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泡沫玻璃发泡生产制备工艺步骤介绍

泡沫玻璃是一种内部充满无数微小连通或封闭气孔的玻璃材料,密度为140-300kg/m³。泡沫玻璃可由废玻璃、粉煤灰、云母、珍珠岩、浮石粉、火山灰、钢渣等为主要原料。在主要原料中加入发泡剂、改性剂、促进剂、稳泡剂等,经过破碎、粉磨和均匀混合后形成配合料。经过泡沫玻璃发泡窑炉烧制成型,随着国内外市场需求的进一步增加,以及建筑节能环保意识的日趋提高,泡沫玻璃在未来必然会有广阔的发展空间和应用领域。

发泡玻璃
泡沫玻璃图片展示

泡沫玻璃发泡生产制备工艺主要包括以下步骤

一:泡沫玻璃原料的清洗和粉碎

将收集来的废弃玻璃用清水冲洗干净,除去灰尘、杂物,待水分干后,用球磨机将碎玻璃进行粉碎,玻璃粉的粒度要适中,若颗粒过粗,发泡膨胀性差,形成粗大的泡沫玻璃。反之,膨胀性好,但又不利于发泡剂的均匀混合。因此:一般要求玻璃粉的粒度能全部通过140目筛(粒径为100nm)。磨好的玻璃粉要一直放在烘箱里保持干燥,以备使用。否则,玻璃粉受潮后将不利于泡孔的均匀分布。

二:发泡剂的选择和混合

泡沫玻璃的发泡机理是,将配合料加热到基础玻璃软的温度以上时,发泡剂开始发生氧化反应,产生大量的气体,而这些气体刚好被已经软的基础玻璃原料包裹,随着时间的延长,温度的升高,玻璃相黏度降低,气泡内压力加大,当气体压力大于玻璃表面张力时,玻璃壁变薄,气体体积加大,形成较大的气泡,经过快速降温,形成稳定的多孔玻璃结构。

依据发泡剂的发泡机理,可将发泡剂分为氧化型和分解型发泡剂,两种类型的典型代表分别为炭黑和碳酸钙。玻璃发泡的熔融温度一般在700-860℃,所选用的发泡剂应能在这个温度区间内发泡,发泡剂总量与单颗粒发泡剂应与之相适应。碳酸盐和纯碳都可以用作发泡剂,碳酸盐作为发泡剂,由于其分解温度高,受烧结温度波动的影响小,易于操作。但由于自身特性及分解产物的作用,所制得的泡沫玻璃的泡壁厚薄不均匀,易形成连通结构,密度也比较大。密度要求不高的泡沫玻璃,用炭黑作为发泡剂,能制造成壁薄均匀的闭口小气孔结构的低密泡沫玻璃。但碳的分解气化温度低,一般在400℃以上就开始分解,远低于发泡温度,按常规的烧结方法很难得到理想的产品,须依靠碳的氧化、气化特性选择加热方式和烧结工艺制度。发泡剂与玻璃粉须充分均匀混合,混合时要防止有机物或粉尘混入原料中,以免产生异常发泡部位,而导致产品质量下降。

三:助熔剂和改性剂的选择

助熔剂:根据配方不同,可以选择是否采用助熔剂。如果要求的熔融温度较高,则可适当加入助熔剂,一般采用的助熔剂有氟硅酸钠、碳酸钠、乙二氨盐等。改性剂:加入适量的改性剂能够改善泡沫玻璃的性能,增加发泡温度范围,减少连通孔,提高机械强度和成品率。一般采用的改性剂有三氧化二锑、硼砂、焦磷酸钠、硫酸钡等。配合料是一种固、液、气的多相体系,由于体系内各相界面的表面积迅速增长,表面能急剧增加,体系表面缩小,气泡易破裂,当小气泡破裂而形成大的气泡,因此为使气泡稳定和发泡均匀,须往混合料中加入一定量的稳泡剂,来降低配合料的表面张力,防止气泡破裂,用作稳泡剂的有六偏磷酸钠、硼酸、氧化铁等。

制造低密泡沫玻璃须先制备均匀的高分散性的配合料,从而使碎玻璃中的某些组分和发泡剂充分相互作,其颗粒直径一般小于0.04mm,颗粒越细,反应面积越大,发泡过程进行得越完善,制得的泡沫玻璃密度就越小。配合料的研磨是以鹅卵石的湿球磨为好,铁球磨效率虽高,但由于铁质的影响使发泡效果变差,产品质量不稳定。用鹅卵石湿磨将配合料磨成细的料浆,碎玻璃会由于水的作用而发生水解,形成碱金属水化物和胶体的硅酸凝胶。

废碎玻璃
废玻璃图片

由于硅酸凝胶的产生,使湿磨的料浆在干燥时易形成坚硬的块体。它不能直接用于发泡也不易粉碎,还会使生产成本提高。所以在湿磨的液体中须加入适量的表面活性剂,降低凝聚速度,使料浆在干燥时不结块,形成疏松的粉状物料,利于生产操作,便于发泡。在球磨料浆中由于表面活性剂的存在,还可以改善物料颗粒与液体介质的浸润作用,使发泡剂、促进剂和玻璃微粉在液体介质中能很好地混合。

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