Эрклез для получения полых стеклянных микросфер


 


Владельцы патента RU 2569135:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Стеклопластик" (RU)

Изобретение относится к составам эрклеза для получения легковесных неорганических наполнителей - легких прочных полых стеклянных микросфер различных марок, использующихся при создании многослойных конструкционных материалов с низкой плотностью для авиастроения, судостроения и автомобильной промышленности. Техническим результатом изобретения является получение полых стеклянных микросфер с истинной плотностью 0,15-0,40 г/см3 и повышенной прочностью. Стекло для получения эрклеза содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: Na2O 8,00-20,00; B2O3 8,00-15,00; СаО 4,00-10,00; ZnO 1,00-3,50; ZrO2 0,01-0,30; Fe2O3 0,01-0,50; TiO2 0,0-0,40; Al2O3 0,0-1,00; SO3 0,50-1,50;CrO3 0,001-0,20; MoO3 0,001-0,20; SiO2 остальное. 1 табл.

 

Изобретение относится к составам стекол, в частности к составам натриевоборосиликатного стекла для производства эрклеза, из которого изготавливают легковесные неорганические дисперсные наполнители - легкие прочные полые стеклянные микросферы различных марок, использующиеся при создании многослойных конструкционных материалов с низкой плотностью для авиастроения, судостроения и автомобильной промышленности, в производстве сферопластиков, взрывчатых веществ, герметиков, красок, шпаклевки, в радиотехнике и др.

К наиболее важным свойствам микросфер, обуславливающих их области применения, относятся истинная плотность и прочность при всестороннем сжатии, которая оценивается величиной гидростатического давления в воде, вызывающего разрушение определенного количества (10%) микросфер.

Для достижения определенных свойств полых стеклянных микросфер решающее значение имеет выбор химического состава стекла для эрклеза и режимы его синтеза. При этом должны учитываться не только требования, предъявляемые к физико-механическим свойствам микросфер, но и показатели, играющие существенную роль в процессе сферолизации микросфер, а именно реологические свойства и поверхностное натяжение стекломассы.

Известен состав стекла для получения полых микросфер (Патент РФ №2235693, кл. С03В 19/10, 2001 г.), включающий, мас. %:

SiO2 54,56-60,53
Na2O 12,30-20,10
K2O 0,09-1,07
B2O3 3,24-7,01
СаО 5,99-6,56
MgO 1,35-2,79
PbO 11,28-12,53
SO3 0,30-0,80

Недостатком этого состава стекла является наличие большого количества оксида свинца, пониженная вязкость и высокая плотность.

Также известно стекло для производства полых микросфер (Патент РФ №2059574, кл. С03В 19/10, 1992 г.), включающее, масс. %:

SiO2 - 69,0

Na2O - 8,0

B2O3 - 8,0

СаО - 8,0

ZnO - 2,0

Но в составе этого стекла не указаны газообразующие компоненты, обеспечивающие процесс сферолизации.

Также известен состав стекла для производства полых микросфер (Патент США №4661137, кл. С03В 19/08, 1987 г. - аналог), включающий, мас. %:

SiO2 55,00-80,00
Al2O3 0,00-5,00
Na2O+K2O+Li2O 8,00-18,00
B2O3 1,00-10,00
CaO+MgO+BaO+ZnO 4,00-14,00
S 0,01-0,05

Однако в этих стеклах присутствует малое содержание серы, недостаточное для получения полых микросфер с пониженной плотностью. Кроме того, наличие оксида бария, являющегося токсичным компонентом, повышает вязкость и снижает производительность процесса формования микросфер.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является стекло для производства стеклянных полых микросфер (Патент США №4391646, кл. С03С, 13/00, 1983 г. - прототип), включающее, мac. %:

SiO2 60,0-90,0
R2O(Na2O+K2O+Li2O) 2,0-20,0
B2O3 1,0-30,0
RO(ZnO, СаО, MgO, BaO, SrO) 0-25,0
R2O3(Al2O3, Fe2O3, Sb2O3) 0-10,0
RO2(TiO2, ZrO2, MnO2) 0-10,0
R2O5(P2O5, V2O5) 0-10,0
S 0,005-0,5
F 0-5,0

Из стекла, заявленного в прототипе, получают полые микросферы с недостаточно высокой прочностью и высокой плотностью (от 0,4 до 1,0 г/см3), при этом разброс по диаметру полых микросфер составляет 5-200 мкм. Кроме того, недостаточное количество газообразователя S в составе стекла прототипа не дает возможности сформовать полые микросферы с низкой плотностью.

Заявленное изобретение направлено на устранение указанных недостатков данного состава, предназначенного для получения эрклеза, используемого при производстве легких прочных полых стеклянных микросфер.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке высокотехнологичного состава стекла для получения эрклеза, обеспечивающего производство легких прочных полых микросфер.

