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玻璃印泥涂料的研究:以水玻璃液为基材,钛白粉为填充剂,制备成盖在玻璃表面的耐热印泥涂料,中国建材网,cnprofit.com
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玻璃印泥涂料的研究:以水玻璃液为基材,钛白粉为填充剂,制备成盖在玻璃表面的耐热印泥涂料
2020年09月10日    阅读量:61    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

本公司光学玻璃产品牌号众多,其在生产各工序之间的流动,在精退过程中容易出现混材混批现象。


为了以保证产品批号在流转过程中的可追溯,迫切需要一种能在玻璃上留下记号,且耐高温的涂料。


有关部门提出了在玻璃产品上加盖耐热涂料做为“印泥”的设想,即涂料要由图章盖在玻璃上中国建材网cnprofit.com


目前,有的厂家采用盖广告颜料、贴不干胶或手工刻字,以上都有不足之处,如易脱落、玻璃退火时烧掉了、字迹不美观不醒目等。在公司领导的支持下,我们查阅相关书籍,反复试验。


在多种方案试验的基础上,成功地摸索到一种水溶性印泥涂料的制配方法,经生产应用效果较理想。满足了公司的迫切需求。


1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

SX2-5-12 型箱式电阻炉,上海实验电炉厂;HC-TP12B-1 型架盘药物天平,福州天平仪器厂。水玻璃模数为2.5~3,密度1.3~1.4g/cm3、钛白粉等工业品。

1.2 玻璃印尼涂料的制备

把原料按配方如下:(质量百分比)水玻璃(1:3.2)60%~55% ;钛白粉37%~42% ;添加剂尿素2.0%~2.5%,混合搅拌均匀配成稠状物即可使用。

1.3 印尼涂料的使用

把购置的快干印尼盒、海绵、布网用肥皂洗净;取适量印泥涂料倒入盒中拌匀备用;盖章时泥料量以盖章清晰为原则。涂料由图章盖在窑炉下料口处的玻璃上,经玻璃高温退火处理后,印记不掉。印章应及时清洗干净,以备下次使用。


2 结果与讨论

2.1 方案的选择

2.1.1 用玻璃蒙砂膏对玻璃表面进行蒙砂处理

玻璃蒙砂又称玻璃毛面酸蚀,众所周知起作用的是氢氟酸。我们采用自制玻璃印泥蒙砂膏,对玻璃表面进行化学蚀刻。此膏盖在玻璃上数分钟干后,擦去膏剂就可以看到蒙砂出的图章字迹。由于盖在玻璃上的药量较少,蒙砂印记不醒目。


2.1.2 利用玻璃微粉的焙烧点低的特点,让微粉在高温下牢固地粘在玻璃上玻璃微粉是我厂生产的一种低熔点封接玻璃,熔点在300℃ ~500℃范围,这范围正处于光学玻璃退火温度范围。


我们采用印泥油与玻璃微粉结合,配成印泥涂料,盖在玻璃上,高温处理后玻璃微粉分布均匀,牢固地附着在玻璃表面上。由于微粉以微粒形式盖在玻璃上而且很薄,高温处理后,微粒间并不能连接起来呈一整块低熔点玻璃粘在玻璃上,而且呈点状分布,因此玻璃微粉的线膨胀系数与玻璃不一致也不影响。不过这种涂料未经高温处理很容易被擦掉。


2.1.3 直接利用高温胶(漆)粘在玻璃上采用清漆作载体,玻璃微粉作填充剂、高温粘合剂,达到了要求的效果。但清漆气味大,易干,图章用后每次都需用有害有机溶剂清洗,使用操作不方便,仍不完备。


2.1.4 利用硅酸盐或磷酸盐系统作胶凝材料

磷酸盐耐火材料是以磷酸(或磷酸盐溶液)为胶结材,耐火熟料为骨料及掺合料,所制成的一种热硬性耐火涂料。具有高强度、高耐火度、高温韧性合良好的热稳定性等特点。但常温下不能固化,不能作印泥涂料材料。


