全天候高折射反光微晶陶珠的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種全天候高折射反光微晶陶珠，包括內(nèi)核和核心反光元件，所述核心反光元件包括以下組分：二氧化鈦、氧化鈣、氧化鋯、氧化硼、三氧化二鋁以及無(wú)機(jī)鹽添加劑。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品組分進(jìn)行改進(jìn)，微晶陶珠的折射率(ND值)可達(dá)到2.2以上，在達(dá)到高折射率的同時(shí)，改善了產(chǎn)品的耐候、耐磨、耐水、耐堿功能和與涂料的附著力，使產(chǎn)品具有高硬度和高耐磨性，在確保產(chǎn)品達(dá)到全天候反光效果的同時(shí)，保證了陶珠與標(biāo)線使用壽命的一致性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】全天候高折射反光微晶陶珠
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種路面標(biāo)線反光涂料，具體涉及一種全天候高折射反光微晶陶珠?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，道路交通事故在各類(lèi)傷亡事故中占據(jù)61%的比例，而夜間交通事故又占到全部交通事故的73%，其中雨夜行車(chē)發(fā)生事故的比例最大。導(dǎo)致雨夜交通事故多發(fā)的主要原因，是由于雨夜天氣道路標(biāo)線失去反光性能，標(biāo)線不清晰而失去引導(dǎo)作用，致使司機(jī)極易偏離方向或并線行駛。同時(shí)，由于對(duì)導(dǎo)向箭頭看不清楚，也極易誤導(dǎo)方向感。再加上司機(jī)視線模糊及犯困、容易疲勞駕駛等等。為此，作為交通安保工程主要材料的路面標(biāo)線涂料，如何增強(qiáng)在雨夜時(shí)段的反光性能，是國(guó)內(nèi)外交通領(lǐng)域許多專(zhuān)家長(zhǎng)期以來(lái)研究的重要課題，也取得了一定的成效。標(biāo)線反光經(jīng)過(guò)了由熒光粉反光到玻璃珠反光的發(fā)展過(guò)程。目前傳統(tǒng)的反光標(biāo)線就是通過(guò)在標(biāo)線涂料中撒播適量玻璃珠而起到反光作用。但玻璃珠的反光折射率始終徘徊在1.5級(jí)以下，在更高的折射率上無(wú)法突破，即使在晴天的夜間，視認(rèn)性距離也相當(dāng)短，同時(shí)，玻璃珠遇到潮濕就會(huì)失去反光效果，因此，在雨夜時(shí)段，該類(lèi)標(biāo)線的反光效果大大降低，給雨夜行車(chē)帶來(lái)安全隱患。
[0003]近年來(lái)，在歐洲的德、法、英等國(guó)及美國(guó)、日本等許多發(fā)達(dá)國(guó)家都將高折射率反光材料的研究列為高科技新型材料的研究課題。該類(lèi)技術(shù)首先要研究解決所用的材料及其制備方法。日本三德金屬工業(yè)株式會(huì)社曾經(jīng)于1996年10月在中國(guó)公開(kāi)申請(qǐng)了一種關(guān)于“具有氧吸收和解吸能力的復(fù)合氧化物及其制備方法”的專(zhuān)利技術(shù)；英國(guó)赤土技術(shù)有限公司1997年3月公開(kāi)了一種娃酸鹽物料,含有堿金屬氧化物和二氧化娃的無(wú)定形粘合基質(zhì)；但上述這些研究成果均未涉及反光陶珠材料及其在路面標(biāo)線中的應(yīng)用。
[0004]我國(guó)于2000年由中科院感光所作為“863”計(jì)劃項(xiàng)目承擔(dān)研究，開(kāi)發(fā)出“高折射率透明陶瓷玻璃微珠的制備新技術(shù)”，成功制備出ND值達(dá)1.8的高折射率玻璃微珠，比傳統(tǒng)的1.5級(jí)玻璃珠效果更好，為反光微珠的國(guó)產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)，并在交通領(lǐng)域中得到普及應(yīng)用。但折射率在1.8級(jí)的反光玻璃微珠，用于道路標(biāo)線時(shí)，遇到大雨瓢潑的天氣，標(biāo)線就會(huì)被雨水淹沒(méi)，夜間還是沒(méi)有反光效果。而目前國(guó)內(nèi)外所開(kāi)發(fā)的玻璃微珠折射率一直徘徊在
