CN103102069B - 玻璃鳞片和涂覆的玻璃鳞片 - Google Patents
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Abstract
一种由玻璃基材所形成的耐热性和化学稳定性得到改善的玻璃鳞片(10),质量百分比满足,60≤SiO2≤75、5<Al2O3≤15、3≤CaO≤15、9≤Na2O≤17和13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20。其中Fe2O3的含量为0.5质量百分比或者更小,ZnO的含量为2质量百分比或者更少,基本不含银(Ag),且B2O3的含量小于2质量百分比所述玻璃基材的工作温度优选的是1180℃‑1300℃。通过从所述玻璃基材的工作温度中减去所述玻璃基材的去玻温度所获得的温度差ΔT,优选的是0℃‑200℃。所述玻璃基材的玻璃转化温度优选的是550℃‑700℃。所述玻璃基材的耐酸性指数ΔW优选的是0.05‑1.5质量百分比。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃鳞片和涂覆的玻璃鳞片,其例如与树脂组合物、涂料、油墨、化妆品之类混合以获得优良的色调和光泽。
背景技术
当这样的玻璃鳞片散布在例如树脂组合物中(树脂基体)时,会增加从该树脂组合物获得的树脂模制品的强度和尺寸的精度。进一步而言,玻璃鳞片与涂料调在一起,作为衬料(lining)涂在金属或者混凝土的表面。玻璃鳞片具有通过用金属涂覆玻璃鳞片的表面而产生的金属色。进一步而言,可以通过金属氧化物涂覆玻璃鳞片的表面来制作由反射光的干涉所产生的干涉色。用这种方式,优选的是使用金属涂覆的或者金属氧化物涂覆的玻璃鳞片作为光泽颜料。使用这样的玻璃鳞片的光泽颜料优选的是用于诸如涂料和化妆品之类色调和光泽是重要的应用中。
例如,通过用喷射喷嘴给熔化了的玻璃基材鼓气形成气球形的中空的玻璃膜,然后用压辊压碎该中空的玻璃膜来制造玻璃鳞片。当考虑用这样一种制造工艺时,需要玻璃鳞片具有优良的可溶性、令人满意的可成形性、合适的温度-粘度属性和低于工作温度的去玻(或失透,devitrification)温度。工作温度是当玻璃的粘度为100帕·秒(1000P)时的温度。进一步而言,去玻温度是,在所述熔化的玻璃基材中,晶体形成并开始生长的温度。
对于温度-粘度属性而言,优选的是,所述工作温度低于或者等于1300℃,因为,特别的是,当所述工作温度太高时,变得难以形成所述玻璃鳞片。玻璃的工作温度较低会降低在熔化玻璃原材料时的燃料的成本。这同时也降低了给玻璃鳞片窑或者玻璃鳞片制造设备所造成的热损害,从而使窑和制造设备具有较长的寿命。
进一步而言,当在玻璃鳞片的表面上形成金属涂层或者金属氧化物涂层时,可以对玻璃鳞片进行高温处理。另外,对于诸如烤漆之类的应用,可以将玻璃鳞片或者涂覆的玻璃鳞片与涂料调配在一起,并进行高温处理。因此,要求玻璃鳞片有足够的耐热性。典型地用作所谓的薄层玻璃组合物的碱石灰玻璃含有大量的碱金属氧化物,不具有足够的耐热性。当考虑与涂料或者化妆品混合的玻璃鳞片的应用时,涂覆膜或者涂层需要耐酸、耐碱之类。因此,玻璃鳞片会需要高的化学稳定性。
为了满足这些要求,本申请的申请人已提出用现将描述的玻璃鳞片。例如,下文所罗列的专利文献1提出规定了二氧化硅(SiO2)的含量、二氧化硅和氧化铝(Al2O3)的总含量、氧化镁(MgO)和氧化钙(CaO)的总含量以及氧化锂(Li2O)、氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O)的总含量的玻璃鳞片。
下文所罗列的专利文献2提出规定了二氧化硅的含量、氧化镁和氧化钙的总含量、氧化锂和氧化钠的总含量以及二氧化钛(TiO2)的含量的玻璃鳞片。
现有技术文献
专利文献1:日本特开号2007-145699
专利文献2:日本特开号2007-145700
发明内容
本发明要解决的问题
二氧化硅和氧化铝是用于形成玻璃主体(skeleton)的成份。当二氧化硅和氧化铝的含量不足时,玻璃的转化温度不会变高,耐热性会不足。进一步而言,二氧化硅往往会增加耐酸性,而氧化铝往往会降低耐酸性。因此,平衡二氧化硅和氧化铝是重要的。氧化镁和氧化钙是以令人满意的方式调节去玻温度和玻璃粘度的成份。
但是,专利文献1和2揭示,氧化铝的含量优选的是5%或者更少。在所描述的例子中,氧化铝的含量在专利文献1中的是3.20质量百分比或更少,在专利文献2中是4.84的质量百分比或更少。在专利文献1和2中,与氧化铝的含量相比,将二氧化硅的含量设置为过量。从而,玻璃鳞片的耐热性不足。进一步而言,降低了化学稳定性,诸如防水性。
另外,在专利文献1中所描述的玻璃鳞片中,工作温度设置为1170℃或者更低。在专利文献2中所描述的玻璃鳞片中,工作温度设置为比1200℃低。因此,当在制造玻璃鳞片期间玻璃的温度下降很多时,玻璃的可塑性降低,变得难以获得厚度一致的玻璃鳞片。
本发明的目的在于提供厚度均匀的玻璃鳞片以及耐热性和化学稳定性得到改善的涂覆的玻璃鳞片。
解决问题的手段
本发明的发明人对玻璃鳞片的优选的玻璃组成进行研究以达到上述的目的。结果,发明人发现,通过控制二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的含量,以及通过控制碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量,会获得耐热性、化学稳定性(尤其是,耐酸性)和成形性得到改善了的玻璃鳞片。特别是,发明人发现,当满足9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤13时,CaO和Na2O的含量应当被分别设置为5≤CaO≤20和6≤Na2O≤13,并且,当满足13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20时,CaO和Na2O的含量应当被分别设置为3≤CaO≤15和9≤≤Na2O≤20。发明人还发现,设置形成所述玻璃鳞片的玻璃基材的工作温度范围,获得厚度更加均匀的玻璃鳞片。这样完成了本发明。
更具体而言,本发明的第一方面是一种玻璃鳞片,其特征在于该玻璃鳞片是由玻璃基材形成的,以质量百分比表示,该玻璃基材包含:
60≤SiO2≤75;
5<Al2O3≤15;
3≤CaO≤20;
6≤Na2O≤20;和
9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20。
在一个例子中,当所述玻璃基材的组成以质量百分比表示,满足9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤13时,将CaO和Na2O的含量设置为:
5≤CaO≤20;以及
6≤Na2O≤13。
在一个例子中,当以质量百分比表示,满足13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20时,将CaO和Na2O的含量设置为:
3≤CaO≤15;以及
9≤Na2O≤20。
在一个例子中,将玻璃基材的工作温度设置为1180℃至1300℃。
