泡沫玻璃材質、生產工藝及優(yōu)點與用途
泡沫玻璃是一種由廢舊平板玻璃，輔以各種添加劑制成的一種綜合性能十分優(yōu)良的新型保溫隔聲材料。由于這種新材料具有防潮、防火、防腐的作用，加之玻璃材料具有長期使用性能不劣化的優(yōu)點，使其在絕熱、深冷、地下、露天、易燃、易潮以及有化學侵蝕等苛刻環(huán)境下倍受用戶青睞。被廣泛用于墻體保溫、石油、化工、機房降噪、高速公路吸音隔離墻、電力、軍工產品等，被用戶稱之為綠色環(huán)保型絕熱材料。
泡沫玻璃具有特殊的性能，因而一是可以作為建筑與工業(yè)設備的保溫；二是適用于保冷，尤其是深冷。泡沫玻璃力學性能和可加工性優(yōu)異，其抗壓、抗彎、導熱、吸水率都優(yōu)于同類的保溫材料，在國外已經(jīng)作為正式產品大量生產和廣泛應用。近年來，國內擴大了泡沫玻璃在石油，化工，電力，建筑等部門的而應用，但仍然存在抗壓、抗折強度低于國外先進水平。加工、切割損失大等缺
一、泡沫玻璃的國內外發(fā)展狀況
法國是發(fā)明泡沫玻璃最早的國家 , 其生產泡沫玻璃所采用原料為多原料體系 , 充分地利用工業(yè)廢渣來生產泡沫玻璃 , 還研制復雜堿金屬氧化物和堿土金屬硅酸鹽泡沫玻璃體系。前蘇聯(lián)于 1939 年在門捷列夫化工學院的中間試驗廠研制成功了泡沫玻璃產品。前蘇聯(lián)在生產泡沫玻璃方面積累了豐富的經(jīng)驗 , 原料選擇上不僅重視廢玻璃 , 而且特別注視工業(yè)廢渣的綜合利用 , 原料大多數(shù)是工業(yè)廢渣。采用這種方法生產的泡沫玻璃 , 不但解決了工業(yè)廢渣綜合治理問題 , 還可以縮短熱處理的時間 , 提高經(jīng)濟效益。除此之外 , 他們還成功利用回轉窯制成顆粒狀泡沫玻璃 , 作為建筑輕骨料。 美國也是研制和生產泡沫玻璃較早的國家之一 , 起步于 20 世紀 40 年代。
20世紀30年代，法國Saint-Gobain公司首先研制成功以碳酸鈣為發(fā)泡劑的泡沫玻璃，1935年申請了第1個專利。隨后，1939年前蘇聯(lián)在門捷列夫化工學院中間試驗廠也實驗生產了泡沫玻璃。最早具有工程使用價值的泡沫玻璃產品是由美國彼茲堡康寧公司發(fā)明的，是由碎玻璃、發(fā)泡劑、改性添加劑和發(fā)泡促進劑等，經(jīng)過細粉碎和均勻混合后，再經(jīng)過高溫熔化，發(fā)泡、退火而制成的無機非金屬玻璃材料。 當前，國際上最大的生產廠商為美國康寧和日本紡績公司，它們的年產量均超過50×104立方米。美國是世界上生產泡沫玻璃最早的國家之一。年生產總量在上千萬立方米，曾壟斷國際市場長達50多年。中國的周邊國家，如韓國、東南亞等國，雖然已認識和使用該材料，但尚無批量生產的廠家。
美國對于泡沫玻璃生產和研究一直處于領先地位 , 是世界上最大的泡沫玻璃生產國 , 其中美國康寧公司是世界上最大的泡沫玻璃生產廠。 日本從 1945 年以后才逐漸重視泡沫玻璃的研究工作 , 買到法國 St . Gobain 公司的粉末燒成法主要專利技術的使用權并制備泡沫玻璃投入市場 。同時結合實際生產, 對發(fā)泡劑作了深入系統(tǒng)的研究工作 , 以白云石替代了碳黑及碳酸鈣等發(fā)泡劑 , 采用低軟化點的鈉鈣玻璃來生產泡沫玻璃 , 取得了一系列的研究成果。 德國普遍采用低溫生產工藝 , 其優(yōu)點是降低裝備造價 , 節(jié)約能源。原料主要為有色或無色鈉鈣硅玻璃 ,生產出來的泡沫玻璃具有良好的保溫性。德國很重視廢渣的綜合利用 , 其中 JSJ 公司在開發(fā)包括灰塵物、 爐渣、 廢氣清理殘渣、 含石棉殘渣、 污染土壤等廢棄物處理與廢渣熔煉技術方面取得了一系列的成就。英國生產的泡沫玻璃用途較為廣泛 , 很大部分用于建筑保溫 , 且英國是首家采用浮法工藝生產帶狀及夾金屬絲網(wǎng)增強泡沫玻璃的國家。
