[RU]

Композиция фарфоровой эмали может включать стеклянный компонент, содержащий по меньшей мере один щелочной оксид в количестве, лежащем в диапазоне от около 6 до 21 вес.%, SiO ₂ в количестве, лежащем в диапазоне от около 20 до 50 вес.%, ZnO в количестве, лежащем в диапазоне от около 0,1 до 10 вес.%, Al ₂ O ₃ в количестве, лежащем в диапазоне от около 5 до 20 вес.%, B ₂ O ₃ в количестве, лежащем в диапазоне от около 0,1 до 20 вес.%, и P ₂ O ₅ в количестве, лежащем в диапазоне от около 5 до 30 вес.%, все проценты по весу выражены относительно композиции эмали. Также описаны способы использования таких композиций и образуемые изделия.

(57) Реферат / Формула:

Композиция фарфоровой эмали может включать стеклянный компонент, содержащий по меньшей мере один щелочной оксид в количестве, лежащем в диапазоне от около 6 до 21 вес.%, SiO ₂ в количестве, лежащем в диапазоне от около 20 до 50 вес.%, ZnO в количестве, лежащем в диапазоне от около 0,1 до 10 вес.%, Al ₂ O ₃ в количестве, лежащем в диапазоне от около 5 до 20 вес.%, B ₂ O ₃ в количестве, лежащем в диапазоне от около 0,1 до 20 вес.%, и P ₂ O ₅ в количестве, лежащем в диапазоне от около 5 до 30 вес.%, все проценты по весу выражены относительно композиции эмали. Также описаны способы использования таких композиций и образуемые изделия.

---

(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201890849 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2018.08.31
(22) Дата подачи заявки 2016.09.29
(51) Int. Cl.
C03C 3/091 (2006.01) C03C 3/083 (2006.01) C03C 3/097 (2006.01) C03C 8/04 (2006.01)
C03C 3/11 (2006.01)
B08B 3/00 (2006.01)
(54) КОМПОЗИЦИИ ФАРФРОВОЙ ЭМАЛИ И ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ НИХ ПОКРЫТИЯ
(31) 62/235,969
(32) 2015.10.01
(33) US
(86) PCT/US2016/054389
(87) WO 2017/059039 2017.04.06
(71) Заявитель:
ПРИНС МИНЕРАЛЗ ЭлЭлСи (US)
(72) Изобретатель:
Деймвуд Пегги, Де Соэт Йохан, Хадсон Джон (US)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(57) Композиция фарфоровой эмали может включать стеклянный компонент, содержащий по меньшей мере один щелочной оксид в количестве, лежащем в диапазоне от около 6 до 21 вес.%, SiO2 в количестве, лежащем в диапазоне от около 20 до 50 вес.%, ZnO в количестве, лежащем в диапазоне от около 0,1 до 10 вес.%, Al2O3 в количестве, лежащем в диапазоне от около 5 до 20 вес.%, B2O3 в количестве, лежащем в диапазоне от около 0,1 до 20 вес.%, и P2O^ количестве, лежащем в диапазоне от около 5 до 30 вес.%, все проценты по весу выражены относительно композиции эмали. Также описаны способы использования таких композиций и образуемые изделия.
График увеличения температуры
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2420-549676ЕА/081
КОМПОЗИЦИИ ФАРФРОВОЙ ЭМАЛИ И ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ НИХ ПОКРЫТИЯ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится, вообще, к композициям фарфоровой эмали, предназначенным для использования при создании покрытия из фарфоровой эмали. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Печи очень трудно очищать из-за частого выплескивания или разбрызгивания на поверхности печи пищи, которая затем, в ходе приготовления пищи, запекается. При многократном повторении приготовления пищи и разбрызгивания удаление пищи/очистка печи еще более усложняется.
[0003] Попытки упростить очистку печи, вообще, включают применение покрытий различных типов, чаще всего включающих самоочищающиеся пиролитические грунтовочные слои, не-самоочищающиеся грунтовочные слои и каталитические покрытия.
[0004] Самоочищающиеся пиролитические грунтовочные слои позволяют доводить остатки пищи до состояния золы путем воздействия температуры от около 850 до 1000°F (455-538°С) . Однако, нагревание покрытий печи до такой температуры вызывает некоторые опасения. Высокая температура обуславливает необходимость дополнительной изоляции вокруг камеры печи и защитной блокировки при функционировании печи, при этом, потребляется относительно большое количество энергии. Кроме того, в зависимости от того, какие материалы подвергаются воздействию такой высокой температуры, имеется опасение в отношении возможного выделения токсичных испарений. В-четвертых, выполнение цикла очистки, используемого в сочетании с такими покрытиями, занимает до трех часов и потенциально сокращает общий срок службы печи. Кроме того, чтобы выдержать множество циклов очистки, эмалевые покрытия, как правило, содержат твердую химически стойкую фритту, которая вне высокотемпературного воздействия по своей природе слабо способствует отсоединению, тем самым, усугубляя трудность удаления запекшихся остатков.