1.9-2.2之間，始終未能突破2.2級(jí)以上。
[0005]道路標(biāo)線反光現(xiàn)象通常有兩種，一種是回歸反射，是指光線從車(chē)燈處照射到道路標(biāo)線的玻璃珠上，并返回到司機(jī)的視線中來(lái)。另一種是光線在標(biāo)線涂膜上形成的鏡面反射，即光線從車(chē)燈處照射到道路標(biāo)線面上并在標(biāo)線面上發(fā)生鏡面反射，光線遠(yuǎn)離光源，不能回到司機(jī)的視線中。強(qiáng)度為1的光線來(lái)到空氣一反光原件界面處，在位置“A”處首先發(fā)生折射，僅有一部分光線 能進(jìn)入到反光原件中，這部分的光線強(qiáng)度為1'，此時(shí)的折射率為R1 =1' /1;強(qiáng)度為1'光線在反光原件的內(nèi)表面“B”處，即反光原件一涂料的界面處，發(fā)生鏡面反射，僅有一部分光線能回到反光原件中，這部分光線強(qiáng)度為Ir'，此時(shí)的反射率為R2= Ir' /1';當(dāng)強(qiáng)度為Ir'的光線再次來(lái)到反光原件與空氣的界面“C”處，再次發(fā)生折射，折射率R3 = Ir/Ir'，見(jiàn)圖1所示。整個(gè)過(guò)程中的折射率R = R1.R2.R3 = Ir/1 ;其中Rp R3數(shù)值的大小與反光原件本身特性，即與反光原件的表面處理情況、折射率等有關(guān)；R2的數(shù)值特性與反光原件一涂料的界面特性有關(guān)，由于在該界面上是發(fā)生的鏡面反射，因此可以認(rèn)為R2的值由涂料的本身特性來(lái)決定，通常受涂料的亮度因素、致密性等的影響。施工時(shí)，采用同一種反光原件時(shí)，而選用不同的涂料，白度越高的產(chǎn)品，其回歸反射值越高，標(biāo)線夜間的亮度也越高，反之亦然同一種道路標(biāo)線涂料在選用不同的玻璃珠時(shí)，夜間的回歸反射值也可能不同。這就是說(shuō)，要使標(biāo)線獲得良好的夜間反光效果，可以通過(guò)對(duì)反光原件、道路標(biāo)線涂料的合理選擇來(lái)達(dá)到較好的夜間反光效果。一般說(shuō)，反光原件的折射率越高，標(biāo)線的夜間反光效果越好。
[0006]反光原件的成圓率是指反光原件與理想球體接近程度的度量，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念。成圓率直接影響標(biāo)線的回歸反射能力，反光原件的成圓率越高，則相同數(shù)量的反光原件在相同的施工環(huán)境下，標(biāo)線獲得的反光亮度越強(qiáng)?；蛘哒f(shuō)一粒單一的反光原件越圓，越接近理想球體，則回歸反射強(qiáng)度也就越高。
[0007]圖2所示為成圓狀況差的反光原件在標(biāo)線中對(duì)光線的反射現(xiàn)象，由圖2可見(jiàn)，成圓狀況差的反光原件對(duì)光線的回歸反射效果較差，有很大一部分光線因?yàn)榉N種原因不能回到司機(jī)的視線中去，而是遠(yuǎn)離司機(jī)方向逃逸損耗掉了。
[0008]綜上所述，如何將傳統(tǒng)材料的反光性能加以提高，確保微晶陶珠的折射率(ND值)> 2.2，是本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵之一。在達(dá)到高折射率的同時(shí)，如何使產(chǎn)品增強(qiáng)高硬度和高耐磨性，這就要解決 產(chǎn)品的耐候、耐磨、耐水、耐堿功能和與涂料的附著力，在確保產(chǎn)品達(dá)到全天候反光效果的同時(shí)，陶珠與標(biāo)線使用壽命的一致性，這是本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵之二。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種全天候高折射反光微晶陶珠，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品組分進(jìn)行改進(jìn)，微晶陶珠的折射率(ND值)可達(dá)到2.2以上，在達(dá)到高折射率的同時(shí)，改善了產(chǎn)品的耐候、耐磨、耐水、耐堿功能和與涂料的附著力，使產(chǎn)品具有高硬度和高耐磨性，在確保產(chǎn)品達(dá)到全天候反光效果的同時(shí)，保證了陶珠與標(biāo)線使用壽命的一致性。
