JP2022536093A - 着色ガラスフリット及び自動車用途に関連する方法 - Google Patents
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Abstract
Description
主題の組成物、物品、及び方法の構成要素は、本明細書で以下に詳述される。本主題の特定の実施形態は、少なくともいくつかのパーセンテージ、温度、時間、及び他の値の範囲の前に、修飾語「約」が付いていることが想定されている。本明細書に開示されるエナメル及びガラスフリットのすべての組成パーセンテージはモルであり、特に記載のない限り、焼成前の前駆体の混合物について示されている。例えば、フリット組成物は、溶融前の前駆体材料の混合物を指し、その後、溶融及び急冷されてガラスフリットを形成する。同様にして、エナメル組成物は、焼成前の前駆体材料の混合物を指し、他の固体及び液体成分と混合されて、エナメル組成物を形成する。エナメルの組成パーセンテージは、重量パーセント(wt%)で示される。各成分の詳細は以下の通りである。
本明細書で使用されるように、用語「ガラスフリット(glass frit)」は、通常、溶融材料の急速な固化とそれに続く所望の粉末サイズへの粉化(grinding)又は粉砕(milling)によって生成される溶融前ガラス材料を意味する。
ガラスフリット及びエナメル組成物は、有機ビヒクルと組み合わせることができる。ガラスフリットをビヒクルと組み合わせて、印刷可能なエナメルペーストを形成することができる。ペーストに使用するビヒクルは、その最終使用用途に基づいて選択することができる。一実施形態において、ビヒクルは、粒子を適切に懸濁させ、基体上でペーストを焼成すると完全に焼失する。ビヒクルは典型的には有機物である。有機ビヒクルの例には、松根油、様々な鎖長のアルコール、グリコール、グリコールエーテル、植物油、鉱油、低分子量石油留分、合成及び天然樹脂、並びにその他に基づく組成物が含まれる。別の実施形態において、界面活性剤及び/又は他の皮膜形成調整剤も含まれ得る。
特定の実施形態において、エナメル組成物は、選択的に、還元剤、分散界面活性剤、レオロジー調整剤、流動助剤、接着促進剤、CTE調整剤、又は銀(Ag)隠蔽成分(silver hiding component)をさらに含む。
本主題は、基体上に焼成した本主題のエナメル組成物(例えば、エナメルペースト)を有する基体を提供することができる。いずれかの好適な基体を、主題の本主題において使用することができる。基体の例には、ガラス、セラミック、又はその他の非多孔質基体が含まれる。基体の具体例には、自動車用ガラス基板、建築用ガラス、電化製品ガラス、飲料容器、及びボロフロート33(Borofloat 33)、イーグルXG(Eagle XG)、溶融シリカなどの工業用ガラスが含まれる。
本主題のエナメル組成物を調製するために、ガラスフリットは、表1~4に開示され、さらに本明細書に記載されているガラスフリット組成物を合わせて混合することによって製造される。混合された生のバッチ組成物は、1350℃から1475℃の間の温度で約45~90分間溶融され、その後、例えば、水もしくは空気急冷(quenching)、又は当業者に知られている他の方法を使用して急速冷却される。次に、得られたガラスフリットを、ボールミルを使用して、約1~約8ミクロン、好ましくは2~6ミクロン、より好ましくは約3~約5ミクロンの微粒子サイズに粉砕する。次に、細かく粉砕された粉末フリットを使用して、ガラスエナメル組成物を形成する。次に、フリット成分を他の固体成分と組み合わせる。次に、固形分を必要なビヒクルと混合して、エナメルペースト又はエナメルインクを形成する。粘度は必要に応じて調節される。
グレード1-明らかな攻撃なし、
グレード2-45°の角度で見た場合、さらされた面に虹色又は目に見える変色(stain)が現れるが、30°未満の角度で見た場合は見えない、
グレード3-反射像をぼやけさせず、30°未満の角度で見える明確な変色、
グレード4-30°未満の角度で目に見える目立つ色の変化(gross color change)又は強い虹色の表面を伴い、反射像をぼかすことができる明確な変色、
グレード5-チョーキング(chalking)が可能な、くすんでいるか又はマットな表面(surface dull or matte)、
グレード6-明らかなピンホールを伴うエナメルの大幅な除去、
グレード7-さらされた領域におけるエナメルの完全除去