[0005] He-самоочищающиеся грунтовочные слои, напротив, как правило требуют от пользователя значительных усилий по очистке и/или сильных щелочных омыляющих чистящих средств с рН, приблизительно, 14, что представляет собой существенную опасность.
[0006] Таким образом, существует потребность в разработке эмалей, обеспечивающих более легкую очистку. Выпускаемые серийно продукты, заявленные как простые в очистке без функции самоочистки или использования каустических чистящих средств, получили критические оценки потребителей, как имеющие, в целом, неудовлетворительные эксплуатационные качества. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Данный раздел предназначен для ознакомления с некоторыми концепциями, которые дополнительно описаны далее в подробном описании. Данный раздел не подразумевает определение ключевых или существенных отличительных особенностей заявленного предмета изобретения и не предназначен для использования в качестве вспомогательного средства ограничения объема заявленного предмета изобретения.
[0008] В одном из аспектов, раскрываемые варианты осуществления изобретения относятся к композиции фарфоровой эмали, которая включает стеклянный компонент, содержащий: по меньшей мере, один щелочной оксид в количестве, лежащем в
диапазоне
около
б до
21%
вес. ,
Si02
в количестве,
лежащем в
диапазоне
около
2 0 до
50%
вес. ,
ZnO
в количестве,
лежащем в
диапазоне
около
0,1 до
10%
вес.,
А1203
в количестве,
лежащем в
диапазоне
около
5 до
20%
вес.,
В203
в количестве,
лежащем в
диапазоне
около
0,1 до
20%
вес.,
и Р2
О5 в количестве, лежащем
в диапазоне
от около 5
30%
вес. ,
все проценты
по весу
выражены относительно композиции эмали.
[0009] В другом аспекте раскрываемые варианты осуществления изобретения относятся к способу создания на основе покрытия из фарфоровой эмали, включающему осаждение на основе слоя композиции фарфоровой эмали (описанной в предыдущем абзаце); и обжиг этого слоя с целью формирования на основе эмалевого покрытия.
[0010] В другом аспекте раскрываемые варианты осуществления изобретения относятся к способу очистки от остатков пищи варочной поверхности, включающей покрытие из фарфоровой эмали, образованное из композиции фарфоровой эмали, описанной в предшествующем абзаце, при этом, способ включает нагревание варочной поверхности до температуры менее, примерно, 250°С в присутствии водяного пара или жидкой воды; и стирание остатков пищи с варочной поверхности без использования каустического чистящего средства.
[ООН] В еще одном аспекте раскрываемые варианты осуществления изобретения относятся к варочному устройству, которое включает поверхность с покрытием из фарфоровой эмали, при этом, покрытие из фарфоровой эмали характеризуется, по меньшей мере, на части его поверхности, следующим составом, измеренным неразрушающим методом: Na20 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 10-20% вес, К20 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 3-10% вес, А1203 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 10-20% вес, Si02 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 5-35% вес, Р205 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 10-25% вес, ZnO в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 1-5% вес, МпО в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-2% вес. (в зависимости от нужного цвета), СоО в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-5% вес. (в зависимости от нужного цвета), NiO в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-5% вес. (в зависимости от нужного цвета), СиО в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-5% вес. (в зависимости от нужного цвета) , Fe2C> 3 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-8% вес. (в зависимости от нужного цвета), Zr02 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-10% вес, Ti02 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-3% вес. (в зависимости от нужного цвета и непрозрачности) , СаО в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-2% вес. и SrO в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-3% вес.
[0012] Другие аспекты и преимущества заявленного предмета изобретения станут очевидны из следующего описания и прилагаемой
формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] На фиг. 1 приведен график температуры в печи, используемый при нагревании испытательной пластины в примере.
На фиг. 2-5 приведены фотографии испытательной пластины на разных этапах испытания в примере.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0014] В одном из аспектов раскрываемые варианты осуществления изобретения относятся к композициям фарфоровой эмали и способам их использования. А именно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к композициям фарфоровой эмали для варочных поверхностей, с которых легко удалять запекшуюся пищу без использования пиролиза и/или каустических чистящих средств. А именно, эти композиции позволяют легко удалять запекшуюся пищу с варочной поверхности с использованием температур, лежащих в диапазоне, обычно применяемом при приготовлении пищи.
[0015] В одном или нескольких вариантах осуществления композиции фарфоровой эмали настоящего изобретения могут поставляться в форме сухого порошка, что благоприятствует хранению и позволяет наносить композицию на основу обычными способами нанесения порошкового покрытия. Однако, эти композиции также могут быть поставлены и нанесены во влажном состоянии, таком как водная суспензия.