[0010]為解決上述現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下方案:全天候高折射反光微晶陶珠，包括內(nèi)核和核心反光元件，所述核心反光元件包括以下組分:二氧化鈦、氧化鈣、氧化鋯、氧化硼、三氧化二鋁以及無(wú)機(jī)鹽添加劑；
[0011]所述核心反光元件的制備工藝包括以下步驟:步驟一、將二氧化鈦、氧化鈣、氧化鋯、氧化硼、三氧化二鋁以及無(wú)機(jī)鹽添加劑混合，經(jīng)納米砂磨機(jī)研磨和高速分散后得到無(wú)機(jī)漿液；步驟二、無(wú)機(jī)漿液通過(guò)噴霧干燥造粒，干燥后的粒子的粒徑達(dá)到200~250目；步驟三、干燥后的粒子在高溫富氧環(huán)境下燒結(jié)成微粒；步驟四、微粒經(jīng)冷卻、收集、篩分后獲得核心反光元件；
[0012]所述全天候高折射反光微晶陶珠的制備工藝包括以下步驟:將內(nèi)核在粘結(jié)劑漿料中浸泡后撈取放入過(guò)量核心反光元件的容器中，攪拌后裝箱進(jìn)入燒結(jié)爐，內(nèi)核和核心反光元件在燒結(jié)爐在800°C ±20°C下燒結(jié)成成品。
[0013]作為優(yōu)選,所述核心反光元件中，按質(zhì)量百分比計(jì),二氧化鈦含量為60% -85%、氧化鈣含量為1.5% -15%、氧化鋯含量為5% -10%、氧化硼含量為2% -15%、三氧化二鋁含量為1% -10%。[0014]作為優(yōu)選，所述核心反光元件中，按質(zhì)量百分比計(jì)，二氧化鈦含量為55%~80%、氧化鈣含量為2%~10%、氧化鋯含量為6%~12%、氧化硼含量為5%~16%、三氧化二鋁含量為2%~12%。
[0015]作為優(yōu)選，所述內(nèi)核為玻璃球。
[0016]作為優(yōu)選，所述燒結(jié)爐以天然氣作為燃料。
[0017]有益效果:
[0018]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案提供的全天候高折射反光微晶陶珠，經(jīng)檢測(cè)，反光折射率達(dá)到了 > 2.43級(jí)，而且在水下5cm能照常反光，是目前替代玻璃珠的一種最先進(jìn)、科技含量最高的反光材料，通過(guò)降低產(chǎn)品的濕透率、提高產(chǎn)品的折射率及提高產(chǎn)品逆反射系數(shù)等，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)水下回歸反光作用，產(chǎn)品用于路面標(biāo)線，起到全天候反光作用，為駕駛員行車(chē)指示方向、指示車(chē)道起到積極作用，特別是為雨夜行車(chē)增強(qiáng)視認(rèn)性，以降低道路交通事故的發(fā)生率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為道路標(biāo)線的回歸反射示意圖；
[0020]圖2為成圓狀況差的反光原件在標(biāo)線中對(duì)光線的反射現(xiàn)象；
[0021]圖3為煅燒噴槍的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例一:
[0023]全天候高折射反光微晶陶珠，包括內(nèi)核和核心反光元件，所述核心反光元件包括以下組分:二氧化鈦、氧化鈣、氧化鋯、氧化硼、三氧化二鋁以及無(wú)機(jī)鹽添加劑；
[0024]所述核心反光元件的制備工藝包括以下步驟:步驟一、將二氧化鈦、氧化鈣、氧化鋯、氧化硼、三氧化二鋁以及無(wú)機(jī)鹽添加劑混合，經(jīng)納米砂磨機(jī)研磨和高速分散后得到無(wú)機(jī)漿液；步驟二、無(wú)機(jī)漿液通過(guò)噴霧干燥造粒，干燥后的粒子的粒徑達(dá)到200~250目；步驟三、干燥后的粒子在高溫富氧環(huán)境下燒結(jié)成微粒；步驟四、微粒經(jīng)冷卻、收集、篩分后獲得核心反光元件；