ガラスフリットを含むエナメル組成物であり、
前記ガラスフリットが、焼成前に、
約0.1~約15mol%Li2O、
約5~約20mol%のNa2O+K2O+Rb2O+Cs2O、
約0.1~約20mol%の、Fe2O3、MnO2、Cr2O3、及びCo3O4からなる群から選択される1つ又は複数の遷移金属酸化物、
約1~約45mol%のB2O3+Al2O3、
約20~約80mol%のSiO2+TiO2、並びに
約0~約40mol%のF、
を含む、エナメル組成物。
前記ガラスフリットが焼成前に、
約0.1~約40mol%のBi2O3
をさらに含む、項1のエナメル組成物。
前記ガラスフリットが、
約0.1~約12.5mol%のLi2O、
約7~約18mol%のNa2O+K2O+Rb2O+Cs2O、
約0.1~約30mol%のBi2O3、
約0.2~約18mol%の、Fe2O3、MnO2、Cr2O3、及びCo3O4からなる群から選択される1つ又は複数の遷移金属酸化物、
約2~約40mol%のB2O3+Al2O3、
約22~約75mol%のSiO2+TiO2、並びに
約0~約30mol%のF
を含む、項2のエナメル組成物。
前記ガラスフリットが、
約0.1~約10mol%Li2O、
約8~約16mol%のNa2O+K2O+Rb2O+Cs2O、
約0.1~約20mol%のBi2O3、
約0.5~約16mol%の、Fe2O3、MnO2、Cr2O3、及びCo3O4からなる群から選択される1つ又は複数の遷移金属酸化物、
約5~約35mol%のB2O3+Al2O3、
約25~約70mol%のSiO2+TiO2、並びに
約0~約25mol%のF、
を含む、項2のエナメル組成物。
前記ガラスフリットが、約0.1~約20mol%の、Ga2O3、In2O3、GeO2、SnO2、P2O5、Sb2O3、SO3、SeO2、TeO2、Tl2O、Pb3O4及びAs2O5からなる群から選択される典型元素酸化物をさらに含む、
項2~4のいずれかのエナメル組成物。
前記ガラスフリットが、約0.2~約15mol%の典型元素酸化物を含む、
項5のエナメル組成物。
前記ガラスフリットが、約0.3~約10mol%の典型元素酸化物を含む、
項5のエナメル組成物。
前記典型元素酸化物が、B、Al、Si、及びBiを含まない、
項5~7のいずれかのエナメル組成物。
前記典型元素酸化物が、TeO2及びSO3からなる群から選択される、
項5~8のいずれかのエナメル組成物。
前記ガラスフリットが、
約0.1~約12.5mol%のLi2O、
約7~約18mol%のNa2O+K2O+Rb2O+Cs2O、
約0.2~約18mol%の、Fe2O3、MnO2、Cr2O3、及びCo3O4からなる群から選択される1つ又は複数の遷移金属酸化物、
約2~約40mol%のB2O3+Al2O3、
約22~約75mol%のSiO2+TiO2、並びに
約0~約30mol%のF、
を含む、項1のエナメル組成物。
前記ガラスフリットが、
約0.1~約10mol%のLi2O、
約8~約16mol%のNa2O+K2O+Rb2O+Cs2O、
約0.5~約16mol%の、Fe2O3、MnO2、Cr2O3、及びCo3O4からなる群から選択される1つ又は複数の遷移金属酸化物、
約5~約35mol%のB2O3+Al2O3、
約25~約70mol%のSiO2+TiO2、並びに
約0~約25mol%のF、
を含む、項1のエナメル組成物。
さらにBi及びZnのうちの少なくとも1つが存在していない、
項1、10、及び11のいずれかのエナメル組成物。
さらにBi及びZnが存在していない、
項1、10、及び11のいずれかのエナメル組成物。
前記ガラスフリットが、約0.1~約20mol%の、Ga2O3、In2O3、GeO2、SnO2、P2O5、Sb2O3、SO3、SeO2、TeO2、Tl2O、Pb3O4及びAs2O5からなる群から選択される典型元素酸化物をさらに含む、
項1、10、及び11のいずれかのエナメル組成物。
前記ガラスフリットが約0.2~約15mol%の典型元素酸化物を含む、項14のエナメル組成物。
前記ガラスフリットが約0.3~約10mol%の典型元素酸化物を含む、項14のエナメル組成物。
固形部を含み、
前記固形部が、焼成前に、
約80~約95wt%のガラス成分、
約1~約35wt%の顔料、及び
約0~約30wt%の無機フィラーを含み、
前記ガラス成分が、
約0~約85wt%の第1のガラスフリット、及び
約1~約95wt%の第2ガラスフリット、を含み、
