А з розробленими (табл. 1), були сплавлені дослідні фрити і фрита №4 (найближчий аналог) з використанням наступних сировинних матеріалів: піску кварцового, глинозему, діоксиду титану, борної кислоти, залізної окалини, паленої магнезії, крейди, натрієвої і калієвої селітри, триполіфосфату натрію та кальцинованої соди. Таблиця 1 Хімічний склад емалей для безфтористих безборних світлозабарвлених емалевих покриттів Найменування компонентів SiO2 В2Оз ТіО2 Аl2О3 Na2O K2О СаО Fe2O3 Р2О5 MgO Сума Властивості фрит 3 Водостійкість, см /г Розтічність, мм 7 -1 ТКЛР, α•10 град In η ТПР, °C 10 15 42,0 14,0 2,5 10,0 17,3 1,3 1,3 1,3 9,5 0,8 100,0 Номери запропонованих складів емалей 1 2 3 4 45,0 55,0 47,5 50,0 20,0 15,0 15,0 15,0 5,0 7,5 5,0 20,0 20,0 20,0 20,0 10,0 10,0 10,0 10,0 100,0 100,0 100,0 100,0 0,06 35,0 103,5 6,11 800 0,13 27,7 116,7 4,7 689 Найближчий аналог по А.с. 1208031 А (№4) 0,20 28,1 112,8 5,37 746 0,19 24,4 113,4 5,63 718 0,09 25,5 115,7 5,48 730 Безфтористі безборні фрити отримані шляхом плавлення таких сировинних матеріалів: піску кварцового, діоксиду титану, глинозему, кальцинованої соди, натрієвої селітри та крейди. Варку емалей проводять при температурі 1260-1280 °C протягом 60-68 хвилин. Випал покриттів проводять в інтервалі 780-840 °C. Приводимо приклад конкретного виконання винаходу, що пропонується. Безфтористі безборні емалеві покриття блакитного кольору отримують приготуванням шлікера, що включає фриту системи Na2O-CaO-Al2O3-TiO2-SiO2, суспендуючий компонент, електроліт, пігмент, воду та нанесенням його на заґрунтовану поверхню з наступним сушінням та випалом. Емалеві шлікери готують за наступними рецептами (табл. 2). 2 UA 104064 C2 Таблиця 2 Склади шлікерних мас, мас. ч. Компоненти Найближчий аналог (№4) Безфториста фрита Безфториста безборна фрита Глина часів-ярська K2СО3 KСl NaNO3 (NH4)2SO4 Синій пігмент №210 Н2О, мл 5 100,0 4,0 0,01 3,0 40,0 Номери складів 2 3 100,0 100,0 100,0 100,0 4,5 4,0 0,15 0,2 0,1 0,1 0,05 0,1 2,0 2,5 40,0 42,0 1 100,0 100,0 5,0 0,3 0,05 0,15 1,0 43,0 4 100,0 100,0 5,5 0,25 0,05 0,2 1,5 42,0 До складу запропонованого емалевого шлікера входить незначна кількість керамічного пігменту (1,0-2,5 мас. ч.). Емалеві покриття випалюються в інтервалі температур 780-840 °C (оптимальна температура випалу - 830 °C). Оптико-колірні характеристики безфтористих безборних емалевих покриттів блакитного кольору визначались на компараторі кольору КЦ-3 при джерелі світла "А", значення яких приведені в табл. 3. Таблиця 3 Оптико-колірні характеристики розроблених склопокриттів Координати кольору № покриття X Υ Ζ найбл. 21,93 18,15 11,96 аналог 1 49,67 43,49 22,52 2 39,47 34,58 21,69 3 38,50 34,26 21,03 4 47,48 41,35 23,08 1) 2) Координати колірності x у КДзВ, 1) % КДВ, 2) % Чистота Колірний Тем-ра кольору, тон, % випалу, °C % 0,4213 0,3487 65 16,22 3 380 820 0,4294 0,4122 0,4106 0,4245 0,3759 0,3611 0,3653 0,3697 60 75 63 65 41,81 32,42 32,19 39,49 5 4 4 5 420 435 440 415 830 830 830 830 - коефіцієнт дзеркального відбиття (КДзВ); - коефіцієнт дифузного відбиття (КДВ). 10 15 20 Наведені результати характеристик (табл. 3) та візуальна оцінка свідчать, що розроблені безфтористі безборні емалеві покриття блакитного кольору мають якісний склошар: без уколів та віспин, хороші щільність та блиск, приємний колір від світло-блакитного до більш насиченого кольору, про що свідчать показники КДВ. Крім відміченого, отримані емалеві покриття характеризуються дещо вищою чистотою кольору (4-5 %) в порівнянні з прототипом (3 %). Головна їх перевага перед промисловими в тому, що вони не містять шкідливих і дорогих сполук фтору та бору. Запропоновані склади шлікерних мас можуть бути використані при емалюванні сталевих виробів господарчо-побутового та технічного призначення, для облицювання будинків і обшивання вагонів, для виготовлення ювелірних художніх виробів і т.і. 3 UA 104064 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Маса для отримання безфтористих безборних світлозабарвлених емалевих покриттів, що містить фриту системи Na2O-CaO-Al2O3-TiO2-SiO2, вогнетривку часів-ярську глину та воду, яка відрізняється тим, що вона додатково містить KСl, NaNO3, (NH4)2SO4 і синій пігмент при наступному співвідношенні компонентів в суспензії, мас. ч.: фрита 100,00 глина часів-ярська 4,00-5,50 KСl 0,15-0,30 NaNO3 0,05-0,10 (NH4)2SO4 0,05-0,20 синій пігмент 1,00-2,50 вода 40,00-43,00. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4