Емаль

Реферат: Винахід належить до хімічної галузі промисловості, а саме складів емалей для отримання безфтористих безборних емалевих покриттів від світло- до темно-сірих кольорів, призначених для емалювання сталевих виробів господарчо-побутового і технічного призначення. В основу винаходу поставлена задача - розробити емаль для отримання безфтористих безборних емалевих покриттів сірого кольору з визначеними оптико-колірними характеристиками. Емаль містить, мас. %: SiO2 - 47,500-49,500, ТіО2 - 18,000-20,000, Na2O - 18,000-19,500, K2О - 2,0003,000, Аl2О3 - 1,500-3,000, СаО - 8,500-10,000, СоО -0,025-0,200, Сr2О3 - 0,025-0,200, Мn2О3 0,025-0,200. UA 105111 C2 (12) UA 105111 C2 UA 105111 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований винахід належить до хімічної галузі промисловості, а саме складів емалей для отримання безфтористих безборних емалевих покриттів від світло- до темно-сірих кольорів для сталевих виробів господарчо-побутового і технічного призначення. На сьогодні у виробництві виробів господарчо-побутового й санітарно-технічного призначення широко застосовують різнокольорові емалеві покриття, при цьому слід зазначити високий вміст у їх складі дорогої й дефіцитної борвмісної сировини та фтору. Такі матеріали забезпечують легкоплавкість емалевих фрит, позитивно впливають на заглушеність покриттів та водночас знижують їх хімічну стійкість і відносно легко вилуговуються з них, переходячи в харчові розчини. Зазначене викликає необхідність розробки безфтористих безборних емалей, які з успіхом протистоять дії агресивних середовищ, та є екологічно безпечними. Однак, емальовані вироби сірих кольорів зустрічаються рідко, хоча й мають занадто привабливі відтінки і можуть з успіхом використовуватись в сучасному дизайні. Сірий колір емалевих покриттів в основному отримують шляхом введення чорного керамічного пігменту в білі емалі, або ж шляхом змішування чорного пігменту з глушником, або змішуванням білої і чорної емалі. Існують і сірі пігменти, але їх кількість обмежена, крім цього їх застосування негативно впливає на відтворення заданого кольору, хоча пігменти звичайно стабільні, однак, при визначених обставинах вони можуть розчинятися в розплаві, що призводить до послаблення і нестабільності забарвлення. Відома безпігментна кольорова силікатна емаль, яка може використовуватись для отримання склоемалевих покриттів на виробах побутового призначення, а саме господарчого посуду, яка містить мас. %: 41,6-45,6 SiO2; 4,0-8,0 Р2О5; 4,0-8,0 ТіО2; 12,0-15,5 В2О3; 6,4-10,0 Аl2О3; 0,6-1,4 MgO; 3,0-8,0 СаО; 13,0-18,2 Na2O; 0,5-0,7 K2О; 0,4-0,7 Fe2O3; 0,2-0,5 МоО3, а також в якості забарвлюючого містить хоч би один оксид із групи: 0,01-1,0 CuO; 0,01-1,0 Со2О3; 0,011,0 Сr2О3; причому сума CuO, Co2O3 і Сr2О3 не перевищує 1,0 [А.с. 1815250 А1 (СРСР) С03С 8/08. Емаль / В.П. Ільїна, Н.М. Янукович, К.Х. Хачпанян, Д.Ф. Ушаков. № 4912020/33; заявл. 29.12. 90; опубл. 15.05.93, Бюл. № 18]. Недоліками цієї емалі є: - вміст дорогого та дефіцитного борного ангідриду (12,0-15,5 мас. %); - вилуговування бору під час експлуатації емальованого посуду. Відома фрита для отримання яскраво-синього емалевого покриття на сталі, яка містить, мас. %: 44,8-48,6 SiO2; 1,6-2,1 CaF2; 18,9-21,2 Na2O; 13,7-16,0 В2О3; 1,8-2,5 CaO; 3,2-4,4 Аl2О3; 6,7-11,9 Na3AlF6; 1,5-1,7 Со2О3 [Ac. 1164218 (СССР), МКИ С03С 8/06. Фритта для цветного эмалевого покрытия / Я.И. Белый, Т.А. Шевченко, С.Б. Питкевич, А.