前記第1のガラスフリットが、Bi及びZnのうちの少なくとも1つを含み、前記第2のガラスフリットが、Bi及びZnを含まず、前記第1のガラスフリットが、前記第2のガラスフリットとは異なる色を有する、
混合エナメル組成物。
前記ガラスフリットが、
約0~約30wt%の前記第1のガラスフリット、及び
約45~約95wt%の前記第2のガラスフリットを含み、
前記顔料が約5~約20wt%の範囲にある、
項17の混合エナメル組成物。
前記ガラスフリットが、
約45wt%の前記第1のガラスフリット、及び
約45wt%の前記第2のガラスフリット、を含む
項17の混合エナメル組成物。
前記第1のガラスフリットにおけるBiの量が前記第2のガラスフリットにおけるBiの量よりも少ない、
項17~19のいずれかの混合エナメル組成物。
媒体(medium)をさらに含む、項17~20のいずれかの混合エナメル組成物。
焼成後、約4~約88時間の耐酸性を示す、
項17~21のいずれかの混合エナメル組成物。
焼成後、約2.66~約7.31のL値を示す、
項17~21のいずれかの混合エナメル組成物。
焼成後、約2.60~約3.54の範囲の光学密度を示す、
項17~21のいずれかの混合エナメル組成物。
約1~約10mol%のLi2O、
約3~約15mol%のNa2O、
約20~約65mol%のSiO2、
約1~約40mol%のB2O3、
約0.1~約3mol%のAl2O3、
約0.1~約16mol%のTiO2、
約2.3~約17.8mol%のFe2O3、
約2.2~約6.1mol%のMnO2、及び
約1.2~約2.4mol%のCo3O4
を焼成前に含む、ガラスフリット。
焼成前に、
約4~約15mol%のNa2O、
約3~約40mol%のB2O3、
約0.1~約14mol%のTiO2、
約3.3~約17.8mol%のFe2O3、及び
約2.2~約4.2mol%のMnO2、を含み、
前記ガラスフリットには、Bi及びZnのうちの少なくとも1つが存在していない、
項25のガラスフリット組成物。
約5~約7mol%のLi2O、
約6~約10mol%のNa2O、
約34~約51mol%のSiO2、
約24~約33mol%のB2O3、
約0.65~約1mol%のAl2O3、
約1.5~約2.1mol%のTiO2、
約3.5~約14.5mol%のFe2O3、
約2.3~約3.3mol%のMnO2、及び
約1.35~約1.85mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、項26のガラスフリット組成物。
約6~約9mol%のLi2O、
約8~約12mol%のNa2O、
約43~約62mol%のSiO2、
約9~約14mol%のB2O3、
約0.8~約1.3mol%のAl2O3、
約1.8~約2.7mol%のTiO2、
約4~約17.8mol%のFe2O3、
約2.8~約4.2mol%のMnO2、及び
約1.6~約2.4mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、項26のガラスフリット組成物。
約4~約7mol%のLi2O、
約6~約8.5mol%のNa2O、
約31~約46mol%のSiO2、
約22~約30mol%のB2O3、
約0.6~約0.9mol%のAl2O3、
約9~約12mol%のTiO2、
約3~約13mol%のFe2O3、
約2.2~約3mol%のMnO2、及び
約1.2~約1.7mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、項26のガラスフリット組成物。
約5~約8mol%のLi2O、
約7~約10.5mol%のNa2O、
約38~約56mol%のSiO2、
約8~約12mol%のB2O3、
約0.7~約1.1mol%のAl2O3、
約10.5~約15mol%のTiO2、
約4~約12.5mol%のFe2O3、
約2.5~約3.7mol%のMnO2、及び
約1.4~約2.1mol%のCo3O4、
を焼成前を含む、項26のガラスフリット組成物。
焼成前に
約5~約10mol%のLi2O、
約3~約7mol%のNa2O、
約30~約55mol%のSiO2、
約1~約15mol%のB2O3、
約0.1~約2mol%のAl2O3、
約1~約16mol%のTiO2、
約4.7~約6.1mol%のMnO2、
約2.3~約11.8mol%のFe2O3、及び
約1.5~約2.1mol%のCo3O4を含み、
約0~約15mol%のZnO、及び