[0016] В настоящем контексте "фарфор" и "фарфоровая эмаль" в широком смысле определяются как стеклянные материалы, сплавленные с основой. Стеклянный компонент включает один или несколько щелочных оксидов, оксид кремния, оксид цинка, оксид алюминия, оксид бора и пентоксид фосфора. Щелочные оксиды могут быть выбраны так и присутствовать в таких количествах, чтобы выполнять функцию флюса фритты; они могут быть выбраны, по меньшей мере, из оксида натрия (Na20) , оксида калия (К20) и, необязательно, оксида лития (Li20). Кроме того, щелочные оксиды, оксид бора (В20з) и, необязательно, фтор также могут выполнять функцию флюса и могут присутствовать в количестве, необходимом для достижения плавления фритты. Хотя и необходимый для
достижения плавления, оксид бора может оказывать отрицательное влияние на кислотостойкость эмалевого покрытия. Поэтому один или несколько оксидов металлов, таких как ZnO и/или TiO, могут быть введены для повышения кислотостойкости (и противодействия уменьшению кислотостойкости, вызванному оксидом бора). Оксид кремния (Si02) и оксид алюминия (А120з) образуют каркас стекла, и при меньшем количестве оксида кремния оксид алюминия (по меньшей мере) может быть введен для замещения оксида кремния. Пентоксид фосфора (Р2О5) придает композиции эмали свойство легкой очистки; однако, количество фосфора может быть выбрано так, чтобы сбалансировать легкость очистки с простотой нанесения композиции эмали на металлическую основу. Наконец, также предусматривается возможность присутствия в стеклянном компоненте одного или нескольких других компонентов, в том числе, оксидов щелочноземельных элементов или оксидов других металлов, включая добавляемые для придания готовому эмалевому покрытию цвета.
[0017] Что касается диапазонов содержания компонентов, приводимых ниже, эти диапазоны даны для компонентов до обжига в отличие от эмалевого покрытия, образованного на металлической основе. В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать Na20 в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 5 до, примерно, 2 0% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 10 до, примерно, 15% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения Na20 может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с нижним пределом, примерно, 5, б, 7, 8, 9 или 10% вес. и верхним пределом, примерно, 15, 17, 19, 21, 2 3 или 2 5% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0018] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать К20 в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 1 до, примерно, 15% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 3 до, примерно, 10% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения К20 может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с нижним пределом, примерно, 1, 2, 3 или 4%
вес. и верхним пределом, примерно, 8, 10, 12, 14, 16, 18 или 2 0% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом. Кроме того, если рассматривать общее количество К20 и Na20 в совокупности, в одном или нескольких конкретных вариантах осуществления изобретения общее количество может лежать в диапазоне от, примерно, б до, примерно, 21% вес. или от, примерно, 7 до, примерно, 15% вес.
[0019] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать А120з в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 5 до, примерно,
2 0% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 5 до, примерно, 15% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения А120з может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с нижним пределом, примерно, 5, б, 7 или 8% вес. и верхним пределом, примерно, 15, 16, 17, 18, 19 или 20% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0020] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать Si02 в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 2 0 до, примерно, 50% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 2 5 до, примерно, 35% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения Si02 может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с нижним пределом, примерно, 20, 22, 25 или 26% вес. и верхним пределом, примерно, 35, 40, 45 или 50% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0021] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать P2Os в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 5 до, примерно,
3 0% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 15 до, примерно, 2 0% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения P20s может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с нижним пределом, примерно, 5, 8, 10, 12 или 15% вес. и верхним пределом, примерно, 20, 22, 25, 27 или 30% вес, при этом, любой нижний предел может быть
использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0022] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать ZnO в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 0,1 до, примерно, 15% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 0,1 до, примерно, 5% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения ZnO может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с нижним пределом, примерно, 0,1, 0,5, 1 или 1,5% вес. и верхним пределом, примерно, 5, 7, 9, 11, 13 или 15% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0023] Также в одном или нескольких вариантах осуществления изобретения предусматривается, что общее совокупное количество А1203, Si02, Р205 и ZnO может лежать в диапазоне от, примерно, 50 до, примерно, 7 5% вес. эмалевой композиции или в диапазоне с любым нижним пределом из 50, 52, 54 или 56% вес. и любым верхним пределом из 68, 70, 72 или 75% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0024] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать В203 в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 0,1 до, примерно, 2 0% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 5 до, примерно, 17% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения В203 может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с любым нижним пределом из, примерно, 0,1, 1, 2, 3, 4 или 5% вес. и любым верхним пределом из, примерно, 15, 16, 17, 18, 19 или 2 0% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0025] Как указано выше, Ti02 также может, необязательно, присутствовать, например, в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 0 до, примерно, 8% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 0 до, примерно, 3% вес. в других вариантах осуществления изобретения.
