DEN0007638MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 25. August 1953 Bekanntgemacht am 27. September 1956
Die Erfindung bezieht sich auf Emails, die durch Titandioxyd getrübt sind, und zwar besonders auf
solche Emails, die Bleioxyd enthalten. Insbesondere bezieht sich die Anmeldung auf niedrigschmelzende
Emails, wie sie zur Verzierung von Glaswaren benutzt werden, und auf Mittel zur Verbesserung
der Farbe und des Aussehens dieser Emails.
Emails zum Dekorieren von Glas sind allgemein bekannt. Sie sind gekennzeichnet einerseits durch
eine verhältnismäßig niedrige Brenntemperatur, die nötig ist, um ein Verwerfen der Unterlagen zu
verhindern, und andererseits durch einen charakteristischen Ausdehnungskoeffizienten, der genau
mit demjenigen des als Unterlage dienenden Glases übereinstimmen muß, um ein Abplatzen öder
Absplittern oder das Auftreten zusätzlicher innerer Spannungen während der Abkühlung zu vermeiden.
Derartige Emails bestehen aus Bleioxyd, Kieselsäure,
Soda oder Potäsche und Borsäure, denen andere Stoffe, wie Aluminiumoxyd, Zirkorioxyd
und Titandioxyd, in geringen Mengen beigegeben werden können, um die Eigenschaften des fertigen
Emails zu verbessern. Neben den vorerwähnten Stoffen, die eine Fritte für ein klares Email ergeben,
ist es allgemein üblich, den Emails Trübungsmittel oder Farbstoffe verschiedener Art
zuzusetzen, die dem fertigen1 Emails die jeweils gewünschte
Farbe und^ opake Wirkung verleihen.
Zu diesen Stoffen gehört Titändioxyd, das sowohl
als Mühlentrübungsmittel verwendet werden
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kann als auch im Emailversatz eingeschmolzen werden kann. Wird es im Emailversatz eingeschmolzen,
so löst es sich auf, und es bildet sich eine .,klare .Fritte; trotz der Tatsache, daß das
Titandioxyd in der die Fritte bildenden Zusammensetzung: glatt löslich ist, geht es verhältnismäßig
langsam in Lösung, so daß es nach seiner Zugabe zu der abgeschreckten Fritte und nach anschließendem
Brennen bei üblichen Brennzeiten und Tempe-
ίο raturen sich nur in geringem Umfange löst und daher
als Trübungsmittel und zur Erzielung opaker Wirkung dient.
Bei diesen Emails haben sich Schwierigkeiten ergeben, wenn sie sowohl PbO als auch ungelöstes
TiO2 enthalten, da diese beiden Stoffe offenbar
miteinander reagieren und farbige Verbindungen bilden, wodurch die entstehenden Emails nicht
mehr weiß, sondern gelbstichig sind.
Diese Tendenz zur Gelbstichigkeit kann teilweise ausgeschaltet werden durch Benutzung niedrigerer
Brenntemperaturen; diese farbigen Verbindungen sind jedoch sogar bei verhältnismäßig niedrigen
Temperaturen oft störend; die Temperatur, bei der sie in Erscheinung treten, hängt in gewissem Umfange
von der Beschaffenheit und der Zusammen-. ,Setzung der Fritte ab. Höhere Temperaturen verstärken
diese unerwünschten Nebenwirkungen. Das Aussehen dieser farbigen Verbindungen ist
nicht immer im voraus zu bestimmen oder zu kontrollieren, und daher ist der durch Fehlfarben, bedingte
Ausschuß unerwünscht groß.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Schaffung einer verbesserten Zusammensetzung für
Emails, die Titandioxyd als Trübungsmittel enthalten. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf
eine Zusammensetzung für Glasemails, die Titandioxyd als Trübungsmittel zusammen mit Bleioxyd
enthalten und bei üblichen Brenntemperaturen nicht verfärbt werden, auch dann nicht, wenn bei Temperaturen
gebrannt wird, die höher als die üblichen Brenntemperaturen ,liegen. Weitere Erläuterungen
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Allgemein gesehen, umfaßt dieErfindung einGlasemail,
das TiO2 und PbO enthält, wobei wenigstens
ein Teil des Titandioxyds in ungelöstem Zustand vorliegt, und in der wenigstens ein Teil P2O5
auf 100 Teile PbO enthalten ist.