約10~約20mol%のBi2O3をさらに含む、
項25のガラスフリット組成物。
約7~約9mol%のLi2O、
約4~約6mol%のNa2O、
約40~約45mol%のSiO2、
約2~約5mol%のB2O3、
約0.9~約1.2mol%のAl2O3、
約14~約17mol%のBi2O3、
約4~約9.5mol%のTiO2、
約4.8~約5.8mol%のMnO2、
約2.3~約7.7mol%のFe2O3、及び
約1.6~約2mol%のCo3O4
を焼成前に含む、項31のガラスフリット組成物。
約7.2~約7.5mol%のLi2O、
約4.7~約5mol%のNa2O、
約38~約40mol%のSiO2、
約4~約12mol%のB2O3、
約0.9~約1.1mol%のAl2O3、
約14.8~約15.5mol%のBi2O3、
約8~約14mol%のTiO2、
約5~約5.3mol%のMnO2、
約6.6~約7mol%のFe2O3、及び
約1.6~約1.8mol%のCo3O4
を焼成前に含む、項31のガラスフリット組成物。
約6.9~約7.5mol%のLi2O、
約4.5~約5mol%のNa2O、
約37~約40mol%のSiO2、
約4~約4.5mol%のB2O3、
約0.9~約1.1mol%のAl2O3、
約3.7~約10.8mol%のZnO、
約14~約16mol%のBi2O3、
約8~約9mol%のTiO2、
約4.5~約5.5mol%のMnO2、
約6.3~約7.1mol%のFe2O3、及び
約1.6~約1.8mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、項31のガラスフリット組成物。
約7.3~約8.7mol%のLi2O、
約4.8~約5.8mol%のNa2O、
約35~約40mol%のSiO2、
約4.3~約5.2mol%のB2O3、
約1~約1.2mol%のAl2O3、
約15~約18mol%のBi2O3、
約8.5~約10.5mol%のTiO2、
約5~約6.2mol%のMnO2、
約8~約12mol%のFe2O3、及び
約1.7~約2.1mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、項31のガラスフリット組成物。
項25~35のいずれかのガラスフリットを含むエナメル組成物を基体上に供給する工程と、
前記エナメル組成物が前記基体に接着する温度で前記エナメル組成物及び前記基体を焼成する工程と、を含み、
前記温度は約500℃~約705℃の範囲である、
基体を装飾する方法。
Claims (12)
- 約1~約10mol%のLi2O、
約3~約15mol%のNa2O、
約20~約65mol%のSiO2、
約1~約40mol%のB2O3、
約0.1~約3mol%のAl2O3、
約0.1~約16mol%のTiO2、
約2.3~約17.8mol%のFe2O3、
約2.2~約6.1mol%のMnO2、及び
約1.2~約2.4mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、ガラスフリット組成物。 - 約4~約15mol%のNa2O、
約3~約40mol%のB2O3、
約0.1~約14mol%のTiO2、
約3.3~約17.8mol%のFe2O3、及び
約2.2~約4.2mol%のMnO2、を焼成前に含み、
前記ガラスフリットには、Bi及びZnのうちの少なくとも1つが存在していない、
請求項1に記載のガラスフリット組成物。 - 約5~約7mol%のLi2O、
約6~約10mol%のNa2O、
約34~約51mol%のSiO2、
約24~約33mol%のB2O3、
約0.65~約1mol%のAl2O3、
約1.5~約2.1mol%のTiO2、
約3.5~約14.5mol%のFe2O3、
約2.3~約3.3mol%のMnO2、及び
約1.35~約1.85mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、請求項2に記載のガラスフリット組成物。 - 約6~約9mol%のLi2O、
約8~約12mol%のNa2O、
約43~約62mol%のSiO2、
約9~約14mol%のB2O3、
約0.8~約1.3mol%のAl2O3、
約1.8~約2.7mol%のTiO2、
約4~約17.8mol%のFe2O3、
約2.8~約4.2mol%のMnO2、及び
