Стеклянный микрошарик
GLASS MICROSPHERE

Предложенное решение относится к стеклянным микрошарикам, которые могут быть использованы для струйной обработки, для противоожоговых кроватей, в качестве наполнителя (при изготовлении полимеров, цементов, бетонов, облицовочных материалов, мастик, шпатлевок, герметиков, синтаксических пен), для изготовления световозвращающих устройств, например, в системах обеспечения безопасности дорожного движения и, в частности, при разметке поверхности дорог. Предложенное решение может быть использованы в химической, нефтегазодобывающей, судостроительной, авиационной и других отраслях промышленности, а также в строительной индустрии.
В отечественной и мировой практике широко применяются материалы и устройства, содержащие стеклянные микрошарики (СМШ). При этом одной из основных характеристик СМШ, характеризующих их качество величина, является содержание в готовом продукте микрошариков сферической формы.
Наиболее близкими к предлагаемому решению являются СМШ, которые могут быть использованы при разметке поверхности дорог и при изготовлении свето-возвращающих устройств (патент РФ № 2602328, МПК C03B 19/10, 2013 г.). СМШ для дорожной разметки получают из боя стекла (в основном листового). В «Методических рекомендациях по устройству горизонтальной дорожной разметки безвоздушным способом» (приняты и введены в действие распоряжением Росавтодора от 01.11.2001 г. № OC-450-р) указывается, что показатель преломления СМШ для дорожной разметки составляет не более 1,53, а содержание СМШ несферической формы не должно превышать 20%.
Недостатком известных СМШ является высокое содержание частиц несферической формы (до 20%), что ухудшает сыпучесть и порционирование материала, снижает плотность его упаковки, усложняет поверхностную обработку, а также снижает эффективность световозвращения СМШ.
Технический результат предложенного решения заключается в повышении качества СМШ за счет увеличения содержания частиц сферической формы и эффективности световозвращения СМШ.
о
4
8
о
Указанный технический результат достигается тем, что поверхностное натяжение стекла, из которого изготовлен СМШ, составляет при температуре 1300С не менее 335 мН/м. А температурный диапазон изменения вязкости стекла, из которого изготовлен СМШ, в интервале от 10 Па*с до 10 Па*с не превышает 216С.
2
2
2
2
3
2
3
СМШ, в частности, может быть изготовлен из прозрачного бесцветного натрий-кальций-силикатного стекла, содержащего 54,0-70,0 мас.% SiO, 17,0-30,0 мас.% CaO, 7,0-16,0 мас.% NaO и/или KO, 0-5,0 мас.% MgO, 0-5,0 мас.% AlO, не более 0,1 мас.% FeO, имеющего показатель преломления более 1,53, предпочтительно не менее 1,539.
о
Увеличение поверхностного натяжения стекла, из которого изготовлен СМШ, до не менее 335 мН/м при температуре 1300С обеспечивает более эффективное формирование сферической формы СМШ, и, следовательно, повышает качество СМШ.
о
4
8
Снижение до 216С температурного диапазона изменения вязкости стекла, из которого изготовлен СМШ, от 10 Па*с до 10 Па*с сокращает время формования СМШ, поэтому микрошарики меньше деформируются от соприкосновения между собой и корпусом печи, что увеличивает содержание СМШ сферической формы в готовом продукте, а, следовательно, повышает его качество.
Предложенное решение повышает эффективность световозвращения СМШ, которое возрастает с увеличением содержания СМШ сферической формы. Кроме того, предложенный состав стекла имеет более высокий коэффициент светопропускания, что также повышает эффективность световозвращения СМШ.
2
2
2
2
3
2
3
о
4
8
о
Предложенный вариант стекла для изготовления СМШ варят в газовой или электрической стекловаренной печи по общепринятой в стеклоделии технологии с последующим гранулированием расплава стекла. Охлаждение стекломассы, содержащей 54,0-70,0 мас.% SiO, 17,0-30,0 мас.% CaO, 7,0-16,0 мас.% NaO и/или KO, 0-5,0 мас.% MgO, 0-5,0 мас.% AlO и не более 0,1 мас.% FeO, производят со скоростью предотвращающей образование кристаллической фазы, например, отливкой в воду. Поверхностное натяжение данного стекла составляет при температуре 1300С не менее 335 мН/м. Температурный диапазон изменения вязкости данного стекла в интервале от 10 Па*с до 10 Па*с не превышает 216С. Показатель преломления стекла составляет более 1,53, предпочтительно не менее 1,539.
о
Полученный стеклогранулят (стеклобой, эрклез) далее подвергают измельчению и классификации полученных при измельчении порошков стекла на фракции в диапазоне размеров 5-1500 мкм. Затем из полученных порошков стекла формуют стеклянные микрошарики во взвешенном состоянии в восходящем потоке газов при температуре 1100-1500С.
Некоторые варианты составов стекол для СМШ приведены в таблице 1.
В последнем столбце таблицы приведен традиционный состав стекла, представляющий собой стеклобой листового стекла, используемый для изготовления СМШ.
Свойства СМШ, изготовленных из перечисленных в таблице 1 составов стекла, приведены в таблице 2.
Проведенные исследования показывают, что применение предложенного решения существенно повышает эффективность световозвращения СМШ.