Besonders zweckmäßige Zusammensetzungen ergeben sich, wenn zwischen 1 und 10 Teile P2O5 auf
100 Teile PbO enthalten sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Glasetnails,, die aus Kieselsäure, Borsäure, Alkalioxyd,
Bleioxyd, Titandioxyd und P2O5 bestehen,
wobei wenigstens ein Teil des Titanoxyds in ungelöstem Zustand vorliegt und 1 bis 10 Teile P2O5
auf 100 Teile PbO enthalten sind.
■ Emailzusammensetzungen von Kieselsäure, Alkalioxyd, Borsäure und Bleio'xyd sind allgemein bekannt, jede dieser bekannten Zusammensetzungen kann bei, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden. Typische Zusammensetzungen, wie sie aus wirtschaftlichen Gründen wegen ihrer.,, Brenneigenschaften, .,-wegen ihrer leichten Handhabung und wegen ihrer Verträglichkeit mit der Beschaffenheit und dem Ausdehnungskoeffizienten der meisten Stoffe bevorzugt werden, sind die, die 45 bis 65% PbO, 20 bis 40% SiO2, ο bis 8% Alkalioxyd, das in Form von Na2O, K2O oder Li2O oder ihren Mischungen vorliegen kann, ο bis 8% B2O3 und ο bis 9% TiO2 (gelöst) enthalten. . ■ '■'■ ..'■ S'■.'■■■..,' ;-.;..·■. ■.
■ Emailzusammensetzungen von Kieselsäure, Alkalioxyd, Borsäure und Bleio'xyd sind allgemein bekannt, jede dieser bekannten Zusammensetzungen kann bei, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden. Typische Zusammensetzungen, wie sie aus wirtschaftlichen Gründen wegen ihrer.,, Brenneigenschaften, .,-wegen ihrer leichten Handhabung und wegen ihrer Verträglichkeit mit der Beschaffenheit und dem Ausdehnungskoeffizienten der meisten Stoffe bevorzugt werden, sind die, die 45 bis 65% PbO, 20 bis 40% SiO2, ο bis 8% Alkalioxyd, das in Form von Na2O, K2O oder Li2O oder ihren Mischungen vorliegen kann, ο bis 8% B2O3 und ο bis 9% TiO2 (gelöst) enthalten. . ■ '■'■ ..'■ S'■.'■■■..,' ;-.;..·■. ■.
Andere Bestandteile, wie ZrO2 und Al2O3, Fluoride
u. dgl., können ebenfalls in bei der Herstellung solcher Zusammensetzungen üblicher Weise zugegeben
werden.
Die Menge des als Trübungsmittel benutzten TiO2 hängt teilweise ab von der Löslichkeit des
TiO2- in der jeweils gewählten Emailzusammensetzung,
da Zusammensetzungen, in denen TiO2 in
hohem Maße löslich ist, dazu neigen, einen Teil des TiO2 zu lösen und dadurch seine Wirksamkeit ils
Mittel zum Erzielen opaker Effekte verringern. Die obere Grenze des benutzten TiO2 hängt auch davon
ab, welchen Grad an opaker Wirkung die endgültigen Emails besitzen sollen, und auch von dem
gewünschten Aussehen der Oberfläche, da Emails, die in hohem Grade gefärbt sind, dazu neigen, einen
matten Glanz zu zeigen. Typische Zusammensetzungen benutzen einen Ti O2-Gehalt als Färbemittel
in Höhe von 5 bis 10 Gewichtsprozent der Masse. Die Menge des benutzten P2O5 hängt ab
von der Menge des' in der Zusammensetzung anwesenden PbO und schwankt gleichmäßig mit ihr,
ohne jedoch stöchiometrische Verhältnisse zu zeigen. Es wurde gefunden, daß beste Resultate erzielt
werden, wenn der P2O5-Gehalt 1 bis 10 Teile
beträgt auf 100 Teile PbO. Geringere P2O5-Mengen
können mit entsprechend verminderter Wirkung verwendet werden, während größere Mengen
zwar benutzt werden können, jedoch keine größere Stabilität der Farbe ergeben, sondern zu mattem
Glanz führen können.
