легкоплавкое стекло

Формула изобретения

1. Легкоплавкое стекло, включающее SiO₂, B₂O₃, ZnO, CaO, Na₂O, K₂O, Li₂O, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит P₂O₅, Al₂O₃, TiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO₂ 35 39

B₂O₃ 24 28

ZnO 0,5 2,0

CaO 0,5 3,0

Na₂O 8 12

K₂O 4,5 10,0

Li₂O 1,5 4,0

P₂O₅ 1 5

Al₂O₃ 1 3

TiO₂ 10 14

2. Стекло по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по крайней мере один краситель из группы CuO, CoO, Cr₂O₃, Fe₂O₃, MnO₂ в количестве 0,5 4,5 мас.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к легкоплавким стеклам, применяемым для декорирования и маркировки стеклоизделий сортового, светотехнического и строительного ассортимента.

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.

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.

Техническим результатом является получение легкоплавкого стекла для декорирования стеклоизделий, не содержащего токсичных компонентов свинца, фтора, кадмия, с повышенной химической устойчивостью.

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.

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.

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.

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.

Стекла варили в корундизовых тиглях при 1050 1200^oС.

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.

Составы предлагаемых и известных стекол и их свойства приведены в таблице.

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.

Применение предлагаемого стекла дает возможность улучшить условия труда за счет исключения из его состава высокотоксичных соединений свинца, кадмия и фтора.