在一个例子中,通过从玻璃基材的工作温度中减去去玻温度所获得的温差ΔT为0℃至200℃。
在一个例子中,所述玻璃基材的玻璃转化温度为550℃至700℃。
在一个例子中,玻璃基材的耐酸指数,ΔW,为0.05至1.5的质量百分比。
本发明的一个方面是一种涂覆玻璃薄层,其特征在于根据所述第一方面的玻璃鳞片和覆盖所述玻璃鳞片的表面的涂层,该涂层主要成份为金属或者金属氧化物。
设置形成根据本发明第一方面的玻璃鳞片的玻璃基材为满足60≤SiO2≤75以及5<Al2O3≤15。这样确保二氧化硅和氧化铝的含量是充分的,并确保二氧化硅和氧化铝充分作用,形成玻璃主体。进一步而言,所述玻璃转化温度高,可熔性高,耐酸性和耐水性会增加。进一步而言,将氧化钙和氧化钠的含量设置为3≤≤CaO≤≤20和6≤Na2O≤20。因此,在玻璃成形期间的去玻温度和粘度是符合要求的。另外,将氧化锂、氧化钠和氧化钾的总含量设置为9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20。通过用这种方式,碱性金属氧化物的含量是充分的,在玻璃成形期间的去玻温度和粘度是符合要求的。由于玻璃鳞片是由具有上述组成的玻璃基材形成,所述玻璃鳞片的耐热性和化学稳定性得以改善。
特别的是,当满足9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤13时,通过将CaO和Na2O的含量设置为5≤CaO≤20和6≤Na2O≤13,以及当满足13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20时,将CaO和Na2O的含量设置为3≤CaO≤15和9≤Na2O≤20,获得比较容易成模的玻璃鳞片。
当将玻璃基材的工作温度设置为1180℃至1300℃时,会抑制由玻璃温度的降低所造成的可塑性下降和粘性增加,形成厚度均匀的玻璃鳞片。
当通过从所述玻璃基材的工作温度中减去去玻温度所获得的温度差ΔT为0℃至200℃时,会抑制在玻璃成形期间的去玻效应,获得更加均匀的玻璃鳞片。
当所述玻璃基材的玻璃转化温度为550℃至700℃时,所述玻璃鳞片的耐热性得到改善。
当所述玻璃基材的耐酸指数,ΔW,为0.05至1.5的质量百分比时,所述玻璃鳞片的耐酸性增加。
在通过用主要成份为金属或者金属氧化物的涂层涂覆玻璃鳞片的表面而形成的涂覆玻璃鳞片中,涂层的颜色会产生金属色、干涉色或类似颜色。
附图说明
图1(a)是显示一个实施例的玻璃鳞片的示意性立体图,图1(b)是显示所述玻璃鳞片的俯视图。
图2是显示涂覆后的玻璃鳞片的示意性剖视图。
图3是显示在衬底的表面上形成具有玻璃鳞片或者涂覆的玻璃鳞片的涂层膜的状态的剖视图。
图4是显示用于制造所述玻璃鳞片的设备的剖视图;以及
图5是显示用于制造所述玻璃鳞片的另个设备的剖视图。
具体实施方式
现参考附图来详细描述一实施方式。
在本说明书中,表示组成的数值表示为质量百分比。用于制造本实施方式的玻璃鳞片的玻璃基材的组成设置如下,由质量百分比来表示:
60≤SiO2≤75,
5<Al2O3≤15,
3≤CaO≤20,
6≤Na2O≤20,和
9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20。
在本说明书中,SiO2指的是二氧化硅(硅土),Al2O3指的是氧化铝(矾土)、CaO指的是氧化钙,Li2O指的是氧化锂,Na2O指的是氧化钠,K2O指的是氧化钾。
图1(a)是显示玻璃鳞片10的立体图,图1(b)是显示玻璃鳞片10的俯视图。参考图1(a),本实施方式的玻璃鳞片10具有0.1至15μm的平均厚度。进一步而言,玻璃鳞片10具有2至1000的纵横比(平均粒径a/平均厚度t)。因此,玻璃鳞片10是薄的粒子。玻璃鳞片10可以具有如图1(b)所示的六边形,及五边形、八边形等等的平面形状。在本说明书中,平均粒径“a”定义为,如图1(b)所示,当从上方看时的玻璃鳞片10的面积S的平方根,或者a=S1/2。
接下来,将顺次描述玻璃鳞片10的组成、玻璃鳞片10的制造方法、玻璃鳞片10的物理属性、涂覆的玻璃鳞片、以及涂覆料(树脂组合物、涂料、油墨组合物和化妆品)。
玻璃鳞片10的组成
现在描述制造玻璃鳞片10的玻璃基材的组成。
(SiO2)
二氧化硅(SiO2)是形成玻璃鳞片10的主体的主要成份。在这篇说明书中,主要成份是指含量最大的成份。进一步而言,SiO2是在形成玻璃时调节去玻温度和粘度,同时保持玻璃的耐热性的成份。当SiO2的含量小于60质量百分比时,去玻温度升高得太多。这使得制造玻璃鳞片10变得困难,并降低了玻璃鳞片10的耐酸性。当SiO2的含量超过75质量百分比时,玻璃的熔点变得太高,难以均匀地熔化原材料。
因此,SiO2的下限为60质量百分比或者更大,优选的是63质量百分比或者更大,更优选的是64质量百分比或者更大,最优选的是大于65质量百分比。SiO2的上限为75质量百分比或者更小,优选的是70质量百分比或者更小,更优选的是68质量百分比或者更小,最优选的是67质量百分比或者更小。因此,SiO2的含量范围从这些上限和下限的任意组合中选择,例如,优选的是63质量百分比到70质量百分比。
(B2O3)
三氧化二硼(B2O3)是形成玻璃主体的成份,并且是在形成玻璃时调节去玻温度和粘度的成份。当B2O3的含量超过6质量百分比时,会腐蚀熔窑或者保温窑的炉壁,大大缩短了窑的寿命。相应地,B2O3的上限优选的是6质量百分比或者更少,更优选的是小于2质量百分比,再更优选的是少于1质量百分比。最优选的是基本上不含B2O3。
(Al2O3)
氧化铝(Al2O3)是形成玻璃鳞片10的主体的成份,并且是在形成玻璃时调节玻璃的去玻温度和粘性,同时保持耐热性的成份。进一步而言,Al2O3是在增加耐水性的同时减弱耐酸性的成份。当Al2O3为5质量百分比或者更少时,去玻温度和粘度不能得到充分调节,并且/或者耐水性不能得到充分的改善。当Al2O3的含量超15质量百分比时,玻璃的熔点变得太高,难以均匀地熔化玻璃,耐酸性降低。因此,Al2O3的下限大于5质量百分比,优选的是6质量百分比或者更大,更优选的是7质量百分比或者更大,最优选的是8质量百分比或者更大。Al2O3的上限是15质量百分比或者更少,优选的是13质量百分比或者更少,最优选的是12质量百分比或者更少。因此,Al2O3的含量范围从这些上限和下限的任意组合中选择,例如,优选的是8至13质量百分比。
(MgO)
氧化镁(MgO)是在形成玻璃时调节去玻温度和粘度,同时保持玻璃的耐热性的成份。虽然MgO不是必要的,在形成玻璃时,MgO可以用作调节去玻温度和粘度的成份。但是,当MgO的成份超过10质量百分比时,去玻温度升高得太多,难以制造玻璃鳞片10。因此,MgO的下限优选的是0质量百分比或者更大,更优选的是0.1质量百分比或者更大,再更优选的是1质量百分比或者更大,更优选的是2质量百分比或者更大。MgO的上限优选的是10质量百分比或者更小,更优选的是8质量百分比或者更小,甚至更优选的是5质量百分比或者更小,最优选的是4质量百分比或者更小。因此,MgO的含量范围从这些上限和下限的任意组合中选择,例如,优选的是0.1质量百分比至5质量百分比。
(CaO)
