Натрий-кальций-силикатное прозрачное бесцветное стекло
SODIUM-CALCIUM-SILICATE TRANSPARENT COLORLESS GLASS

Предложенное решение относится к стеклам, предназначенным для производства стеклянных микрошариков, которые могут быть использованы при изготовлении световозвращающих устройств, например, в системах обеспечения безопасности дорожного движения.
В отечественной и мировой практике широко применяются световозвращающие материалы, содержащие стеклянные микрошарики (СМШ). При этом качество световозвращения СМШ характеризует величина коэффициента световозвращения, которая определяется показателем преломления, коэффициентом светопропускания и величиной поверхностного натяжения стекла, используемого для производства СМШ (патент РФ № 2602328, МПК C03B 19/10, 2013 г.).
о
4
8
Наиболее близким к предлагаемому решению является натрий-кальций-силикатное прозрачное бесцветное стекло, используемое для производства СМШ (Методические рекомендации по устройству горизонтальной дорожной разметки безвоздушным способом. Приняты и введены в действие распоряжением Государственной службы дорожного хозяйства РФ (Росавтодора) от 01.11.2001 г. № OC-450-р). СМШ для дорожной разметки получают из боя стекла (в основном листового). Недостатком таких СМШ является низкая эффективность световозвращения (не более 280 мКд) в виду малого показателя преломления стекла (не более 1,53), невысокого коэффициента светопропускания и высокого содержания частиц несферической формы (до 20%). Большое содержание частиц несферической формы связано с недостаточно высоким поверхностным натяжением данного стекла (не более 325 мН/м при 1300 С) и большим температурным диапазоном изменения вязкости стекла от 10 Па*с до 10 Па*с.
Технический результат предложенного решения заключается в повышении эффективности световозвращения получаемых из данного стекла СМШ за счет:
увеличения показателя преломления стекла;
увеличения коэффициента светопропускания стекла;
увеличения поверхностного натяжения стекла;
4
8
снижения температурного диапазона изменения вязкости стекла от 10 Па*с до 10 Па*с.
2
2
2
2
3
2
3
о
4
8
о
Указанный технический результат достигается тем, что натрий-кальций-силикатное прозрачное бесцветное стекло для световозвращающих микрошариков содержит 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 и имеет показатель преломления более 1,53, предпочтительно не менее 1,539. Поверхностное натяжение предложенного стекла составляет при температуре 1300С не менее 335 мН/м. Температурный диапазон изменения вязкости предложенного стекла от 10 Па*с до 10 Па*с не превышает 216С.
Предложенный состав стекла обеспечивает показатель преломления более 1,53, предпочтительно не менее 1,539, а также:
увеличивает коэффициент светопропускания стекла;
о
4
8
увеличивает поверхностное натяжение стекла при температуре 1300С не менее чем до 335 мН/м и снижает температурный диапазон изменения вязкости стекла от 10 Па*с до 10 Па*с, что значительно уменьшает долю несферических СМШ.
о
4
8
Снижение до 216С температурного диапазона изменения вязкости стекла от 10 Па*с до 10 Па*с сокращает время формования СМШ, поэтому они меньше деформируются от соприкосновения между собой и корпусом печи, что увеличивает содержание СМШ сферической формы в готовом продукте.
3
Удельный вес предложенного стекла составляет не более 2,8 г/см, так как в нем отсутствуют тяжелые металлы, применение которых приводит к повышению стоимости стекла, отрицательно сказывается на экологии и снижает производительность установок по производству СМШ.
о
2
2
2
2
3
2
3
Натрий-кальций-силикатное стекло для изготовления СМШ варят в газовой или электрической стекловаренной печи по общепринятой в стеклоделии технологии с последующим гранулированием расплава стекла. 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. 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.
Примеры составов стекол 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 состава стекла существенно повышает эффективность световозвращения СМШ.