[0026] Другие оксиды металлов могут включать оксиды,
обеспечивающие цвет, такие как MnO, СоО, NiO, CuO и БегОз. Композиции настоящего изобретения могут быть произведены в широком диапазоне цветов.
[0027] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать МпО в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 0 до, примерно, 5% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 0 до, примерно, 2% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения МпО может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с любым нижним пределом из, примерно, 0,1, 0,5 или 1% вес. и любым верхним пределом из, примерно, 2, 3, 4 или 5% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0028] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать СоО в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 0 до, примерно, 8% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 0 до, примерно, 2% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения СоО может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с любым нижним пределом из, примерно, 0,1, 0,5 или 1% вес. и любым верхним пределом из, примерно, 2, 4, б или 8% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0029] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать NiO в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 0 до, примерно, 5% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 0 до, примерно, 3% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения NiO может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с любым нижним пределом из, примерно, 0,1, 0,5 или 1% вес. и любым верхним пределом из, примерно, 2, 3, 4 или 5% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0030] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать CuO в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 0 до, примерно, 5%
вес. эмалевой композиции или от, примерно, 0 до, примерно, 3% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения CuO может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с любым нижним пределом из, примерно, 0,1, 0,5 или 1% вес. и любым верхним пределом из, примерно, 2, 3, 4 или 5% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0031] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать Fe203 в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 0 до, примерно, 8% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 0 до, примерно, 3% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения Бе20з может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с любым нижним пределом из, примерно, 0,1, 0,5 или 1% вес. и любым верхним пределом из, примерно, 2, 3, 4 или 5% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0032] Другим необязательным компонентом является Zr02. В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать Zr02 в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 0 до, примерно, 15% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 0 до, примерно, 5% вес. в других вариантах осуществления изобретения. В других вариантах осуществления изобретения Zr02 может присутствовать в количестве, лежащем в диапазоне с любым нижним пределом из, примерно, 0,1, 0,5 или 1% вес. и любым верхним пределом из, примерно, 5, 7, 9, 11, 13 или 15% вес, при этом, любой нижний предел может быть использован в сочетании с любым верхним пределом.
[0033] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения стеклянный компонент может включать F в количестве, лежащем в диапазоне от, примерно, 0 до, примерно, 10% вес. эмалевой композиции или от, примерно, 0 до, примерно, 5% вес. в других вариантах осуществления изобретения. При использовании нанесения в форме влажной суспензии, F может, вместо этого, необязательно, присутствовать как отдельная добавка к стеклянному компоненту.
[0034] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения оксиды щелочноземельных металлов (такие как СаО, МдО, ВаО, и SrO) могут присутствовать в количестве не более, чем, примерно, 3% вес, примерно, 1% вес или, примерно, 0,5% вес в других вариантах осуществления изобретения, а в других вариантах осуществления изобретения один или несколько из СаО, МдО, ВаО, и/или SrO могут, по существу, отсутствовать. В конкретных вариантах осуществления изобретения композиция, по существу, не содержит ВаО.
[0035] В одном или нескольких аспектах настоящего изобретения покрытие из фарфоровой эмали может быть образовано из одной или нескольких композиций фарфоровой эмали, описываемых в настоящем документе, и может быть образовано из множества эмалевых систем, включая основанные на фриттах и порошках. Создание фритт широко известно в данной области техники, как и создание порошков. Фритты и порошки, например, и без связи с каким-либо способом образования, могут быть получены путем спекания различных соединений, входящих в эмалевую композицию, сопровождаемого охлаждением и размалыванием с образованием фритты или порошка.
