[发明专利]含锌玻璃和搪瓷

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年7月10日提交的美国申请12/170530及2009年2月10提交的美国申请12/368331的优先权，两者的题目均为“含锌玻璃和搪瓷”。两个申请的全部公开内容在此并入以供参考。

发明背景

1、发明领域

本发明涉及低烧成温度、高耐久性玻璃和搪瓷组合物。特别地，本发明涉及玻璃料组合物，及由其制得的玻璃、陶瓷和搪瓷，该组合物包括ZnO，SiO₂，B₂O₃和TiO₂。玻璃具有优良的耐酸性、低CTE(＜100×10^-7)和相对低的烧成温度(＜1000℉)。这些都可以在不使用铅或铋的情况下获得。

2、相关技术的描述

玻璃搪瓷组合物是本领域公知的。传统玻璃和搪瓷组合物的一个目的是获得具有低烧成温度和高耐久性并且具有低热膨胀系数(CTE)的玻璃和搪瓷组合物。然而，这些玻璃通常需要使用大量相对昂贵的Bi₂O₃。

在较低温度下熔化的部分结晶化玻璃搪瓷组合物用于，例如，在汽车玻璃如挡风玻璃和侧窗及后窗的外周部分形成不透明暗色搪瓷条带。通常宽度为约1.5cm至约15.0cm的这些不透明暗色搪瓷条带大大提高了使用它们的玻璃部分的审美外观，并阻止太阳光穿过玻璃从而防止下面的粘合剂被紫外辐射降解。此外，这些不透明有色搪瓷条带具有很好的隐藏后视镜除霜系统中的含银主线条和配线线路、避免从车辆外部看见的功能。

专门配方的玻璃搪瓷组合物可用于玻璃的平面部分并在玻璃部分上进行弯曲或成型操作的同时烧结形成不透明暗色搪瓷条带。这样的玻璃搪瓷组合物能够在玻璃的一个部分在弯曲或成型操作之前进行预热的温度下熔化并部分结晶化。人们认为搪瓷的部分晶化形成致密的、硬的保护层以防止搪瓷在玻璃弯曲和运输过程中与冲头或真空头粘结。

尽管近些年已取得一些进展，用在餐具、装饰制品和汽车玻璃应用中的已知无铅及无镉玻璃搪瓷体系的化学耐久性比期望中的差。此外，在这样的配方中必须存在铋(一种愈加昂贵的金属)作为铅的替代。因此，存在对酸、水和碱呈现优异化学耐久性的无铅和无镉(以及优选无铋)搪瓷组合物的需要。这样的搪瓷组合物必须能够在玻璃部分准备成型预热的温度下熔化及优选地部分晶化以致不与冲头或真空头粘结。此外，这样的搪瓷组合物应当有效阻止紫外辐射和延迟银的迁移以及随后的从后视镜除霜系统的过多印刷的主线条和配线线路中显露。

发明概要

本发明涉及一系列低烧成温度、高耐久性玻璃、玻璃料，和玻璃搪瓷组合物。汽车设计在挡风玻璃四周采用黑色玻璃陶瓷搪瓷装饰边来隐藏不平整并防止下面的粘结剂的紫外降解。建筑、器具和容器/餐具玻璃应用中经常包括玻璃陶瓷材料用于装饰目的。传统的低烧成温度、高耐久性搪瓷体系需要使用昂贵的铋硼硅酸盐玻璃料。本发明涉及一系列包括锌、硼、钛和硅的氧化物的玻璃料。由其烧成的玻璃和搪瓷组合物能够通过高耐久性酸测试，包括，例如，在0.1N H₂SO₄中在80℃下大于六小时的性能，以及在许多情况下，大于24小时的性能。如下面的表2所示，本文搪瓷的所有发明实施例具有在0.1N H₂SO₄下耐受至少34小时的性能。此外，包括，例如硼酸锌、钛酸锌、硅酸铝及其它材料的晶种材料可与本文的搪瓷组合物相容，并可以在例如汽车玻璃工业所使用的压弯成型操作中产生有利的抗粘结性能。

特别地，本发明提供一种包括固体物部分的搪瓷组合物，所述固体物部分包括玻璃料部分，其中该玻璃料部分在烧成前包括：(a)38-60wt％SiO₂，(b)5.1-22.9wt％B₂O₃，(c)8.1-18wt％TiO₂，(d)0.1-14.9wt％ZnO，(e)0.1-4.5wt％Li₂O(f)0.1-18wt％K₂O，和(g)1-7wt％F。