氧化钙(CaO)是在形成玻璃时调节去玻温度和粘度,同时保持玻璃的耐热性的成份。但是优选的CaO含量根据碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量而有所不同。
现在描述当碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量为9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤13时CaO的含量。在这种情况下,将CaO的含量设置为5≤CaO≤20。当CaO的含量小于5百分比时,所述去玻温度和粘度不能充分地得到调节。当CaO的含量超过20质量百分比时,去玻温度升高得太多,变得难以制造玻璃鳞片10。因此,CaO的下限是5质量百分比或者更大,优选的是10质量百分比或者更大,更优选的是12质量百分比或者更大,最优选的是大于13质量百分比。CaO的上限是20质量百分比或者更少,优选的是18质量百分比或者更少,更优选的是16质量百分比或者更少。因此,CaO的含量的范围从这些下限和上限所组成的任意组合中选择,例如,优选的是10至18质量百分比。
现在描述当碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量为13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20时CaO的含量。在这种情况下,将CaO的含量设置为3≤CaO≤15。当CaO的含量小于3质量百分比时,去玻温度和粘度不能得到充分的调节。当CaO的含量超过15质量百分比时,去玻温度升高得太多,难以制造玻璃鳞片10。因此,CaO的下限为3质量百分比或者更大,优选的是4质量百分比或者更大,更优选的是5质量百分比或者更大,最优选的是6质量百分比或者更大。CaO的上限为15质量百分比或者更少,优选的是12质量百分比或者更少,更优选的是10质量百分比或者更少。因此,CaO的含量范围从这些上限和下限的任意组合中选择,例如,优选的是4质量百分比至12质量百分比。
(SrO)
氧化锶(SrO)是在形成玻璃时调节去玻温度和粘度的成份。SrO也是降低玻璃的耐酸性的成份。SrO不是必须的,但可以用作在形成玻璃时调节去玻温度和粘度的成份。但是,当SrO的含量超过10质量百分比时,耐酸性减弱。因此,SrO的上限优选的是10质量百分比或者更少,更优选的是5质量百分比或者更少,再优选的是2质量百分比或者更少。最优选的是,基本上不含SrO。
(BaO)
氧化钡(BaO)是在形成玻璃时调节去玻温度和粘度的成份。BaO还是一种减弱玻璃的耐酸性的成份。BaO不是必须的,但是可以用作在形成玻璃时调节去玻温度和粘度的成份。但是,当BaO的含量超过10质量百分比时,耐酸性减弱。相应地,BaO的上限优选的是10质量百分比或者更少,更优选的是5质量百分比或者更少,再优选的是2质量百分比或者更少。最优选的是,基本上不含BaO。
(ZnO)
氧化锌(ZnO)是在形成玻璃时调节去玻温度和粘度的成份。ZnO容易蒸发,因此当其熔化时会分散。当ZnO的含量超过10质量百分比时,由于蒸发所产生的成份比例的变化变得突出,难以掌握它在玻璃中的含量。因此,ZnO的上限优选的是10质量百分比或者更少,更优选的是5质量百分比或者更少,再优选的是2质量百分比或者更少。最优选的是,基本上不含ZnO。
(Li2O,Na2O,K2O)
碱性金属氧化物(Li2O、Na2O和K2O)是在形成玻璃时调节去玻温度和粘度,同时保持玻璃的耐热性的成份。碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量是9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤13和13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20。通过以这种方式增加碱性金属氧化物的含量,容易降低玻璃的去玻温度,并容易减弱玻璃的粘性。换句话说,容易抑制玻璃的去玻性,同时改善了玻璃的成形性。因此,提高了玻璃鳞片10的产率。
当(Li2O+Na2O+K2O)小于9质量百分比时,玻璃的熔点变得太高,难以一致地熔化原材料。制造玻璃鳞片10也变得困难。当(Li2O+Na2O+K2O)超过20质量百分比时,玻璃转化温度变低,且玻璃的耐热性降低。因此,(Li2O+Na2O+K2O)的下限为9质量百分比或者更大,优选的是9.5质量百分比或者更大,更优选的是10质量百分比或者更大。(Li2O+Na2O+K2O)的上限为20质量百分比或者更小,优选的是18质量百分比或者更小,更优选的是16质量百分比或者更小,最优选的是小于15质量百分比。
氧化锂(Li2O)不是必须的,但是用它作为在形成玻璃时调节去玻温度和粘度的成份是较好的。进一步而言,由于Li2O具有降低玻璃熔点的效果,当含有Li2O时,玻璃原材料容易地且均匀地熔化。进一步而言,Li2O具有降低工作温度的效果。这样结果是容易制造玻璃鳞片10。但是,当Li2O的含量超过5质量百分比时,玻璃的转化温度变低,玻璃的耐热性减弱。另外,工作温度相对于去玻温度而言变得太低,玻璃鳞片10变得难以制造。因此,Li2O的下限优选的是0质量百分比或者更大,更优选的是0.1质量百分比或者更大,甚至更优选的是0.5质量百分比或者更大,最优选的是1质量百分比或者更大。Li2O的上限优选的是5质量百分比或者更小,更优选的是4质量百分比或者更小,甚至更优选的是3质量百分比或者更小,最优选的是小于2质量百分比。Li2O的范围从这些上限和下限的任意组合中选择,例如,优选的是0.1质量百分比至4质量百分比或者更小。
使用氧化钠(Na2O)作为在形成玻璃时调节去玻温度和粘度的成份。但是,优选的Na2O的含量根据碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量而有所不同。
现在描述当碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量为9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤13时的Na2O的含量。在这种情况下,当Na2O的含量小于6质量百分比时,玻璃的熔点变得太高,难以均匀地融化原材料。玻璃鳞片10的制造也变得困难。因此,Na2O含量的下限是6质量百分比或者更大,优选的是7质量百分比或者更大,更优选的是8质量百分比或者更大,最优选的是9质量百分比或者更大。Na2O含量的上限为13质量百分比或者更小,优选的是12质量百分比或者更小。Na2O的范围从这些上限和下限的任意组合中选择,优选的是,例如为7质量百分比至12质量百分比或者更小。
现在描述当碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量为13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20时,Na2O的含量。在这种情况下,当Na2O的含量超过20质量百分比时,玻璃的转化温度变低,玻璃的耐热性减弱。因此,Na2O含量的下限为9质量百分比或者更大,优选的是10质量百分比或者更大,更优选的是11质量百分比或者更大,最优选的是12质量百分比或者更大。Na2O的含量的上限为20质量百分比或者更小,优选的是17质量百分比或者更小,更优选的是小于15百分比,最优选的是14质量百分比或者更小。Na2O的范围从这些上限和下限的任意组合中选择,优选的是,例如为10质量百分比至17质量百分比或者更小。