[0036] В некоторых аспектах изобретения различные соединения, входящие в эмалевую композицию, могут быть сначала смешаны с образованием смеси. Затем смесь может быть помещена в высокотемпературную печь, такую как вращающаяся печь или проходная печь, где ее нагревают до температуры выше температуры плавления, обычно, от, примерно, 1000°С до, примерно, 14 00°С, хотя температуры за пределами этого диапазона также входят в объем настоящего изобретения. Содержимое печи выдерживают при заданной температуре в течении времени, достаточного для плавления и образования в целом гомогенной смеси, обычно, от, примерно, 1 часа до, примерно, 2 часов, хотя время плавления за пределами этого диапазона также входит в объем настоящего изобретения. В некоторых аспектах изобретения расплав затем охлаждают. В процессе периодического типа расплав может быть перемещен, например, в закалочный или сушильный бак; в
непрерывном процессе расплав может быть, например, пропущен через роликовый холодильник. Охлажденную композицию стекла затем измельчают, например, путем пропускания охлажденного в роликовом холодильнике стекла через дробилку, где композицию стекла измельчают с образованием осколков или пластинок размером в наибольшем измерении, обычно, от, примерно, 0,1 см до, примерно, 10 см; если нужны порошки, осколки или пластинки могут быть дополнительно измельчены, например, путем мокрого помола или обработки в мельнице. В любом из различных аспектов изобретения и в зависимости от типа используемой печи, очищенный стеклянный монолит, стеклянные осколки или размолотое стекло (например, крошка или пластинки) могут быть подвергнуты дополнительному измельчению способами истирания, известными в данной области, например, в шаровой мельнице, с целью получения фритты или порошка с заданным размером частиц. В некоторых аспектах изобретения, например, когда эмалевая композиция имеет форму порошка, средний размер частиц порошка составляет, примерно, 1 мкм, примерно, 5 мкм, примерно, 10 мкм, примерно, 2 5 мкм, примерно, 50 мкм, примерно, 7 5 мкм, примерно, 100 мкм и лежит в диапазоне от, примерно, 1 до, примерно, 100 мкм, от, примерно, 1 до, примерно, 50 мкм, от, примерно, 1 до, примерно, 2 5 мкм, от, примерно, 2 до, примерно, 2 5 мкм или от, примерно, 1 до, примерно, 10 мкм.
[0037] Композиции, соответствующие настоящему изобретению, предназначены для использования в качестве покровного слоя. Эти композиции могут быть нанесены так же, как и любая другая из известных покровных фарфоровых эмалей, предназначенных для нанесения на листовую сталь. Например, композиции могут быть нанесены непосредственно на декапированную, покрытую никелем сталь, загрунтованную сталь или на основы из чугуна. Композиции могут быть нанесены на основы поверх обожженного грунтовочного эмалевого слоя с использованием известных способов двойного покрытия/двойного обжига, однако, в конкретных вариантах осуществления изобретения композиции могут быть нанесены на необожженные грунтовочные слои с использованием любого из известных способов двойного покрытия/однократного обжига
(например, влажный/влажный, влажный/сухой и сухой/сухой).
[0038] В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения, описываемые в настоящем документе способы могут включать нанесение грунтовочного слоя и покровного слоя, например, где грунтовочный слой является системой стеклянного покрытия, как описано в настоящем документе, и наносится на основу, за чем следует нанесение одного или нескольких покровных слоев. Один или несколько покровных слоев, например, могут быть нужны для создания улучшающего совместимость слоя между системой стеклянного покрытия и матричным материалом. Спекание нижнего слоя и покровных слоев может, таким образом, обеспечить образование композиции стеклянного покрытия, включающей внутренний слой, образованный из системы стеклянного покрытия, соответствующей описываемым вариантам осуществления изобретения, которая хорошо подходит для связывания с поверхностью основы, и наружный слой, образованный из композиции фритты или порошка, которая хорошо подходит для связывания с матричным материалом. Отмечается, что процесс спекания может привести к некоторому смешиванию нижнего слоя и покровного слоя вблизи поверхности раздела композиций; однако, такое смешивание слоев образует смежную структуру, при этом, свойства смежной структуры вблизи основы отличаются от свойств смежной структуры, расположенной вблизи матричного материала. Когда нанесено множество слоев, образующих систему стеклянного покрытия, эта система может быть создана способом многократного нанесения/однократного обжига или способом многократного нанесения/многократного обжига. Когда нанесено множество слоев, образующих покрытие из фарфоровой эмали, эта система может быть создана способом многократного нанесения/однократного обжига или способом многократного нанесения/многократного обжига.
[0039] Композиции фарфоровой эмали могут быть нанесены с использованием обычных способов сухого электростатического нанесения. Доза нанесения композиций способом сухого электростатического нанесения варьируется в широких пределах в зависимости от заданной толщины готового покровного слоя фарфоровой эмали. Типичные дозы нанесения составляют от,
примерно, 2 00 г/м2 до, примерно, 60 0 г/м2.
[0040] Вместо этого, композиции фарфоровой эмали, соответствующие настоящему изобретению, могут быть нанесены любым из известных способов влажного нанесения, таких как распыление, окунание, нанесение поливом или электроосаждение. В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения композиции сушат перед обжигом, если композиции нанесены способом влажного нанесения. Сушку обычно проводят путем подвода тепла или другими обычными способами. Доза нанесения композиций способами влажного нанесения варьируется в зависимости от заданной толщины готового обожженного эмалевого покровного слоя. Например, обожженный эмалевый покровный слой толщиной, примерно, 12 0 фм может быть получен при дозе нанесения влажной эмалевой композиции около 4 00 г/м2.