И. Бондарь - № 3589464 / 29-33; заявл. 13.03.83; опубл. 30.06.85, Бюл. № 24]. Недоліками цієї фрити є: - вміст токсичних фтористих сполук до 14,0 мас. %; - значна кількість дорогокоштуючого оксиду кобальту (до 1,7 мас. %); - вилуговування бору під час експлуатації емальованого посуду. Найбільш близькою до винаходу, що заявляється, технічною сутністю і результатом, що досягається, є емаль, що включає оксиди: SiO2, В2О3, TiО2, Аl2О3, Na2O, K2О, MgO, P2O5 при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: 41,7-42,7 SiO2; 16,0-16,9 В2О3; 17,9-18,1 ТiO2; 2,8-5,0 Аl2О3; 10,4-14,0 Na2O; 0,6-1,9 K2О; 0,9-1,4 MgO; 1,8-3,6 Р2О5; 0,6 СО2О3. Вказана емаль входить до складу емалевого шлікера, мас. ч.: фрита - 100,0; глина часів-ярська - 5,0; калій хлористий - 0,1; натрій азотнокислий - 0,1; вода - 40,0 [Патент № 27114 Україна, МПК С03С 8/02, С03С 8/08. Світлозабарвлена емаль / Я.I. Білий, С.М. Пономарчук, O.І. Бондар, С.Ю. Науменко, Л.А. Терновська, Ю.М. Антипов (Україна) - № 93006717; Заявл. 06.08.93; Опубл. 28.02.00, Бюл. № 1. - 3 с. прототип]. Недоліками цієї емалі є: - вміст дорогого та дефіцитного борного ангідриду (16,9 мас. %); - леткість борного ангідриду під час варки емалевої фрити; - вилуговування бору під час експлуатації емальованого посуду; - значна кількість дорогого оксиду кобальту (до 0,6 мас. %); В основу винаходу поставлена задача - розробити емаль для отримання безфтористих безборних склопокриттів сірого кольору з визначеними оптико-колірними характеристиками шляхом коригування кількісного співвідношення компонентів у складі емалі. Поставлена задача досягається тим, що відома емаль для отримання покриттів сірого кольору, яка включає оксиди кремнію, титану, алюмінію, натрію, калію, кобальту, відповідно до винаходу додатково містить у своєму складі оксиди кальцію, хрому та марганцю при наступному 1 UA 105111 C2 5 співвідношенні компонентів, мас. %: 47,5-49,5 SiO2; 18,0-20,0 ТіО2; 18,0-19,5 Na2O; 1,5-3,0 Аl2О3; 2,0-3,0 K2О; 8,5-10,0 СаО; 0,025-0,2 СоО; 0,025-0,2 Сr2О3; 0,025-0,2 Мn2О3. Для одержання такої емалі використовують наступні сировинні матеріали: пісок кварцовий, діоксид титану, натрієву та калієву селітри, глинозем, крейду, оксиди кобальту, хрому та марганцю. Варку емалі проводять при температурі 1260-1280 °C протягом 65-75 хвилин з наступною грануляцією розплаву на воду. Склади запропонованих емалей та їх характеристики наведені в табл. 1 і 2. Таблиця 1 Хімічний склад емалей, що заявляються, мас. % Оксиди Найближчий аналог по пат. № 27114 SiO2 Аl2О3 В2О3 Na2O K2О Р2О5 ТіО2 MgO Co2O3 СаО СоО Сr2О3 Мn2О2 10 41,45 2,29 17,00 10,2 5,99 3,78 18,2 0,49 0,6 1 48,0 2,0 18,0 2,0 20,0 10,0 0,025 0,025 0,025 Склади емалей 2 3 4 49,0 48,0 49,5 1,8 2,5 1,5 19,5 19,0 19,0 2,2 2,0 3,0 19,0 18,5 18,0 8,5 10,0 9,0 0,05 0,075 0,1 0,05 0,075 0,1 0,05 0,075 0,1 5 47,5 3,0 19,5 2,0 18,0 10,0 0,2 0,2 0,2 Емалеві шлікери готують за загальноприйнятою технологією з додаванням на 100,0 мас. ч. фрити вогнетривкої глини, електролітів (KСl і NaNO3) та води. Емалеві шлікери наносять на попередньо заґрунтовану металеву поверхню методом обливання; після сушіння склоемалеві покриття випалюють при температурах 810-850 °C протягом 4 хвилин. Оптимальна температура випалу емалевих покриттів складає 830 °C. 15 Таблиця 2 Характеристики емалей, що заявляються Номери складів емалей Характеристики Розтічність, мм Вилуговуваність бору, мг/л 7 -1 ТКЛР, а·10 град ТПР, °C 3 Водостійкість, см /г 20 25 Найближчий аналог 31,2 1 2 3 4 5 24,0 28,5 27,2 30,0 26,8 4,2 Відсут. Відсут. Відсут. Відсут. Відсут. 