二、 泡沫玻璃的生產工藝 根據(jù)泡沫玻璃生產過程中模具與毛坯在退火方面的差別,可以將泡沫玻璃的生產工藝分為“兩步法”和“一步法” 。目前,全球絕大多數(shù)工廠是采用“兩步法”生產工藝。 “兩步法”生產工藝是將 泡沫玻璃配合料在發(fā)泡窯中發(fā)泡后,在發(fā)泡窯外將模具脫除,脫模后的毛坯再送入退火窯中進行退火。該生產工藝的優(yōu)點是其發(fā)泡和退火過程相互獨立,互不干擾,便于工藝參數(shù)的調節(jié),并能及時觀察和判斷泡沫玻璃的發(fā)泡質量狀況,然后立即調整發(fā)泡溫度和發(fā)泡時間,很靈活地生產出不同密度、不同品種的泡沫玻璃,同時,可最大限度地減少模具的投入量。“一步法”是將泡沫玻璃配合料在同一模具和同一座窯爐中進行發(fā)泡和退火,并獲得泡沫玻璃產品,它占用大量模具,并且?guī)Ｍ嘶鸩焕诿骱细衤?毛坯開裂情況較多。目前泡沫玻璃的生產主要包括匹茲堡-康寧法、回收-有模法、回收-無模法、顆粒法、浮法-帶狀法等制造工藝。上述工藝中除匹茲堡 - 康寧法需要使用專門制造的玻璃材料外，其余方法均可以采用廢舊平板玻璃作為原材料。其中浮法-帶狀法可以再泡沫玻璃冷卻之前向其中加入金屬絲網(wǎng)，得到強化泡沫玻璃。
三、 泡沫玻璃的應用
泡沫玻璃根據(jù)用途，可以分為隔熱泡沫玻璃與吸聲泡沫玻璃等；根據(jù)基礎原料，可以分為普通泡沫玻璃，熔巖泡沫玻璃，石英泡沫玻璃等。泡沫玻璃應用廣泛，從煙道，煙囪內襯，到乙烯生產裝置，液化燃氣儲罐等超高溫和超低溫工作環(huán)境，還可以用于建筑圍護結構的保溫及冷庫和空調的保冷材料。因其優(yōu)異的抗腐蝕性能，還大規(guī)模的應用于化學藥劑廠，石油煉化企業(yè)等的儲罐及管線的保溫保冷。尤其是用作直埋管道的保溫。
四、 配套材料及施工工藝要求
1. 用于100℃以上的區(qū)域時，不用膠結材料密實連接，采用鐵絲綁扎或金屬綁
帶使之固定；或用螺栓及角鐵固定。也有使用高溫粘結劑的，如使用水玻璃類膠結劑時，必須采用點粘。填縫可采用焦油環(huán)氧系填料或粘土質泥漿等。 2. 用于﹣30℃至70℃時，采用棕色瀝青或瀝青混懸粘結劑粘結。
3. 用于﹣30℃至﹣70℃時，可以使用30-40號泡沫填縫劑密實組裝，但必須每
隔300mm采用金屬條帶綁扎一道。
4. 低于﹣70℃時，一般不用粘結材料，采用二層以上的組裝式，從第二層起使
用上述材料填縫并綁扎
五、 泡沫玻璃的發(fā)展前景
根據(jù)泡沫玻璃的各種性能，它可以作為隔熱材料應用于建筑工程的各個部門，也用于造船、化工、低溫及高溫技術。白色和彩色玻璃還被用做吸音和裝飾材料使用。生產中的廢料——泡沫玻璃粉和碎料還可以作為裝飾輕混凝土的填充料及其它用途。根據(jù)用途的不同，采用相應的工藝生產的泡沫玻璃產品可分為四大類，即絕熱泡沫玻璃、吸音裝飾泡沫玻璃、飾面泡沫玻璃和粒狀泡沫玻璃。