[0041] Эмалевые композиции, соответствующие настоящему изобретению, могут быть обожжены при температуре от около 77 0 до 90 0°С за время от, примерно, 2 до, примерно, 8 минут Следует понимать, что может быть использовано другое время и температура обжига.
[0042] После обжига полученное покрытие из фарфоровой эмали может иметь следующий состав (измеренный на поверхности неразрушающим методом, таким как рентгенофлуоресцентный, сканирующая электронная микроскопия, рентгенодифракционный, энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия и т.п.): Na20 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 10-20% вес, К20 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 3-10% вес, А120з в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 10-20% вес, Si02 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 5-35% вес, P2Os в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 10-25% вес, ZnO в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 1-5% вес, МпО в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-2% вес. (в зависимости от нужного цвета), СоО в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-5% вес. (в зависимости от нужного цвета), NiO в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-5% вес. (в зависимости от нужного цвета), CuO в количестве, лежащем в
диапазоне, примерно, 0-5% вес. (в зависимости от нужного цвета), БегОз в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-8% вес. (в зависимости от нужного цвета), Zr02 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-10% вес, ТЮ2 в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-3% вес. (в зависимости от нужного цвета и непрозрачности), СаО в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-2% вес. и SrO в количестве, лежащем в диапазоне, примерно, 0-3% вес. Также предусматривается наличие различных более легких компонентов, таких как Li20, В20з и F, хотя в зависимости от метода измерения состава поверхности, количество этих компоненты не обязательно может быть точно измерено без разрушения покрытия, однако, может быть выявлено при использовании разрушающих методов, таких как атомно-абсорбционная спектроскопия или спектроскопия индуктивно-связанной плазмы, в соответствии с которыми материал переводят в раствор. В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения полученная композиция фарфоровой эмали может, по существу, не содержать Ва (и ВаО) . Кроме того, также отмечается, что в зависимости от способов нанесения, состав может отличаться на всей варочной поверхности, но любая часть варочной поверхности, на которую нанесена заявленная композиция, соответствует прилагаемой формуле изобретения. Также признается, что состав может изменяться по толщине покрытия, особенно при нанесении на грунтовочный слой. Так, открытая поверхность покрытия может иметь данный заявленный состав, тогда как на некоторой глубине под поверхностью состав может быть иным.
[0043] После обжига композиции фарфоровой эмали, соответствующие настоящему изобретению, образуют покровный слой из фарфоровой эмали, с которого запекшаяся пища может быть удалена без применения пиролиза или сильных щелочных чистящих средств. Композиции фарфоровой эмали, соответствующие изобретению, особенно хорошо подходят для применения на внутренних поверхностях камер печей, поддонов, кухонной посуды и других изделий, подверженных риску загрязнения запекшейся пищей, включая микроволновые печи. Обожженные эмалевые покровные слои могут быть произведены в широком диапазоне цветов, включая такие
цвета, как синий, коричневый и зеленый, путем варьирования пигментов, включаемых в качестве добавок при размоле. Также предусматривается, что при размоле в композиции могут быть введены другие добавки, такие как глина, бентонит, карбонат магния, нитрит калия, карбонат калия, алюминат натрия, борная кислота и неорганические материалы, такие как оксид циркония, оксид алюминия, метафосфат алюминия, сподумен и полевой шпат, с целью модификации текстуры и/или регулирования шероховатости обожженной фарфоровой эмали.
[0044] Обожженное покрытие из фарфоровой эмали, соответствующее настоящему изобретению, может быть стойким к царапинам, коррозионно стойким, сохранять свойство легкой очистки после множества циклов нагревания. Кроме того, запекшаяся пища может быть без труда удалена с эмалевого слоя без применения циклов высокотемпературного нагревания или каустических химических чистящих средств. Большая часть запекшейся пищи может быть удалена с обожженного эмалевого слоя при помощи горячей воды. В соответствии с особенно предпочтительным способом очистки, поверхности, соответствующие изобретению, на которых имеются запекшиеся остатки пищи, могут быть подвергнуты действию горячего водяного пара, например, с температурой, по меньшей мере, 95°С или около 110°С, по меньшей мере, на 3, 5 или 10 минут. Если нужно, также могут быть использованы более высокие температуры до 2 50°С, обычно применяемые при приготовлении пищи. Такие поверхности также могут быть подвергнуты воздействию жидкой воды, теплой, горячей или имеющей указанную температуру, на указанные периоды времени. Загрязненные вертикальные поверхности могут быть смочены (например, губкой или из распылителя) перед циклом паровой очистки. После такого воздействия пища или остатки пищи могут быть легко удалены с варочной поверхности. Как отмечалось, для очистки не требуется сильных или каустических чистящих средств или воздействия более высокой температуры, такой как необходимая для пиролиза.