水玻璃型耐火涂料是以水玻璃为胶结材料、耐火熟料为掺合料而制成的气硬性涂料。主要特点使随着温度升高,其耐压强度逐渐增大,并具有较好的耐酸合耐磨性能。围绕这些想法,我们展开了各种试制方案与试验,具体见表1。

印泥涂料配方及性能简介

玻璃印泥涂料的研究:以水玻璃液为基材,钛白粉为填充剂,制备成盖在玻璃表面的耐热印泥涂料 中国建材网,cnprofit.com

基于以上特点,我们以水溶性硅酸盐水玻璃为基材,颗粒极细的颜料粉为填充料,另加其它辅料,根据一定比例混合而成。


2.2 粘结剂的选择

通常采用硅酸钠水溶液,工业上称为水玻璃,它的组成是R2O·nSiO2(R2O 表示Na2O 或K2O),n 表示其组成中SiO2 的摩尔数与R2O 的摩尔数之比,称为水玻璃的模数,范围可由1.1 至4.2,一般在2.0~3.5。


当水玻璃的比重一定时,水玻璃的模数高,就表明水玻璃中氧化硅的含量高,因而胶结能力也较强,强度也较高;当水玻璃的模数相同时,比重大,说明配制胶泥所用的水玻璃的固体物质含量较多,产生的凝胶物质较多,因而,印泥液的强度液较高。但考虑到工作稠度、线收缩率、耐侵蚀性等影响,我们采用模数为2.5~3,密度为1.3~1.4g/cm3。


2.3 填充料的选择

填充料种类很多,如中性长石、石英岩、辉绿岩、粉状石英、陶瓷粉、或人造石质材料,都可以用作水玻璃型印泥涂料填充料。填充料对水玻璃有良好的吸附能力,细度要求0.08mm 方筛筛余部超过15%,900 孔/cm3 筛筛余部超过1%,但是,细度也不宜过细,否则水玻璃用量要相应增加,引起收缩增大。我们采用工业品钛白粉等。


2.4 添加剂的选择

硅酸盐涂料的主要缺点是密实性不高,抗渗透性差,收缩大。收缩是由于硅酸盐凝胶的收缩而引起的。硅酸凝胶脱水时,水分蒸发也使印泥涂料内部形成许多微孔,所以抗渗透性差。掺入一些亚麻仁油、鲸鱼油、酚醛树脂,尿素等改善水玻璃硬化体的耐水性盒脆性。我们采用尿素为添加剂。


2.5 玻璃印泥涂料硬化机理探讨

我们认为,水玻璃印泥涂料的硬化过程,大致分为三个阶段:

1)硅酸凝胶的生成和析出。其反应式为:

Na2O·nSiO2+(2n+1)H2O=2NaOH+nSi(OH)4

又空气中CO2 与水玻璃表面发生碳酸化反应:

Na2O·nSiO2+2nH2O+CO2=Na2CO3+nSi(OH)4

反应生成的硅胶沉积在填充料表面,使粉状填料颗粒表面形成一层硅酸薄膜,由于硅胶本身具有粘结性,且水玻璃通过玻璃表面微裂纹,将填充料和玻璃相互胶结起来。它是水玻璃印泥涂料产生早期强度的原因。

2)生成的硅酸凝胶脱水缩聚,由单分子结构变成线型结构,网状结构,最后变成空间结构,把分散的颗粒进一步地聚裹成一个坚硬的整体。因此,硅酸凝胶的脱水缩聚,是水玻璃印泥涂料后期强度增长的原因。因温度的升高,进一步加强这种缩聚作用。

3)随着温度的逐步升高,涂料中物质间也将发生复杂化学反应与玻璃表面牢固粘接。


3 结论

该印泥涂料是水溶性耐热涂料,广泛用于各种玻璃制品表面涂敷记号(图章)等。印迹在短时间内自然固化,并能耐玻璃退火时的高温,克服了一些印迹不耐高温、退火后无法保存的缺点。字迹清晰,颜色醒目;固化后有较好的耐水、耐酸碱性。安全无毒,符合环保要求,很好地满足公司需要。


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