Задача достигается присутствием в составе натриево-кальциевоборосиликатного стекла, содержащего ZnO, ZrO2, Fe2O3, TiO2, Al2O3 и SO3 в количестве от 0,5 до 1,5 мас. %, которые в сочетании с малыми добавками CrO3 и МоО3 в количестве 0,001-0,4 мас. % понижают поверхностное натяжение и энергию активации вязкого течения расплава, тем самым обеспечивая формование легких прочных полых микросфер.

Техническим результатом изобретения является получение полых стеклянных микросфер с повышенной прочностью и истинной плотностью от 0,15 до 0,40 г/см3.

Технический результат достигается тем, что эрклез для получения полых стеклянных микросфер, включающий SiO2, Na2O, В2О3, СаО, ZnO, ΖrO2, Fe2O3, TiO2, Al2O3, SO3, дополнительно содержит CrO3 и MoO3 при следующем соотношении компонентов, мас. %

SiO2 60,00-80,00
Na2O 8,00-20,00
B2O3 8,00-15,00
СаО 4,00-10,00
ZnO 1,00-3,50
ZrO2 0,01-0,30
Fe2O3 0,01-0,50
TiO2 0,01-0,40
A12O3 0,10-1,00
SO3 0,50-1,50
CrO3 0,001-0,20
MoO3 0,001-0,20

причем микросферы, полученные из данного эрклеза, обладают повышенной прочностью на гидростатическое сжатие и истинной плотностью от 0,15 до 0,40 г/см3.

Пример осуществления изобретения. Для получения предлагаемого состава готовят шихту, содержащую (мас. %): SiO2-68,00; Na2O-13,56; В2O3-9,40; СаО-6,30; ZnO-1,40; ZrO2-0,05; Fe2O3-0,083; ТiO2-0,05; Al2O3-0,35; SO3-0,80; СrO3 0,002; MoO3 0,005. Шихту загружают в печь и плавят при температуре 1270±10°С. Затем расплав стекломассы отливают в воду, получая эрклез, из которого после измельчения формуют микросферы с плотностью от 0,15 до 0,40 г/см3.

Примеры 1, 2 и 3 приведены в таблице.

Таким образом, использование изобретения позволяет создать эрклез, обеспечивающий производство легких прочных полых микросфер с истинной плотностью от 0,15 до 0,40 г/см3, которые могут быть использованы при создании многослойных конструкционных материалов с низкой плотностью для авиастроения, судостроения и автомобильной промышленности.

Эрклез для получения полых стеклянных микросфер, включающий SiO2, Na2O, В2О3, CaO, ZnO, ZrO2, Fe2O3, TiO2, Al2O3, SO3, отличающийся тем, что дополнительно содержит CrO3 и MoO3 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Na2O 8,00-20,00
В2О3 8,00-15,00
СаО 4,00-10,00
ZnO 1,00- 3,50
ZrO2 0,01-0,30
Fe2O3 0,01-0,50
TiO2 0,01-0,40
Al2O3 0,01-1,00
SO3 0,50-1,50
CrO3 0,001-0,20
MoO3 0,001-0,20
SiO2 остальное

причем микросферы, полученные из данного эрклеза, обладают повышенной прочностью на гидростатическое сжатие и истинной плотностью от 0,15 до 0,40 г/см3.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к алюмоборосиликатным стеклам для изоляции радиоактивных жидких эфлюентов средней активности. Предложен качественный и количественный состав алюмосиликатного стекла, стеклообразующая добавка для его получения и способ обработки радиоактивного жидкого эфлюента средней активности с использованием предложенной стеклообразующей добавки, приводящий к получению указанного алюмоборосиликатного стекла.
Изобретение относится к технологии силикатов, в частности к составам каменного литья, изделия из которого могут использоваться в условиях воздействия высоких температур.
Стекло // 2375317
Стекло // 2334701
Изобретение относится к составам стекла, которое может быть использовано для изготовления сортовой посуды. .
Стекло // 2334699
Изобретение относится к области технологии силикатов, а именно к составам стекла, используемого в приборостроении, производстве световых рассеивателей, декоративных изделий, сортовой посуды.
Стекло // 2332367
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла, используемого для изготовления световых рассеивателей, изделий декоративно-художественного назначения.
Стекло // 2329207
Изобретение относится к составу стекла и может найти применение при изготовлении световых рассеивателей, изделий декоративно-художественного назначения. .
Стекло // 2326066
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла, используемого в производстве электровакуумных приборов. .
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла, используемого для изготовления, преимущественно, изделий декоративно-художественного назначения.
Стекло // 2326064
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла, используемого в производстве стеклоплитки. .
Наверх