[0045] Пример
[0046] Испытательную пластину размером 4 дюйма на б дюймов (101,6x152,4 мм)) с нанесенным на нее покровным слоем из фарфоровой эмали запачкали четырьмя различными образцами пищи: 1) 0,34 г измельченного сыра чеддер KRAFT, 2) 0,64 г соуса RAGU для пиццы (или его эквивалента), 3) 0,67 г начинки вишневого пирога и 4) 0,50 смеси различных видов пиши, приготовленной путем смешивания 1/4 фунта (113 г) говяжьего фарша (75% постного и 25% жирного), 1/2 чашки измельченного сыра чеддер, 1/2 чашки цельного молока, 1/2 чашки белого гранулированного сахара, 1/2 чашки вишневого сока, 2 чайных ложек сухой, невареной растворимой тапиоки, 1 сырого яйца, 2 чайных ложек муки общего назначения и 1/2 чашки томатного сока.
[0047] После помещения каждого из четырех видов пищи на испытательную пластину произвели запекание в предварительно нагретой печи в течении 1 часа при 425°F (218°С) . После того, как пластина остыла до комнатной температуры, избыток загрязнения счистили пластиковым шпателем. Затем 16 унций (453,6 г) деионизированной или отфильтрованной воды комнатной температуры поместили на дно поддона печи, испытательную пластину поместили в печь. Печь нагревали, как показано на графике температуры на фиг. 1, и дали остыть до комнатной температуры. После охлаждения испытательные пластины извлекли и очистили тем же шпателем, что и прежде. Под действием пара внутри печи во время процесса очистки загрязняющие остатки отслоились от эмалевой поверхности и легко счищались. На фиг. 2-5 показаны фотографии пищи на испытательной пластине а) перед запеканием пищи (фиг. 2), Ь) после запекания пищи (фиг. 3), с) после цикла паровой обработки (фиг. 4) и d) после удаления загрязнения (фиг. 5) . На каждой из этих фотографий загрязнения включают (сверху вниз): 1) сыр, 2) смесь, 3) начинку вишневого пирога, 4) соус для пиццы.
[0048] Хотя выше подробно описано только несколько примерных вариантов осуществления изобретения, специалистам в данной области понятно, что возможны многочисленные модификации примерных вариантов осуществления изобретения, по существу, не выходящих за рамки изобретения. Следовательно, подразумевается,
что все такие модификации включаются в объем изобретения,
определяемый в нижеследующей формуле изобретения.
Подразумевается, что в формуле изобретения пункты "средство плюс функция" охватывают описанные структуры, как выполняющие перечисленные функции, и не только структурные эквиваленты, но и эквивалентные структуры. Так, хотя гвоздь и шуруп могут не являться структурными эквивалентами в том отношении, что для скрепления друг с другом деревянных деталей гвоздь задействует цилиндрическую поверхность, тогда как шуруп задействует винтовую поверхность, в контексте скрепления деревянных деталей гвоздь и шуруп могут быть эквивалентными структурами. Явно выраженным намерением Заявителя является не требовать применения 35 U.S.С. 112, пункта б для каких-либо ограничений какого-либо пункта формулы изобретения за исключением тех, в которых явно использовано выражение "средство для" вместе с соответствующей функцией.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Композиция фарфоровой эмали, включающая стеклянный
компонент, содержащий:
по меньшей мере, один щелочной оксид в количестве, лежащем в диапазоне от около б до 21% вес,
Si02 в количестве, лежащем в диапазоне от около 20 до 50%
вес.,
ZnO в количестве, лежащем в диапазоне от около 0,1 до 10%
вес.,
А120з в количестве, лежащем в диапазоне от около 5 до 20%
вес.,
В20з в количестве, лежащем в диапазоне от около 0,1 до 20% вес., и
Р205 в количестве, лежащем в диапазоне от около 5 до 30%
вес. ,
все весовые проценты выражены относительно композиции эмали.
2. Композиция фарфоровой эмали по п. 1, в которой, по меньшей мере, один щелочной оксид включает Na20 в количестве, лежащем в диапазоне 5-20% вес, и К20 в количестве, лежащем в диапазоне от около 1 до 15% вес
3. Композиция фарфоровой эмали по п. 2, дополнительно включающая Li20 в количестве, лежащем в диапазоне от около 0 до 7% вес
4. Композиция фарфоровой эмали по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающая F в количестве, лежащем в диапазоне от около 0 до 10% вес
5. Композиция фарфоровой эмали по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающая, по меньшей мере, один оксид из МпО, СоО, NiO, Fe203 и CuO.