氧化钾(K2O)不是必须的,但是在形成玻璃时用它作为调节去玻温度和粘度的成份是较好的。但是,当K2O的含量超过5质量百分比时,玻璃的转化温度变低,玻璃的耐热性减弱。因此,K2O的下限优选的是0质量百分比或者更大,更优选的是0.1质量百分比或者更大,甚至更优选的是0.5质量百分比或者更大。K2O的上限优选的是5质量百分比或者更小,更优选的是3质量百分比或者更小,甚至更优选的是小于2质量百分比,最优选的是1质量百分比或者更小。K2O的含量从这些上限和下限的任意组合中选择,例如为,0.1质量百分比至3质量百分比或者更小。
(TiO2)
氧化钛(TiO2)是增加玻璃的可熔化性和玻璃鳞片10的化学稳定性和紫外线吸收性的成份。虽然TiO2不是必要的成份,但是,优选的是,包含TiO2作为调节玻璃的可熔化性和玻璃鳞片10的化学稳定性和光学属性的成份。但是,当TiO2的含量超过5质量百分比时,去玻温度升高得太多,制造玻璃鳞片10变得困难。因此,TiO2的下限优选的是0质量百分比或者更大,更优选的是0.1质量百分比或者更大。TiO2的上限优选的是5质量百分比或者更小,更优选的是2质量百分比或者更小,甚至更优选的是小于1质量百分比。
(ZrO2)
二氧化锆(ZrO2)是在形成玻璃时调节去玻温度和粘度的成份。进一步而言,ZrO2作用在于增加玻璃的去玻生长的速度。但是,当ZrO2的含量超过5质量百分比时,去玻温度升高得太多,制造玻璃鳞片10变得困难。因此,ZrO2的上限优选的是5质量百分比或者更小,更优选的是2质量百分比或者更小,甚至更优选的是1质量百分比或者更小。最优选的是,基本上不含ZrO2。
(Fe)
铁(Fe)通常以Fe2+或Fe3+的状态存在于玻璃中。Fe3+是增加玻璃鳞片10的紫外线吸收性的成份,Fe2+是增加热射线吸收性的成份。虽然铁(Fe)不是必要的成份,但是,优选的是,加入铁(Fe)作为调节玻璃鳞片10的光学属性的成份。进一步而言,甚至是当不打算加入铁时,来自其它工业原材料的铁(Fe)也会不可避免地混入其中。当铁(Fe)的含量增加时,玻璃鳞片10的着色变得鲜艳。在玻璃鳞片10的色调和色泽重要的应用中,这样的着色可能不是优选的。因此,以Fe2O3计,铁(Fe)的上限优选的是5质量百分比或者更小,更优选的是2质量百分比或者更小,甚至更优选的是0.5质量百分比或者更小,特别优选的是0.1质量百分比或者更小。最优选的是基本上不含铁(Fe)。
(SO3)
虽然三氧化硫(SO3)不是必要的成份,但是可以加入它作为净化剂(finingagent)。当使用硫酸盐原料时,可以包含0.5质量百分比或者更少的三氧化硫。
(F)
氟容易蒸发,因而当熔化时会散发。进一步而言,难以掌握它在玻璃中的成份。因此,优选的是,基本上不含F。
(MgO+CaO)
当玻璃鳞片10容易制造很重要时,MgO和CaO的含量总和(MgO+CaO)是重要的,它们是在形成玻璃时,用于调节去玻温度和粘度的成份。但是,优选的MgO和CaO的成份之和(MgO+CaO)根据碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量而有所不同。
现在描述当碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量为9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤13时,MgO和CaO的含量之和(MgO+CaO)。在这种情况下,优选的是该和为5≤(MgO+CaO)≤30。当(MgO+CaO)小于5质量百分比时,玻璃鳞片10的耐酸性变得不足。当(MgO+CaO)超过30质量百分比时,去玻温度升高得太多,制造玻璃鳞片10变得困难。因此,(MgO+CaO)的下限优选的是5质量百分比或者更大,更优选的是11质量百分比或者更大,甚至更优选的是13质量百分比或者更大,最优选的是大于14质量百分比。(MgO+CaO)的上限优选的是30质量百分比或者更小,更优选的是26质量百分比或者更小,甚至更优选的是23质量百分比或者更小,最优选的是20质量百分比或者更小。(MgO+CaO)的范围从这些上限和下限的任意组合中选择,例如,是11质量百分比至26质量百分比。
现在描述当碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)的总含量是13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20时,MgO和CaO的含量之和(MgO+CaO)。在这种情况下,优选的是,该和为3≤(MgO+CaO)≤25。当(MgO+CaO)小于3质量百分比时,玻璃鳞片10的耐酸性会不足。当(MgO+CaO)的含量超过25质量百分比时,去玻温度升高得太多,制造玻璃鳞片10变得困难。因此,(MgO+CaO)的下限优选的是3质量百分比或者更大,更优选的是6质量百分比或者更大,甚至更优选的是8质量百分比或者更大,最优选的是10质量百分比或者更大。(MgO+CaO)的上限优选的是25质量百分比或者更小,更优选的是20质量百分比或者更小,甚至更优选的是17质量百分比或者更小,最优选的是15质量百分比或者更小。(MgO+CaO)的范围从这些上限和下限的任意组合中选择,例如,为8至17质量百分比。
在当前实施方式中,当基本上不包含一种物质时,这意思是,有意不包含该物质,虽然不可避免会例如混入工业原材料。更具体地,这种表述指的是含量小于0.1质量百分比。
如前面所详细描述的,在当前实施实施方式中用于制造玻璃鳞片10的玻璃基材包含有必要的成份SiO2、Al2O3、CaO和Na2O。当必要时,玻璃基材还可以包含B2O3、MgO、SrO、BaO、ZnO、LiO2、K2O、TiO2、ZrO2、铁氧化物(FeO或Fe2O3)、SO3等。
制造玻璃鳞片10的工艺
例如可以使用图4所示的制造设备来制造当前实施方式的玻璃鳞片10。参考图4,在耐火窑坑内熔化且具有上文所描述的玻璃组成的玻璃基材21,由空气喷嘴22输送的气体23鼓成气球,以形成中空的玻璃膜24。所产生的中空的玻璃膜24由两个压辊25压碎以获得玻璃鳞片10。
当前实施方式的玻璃鳞片10例如也可以通过使用图5所示的制造设备来制造。参考图5,倒在转杯26中且具有上文描述的玻璃组成的玻璃基材21,从转杯26的上端在径向上离心式排出,由气流吸引进入上下环状盘27之间的间隙,并被送入环形的旋风式收集器28。当经过环状的盘27之间的间隙时,玻璃基材21被冷却,并固化为薄膜的形式,然后被压成细屑,获得玻璃鳞片10。
玻璃组合物的物理属性
现在详细描述在当前实施方式中玻璃鳞片10的物理属性。
(热属性)
