RU2070868C1

RU2070868C1 - Low-melting glass

Info

Publication number: RU2070868C1
Application number: SU925055001A
Authority: RU
Inventors: Иосиф Николаевич Ящишин; Ольга Федоровна Бабаджанова; Ярослав Иванович Вахула; Виктор Алексеевич Васийчук; Михаил Михайлович Скрипец; Зенон Васильевич Горбай; Ярослав Андреевич Шайген
Original assignee: Государственный университет "Львивська политэхника"
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1996-12-27
Also published as: UA11007C2

Abstract

FIELD: decoration and marking of glassware. SUBSTANCE: low-melting glass comprises (wt. -%): 35-39 silicon oxide; 24-28 boron oxide; 0.5-2 zinc oxide; 0.5-3 calcium oxide; 8-12 sodium oxide; 4.5-10 potassium oxide; 1.5-4 lithium oxide; 1-5 phosphorus oxide; 1-3 aluminium oxide; 10-14 titanium oxide. Weight losses: 0.6-1.1 mg/100 sq.cm. EFFECT: improved properties of the glass. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к легкоплавким стеклам, применяемым для декорирования и маркировки стеклоизделий сортового, светотехнического и строительного ассортимента. The invention relates to low-melting glasses used for decorating and marking glass products of high-quality, lighting and construction assortment.

Известно легкоплавкое стекло следующего состава, мас. PbO 59 65; SiO₂ 2,8 8; Al₂O₃ 6 12; B₂O₃ 12 18; MgO 0,1 2; SrO 2,5 5; CdO 0,1 2; ZrO₂ 0,1 2; Li₂O 0,1 2,5 [1]
Оно обладает всеми показателями для декорирования низкой температурой размягчения, хорошим растеканием, блеском и чистотой цвета. Однако в его составе содержится в больших количествах токсичный оксид свинца, что отрицательно влияет на условия труда и состояние окружающей среды. Кроме того, учитывая современную цену на свинцовый сурик, высокосвинцовые стекла очень дорогие.Known low-melting glass of the following composition, wt. PbO 59 65; SiO ₂ 2.8 8; Al ₂ O ₃ 6 12; B ₂ O ₃ 12 18; MgO 0.1 2; SrO 2.5 5; CdO 0.1 2; ZrO ₂ 0.1 2; Li ₂ O 0.1 2.5 [1]
It has all the characteristics for decorating with a low softening temperature, good spreading, gloss and color purity. However, its composition contains large quantities of toxic lead oxide, which negatively affects working conditions and the environment. In addition, given the current price of lead minium, high-lead glass is very expensive.

Наиболее близким к предлагаемому стеклу по составу и свойствам является состав легкоплавкого стекла, содержащего, мас. SiO₂ 5 20; B₂O₃ 35 45; ZnO 25 35; BaO 1,5 5; Na₂O 3,5 11,5; по крайней мере один компонент из группы CdO, CaO, MgO 2,5 10; по крайней мере один компонент из группы K₂O, Li₂O 1,5 8,5 [2] Однако оно не обеспечивает необходимой химической стойкости декоративных покрытий к воздействию кислот, содержащихся в пищевых продуктах, и воздействию щелочных моющих средств.Closest to the proposed glass in composition and properties is the composition of low-melting glass containing, by weight. SiO ₂ 5 20; B ₂ O ₃ 35 45; ZnO 25 35; BaO 1.5 5; Na ₂ O 3.5 11.5; at least one component from the group CdO, CaO, MgO 2.5 10; at least one component from the group K ₂ O, Li ₂ O 1.5 8.5 [2] However, it does not provide the necessary chemical resistance of decorative coatings to the effects of acids contained in food products and alkaline detergents.

Техническим результатом является получение легкоплавкого стекла для декорирования стеклоизделий, не содержащего токсичных компонентов свинца, фтора, кадмия, с повышенной химической устойчивостью. The technical result is to obtain low-melting glass for decorating glassware that does not contain toxic components of lead, fluorine, cadmium, with increased chemical resistance.

Задача решается тем, что легкоплавкое стекло, включающее SiO₂,B₂O₃, ZnO, CaO, Na₂O, K₂O, Li₂O, согласно изобретению дополнительно содержит P₂O₅, Al₂O₃, TiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас. SiO₂ 35 39; B₂O₃ 24 28; ZnO 0,5 2; CaO 0,5 3; Na₂O 8 12; K₂O 4,5 10; Li₂O 1,5 4; P₂O₅ 1 5; Al₂O₃ 1 3; TiO₂ 10 14.The problem is solved in that the low-melting glass, including SiO ₂ , B ₂ O ₃ , ZnO, CaO, Na ₂ O, K ₂ O, Li ₂ O, according to the invention additionally contains P ₂ O ₅ , Al ₂ O ₃ , TiO ₂ at the following ratio of components, wt. SiO ₂ 35 39; B ₂ O ₃ 24 28; ZnO 0.5 2; CaO 0.5 3; Na ₂ O 8 12; K ₂ O 4,5 10; Li ₂ O 1.5 4; P ₂ O ₅ 1 5; Al ₂ O ₃ 1 3; TiO ₂ 10 14.