Um sicher zu stellen, daß ausreichend P2O5 zur
Erzielung eines weißen Emails unter allen Umständen vorhanden ist, und um die Verwendung
unnötig großer Mengen zu verhindern, was unwirtschaftlich wäre, ist es zu empfehlen, den. P2O3-Gehalt
zwischen 2 und 4 Teilen auf 100 Teile anwesendes PbO zu halten.
Die P2O5-Anteile können der Emailzusammensetzung
in beliebiger Weise zugegeben werden; es ist.jedoch zu empfehlen, sie zur Rohstoffmischung
der Fritte zu geben, um Gleichförmigkeit zu erreichen und mögliche lokalisierte Reaktionen zwisehen
PbO und TiO2, die zu scheckigen Verfärbungen
führen können, zu vermeiden. Die P2O3-Anteile
brauchen natürlich nicht als solche zugegeben zu werden, sie sind nur in Übereinstimmung
mit der gebräuchlichen Übung als Oxyd ausgedrückt; in der Praxis, ist es üblich, die Phosphoranteile
in Form von Phosphaten eines oder mehrerer, das Material der Fritte bildenden Metalle
einzuverleiben, beispielsweise durch Zugabe eines Teiles der Soda als Natriumphosphat oder eines
Teiles des Bleies als Bleiphosphat. Gegebenenfalls
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können die P, (Χ-Anteile auch zusammen mit dem
Titandioxyd in Form von Titanphosphat zugegeben werden, wenn Titandioxyd in dem Material der
Fritte anwesend ist. Auch die anderen Oxyde brauchen nicht als reines·. Oxyd zugegeben zu
werden. B2O3 wird üblicherweise als Borax
(Natriummetaborat) oder als andere Borate, die Alkalioxyde als Hydroxyde, Borate, Phosphate,
Karbonate od. dgl. zugegeben, was jeweils von den an die Zusammensetzung gestellten. Forderungen
abhängt. Desgleichen können auch die Titandioxydanteile als Ti O2, Natriumtitanat u. dgl. zugegeben
werden.
Die Brenntemperatur der Emails hängt ab von ihrer jeweils gewählten Zusammensetzung und
wird nicht wesentlich geändert durch die Anwesenheit von P2O5 mit der Ausnahme, daß das P2O5
in Mengen gemäß der Erfindung die Benutzung höherer Brenntemperaturen erlaubt, sofern dies gewünscht
wird, ohne daß die Farbe oder die Eigenschaften des endgültigen Emails nachträglich beeinflußt
werden. Dies ist in den Beispielen dargestellt, wo ein Email, das P2 O5 gemäß der
vorliegenden Erfindung enthält, erfolgreich bei Temperaturen zwischen 550 und 6oo° gebrannt
werden konnte, während ein ähnliches Email, das kein P2O5 enthielt, bei einer Brenntemperatur von
5500 verfärbt wurde.
Zur weiteren Darstellung der Erfindung dienen die folgenden Beispiele:
Es wurde eine Emailfritte aus folgender RoV
. Stoffmischung hergestellt: 200 Teile Pb3O4,
88,2 Teile SiO2, 27,7 Teile Na2CO3, 13,4 Teile
H3BO3, 12TeUeTiO2, 11,2 Teile ZrO2, 4,2 Teile
NaH2PO4H2O.
Es ergibt sich hieraus folgende oxydische Zusammensetzung:
58,5°/o PbO, 26,40/0 SiO2, 5,1 °/o
Na2O, 2,3«/0 B2O3, 0,7% P2O5, 3.4% ZrO2.