約1.6~約2.4mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、請求項2に記載のガラスフリット組成物。 - 約4~約7mol%のLi2O、
約6~約8.5mol%のNa2O、
約31~約46mol%のSiO2、
約22~約30mol%のB2O3、
約0.6~約0.9mol%のAl2O3、
約9~約12mol%のTiO2、
約3~約13mol%のFe2O3、
約2.2~約3mol%のMnO2、及び
約1.2~約1.7mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、請求項2に記載のガラスフリット組成物。 - 約5~約8mol%のLi2O、
約7~約10.5mol%のNa2O、
約38~約56mol%のSiO2、
約8~約12mol%のB2O3、
約0.7~約1.1mol%のAl2O3、
約10.5~約15mol%のTiO2、
約4~約12.5mol%のFe2O3、
約2.5~約3.7mol%のMnO2、及び
約1.4~約2.1mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、請求項2に記載のガラスフリット組成物。 - 焼成前に、
約5~約10mol%のLi2O、
約3~約7mol%のNa2O、
約30~約55mol%のSiO2、
約1~約15mol%のB2O3、
約0.1~約2mol%のAl2O3、
約1~約16mol%のTiO2、
約4.7~約6.1mol%のMnO2、
約2.3~約11.8mol%のFe2O3、及び
約1.5~約2.1mol%のCo3O4を含み、
約0~約15mol%のZnO、及び
約10~約20mol%のBi2O3、をさらに含む、
請求項1に記載のガラスフリット組成物。 - 約7~約9mol%のLi2O、
約4~約6mol%のNa2O、
約40~約45mol%のSiO2、
約2~約5mol%のB2O3、
約0.9~約1.2mol%のAl2O3、
約14~約17mol%のBi2O3、
約4~約9.5mol%のTiO2、
約4.8~約5.8mol%のMnO2、
約2.3~約7.7mol%のFe2O3、及び
約1.6~約2mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、請求項7に記載のガラスフリット組成物。 - 約7.2~約7.5mol%のLi2O、
約4.7~約5mol%のNa2O、
約38~約40mol%のSiO2、
約4~約12mol%のB2O3、
約0.9~約1.1mol%のAl2O3、
約14.8~約15.5mol%のBi2O3、
約8~約14mol%のTiO2、
約5~約5.3mol%のMnO2、
約6.6~約7mol%のFe2O3、及び
約1.6~約1.8mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、請求項7に記載のガラスフリット組成物。 - 約6.9~約7.5mol%のLi2O、
約4.5~約5mol%のNa2O、
約37~約40mol%のSiO2、
約4~約4.5mol%のB2O3、
約0.9~約1.1mol%のAl2O3、
約3.7~約10.8mol%のZnO、
約14~約16mol%のBi2O3、
約8~約9mol%のTiO2、
約4.5~約5.5mol%のMnO2、
約6.3~約7.1mol%のFe2O3、及び
約1.6~約1.8mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、請求項7に記載のガラスフリット組成物。 - 約7.3~約8.7mol%のLi2O、
約4.8~約5.8mol%のNa2O、
約35~約40mol%のSiO2、
約4.3~約5.2mol%のB2O3、
約1~約1.2mol%のAl2O3、
約15~約18mol%のBi2O3、
約8.5~約10.5mol%のTiO2、
約5~約6.2mol%のMnO2、
約8~約12mol%のFe2O3、及び
約1.7~約2.1mol%のCo3O4、
を焼成前に含む、請求項7に記載のガラスフリット組成物。 - 請求項1~11のいずれか一項に記載の前記ガラスフリットを含むエナメル組成物を基体上に供給する工程と、
前記エナメル組成物が前記基体に接着する温度で前記エナメル組成物及び前記基体を焼成する工程と、を含み、
前記温度は約500℃~約705℃の範囲である、基体を装飾する方法。
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