泡沫玻璃材質、生產工藝及優點與用途
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異，其抗壓、抗彎、導熱、吸水率都優于同類的保溫材料，在國外已經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展狀況
法國是發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。前蘇聯在生產泡沫玻璃方面積累了豐富的經驗 , 原料選擇上不僅重視廢玻璃 , 而且特別注視工業廢渣的綜合利用 , 原料大多數是工業廢渣。采用這種方法生產的泡沫玻璃 , 不但解決了工業廢渣綜合治理問題 , 還可以縮短熱處理的時間 , 提高經濟效益。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泡劑的泡沫玻璃，1935年申請了第1個專利。隨后，1939年前蘇聯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明的，是由碎玻璃、發泡劑、改性添加劑和發泡促進劑等，經過細粉碎和均勻混合后，再經過高溫熔化，發泡、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, 對發泡劑作了深入系統的研究工作 , 以白云石替代了碳黑及碳酸鈣等發泡劑 , 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 , 其優點是降低裝備造價 , 節約能源。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增強泡沫玻璃的國家。
二、 泡沫玻璃的生產工藝 根據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泡窯中發泡后,在發泡窯外將模具脫除,脫模后的毛坯再送入退火窯中進行退火。該生產工藝的優點是其發泡和退火過程相互獨立,互不干擾,便于工藝參數的調節,并能及時觀察和判斷泡沫玻璃的發泡質量狀況,然后立即調整發泡溫度和發泡時間,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泡和退火,并獲得泡沫玻璃產品,它占用大量模具,并且帶模退火不利于毛坯合格率,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，得到強化泡沫玻璃。
三、 泡沫玻璃的應用
泡沫玻璃根據用途，可以分為隔熱泡沫玻璃與吸聲泡沫玻璃等；根據基礎原料，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。因其優異的抗腐蝕性能，還大規模的應用于化學藥劑廠，石油煉化企業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、 泡沫玻璃的發展前景
根據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。
