Результат интеллектуальной деятельности: Стеклянный микрошарик

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.

Указанный технический результат достигается тем, что поверхностное натяжение стекла, из которого изготовлен СМШ, составляет при температуре 1300^оС не менее 335 мН/м. А температурный диапазон изменения вязкости стекла, из которого изготовлен СМШ, в интервале от 10⁴ Па*с до 10⁸ Па*с не превышает 216^оС.

СМШ, в частности, может быть изготовлен из прозрачного бесцветного натрий-кальций-силикатного стекла, содержащего 54,0-70,0 мас.% SiO₂, 17,0-30,0 мас.% CaO, 7,0-16,0 мас.% Na₂O и/или K₂O, 0-5,0 мас.% MgO, 0-5,0 мас.% Al₂O₃, не более 0,1 мас.% Fe₂O₃, имеющего показатель преломления более 1,53, предпочтительно не менее 1,539.

Увеличение поверхностного натяжения стекла, из которого изготовлен СМШ, до не менее 335 мН/м при температуре 1300^оС обеспечивает более эффективное формирование сферической формы СМШ, и, следовательно, повышает качество СМШ.

Снижение до 216^оС температурного диапазона изменения вязкости стекла, из которого изготовлен СМШ, от 10⁴ Па*с до 10⁸ 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.

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.% SiO₂, 17,0-30,0 мас.% CaO, 7,0-16,0 мас.% Na₂O и/или K₂O, 0-5,0 мас.% MgO, 0-5,0 мас.% Al₂O₃ и не более 0,1 мас.% Fe₂O₃, производят со скоростью предотвращающей образование кристаллической фазы, например, отливкой в воду. Поверхностное натяжение данного стекла составляет при температуре 1300^оС не менее 335 мН/м. Температурный диапазон изменения вязкости данного стекла в интервале от 10⁴ Па*с до 10⁸ Па*с не превышает 216^оС. Показатель преломления стекла составляет более 1,53, предпочтительно не менее 1,539.

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 1100-1500^оС.

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.