熔化了的玻璃的粘度为100帕·秒(1000P)时的温度称为工作温度,它最适合形成玻璃鳞片10。例如,用图4的制造设备,中空的玻璃膜24的平均厚度,即,玻璃鳞片10的平均厚度,优选的是0.1至15μm。当形成这样的薄的中空玻璃膜24时,玻璃的温度急剧下降。由于温度的下降,中空玻璃膜24的可塑性突然降低,使中空玻璃膜24难以拉长。可塑性降低使得中空的玻璃膜24难以均匀地生长,玻璃膜的厚度可能波动。以这种方式获得的玻璃鳞片10的平均厚度优选的是0.1至15μm,更优选的是0.5至5μm,特别优选的是0.5至1μm。当玻璃鳞片10的平均厚度小于0.1μm时,难以制备具有一致性高的玻璃鳞片10。当所述平均厚度大于15μm时,玻璃鳞片10的厚度变得不均匀。
工作温度为1180℃至1300℃。当工作温度小于1180℃时,变得难以一致地形成中空的玻璃膜24。结果,变得难以获得具有高一致性的玻璃鳞片10。当工作温度超过1300℃时,玻璃制造设备易于被热侵蚀。这样会缩短设备的寿命。工作温度的下限优选的是1180℃或者更大,更优选的是1200℃或者更大,甚至更优选的是1210℃或者更大,最优选的是1220℃或者更大。工作温度的上限优选的是1300℃或者更小,更优选的是1280℃或者更小,甚至更优选的是1260℃或者更小,最优选的是1250℃或者更小。因此,优选的是,工作温度例如为1200℃至1280℃。
去玻温度在大约1050℃至大约1200℃。在本说明书中,去玻指的是从玻璃基材21产生和生长的晶体变浑浊的情况。由这种熔化了的基材21所制造的玻璃包括结晶凝聚物,因此不优先选择它作为玻璃鳞片10。
工作温度中减去去玻温度所得到的温差ΔT增加使在玻璃成形期间发生去玻的可能性变小,可以制造成品率高的均质的玻璃鳞片10。当使用具有0℃或者更大的温差ΔT的玻璃时,例如,可以使用图4和图5所示的制造设备高成品率地制造玻璃鳞片10。因此,ΔT优选的是0℃或者更大,更优选的是30℃或者更大,甚至更优选的是40℃或者更大,最优选的是60℃或者更大。但是,为了便于调节玻璃组合物,优选的是,ΔT为200℃或者更小。更优选的是,ΔT为180℃或者更小,特别优选的是ΔT为160℃或者更小。因此,温差ΔT优选的是,例如,20℃至180℃。
(玻璃转化温度)
玻璃鳞片10具有随着玻璃的转化温度(玻璃转化点,Tg)的增加而增加的耐热性,当进行需要加热到高温的工艺时,变得难以变形。只要玻璃的转化温度为550℃或者更高,在玻璃鳞片10的表面上形成主要成份为金属或者金属氧化物的涂层的工艺中,玻璃鳞片10的形状不大可能变化。玻璃鳞片10或者涂覆的玻璃鳞片可以与涂料混合在一起,用于诸如烘漆之类的应用。在当前实施方式中说明的玻璃组合物容易获得具有550℃或者更高的玻璃转化温度的玻璃。玻璃鳞片10的玻璃转化温度优选的是550℃或者更高,更优选的是560℃或者更高,甚至更优选的是570℃或者更高,最优选的是580℃或者更高。玻璃转化温度的上限优选的是大约700℃,更优选的是650℃或者更低。因此,玻璃转化温度优选的是550℃至700℃,更优选的是560℃至650℃。
(化学稳定性)
当前实施例的玻璃鳞片10具有优良的化学稳定性,诸如耐酸性、耐水性和耐碱性。因此,当前实施例的玻璃鳞片10最佳的是用于诸如树脂模制产品、涂料、化妆品和油墨之类的应用中。
使用如下面所测量的质量下降率(mass decrease rate)ΔW作为耐酸性指数。压碎用于制造玻璃鳞片10的玻璃基材并使其通过JIS Z 8801中规定的710μm的辅助目筛和590μm的标准目筛。将一定量的其尺寸不能穿过420μm标准目筛(对应玻璃比重相同的克数)的玻璃粉末浸入80℃的10质量百分比的100mL的硫酸水溶液中72小时,得到质量下降率ΔW。质量下降率ΔW越低,表示耐酸性越高。这种测量方法遵循的是日本光学玻璃工业标准(Japan Optical Glass Industrial Standard(JOGIS))的“光学玻璃的化学稳定性的测量方法(粉末方法)06-1975”。但是,在稍后所描述的例子中,使用10质量百分比的硫酸水溶液代替JOGIS测量方法所规定的使用0.01N(mol/L)的硝酸水溶液。将硫酸水溶液的温度设置为80℃,液体量设置为100mL,代替JOGIS测量方法中所规定的80mL。进而,处理时间为72小时,而不是JOGIS测量方法中所规定的60分钟。用于制造玻璃鳞片10的玻璃基材是通过熔化现有的玻璃原材料所制造的玻璃样品。
当在酸性环境下使用包含玻璃鳞片10的涂料等作为耐腐蚀性衬料时,期望前述的表示玻璃耐酸性的指数(质量下降率ΔW)为一个小的值。当质量下降率ΔW是一个大的值时,所述耐腐蚀性衬料在酸性环境下的耐腐蚀性变低。因此,质量下降率ΔW优选的是1.5质量百分比或者更小,更优选的是0.8质量百分比或者更小,更优选的是0.4质量百分比或者更小。质量下降率ΔW的下限通常情况下在大约0.05质量百分比,优选的是0.1质量百分比或更大。因此,质量下降率ΔW例如优选地为0.1至0.4质量百分比。
涂覆的玻璃鳞片
如图2所示,在前面描述的作为芯材的玻璃鳞片10的表面形成主要成份为金属或金属氧化物的涂层11,来制造涂覆的玻璃鳞片12。优选的是,涂层11可以基本上由金属和金属氧化物中的至少一种形成。涂层11可以具有单层、混合层和多层结构中的任意一种。
更具体地,涂层11是由从银、金、铂、钯和镍所组成的组中所选择的至少一种金属所形成。可替换的是,涂层11是由从钛氧化物、铝氧化物、铁氧化物、钴氧化物、锆氧化物、锌氧化物、锡氧化物和二氧化硅所组成的组中所选择的至少一种金属氧化物形成。在这些物质中,优选的是二氧化钛和氧化铁,其中,二氧化钛具有高的折射指数和透明性,并且其中干扰色的着色是令人满意的,而铁氧化物可以产生特征干扰色
涂层11可以是包括第一膜和第二膜的层叠的膜,其中所述第一膜的主要成份是金属,所述第二膜的主要成份是金属氧化物。
可以在作为芯材的玻璃鳞片10的整个表面形成涂层11。可替换的是,可以在玻璃鳞片10的部分表面上形成涂层11。
涂层11的厚度可以根据应用设定。可以采用任何诸如周知的工艺作为在玻璃鳞片10上形成涂层11的工艺。例如,可以应用周知的诸如溅镀工艺、溶胶-凝胶工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、液相沉积(LPD方法)工艺,或者是用于从金属盐沉积氧化物的工艺。LPD工艺从反应溶液沉积金属氧化物薄膜在衬底或类似物体上。
应用(树脂组合物、涂料、油墨组合物和化妆品)
玻璃鳞片10或者涂覆的玻璃鳞片12作为颜料或者加强填料通过已知的手段与树脂组合物、涂料、油墨组合物、化妆品之类混合在一起。这增加了树脂组合物、涂料、油墨组合物、化妆品之类的色调和色泽。进一步而言,这种树脂组合物、涂料和油墨组合物的尺寸精度、强度等得到改善。图3是显示具有涂覆有涂料的表面的衬底13的例子的示意性剖视图,在所述涂料中混合有玻璃鳞片10。如图3所示,玻璃鳞片10或者涂覆的玻璃鳞片12散布在涂层膜14的树脂基体15内。
可以根据应用依照需要来选择和使用通常所知的树脂组合物、涂料、油墨组合物和化妆品。依照需要来设置玻璃鳞片10和这些材料的混合比例。进一步而言,可以应用任何周知的方法来混合玻璃鳞片10与这些材料。例如,当混合玻璃鳞片10或者涂覆的玻璃鳞片12与涂料时,可以根据需要选择热硬化树脂、热塑性树脂或者固化剂与基质树脂(hostmaterial resin)混合。