Es wird festgestellt, daß das Gewichtsverhältnis P2O5 : PbO in der vorstehenden Verbindung ungefähr
0,012 beträgt.
Aus dieser Zusammensetzung wurde eine Fritte in üblicher Weise dadurch hergestellt, daß die Bestandteile
trocken gemischt und Vs Stunde lang bei 11000 geschmolzen wurden und darauf die geschmolzene
Masse in Wasser granuliert wurde.
Hierbei ergaben sich klare, farblose Granalien. Diese Granalien wurden dann mit 5 Gewichtsprozent
weißem Titandioxyd als Farbkörper gemischt und in einer Kugelmühle vermählen zu einer
fein verteilten, gleichmäßig gefärbten Emailgrundmasse. Diese Grundmasse wurde mit 10% einer
wäßrigen Lösung von Oxyäthylzellulose mittlerer Viskosität in einem Anteil vermischt, der zur Bildung
einer verwendbaren Flüssigkeit ausreichte, und dann auf eine Glasplatte aufgetragen.
Die Glasplatte wurde 25 Minuten lang auf 6oo° erhitzt, um das Email darauf einzubrennen, und
dann unter Abkühlung um 500 pro Stunde bis auf unterhalb 2000 erkalten lassen. Man ließ die Glasplatte
auf Raumtemperatur abkühlen und überprüfte, sie. Der Emailbelag war eben, opak und
glänzend; er neigte nicht zur.Rissebildung und zum Absplittern .und war in jeder Hinsicht als ein
durchaus gutes Email zu bezeichnen. Die Farbe war rein weiß mit einem leichten bläulichen Stich.
Um diese Resultate mit denjenigen zu vergleichen, die bei Benutzung einer ähnlichen Fritte
ohne Phosphat erzielt wurden, wurde. eine Fritte
gemäß der obigen Zusammensetzung hergestellt, bei. der die 4,2 Teile NaH2PO4H2O ersetzt waren
durch zusätzliche 1,4 Teile Na2CO3,: so daß sämtliche
Oxydkomponenten in den gleichen relativen Verhältnissen anwesend waren mit der Ausnahme,
daß kein P2O5 vorhanden war. Die so hergestellte
Fritte wurde durch Zusatz von Ti O2 gefärbt, gemahlen,
auf eine Glasplatte, aufgebracht und gebrannt, und das Email wurde in der gleichen Weise
wie oben hergestellt. Dieses phosphatfreie Email war dem ersteren Email praktisch ähnlich mit der
Ausnahme, daß es eine entschieden gelbliche Farbtönung besaß.
.'. Be i spiel 2 .
Es wurde eine andere Glasplatte mit dem phosphathaltigen Email gemäß Beispiel 1 überzogen
und in der gleichen Weise behandelt mit der Ausnahme, daß sie 2$ Minuten lang bei 550° gebrannt
wurde. Das Email wurde dann gemäß Beispiel ι hergestellt; es besaß eine wenig glänzende
Oberfläche, wodurch angezeigt wurde, daß das Brennen etwas unterhalb des optimalen Wertes erfolgt
war. Die Farbe war praktisch identisch mit derjenigen des phosphathaltigen Emails gemäß Beispiel
i, und auch dieses Email war von guter Qualität.
Zu Vergleichszwecken wurde das phosphatfreie Email gemäß Beispiel 1 auf eine andere Glasplatte
aufgetragen, bei 5500 gebrannt und in gleicher
Weise hergestellt, wie das oben beschriebene phosphathaltige Email. Auch das phosphatfreie
Email war zu wenig gebrannt, jedoch war seine Farbe wesentlich besser als die des bei 6oo° gebrannten
phosphatfreien Emails. Trotzdem war ts noch gering verfärbt und in dieser Beziehung von
geringerer Qualität als die phosphathaltigen Emails.
