СОСТАВ ШИХТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ СТЕКЛОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИКРОШАРИКОВ
COMPOSITION OF CHARGE FOR OBTAINING COMPOSITE GLASS-METAL MICROBALLS

Изобретение относится к области получения шихты для изготовления композиционных стеклометаллических микрошариков и может быть использовано в дорожном строительстве в качестве светоотражающих элементов дорожной разметки.
В настоящее время существуют различные составы шихт для получения стеклянных микрошариков. Так, для получения микрошариков (микросфер) используют шихту, состоящую из классифицированных по размеру предварительно дробленых частиц стекла размером 200-560 мкм [патент РФ 2178392. Иванов Л.А., Кисилев Н.Н., Побережный В.А., Слугин В.А., Сотенский М.Г. С03В 19/10; Н05Н 1/30; дата подачи - 28.03.2000, дата публикации - 20.01.2002]. [1]
Известен состав шихты, включающий стеклопорошок и клей ПВА в качестве связующего, в соотношении 10:1 (весовых частей) [Крохин В.П., Бессмертный B.C., Пучка О.В., Никифоров В.М. Синтез алюмоиттриевых стекол и минералов // Стекло и керамика, 1997, №9, с.6, 1 колонка, строки 24 и 36,с.7, 2 колонка, 1-я строка сверху]. [2]
Известные аналоги не отвечают требованиям к качеству конечного продукта.
Наиболее близким техническим решением, предлагаемому составу является состав шихты в виде стержней для получения композиционных стеклометаллических микрошариков, включающий металлическую проволоку, покрытую пастой на основе измельченного стекла и связующего [Патент РФ 2455118 Бессмертный B.C., Симачев А.В., Дюмина П.С. и др. B22F 9/06; С03В 9/00, дата подачи - 24.05.2010, дата опубликования - 10.07.2012]. [3]
Недостатком данного состава шихты в виде стержней является длительность и трудоемкость изготовления стержней, низкое качество, в частности прочность стержней за счет образования внутренних напряжений на границе металл - жидкое стекло и низкая адгезионная способность связующего к металлу.
К недостаткам известного способа можно также отнести, что при последующем технологическом процессе сушки стержней в них образуются микротерщины за счет различных значений коэффициента термического линейного расширения металла и жидкого стекла в смеси стеклопорошка и жидкого стекла, которые могут приводить к самоотслоению покрывающего слоя металла.
Целью изобретения является разработка состава шихты в виде стержней, обеспечивающей получение композиционных стеклометаллических микрошариков высокого качества, упрощение подготовки и изготовления шихты в виде стержней, повышение качества шихты и получение возможности использования в шихте порошков различных металлов.
Техническим результатом предлагаемого состава шихты в виде стержней для получения композиционных микрошариков является повышение прочности отформованных стержней, упрощение процесса изготовления шихты в виде стержней и использование в шихте порошков как минимум двух металлов.
Поставленная цель достигается тем, что в состав стеклопорошка вводили порошки меди и алюминия, а в качестве связующего использовали жидкое стекло и клей ПВА. Оптимальные составы шихт на основе боя стекла и порошков меди и алюминия смешивали и затворяли смесью жидкого стекла и клея ПВА с последующей формовкой и сушкой.
Таким образом, основным отличительным признаком разработанного состава шихты является использование в качестве связующего смеси жидкого стекла и клея ПВА, что обеспечивает высокое качество шихты.
Оптимальные составы шихт представлены в таблице 1.
При оптимальном соотношении компонентов стержни имеют повышенную прочность на сжатие, достигающую 9,8 МПа (табл.1).
Полученные по патенту РФ 2455118 [3] композиционные стеклометаллические микрошарики из предлагаемого состава шихты имеют повышенный коэффициент диффузионного отражения (КДО) равный 83% (табл.1).
Таблица 1
Составы и свойства шихт в виде стержней и качество конечного продукта
№ п/п
Составы шихт, масс.%
Прочность стержней при сжатии, МПа
Способность к формованию
КДО, %
Жидкоестекло
Клей ПВА
Стекло - порошок
Порошок алюминияПА-4
Порошок меди M1
1
20
10
35
18
13
не формуется
15
35
20
10
5,7
формуется
75
2
25*
5
35
18
13
не формуется
10*
35*
20*
10*
9,8*
формуется
83*
15
35
22
3
8,5
формуется
80
3
30
5
35
20
10
7,3
формуется
78
10
35
18
7
6,4
формуется
70
* - оптимальный состав шихты
Использование смеси стеклопорошка с порошками металлов существенно упрощает формование стержней при получении стеклометаллических микрошариков с повышенным коэффициентом диффузного отражения.
Сопоставительный анализ известного состава шихты в виде стержней и предлагаемого представлен в таблице 2.
Изобретательский уровень подтверждается тем, что введение в состав стеклопорошка смеси порошков алюминия и меди обеспечивает в конечном итоге получение композиционных стеклометаллических микрошариков с повышенной светоотражающей способностью, а использование в качестве связующего смеси жидкого стекла и клея ПВА обеспечивает получение шихты в виде стержней с повышенной прочностью при сжатии.
Пример. Для получения шихты в виде стержней брали бой листового стекла, который предварительно мололи в фарфоровой мельнице объемом 10 л и рассеивали на ситах на фракции 50-100 мкм. Брали порошок алюминия марки ПА-4 и порошок меди марки M1 и смешивали со стеклопорошком в лабораторной шнековой мешалке.
Жидкое стекло смешивали с клеем ПВА в пропеллерной мешалке. В связующее, состоящее из жидкого стекла и клея ПВА, при работающей пропеллерной мешалке порционно добавляли смесь стеклопорошка с порошками меди и алюминия при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Стеклопорошок
35%
порошок алюминия
20%
порошок меди
10%
жидкое стекло
25%
клей ПВА
10%
Из полученной пасты методом пластического формования готовили стержни диаметром 2-4 мм, длиной 250-300 мм, которые укладывали на лотки и сушили в сушильном шкафу при 80°C.
Контроль качества
После сушки стержни подвергали испытанию на прочность к сжатию на гидравлическом прессе. Прочность стержней определяли как среднее арифметическое 5 измерений
Таким образом, использование в качестве связующего смеси жидкого стекла и клея ПВА позволяет существенно повысить прочность на сжатие стержней. Использование в шихте смеси порошков алюминия и меди позволяет повысить качество конечного продукта, в частности коэффициент диффузионного отражения микрошариков.