Поставленная задача решается также тем, что стекло может содержать по крайней мере один краситель из группы СuО, СоО, Cr₂O₃, Fe₂O₃, MnO₂ в количестве 0,5 4,5 мас.The problem is also solved in that the glass may contain at least one dye from the group of CuO, CoO, Cr ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ , MnO ₂ in an amount of 0.5 to 4.5 wt.

Различное соотношение компонентов в стекле позволяет управлять свойствами декоративного покрытия путем изменения структурных образований в покрытии при его обжиге. Степень кислотности (M_k), которая характеризует устойчивость стекла к реагентам, составляет для разработанного состава М_k 2,0 2,4 против М_k 1,1 1,3 для прототипа. Повышение химической устойчивости достигается снижением в составе стекла количества оксидов, обладающих низкой энергией связи, что ослабляет структурные связи в стекле. Введение в состав стекла оксидов алюминия, титана и фосфора в предлагаемом соотношении способствует эффективному повышению химической устойчивости стекла.A different ratio of components in the glass allows you to control the properties of the decorative coating by changing the structural formations in the coating during its firing. The degree of acidity (M _k ), which characterizes the resistance of glass to reagents, is for the developed composition M _k 2.0 2.4 versus M _k 1.1 1.3 for the prototype. An increase in chemical stability is achieved by reducing the amount of oxides with low binding energy in the glass composition, which weakens the structural bonds in the glass. The introduction of glass oxides of aluminum, titanium and phosphorus in the proposed ratio helps to effectively increase the chemical stability of the glass.

Для синтеза стекол составляли шихты с использованием следующих сырьевых материалов: кварцевый песок, технические борная кислота, сода, поташ, карбонат лития, карбонат кальция, фосфат натрия и химически чистые оксиды алюминия, титана, цинка. Blends were prepared for glass synthesis using the following raw materials: silica sand, industrial boric acid, soda, potash, lithium carbonate, calcium carbonate, sodium phosphate, and chemically pure oxides of aluminum, titanium, and zinc.

Стекла варили в корундизовых тиглях при 1050 1200^oС.Glasses were cooked in corundum crucibles at 1050 1200 ^o C.

Свойства стекол определяли согласно стандартных методик и ГОСТов. Коэффициент линейного термического расширения (ТКЛР) определяли дилатометрическим методом согласно ГОСТ 10978-83, химическую устойчивость - согласно ГОСТ 101341-82, растекаемость по ГОСТ 24405-80, температуру растекания градиентным методом, микротвердость на приборе ПМТ-3. Glass properties were determined according to standard methods and GOSTs. The coefficient of linear thermal expansion (TEC) was determined by the dilatometric method according to GOST 10978-83, chemical stability according to GOST 101341-82, spreadability according to GOST 24405-80, spreading temperature by the gradient method, microhardness on the PMT-3 device.

Составы предлагаемых и известных стекол и их свойства приведены в таблице. The compositions of the proposed and known glasses and their properties are shown in the table.

Как следует из данных, представленных в таблице, вводом и изменением содержания компонентов по сравнению с прототипом достигается не только повышение химической устойчивости, но также некоторое улучшение других свойств. По температуре растекания 560 610^oС предлагаемые составы стекол удовлетворяют целям декорирования изделий, по ТКЛР они согласованы с ТКЛР сортового, светотехнического и листового стекол. При этом разработанные стекла способны окрашиваться при введении неорганических красителей.As follows from the data presented in the table, by introducing and changing the content of the components compared to the prototype, not only an increase in chemical resistance is achieved, but also some improvement in other properties. According to the spreading temperature of 560 610 ^o With the proposed composition of the glass satisfy the purpose of decorating products, according to TECL they are consistent with TECL of high-quality, lighting and sheet glass. At the same time, the developed glasses are capable of staining with the introduction of inorganic dyes.

Применение предлагаемого стекла дает возможность улучшить условия труда за счет исключения из его состава высокотоксичных соединений свинца, кадмия и фтора. The use of the proposed glass makes it possible to improve working conditions by eliminating highly toxic lead, cadmium and fluorine compounds from its composition.

Claims

1. Fusible glass, including SiO ₂ , B ₂ O ₃ , ZnO, CaO, Na ₂ O, K ₂ O, Li ₂ O, characterized in that it additionally contains P ₂ O ₅ , Al ₂ O ₃ , TiO ₂ when the following ratio of components, wt.

SiO ₂ 35 39
B ₂ O ₃ 24 28
ZnO 0.5 2.0
CaO 0.5 3.0
Na ₂ O 8 12
K ₂ O 4.5 10.0
Li ₂ O 1.5 4.0
P ₂ O ₅ 1 5
Al ₂ O ₃ 1 3
TiO ₂ 10 14
2. The glass according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one dye from the group CuO, CoO, Cr ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ , MnO ₂ in an amount of 0.5 to 4.5 wt.