热硬化树脂没有特别的限制,可以是丙烯酸(acrylic)树脂、聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、氟碳树脂、聚酯-聚氨酯可固化树脂、环氧-聚酯可固化树脂、丙烯酸-聚酯树脂、丙烯酸-聚氨酯可固化树脂、丙烯酸-三聚氰胺可固化树脂、聚酯-三聚氰胺可固化树脂等。
所述可热塑树脂没有特别限制,可以为,例如,聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丁烯、聚丁烯对苯二甲酸酯、形成这些物质的单体共聚物、聚苯硫醚、聚苯醚、聚醚醚酮、液晶聚合物(类型I、类型II或类型III)、可热塑的氟碳树脂之类。
固化剂并不特别受到限制,可以为多异氰酸酯、胺、聚酰胺、多元酸、酸酐、聚硫化合物、三氟化硼酸、酸二肼(dihydrazide)、咪唑(imidazole)之类。
进一步而言,当混合玻璃鳞片10或者涂覆的玻璃鳞片12在树脂组合物中时,可以使用上文描述的热硬化树脂或者可热塑性树脂中的任意一种作为基质树脂。
油墨组合物可以是诸如任意类型的圆珠笔和签字笔之类的用于书写的墨,或者是诸如凹版印刷和胶印油墨之类的印刷油墨。玻璃鳞片10或者涂覆的玻璃鳞片12可以用于这种油墨组合物中的任意一种。形成油墨组合物的载色料(vehicle)使颜料散开,并且作用在于使油墨凝固在纸张上。载色料是由树脂、油和溶剂形成的。
用于书写工具油墨的载色料的树脂例如包括丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、丙烯酸单体-醋酸乙烯共聚物,诸如黄原胶之类的微生物多糖以及诸如瓜尔胶之类的水溶性多糖。进一步而言,溶剂的例子包括水、乙醇、烃、酯之类。
用于凹印油墨载色料的树脂例子包括松香、木松香、妥尔油松香、石灰松香、松香酯、马林酸树脂、聚酰胺树脂、乙烯基树脂、硝酸纤维素、醋酸纤维素、乙荃纤维素、氯化橡胶、环化橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、沥青、达马脂、虫胶之类、这些树脂的混合物、和溶解上述树脂的水溶性树脂或者乳液树脂。凹印油墨载色料的溶剂的例子包括烃、乙醇、醚、酯和水。
胶印油墨载色料(offset ink vehicle)的例子包括松香改性酚醛树脂、石油树脂、醇酸树脂和从这些树脂中任意一类树脂中获得的干性改性树脂。胶印油墨的油的例子包括诸如亚麻籽油、桐油和大豆油之类的植物油。示例的胶印油墨载色料的溶剂包括正构烷烃、异构烷烃、芳烃、环烷、阿尔法-烯烃和水。可以选择现有的诸如染料、颜料、表面活性剂、润滑剂、去沫剂和匀染剂之类的添加剂混入上文描述的载色料成份中。
化妆品的例子包括诸如面部化妆品、彩妆(makeup)化妆品和头发化妆品之类的种类很宽的化妆品。在这些化妆品中,最佳的是用于诸如粉底、香粉、眼影、隔离霜、指甲油、眼线笔、睫毛膏、唇膏和装饰性粉(fancy powder)之类的彩妆化妆品中。
根据化妆品的应用,当需要时,对玻璃鳞片10执行疏水(hydrophobizing)处理。疏水处理可以通过下文描述的五种工艺中的任何一种工艺来执行。
(1)使用诸如甲基含氢聚硅氧烷、高粘性硅酮油或者硅酮树脂之类的硅酮化合物的工艺。
(2)使用诸如阴离子表面活性剂或者阳离子表面活性剂之类的表面活性剂的工艺。
(3)使用诸如尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、各种类型的氟碳树脂[聚四氟乙烯树脂(PTFE)、四氟乙烯-全氟代烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯聚合物(FEP)、四氟乙烯-乙烯聚合物(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)之类]、聚氨基酸之类的聚合物复合物的工艺。
(4)使用含有全氟族的复合物、卵磷脂、胶原、金属皂、亲脂性蜡、多元醇部分酯化物或者完全酯化物及之类的工艺。
(5)组合上述工艺的工艺。
除了上文描述的工艺之外,可以使用其它工艺,只要这种工艺可应用于粉末的疏水处理。
当需要时,可以将其它常用于化妆品的材料与前面提到的化妆品进行调配。例如,可以使用无机粉、有机粉、颜料或者染色剂(colorant)、碳氢化合物、酯、油剂成分、有机溶剂、树脂、可塑剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、防腐剂、表面活性剂、保湿剂、香料、水、酒精和增稠剂。
无机粉的例子包括滑石粉、高岭土、绢云母、白云母、金云母、鳞云母(lepidolite)、黑云母、锂云母、蛭石、碳酸镁、碳酸钙、硅藻土、硅酸镁、硅酸钙、硅酸铝、硫酸钡、钨酸金属盐、二氧化硅、羟基磷灰石、沸石、氮化硼和陶瓷粉。
有机粉的例子包括尼龙粉、聚乙烯粉、聚苯乙烯粉、苯代三聚氰胺粉、聚四氟乙烯粉、(联苯乙烯苯聚合物(distyrenebenzene)粉)、环氧树脂粉、丙烯酸树脂粉和微晶纤维素。
颜料大致上分类为无机颜料和有机颜料。
无机颜料的例子包括以下按照颜色的分类。无机白色颜料:氧化钛和氧化锌。无机红色颜料:铁氧化物(铁丹)和钛铁。无机棕色颜料:γ-铁氧化物。无机黄色颜料:黄色的氧化铁和赭石。无机黑色颜料:黑色的铁氧化物和炭黑。无机紫色颜料:锰紫(mango violet)和钴紫。无机绿色颜料:钛钴。无机蓝色颜料:诸如为天青石做的蓝色颜料(ultramarine)和普鲁士蓝。
珠光颜料的例子包括覆有钛氧化物的云母、覆有钛氧化物的氯化氧铋、氯化氧铋、覆有钛氧化物的滑石、鱼鳞粉和彩色的覆有钛氧化物的云母。进一步而言,金属粉颜料包括铝粉和铜粉。
有机颜料的例子包括红色201号、202号、204号、205号、220号、226号、228号、405号,橙色203号,橙色204号,黄色205号,黄色401号,蓝色404号之类。
对于诸如滑石、碳酸钙、硫酸钡、锆氧化物和铝白(aluminum white)之类的体质颜料,使用下文描述的通过沉淀(by laking)染料而获得的有机颜料。示例的染料包括红色3号、红色104号、红色106号、红色227号、红色230号、红色401号、红色505号、橙色205号、黄色4号、黄色5号、黄色202号、黄色203号、绿色3号、蓝色1号之类。近一步而言,示例的着色剂(colorant)包括诸如叶绿素和β-胡萝卜素之类的天然着色剂。
碳氢化合物的例子包括异三十烷、流体煤油、凡士林、微晶蜡、石蜡(ozokerite)、地蜡(ceresin)、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、异硬脂酸、鲸蜡醇、乙基癸醇、油醇、十六烷基2-乙酸乙酯、棕榈酸2-乙基己基酯、2-辛基十二醇肉豆蔻酸酯、新戊二醇双-2-乙基己酸酯(neopentyl glycol di-2-ethylhexanoate)、甘油三(2-乙基乙酸盐)、油酸-2-辛基十二烷酯(2-octyldodecyl oleate)、豆蔻酸异丙酯、甘油三异硬脂酸酯、甘油三(椰子油脂肪酸)酯、橄榄油、油梨油、蜂蜡、肉豆蔻醇肉豆蔻酸酯(myristyl myristate)、貂油和羊毛脂。
