目前,國內外泡沫玻璃的生產廣泛采用的是美國康寧公司的“兩步法”生產工藝。
匹茲堡- 康寧法采用的原料為專門設計并熔化的玻璃,所以該法使用的玻璃原料較為純凈,玻璃原料更加適合生產優(yōu)質泡沫玻璃產品。該玻璃原料在粉磨車間中與發(fā)泡劑、助劑等一起磨成細粉,即泡沫玻璃配合料,加入模具中經過壓實后,再在發(fā)泡爐內進行燒結和發(fā)泡,發(fā)泡溫度為830～860℃,但為了使配合料均勻發(fā)泡,應在500～600℃進行充分預熱,然后再進行快速的升溫。
泡沫玻璃經過發(fā)泡和定型后再脫模(為了防止玻璃與金屬模具的粘結,事先要在金屬模具的內壁噴涂一層脫模劑,脫模劑多以鋁硅質無機材料為主) ,泡沫玻璃毛坯經退火后消除其熱應力,退火后的泡沫玻璃毛坯即可進行鋸切加工,形成泡沫玻璃成品,并進行檢驗和包裝。
2、 回收- 有模法
回收- 有模法使用的原料主要是回收的廢棄玻璃,但是該工藝亦可用于專門熔化的玻璃原料的生產。
回收- 有模法是借助于模具進行發(fā)泡、退火和加工泡沫玻璃的生產工藝。除所用原料不同,其余與匹茲堡-康寧法基本相同。圖2是回收廢棄玻璃的有模生產技術的泡沫玻璃生產工藝示意圖。
3、 回收- 無模法
回收- 無模法是利用連續(xù)發(fā)泡工藝,使用的原料主要是回收的廢棄玻璃,也可以用專門熔化的玻璃原料進行發(fā)泡、退火和加工,與匹茲堡- 康寧法基本相同,但是發(fā)泡工藝最大的特點是不需要模具。
國外早就有專利介紹無模連續(xù)發(fā)泡工藝[ 4 ] ,德國的高溫發(fā)泡生產工藝就是先將玻璃配合料與發(fā)泡劑均勻混合制成泡沫玻璃配合料,再將泡沫玻璃配合料經干燥后送入發(fā)泡窯的爐膛中,通過對發(fā)泡窯爐膛加熱,使泡沫玻璃配合料熔化,并在熔窯內部保持較大的氣壓,使氣體不能從玻璃液中排出,當玻璃液從熔窯中流出時,溶解在玻璃液中的飽和氣體開始發(fā)泡,成型為連續(xù)泡沫玻璃帶,形成泡沫玻璃毛坯,定型固化后經過輥筒碾壓拉引,再切割成所需的泡沫玻璃制品塊。切割后的泡沫玻璃毛坯只需經短時間的急冷,在退火溫度以上進入退火窯中進行退火,退火后再進行后加工。
采用無模連續(xù)發(fā)泡工藝具有以下特點[ 3 ] :
①采用快速加熱、冷卻,縮短了生產周期,并可以連續(xù)生產,提高了生產效率,降低了生產成本;
②減少了發(fā)泡窯冷卻和穩(wěn)定段所需的窯長和退火窯加熱段的窯長,降低了能源的消耗量;
③在加熱發(fā)泡過程中因為不會軟化變形,完全不需要模具,減少了模具費用和脫模劑的消耗;
④免除了噴涂脫模劑、配合料裝模、毛坯出模、搬運模具等多個工序,減輕了勞動強度,降低了裝模時的粉塵污染。
4、 顆粒法
顆粒法是將廢棄玻璃在球磨機中破碎后添加發(fā)泡劑、助劑,經過粉磨形成泡沫玻璃配合料,再將配合料送入發(fā)泡窯的爐膛,使泡沫玻璃配合料熔化并發(fā)泡,泡沫玻璃配合料就成型為連續(xù)泡沫玻璃帶,形成泡沫玻璃毛坯,定型固化后經過輥筒碾壓拉引后,就形成了泡沫玻璃顆粒。
該工藝過程中不需要使用模具,并且沒有退火工藝過程。泡沫玻璃顆粒是性能優(yōu)越的隔熱、防潮、防火、永久性的高強輕質骨料,可用于建筑業(yè)[ 8～9 ] 。
圖4是泡沫玻璃顆粒生產技術的生產工藝示意圖。
5、 浮法- 帶狀法[ 2 ]
英國是首家采用浮法工藝生產帶狀及夾金屬絲網增強泡沫玻璃的國家。配合料由帶式輸送器送入錫槽,發(fā)泡劑采用Na2 SO4 等。配合料在熔融錫液表面加熱到850～950℃,熔融錫上面空間有隔墻將發(fā)泡帶和冷卻帶都分開。
錫液中有溫度調節(jié)加熱裝置。當泡沫玻璃帶在600～650℃溫度下具有一定強度后,逐步被牽引出錫液,然后輸送到退火窯進行退火,最終制成合格的泡沫玻璃毛坯產品。
采用該裝置可生產增強泡沫玻璃帶,即泡沫玻璃中夾有金屬絲網,在送入泡沫玻璃配合料時,于熔融錫液表面上有一定距離處由輥筒裝置同時送入金屬絲織網,如同混凝土中加鋼筋一樣,增強了泡沫玻璃強度。
綜上所述,泡沫玻璃是一種性能優(yōu)良的保溫隔熱材料,它有著廣泛的用途。隨著我國對建筑節(jié)能的重視,泡沫玻璃作為一種性能優(yōu)良的保溫隔熱防火材料,必將得到巨大的發(fā)展機會。
本文對國內外泡沫玻璃生產工藝進行重點總結,以期對我國泡沫玻璃新產品的研發(fā)有所啟示,提高泡沫玻璃的產品質量,降低泡沫玻璃生產中的能耗及成本。只有了解和掌握泡沫玻璃關鍵生產工藝,才能促進泡沫玻璃的推廣與應用,擴大社會需求,對提高我國的泡沫玻璃生產規(guī)模和質量起到重要的指導作用。