92,5 542 0,09 90,9 610 0,11 90,6 610 0,14 90,5 610 0,18 89,9 608 0,15 89,5 606 0,17 Отримання емалей сірого кольору шляхом введення барвника на варку є актуальним, тому що колір емалі, в даному випадку, формується саме в процесі плавлення шихти і ніби є кінцевим і стабільним; сама технологія отримання є загальноприйнятою, емаль є екологічно чистою і недорогою. На разі відсутності одного барвника, за допомогою якого можна отримати сіре забарвлення (який додається на варку емалі), доводиться використовувати суміш трьох компонентів у визначених концентраціях. Комбінація барвників (СоО, Сr2О3, Мn2О2) вибрана з таким розрахунком, щоб спричинене ними забарвлення було по можливості додатковим. За допомогою третього барвника (Сr2О3) проводилось коригування складу емалі для отримання кінцевого забарвлення максимально наближеного до нейтрального. В табл. 3 відображені колірні характеристики емалевих покриттів. 2 UA 105111 C2 5 Наведені результати характеристик (табл. 3) та візуальна оцінка свідчать, що розроблені безфтористі безборні емалеві покриття сірого кольору мають якісний склошар: без уколів та віспин, хороші щільність та блиск, приємний колір від світло-сірого до більш насиченого кольору, про що свідчать показники КДВ. Крім відміченого, отримані емалеві покриття характеризуються привабливими відтінками. Головна їх перевага перед промисловими в тому, що вони не містять шкідливих і дорогих сполук фтору та бору. Таблиця 3 Оптико-колірні характеристики безфтористих безборних емалевих покриттів сірого кольору на основі запропонованих емалей Номери складів Характеристики Найближчий аналог 1 2 3 4 5 820 830 830 830 830 830 Оптимальна температура випалу, °C Колір покриття Сіроблакитний Інтервал стабільності кольору, °C Координати кольору: X Y Z Координати колірності: х у Коефіцієнт дифузного відбиття (КДВ), % Чистота кольору, % Колірний тон, нм Показник жовтизни покриттів, % Хімічна стійкість до дії 4-% оцтової кислоти (втрата 2 маси), мг/дм Хімічна стійкість до дії 4-% оцтової кислоти, хв. 10 60 Світлосірий з салатним відтін. Світлосірий 50 50 Сірий із Сірий із зеленуватим зеленуватим відтінком відтінком 40 40 Темносірий з незначним синьозеленим відтін. 40 40,3 42,1 59,4 48,83 50,99 56,05 43,59 45,61 49,85 29,45 32,39 33,56 27,42 30,19 30,34 21,41 23,81 23,20 0,3132 0,3271 0,3095 0,3290 0,3086 0,3395 0,3117 0,3432 0,3129 0,3479 56,12 48,74 34,08 31,69 24,43 202,4 20 484 22 484 23 486 24 487 24 487 -7,2 6,1 6,5, 6,6 9,7 10,4 0,98 10 10 10 10 10 Запропоновані склади емалей можуть бути використані при емалюванні сталевих виробів господарчо-побутового та технічного призначення, в декоративних цілях, для облицювання будинків і обшивання вагонів, для виготовлення ювелірних художніх виробів і т.і. 3 UA 105111 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Емаль для отримання безфтористих безборних емалевих покриттів сірого кольору, яка містить оксиди кремнію, титану, алюмінію, натрію, калію, кобальту, яка відрізняється тим, що вона додатково містить у своєму складі оксиди кальцію, хрому та марганцю при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: SiO2 47,500-49,500 ТіО2 18,000-20,000 Na2O 18,000-19,500 K2О 2,000-3,000 Аl2О3 1,500-3,000 СаО 8,500-10,000 СоО 0,025-0,200 Сr2О3 0,025-0,200 Мn2О3 0,025-0,200. Комп’ютерна верстка С. Чулій 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