酯的进一步例子包括硅油、高级脂肪酸、油脂之类。油成份的例子包括高级醇、蜡之类。有机溶剂的例子包括丙酮、甲苯、乙酸丁酯、乙酸酯。树脂的例子包括醇酸树脂、尿醛树脂及之类。可塑剂的例子包括莰酮、乙酰柠檬酸三丁酯及之类。另外,可以使用紫外线吸收剂、抗氧化剂、防腐剂、表面活性剂、保湿剂、香料、水、酒精、增稠剂之类。
化妆品的形状不特别受到限制,可以是粉末、饼、笔、棒、膏、液体、乳胶、霜及之类。
现在描述前面讨论的实施方式的优点。
在当前实施方式的玻璃鳞片10中,将用于制造玻璃鳞片10的玻璃基材的组成设置为60≤SiO2≤75和5<Al2O3≤15。这样获得足够含量的二氧化硅和氧化铝,二氧化硅和氧化铝的作用在于充分地形成玻璃的主体。进一步地,玻璃转化温度高,可熔化性令人满意,耐酸性和耐水性增加。此外,将氧化钙和氧化钠的含量设置为3≤CaO≤20和6≤Na2O≤20。这样,在形成玻璃期间,以符合要求的方式调节所述去玻温度和粘度。
另外,将氧化锂、氧化钠和氧化钾的含量设置为9≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20。这样,碱性金属氧化物的含量是充足的,在玻璃成形期间的去玻温度和粘度是符合要求的。
所述玻璃鳞片是由具有前述组成的玻璃基材制成。这增加了玻璃鳞片10的耐热性和化学稳定性。优良的耐热性会抑制当将玻璃鳞片10加热到高温时的变形。进一步而言,由于有优良的耐酸性,例如,在酸性环境下,可以将玻璃鳞片10涂耐腐蚀性衬料上,并且当用作使用酸溶液进行液相处理所形成的涂层的基材时,是有效的。进一步而言,可以将所述工作温度控制在相对低的温度。这样方便于制造玻璃鳞片10。
将用于制造玻璃鳞片10的玻璃基材的工作温度设置为1180℃至1300℃。这样抑制了由于玻璃温度降低所造成的粘度的增加和可塑性的降低。这样方便于制造厚度均匀的玻璃鳞片10。
用于制造玻璃鳞片10的玻璃基材的工作温度上减去去玻温度所获得的温差ΔT设置为0℃至200℃。这样抑制了在形成玻璃时的去玻,并获得进一步均匀的玻璃鳞片10。
用于制造玻璃鳞片10的玻璃基材的转化温度设置为从550℃至700℃。这样增加了玻璃鳞片10的耐酸性。
将指示用于制造玻璃鳞片10的玻璃基材的耐酸性的指数ΔW设置为0.05至1.5的质量百分比。这样增加了所述玻璃鳞片的耐酸性。
在涂覆的玻璃鳞片12中,玻璃鳞片10的表面覆有涂层11,其主要成份为金属或者金属氧化物。涂层11允许着色为金属色或者干扰色。因此,涂覆的玻璃鳞片12非常适合作为珠光颜料。
使用示例和比较示例进一步具体描述上文讨论的实施方式。但是,本发明不局限于这些例子。
示例1至60以及比较例1至4
通过混合现有的诸如硅砂之类的玻璃原材料来制备表1至7所示的组合物,为每个示例和比较例生成几批玻璃基材。可以使用电炉来加热每批玻璃基材至1400℃至1600℃,熔化每批玻璃基材。然后保持这种条件大约四个小时,直到所述组合物变得均质。然后,将玻璃基材倒在钢盘上,在电炉内缓慢冷却到室温以获得玻璃样品。
通过这种方式准备的玻璃样品的热膨胀系数是用市场上可买到的膨胀计(RigakuCorporation,Thermomechanical Analyzer TMA 8510)来测量,从所述热膨胀曲线的系数获得玻璃转化温度。使用现有的铂金球提起(platinum ball lifting)方法来检测粘度和温度之间的关系,从该结果获得工作温度。在铂金球提起方法中,首先将铂金球浸在熔化了玻璃中。然后,为了测量粘性,将当以恒定的速度提起铂金球时的负荷(阻力)和作用在铂金球上的重力或浮力的关系应用到斯托克定理,该定理表示的是当微粒放在流体中时,在粘力和降落速度之间的关系。
压碎玻璃样品,将尺寸能穿过JIS Z 8801所规定的1.0mm的标准目筛但不能穿过2.8mm的标准目筛的碎片放入铂金皿(platinum boat)内,在电炉内用(900℃至1400℃)的温度梯度加热两个小时。然后,从与晶体出现的位置对应的电炉的最高温度得到去玻温度。为了补偿电炉内因位置而产生的温度特性的变化,预先测量电炉内预定位置处的温度特性。将玻璃样品放置在所述预定的位置,以测量去玻温度。
表1至表7显示的是测量结果。表1至7中所示的玻璃组合物是所有用质量百分比所表示的值。如上文所描述的,此处,ΔT是从工作温度中减去去玻温度所获得的温差,如上文所述,ΔW是耐酸性指数。玻璃样品是压碎的。收集一定量的尺寸可通过710μm补充目筛和590μm标准目筛(由JIS Z 8801规定)且无法穿过420μm标准筛孔(对应于与玻璃比重相同的克数)的玻璃粉,并将其浸入100mL80℃的10%质量的硫酸水溶液中72小时,以获得质量下降率。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
示例1至60的转化温度为554℃至614℃。这表示这些玻璃具有优良的耐热能力。这些玻璃的工作温度为1203℃至1296℃。这样的温度使得,在制造玻璃鳞片10时,保持符合要求的粘度和可塑性。进一步而言,ΔT(工作温度-去玻温度)为41℃至175℃。这是在玻璃鳞片10的制造过程中不会造成去玻的温度差。在这些玻璃中,作为耐酸性指数的质量下降率ΔW为0.12至0.35质量百分比。这表示玻璃鳞片10具有符合要求的耐酸性。
相反,在比较例1和例2中所示的现有技术的平板玻璃组合物和C玻璃的Al2O3的含量超出了本发明的范围。因此,玻璃转化温度是549℃至553℃,低于例1至60。进一步而言,工作温度是1165℃至1172℃,低于示例1至示例60。比较例3中所示的现有技术的E玻璃的SiO2和CaO的含量超过了本发明的范围。因此,质量下降率(mass decrease rate)ΔW是7.40质量百分比,耐酸性不如示例1至示例60。进一步而言,比较例4不包括CaO,而CaO是本发明的必要成份。因此,工作温度为1331℃,比示例1至例60高。
在上文的结果中,如在示例1至60中,二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)和碱性金属氧化物(Li2O、Na2O、K2O)的含量在本发明的范围内的玻璃具有优良的耐热性、化学稳定性(耐酸性)和可成形性。另外,将所述玻璃的工作温度设置在本发明的范围内。这抑制了因玻璃温度的降低而造成的粘度的增加和可塑性的降低,如下文所描述的,所形成的玻璃鳞片10具有均匀的厚度。
然后,使用示例1至60的玻璃来制造玻璃鳞片10和涂覆的玻璃鳞片12。每种组合物的玻璃再次在电炉中熔化,然后当它们冷却时,形成为小球。将这些小球送至图4所示的制造设备来均匀地制造平均厚度为0.5至1μm的玻璃鳞片10。使用电子显微镜(KeyenceCorporation,Real Surface View Microscope,VE-7800)来从100个玻璃鳞片的横截面测量玻璃鳞片的厚度,获得玻璃鳞片的平均厚度。
示例61至120
使用所述方式制造的具有示例1至60的组成的玻璃鳞片,通过下文描述的步骤来制造示例61至120的涂覆的玻璃鳞片12。首先,将玻璃鳞片压成适当的粒径。然后,执行液相处理,以用二氧化钛覆盖玻璃鳞片的表面。液相处理从金属盐将二氧化钛沉积在玻璃鳞片10的表面上。更具体而言,作为金属盐的二水合氯化亚锡溶解在离子交换水中,加入稀盐酸将PH值调节到2.0至2.5。玻璃鳞片10加入溶液内,同时进行搅拌,然后经过十分钟后进行过滤。接下来,将氯铂酸六水合物(chloroplatinic acid hexahydrate)溶解在离子交换水中,同时搅拌,过十分钟后进行过滤。然后,将盐酸溶液(35质量百分比)加入离子交换水中,以获得PH值为0.7的盐酸溶液。将玻璃鳞片10加入酸溶液中,同时进行搅拌,溶液温度加热到75℃。