B ei sp iel 3
Es wurde eine andere Emailfritte aus folgender Rohstoff mischung hergestellt: 160,6 Teile Pb3O4,
54 Teile SiO2, 3,6 Teile Na2CO3, 9,4 Teile
H3 B O3, 8 Teile Ti O2, 8,2 Teile Al2 O3, 30,4 Teile
NaH2PO4H2O.
Es ergibt sich hieraus folgende oxydische Zusammensetzung: 61% PbO, 21,1 %>
SiO2, 3>5°/o Na2O, 2«/o B2O3, 3,1 °/o TiO2, 3,2% Al2O3, 6,1 Vo
P2O5. 120.
In diesem Falle betrug das Gewichtsverhältnis P2 O5 : Pb O annähernd 0,1.
Die Rohstoffmischung wurde geschmolzen und die Schmelze in üblicher Weise granuliert; die
Granalien wurden in einer Kugelmühle zusammen mit 8 Gewichtsprozent Ti O2 als Mühlentrübungs-
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mittel1 gemahlen und mit der gleichen wäßrigen Lösung wie im Beispiel ι vermischt.
Die erzielte gefärbte Mischung wurde auf eine Glasplatte gegeben und 25 Minuten lang bei 530°
,5 gebrannt, das Email gemäß Beispiel 1 abgekühlt und geprüft.
Das Email war glatt, zusammenhängend, opak und glänzend und besaß eine leuchtende, bläulich
weiße Farbe.
Eine ähnliche Fritte wurde dargestellt, wobei die 30,4 Teile NaH2PO4H2O ersetzt wurden.durch
zusätzliche 10,6 Teile Na2CO3; diese Fritte
wurde zusammen mit dem phosphathaltigen Email dieses Beispiels behandelt. Das erzielte Email war
wiederum von guter Qualität, hatte jedoch eine trübe, gelbliche Färbung.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildeten Zusammensetzungen für Emails sind praktisch
in jeder Hinsicht von gleicher Qualität wie die phosphatfreien Emails vergleichbarer Zusammensetzung.
Hinsichtlich ihrer opaken Wirkung sind sie, ver-
. glichen mit phosphatfreien Emails, gleichwertig oder besser; sie besitzen eine bessere Leuchtkraft
und Farbtönung. Die erfindungsgemäßen Emails können bei den gleichen Temperaturen, wie sie
üblicherweise bei den phosphatfreien Emails verwendet
werden, gebrannt werden, sie können jedoch erforderlichenfalls auch bei wesentlich höheren
Temperaturen gebrannt werden, ohne daß eine Beeinträchtigung ihrer Leuchtkraft, ihrer opaken
Wirkung oder ihrer Farbtönung eintritt; hierdurch ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber den
bisher benutzten phosphatfreien Emails gegeben.
Claims (4)
1. Glasemails, die TiO2 and BbO enthalten,;
wobei wenigstens ι Teil des Ti O2 in ungelöstem
Zustand vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Emails 1 bis 10 Teile, insbesondere
2 bis 4 Teile P2O5 auf 100 Teile PbO enthalten
sind. . ■ .
2. Emails nach Anspruch 1, die Kieselsäure, Borsäure, Alkalioxyd, Bleioxyd und Titandioxyd enthalten, wobei wenigstens 1 Teil des
Titandioxyds in ungelöstem Zustand vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Emails
ι bis 10 Teile P2O5 auf 100 Teile PbO enthalten
sind.
3. Emails nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet
durch eine Zusammensetzung von 45 bis 65% PbO, 20 bis 40% SiO2, ο bis 8ö/o
Alkalioxyd in Form von Li2O, Na2O, K2O
oder deren Mischungen, ο bis 8°/o B2O3, ο bis
9*/o gelöstes Ti O2, eine angemessene Menge
von ungelöstem TiO2 und 1 bis 10 Teile P2O5
pro 100 Teile PbO.
4. Emails nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das ungelöste Ti O2 in Anteilen von 5 bis 10 Gewichtsprozent der Zusammensetzung
enthalten ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 537 955, 2 537 95^
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