6. Композиция фарфоровой эмали по п. 5, в которой МпО присутствует в количестве, лежащем в диапазоне от около 0 до 5% вес, СоО присутствует в количестве, лежащем в диапазоне от около 0 до 8% вес, NiO присутствует в количестве, лежащем в диапазоне от около 0 до 5% вес, Fe203 присутствует в количестве, лежащем в диапазоне от около 0 до 8% вес, CuO присутствует в
2.
количестве, лежащем в диапазоне от около 0 до 5% вес.
7. Композиция фарфоровой эмали по любому из предшествующих пунктов, в которой общее совокупное количество А120з, Si02, Р2О5 и ZnO лежит в диапазоне от, около, 50 до, около, 75% вес. композиции фарфоровой эмали.
8. Композиция фарфоровой эмали по любому из предшествующих пунктов, в которой стеклянный компонент дополнительно включает Ti02 в количестве, лежащем в диапазоне от около 0 до 8% вес.
9. Композиция фарфоровой эмали по любому из предшествующих пунктов, в которой стеклянный компонент дополнительно включает Zr02 в количестве, лежащем в диапазоне от около 0 до около 15% вес.
10. Композиция фарфоровой эмали по любому из предшествующих пунктов, в которой стеклянный компонент включает оксиды щелочноземельных металлов в количестве не более 3% вес. композиции фарфоровой эмали.
11. Композиция фарфоровой эмали по п. 10, при этом, композиция фарфоровой эмали, по существу, не содержит ВаО.
12. Способ создания покрытия из фарфоровой эмали на основе, включающий стадии, на которых:
осаждают слой композиции фарфоровой эмали по любому из пп. 1-11 на подложке; и
обжигают этот слой с целью формирования на подложке покрытия из фарфоровой эмали.
13. Способ по п. 12, в котором на подложке имеется грунтовочный слой, и слой композиции фарфоровой эмали осаждают на грунтовочном слое.
14. Способ по п. 13, в котором грунтовочный слой и слой композиции фарфоровой эмали обжигают на одной стадии.
15. Способ по любому из пп. 12-14, в котором композицию фарфоровой эмали осаждают в форме сухого порошка.
16. Способ по любому из пп. 12-15, в котором обжиг проводят при температуре, лежащей в диапазоне от около 770 до 900°С.
17. Способ очистки от остатков пищи варочной поверхности, включающей покрытие из фарфоровой эмали, образованное из
13.
композиции фарфоровой эмали по любому из пп. 1-11, включающий стадии, на которых:
нагревают варочную поверхность до температуры менее, около, 250°С в присутствии водяного пара или жидкой воды; и
стирают остатки пищи с варочной поверхности без использования каустического чистящего средства.
18. Варочное устройство, включающее:
поверхность с покрытием из фарфоровой эмали, при этом, покрытие из фарфоровой эмали имеет на, по меньшей мере, части его поверхности, композицию, содержащую, при определении неразрушающим методом: Na20 в количестве, лежащем в диапазоне, от около 10-20% вес, К20 в количестве, лежащем в диапазоне, от около 3-10% вес, А1203 в количестве, лежащем в диапазоне, от около 10-20% вес, Si02 в количестве, лежащем в диапазоне, от около 5-35% вес, Р205 в количестве, лежащем в диапазоне, от около 10-25% вес, ZnO в количестве, лежащем в диапазоне, от около 1-5% вес, МпО в количестве, лежащем в диапазоне, от около 0-2% вес. (в зависимости от нужного цвета), СоО в количестве, лежащем в диапазоне, от около 0-5% вес. (в зависимости от нужного цвета), NiO в количестве, лежащем в диапазоне, от около 0-5% вес. (в зависимости от нужного цвета), CuO в количестве, лежащем в диапазоне, от около 0-5% вес. (в зависимости от нужного цвета), Fe203 в количестве, лежащем в диапазоне, от около 0-8% вес. (в зависимости от нужного цвета), Zr02 в количестве, лежащем в диапазоне, от около 0-10% вес, Ti02 в количестве, лежащем в диапазоне, от около 0-3% вес. (в зависимости от нужного цвета и непрозрачности), СаО в количестве, лежащем в диапазоне, от около 0-2% вес. и SrO в количестве, лежащем в диапазоне, от около 0-3% вес.
19. Варочное устройство по п. 18, в котором покрытие из фарфоровой эмали дополнительно включает Li20, В20з и/или F, в количестве, обнаруживаемом разрушающим методом.
20. Варочное устройство по п. 18 или 19, при этом, варочное устройство представляет собой печь, а варочная поверхность с покрытием из фарфоровой эмали представляет собой поверхность
19.
полости печи.
По доверенности
График увеличения температуры
250
> ; 150 I-
со о.
0
0 5 10 IS 20 25 30 35 40 45
Время, мин
ФИГ. 1
Series!
2/5
4/5
ФИГ. 2
ФИГ. 2
ФИГ. 3
ФИГ. 3