[0025]所述全天候高折射反光微晶陶珠的制備工藝包括以下步驟:將內(nèi)核在粘結(jié)劑漿料中浸泡后撈取放入過(guò)量核心反光元件的容器中，攪拌后裝箱進(jìn)入燒結(jié)爐，內(nèi)核和核心反光元件在燒結(jié)爐在800°C ±20°C下燒結(jié)成成品。
[0026]所述內(nèi)核為玻璃球。玻璃球可以為現(xiàn)有市售的道路標(biāo)線反光玻璃珠；也可為如申請(qǐng)?zhí)枮?01010213905.9、名稱(chēng)為一種用于道路標(biāo)線的礦石玻璃珠中所述的礦石玻璃珠等
坐寸ο
[0027]折射率在2.0左右的市售玻璃微珠的組成有多種，對(duì)于PbO-Na2O-SiO2系統(tǒng)的玻璃，這種系統(tǒng)也是制造高折射率的塊狀光學(xué)玻璃經(jīng)常選用的系統(tǒng)，雖然容易得到高折射率的玻璃微珠，但如含PbO較多時(shí)，不但會(huì)使玻璃微珠著色，而且制造時(shí)有毒，因此對(duì)于環(huán)境保護(hù)和人體健康不利，此系統(tǒng)的使用就受到了限制。對(duì)于TiO2-Bi2O3系統(tǒng)，其折射率可高達(dá)
2.7以上 ，但此系統(tǒng)析晶傾向很大，生產(chǎn)過(guò)程中工藝特別不易控制；對(duì)于TiO2-BaO-B2O3系統(tǒng)的玻璃，該系統(tǒng)在折射率達(dá)1.9以上時(shí)就會(huì)容易產(chǎn)生失透，致使部分或全部的玻璃微珠不透明，使其光學(xué)性能大為降低。表1為研磨介質(zhì)用玻璃微珠的化學(xué)組成及折射率數(shù)據(jù)。
[0028]表1研磨介質(zhì)用玻璃微珠的配方組成(wt% )及折射率
【權(quán)利要求】
1.全天候高折射反光微晶陶珠，其特征在于:包括內(nèi)核和核心反光元件，所述核心反光元件包括以下組分:二氧化鈦、氧化鈣、氧化鋯、氧化硼、三氧化二鋁以及無(wú)機(jī)鹽添加劑； 所述核心反光元件的制備工藝包括以下步驟:步驟一、將二氧化鈦、氧化鈣、氧化鋯、氧化硼、三氧化二鋁以及無(wú)機(jī)鹽添加劑混合，經(jīng)納米砂磨機(jī)研磨和高速分散后得到無(wú)機(jī)漿液；步驟二、無(wú)機(jī)漿液通過(guò)噴霧干燥造粒，干燥后的粒子的粒徑達(dá)到200~250目；步驟三、干燥后的粒子在高溫富氧環(huán)境下燒結(jié)成微粒；步驟四、微粒經(jīng)冷卻、收集、篩分后獲得核心反光元件； 所述全天候高折射反光微晶陶珠的制備工藝包括以下步驟:將內(nèi)核在粘結(jié)劑漿料中浸泡后撈取放入過(guò)量核心反光元件的容器中，攪拌后裝箱進(jìn)入燒結(jié)爐，內(nèi)核和核心反光元件在燒結(jié)爐在800°C ±20°C下燒結(jié)成成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候高折射反光微晶陶珠，其特征在于:所述核心反光元件中，按質(zhì)量百分比計(jì)，二氧化鈦含量為60% -85%、氧化鈣含量為1.5% -15%、氧化鋯含量為5% -10%、氧化硼含量為2% -15%、三氧化二鋁含量為1% -10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候高折射反光微晶陶珠，其特征在于:所述核心反光元件中，按質(zhì)量百分比計(jì)，二氧化鈦含量為55 %~80 %、氧化鈣含量為2 %~10 %、氧化鋯含量為6%~12%、氧化硼含量為5%~16% 、三氧化二鋁含量為2%~12%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候高折射反光微晶陶珠，其特征在于:所述內(nèi)核為玻璃球。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候高折射反光微晶陶珠，其特征在于:所述燒結(jié)爐以天然氣作為燃料。
【文檔編號(hào)】C03B19/10GK103964676SQ201410188931
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】應(yīng)華強(qiáng) 申請(qǐng)人:湖州遠(yuǎn)光路標(biāo)涂料有限公司