此外,以0.2g/分钟(以钛计)的速率将四氯化钛(TiCl4)溶液加入上述溶液。同时,加入氢氧化钠以保持pH值不变。经由中和反应,将二氧化钛(Ti O2)或其水合物沉积在玻璃鳞片10的表面2小时。然后,对在其上形成有涂层11的玻璃鳞片10进行过滤并以180℃的温度干燥两小时。用电子显微镜观察以此方式制造的涂覆玻璃鳞片12,并确认玻璃鳞片10的表面上形成氧化钛涂层11。
示例121至180
使用具有例1至60的组成的玻璃鳞片,通过下文描述的步骤来制造示例121至180的涂覆的玻璃鳞片12。首先,将玻璃鳞片压成适当的颗粒直径。然后,通过执行现有的无电镀,用银涂覆所述玻璃鳞片的表面。现在描述现有的无电镀。首先,以与示例61至120同样的方式,在玻璃鳞片10上使用氯化亚锡和氯铂酸六水合物进行预处理。然后,将200g的硝酸银和适量的氨水加入10L的离子交换水中来制备银液(silver liquid)。然后,将已经进行了预处理的1kg的玻璃鳞片加入银液中,同时进行搅拌。再加入作为还原液的14质量百分比的酒石酸钠钾溶液,玻璃鳞片10的表面覆上银。之后,过滤玻璃鳞片10,并在400℃的温度下干燥两个小时,以获得表面具有银涂层11的玻璃鳞片10。
在显微镜下观察以这种方式形成的涂覆玻璃鳞片12,并确认在玻璃鳞片10的表面形成了银涂层11。
示例181至240和比较例12
压碎具有示例1至60的组成的玻璃鳞片10为预定的颗粒直径,然后与聚酯树脂进行混合,以获得示例181至240的含有玻璃鳞片10的聚酯树脂组合物。聚酯树脂组合物其玻璃鳞片10有符合要求的分散性,达到符合要求的外观。
示例241至300
示例61至120的涂覆玻璃鳞片12与环氧丙烯酸酯混合,以获得例241至300的包含涂覆玻璃鳞片12的乙烯基酯涂料。乙烯基酯涂料其玻璃鳞片10具有符合要求的分散性,并达到符合要求的外观。
示例301至360
示例61至120的涂覆玻璃鳞片12与粉底(foundation)(面部化妆品)混合,获得例301至360的包含有涂覆玻璃鳞片12的化妆品。化妆品其涂覆玻璃鳞片12的分散性符合要求,这对化妆品而言是符合要求的。
示例361至420
示例61至120的涂覆玻璃鳞片12与油墨组合物进行混合,其中着色剂一树脂和有机溶剂以预定的量进行混合,以获得示例361至420的含有涂覆玻璃鳞片12的油墨组合物。油墨组合物其玻璃鳞片10具有符合要求的分散性,这是符合要求的油墨组合物。
可以对上文讨论的实施方式进行如下文所描述的修改。
可以规定玻璃基材的熔化温度的范围,使得玻璃鳞片10的平均厚度变得固定。
可以添加氧化铯(Ce2O)、氧化铷(Rb2O)之类的一价碱金属的氧化物至碱性金属氧化物(Li2O+Na2O+K2O)。
作为制造玻璃鳞片10的玻璃基材的组合物,在碱性金属氧化物Li2O、Na2O和K2O中,可以规定两种成份或者一种成份的范围,以限定调节玻璃主体(skeleton)的成份的范围。
玻璃鳞片10在厚度方向具有剖面形状,具有两个平行的主表面。可替换的是,所述两个主表面可以彼此倾斜(锥形的)。
现在描述可以从前文讨论的实施方式中识别出的技术特征。
玻璃基材的工作温度是1230℃至1290℃。在这种情况下,玻璃鳞片的厚度的均匀性得到改善。
玻璃鳞片10的平均厚度为0.1至15μm。在这种情况下,增加了玻璃鳞片的厚度的均匀性,使得可以有效地利用玻璃鳞片的属性。
将玻璃基材设置为满足64≤SiO2≤70。在这种情况下,玻璃鳞片的耐热性增加,当形成玻璃时的去玻温度和粘度是符合要求的,耐酸性得到改善。
涂覆玻璃鳞片的涂层中的主要成份--金属是从由镍、金、银、铂和钯所组成的组中所选择的至少一种金属。
涂覆玻璃鳞片的涂层中的主要成份--金属氧化物是从由钛氧化物、铁氧化物、钴氧化物、锆氧化物、锌氧化物、锡氧化物和硅氧化物所组成的组中所选择的至少一种。
树脂组合物的特征在于含有所述玻璃鳞片或者涂覆玻璃鳞片。
这样的树脂组合物包含有诸如强度、尺寸的精度等等之类的物理属性得到改善了的树脂模制品。
一种涂料,特征在于包含有所述玻璃鳞片或者涂覆玻璃鳞片。这给由涂料所形成的涂料膜增加了金属色或者光泽。
一种油墨组合物,特征在于包含所述玻璃鳞片或者涂覆玻璃鳞片。这给由所述油墨组合物所形成的字、图片等等之类增加了金属色或者光泽。
化妆品,特征在于包含所述金属鳞片或者涂覆玻璃鳞片。这在使用化妆品之后,给脸部或类似的地方增加了色调和光泽。
Claims (10)
1.一种玻璃鳞片,其特征在于,该玻璃鳞片由玻璃基材形成,以质量百分比表示,该玻璃基材包含:
60≤SiO2≤75;
9.65<Al2O3≤15;
8.15≤CaO≤15;
9≤Na2O≤17;和
13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20,
其中Fe2O3的含量为0.5质量百分比或者更小,ZnO的含量为2质量百分比或者更少,基本不含银(Ag),且B2O3的含量小于0.1质量百分比。
2.根据权利要求1的玻璃鳞片,其中,形成所述玻璃鳞片的玻璃的工作温度为1180℃至1300℃。
3.根据权利要求1的玻璃鳞片,其中,所述玻璃基材的工作温度中减去去玻温度得到的温差ΔT为0℃至200℃。
4.根据权利要求1的玻璃鳞片,其中,所述玻璃基材的玻璃转化温度为550℃至700℃。
5.根据权利要求1的玻璃鳞片,其中,所述玻璃基材的耐酸性指数ΔW为0.05至1.5质量百分比。
6.一种涂覆的玻璃鳞片,包括:
根据权利要求1的玻璃鳞片;和
覆盖所述玻璃鳞片的表面的涂层,该涂层的主要成份为金属或者金属氧化物。
7.一种用于制造根据权利要求1的玻璃鳞片的方法,该方法包括:
熔化然后压碎玻璃基材,以质量百分比表示,该玻璃基材包含:
60≤SiO2≤75;
9.65<Al2O3≤15;
8.15≤CaO≤15;
9≤Na2O≤17;和
13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20,
其中Fe2O3的含量为0.5质量百分比或者更小,ZnO的含量为2质量百分比或者更少,基本不含银(Ag),且B2O3的含量小于0.1质量百分比。
8.一种用于形成根据权利要求1的玻璃鳞片的玻璃基材,其中以质量百分比表示,该玻璃基材包含:
60≤SiO2≤75;
9.65<Al2O3≤15;
8.15≤CaO≤15;
9≤Na2O≤17;和
13<(Li2O+Na2O+K2O)≤20,
其中Fe2O3的含量为0.5质量百分比或者更小,ZnO的含量为2质量百分比或者更少,基本不含银(Ag),且B2O3的含量小于0.1质量百分比。
9.根据权利要求1的玻璃鳞片,其特征在于,所述玻璃鳞片用于形成产生金属色或干涉色的涂覆的玻璃鳞片。
10.根据权利要求6的涂覆的玻璃鳞片,其特征在于,所述涂层产生金属色或干涉色。
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