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泡沫玻璃发泡烧制四个阶段工艺过程

粉状原料经过完全混合均匀后,装入发泡模具中,在加热炉内加热,为了能使粉料均匀发泡,加热速度控制在一定范围内。如果升温速度太快,不仅发泡大小不均,而且对金属模具的使用寿命亦有影响。泡沫玻璃的烧制工艺大致分为:预热、发泡、稳定、退火四个阶段。

在泡沫气泡的形成过程中,熔融玻璃液的黏度和气、液界面的表面张力具有重要的作用。玻璃熔体具有足够大的黏度,能阻止泡壁薄膜的破裂,防止产生连通孔,表面张力小有利于促进气泡壁变薄,有利于降低泡沫玻璃的密度。玻璃熔体的黏度和表面张力都是温度的函数,都可以通过调节发泡温度的高低,发泡时间的长短来进行有效控制,所以制定合理的烧成温度制度是泡沫玻璃生产的重要环节。

泡沫发泡玻璃
泡沫玻璃图片展示

一:预热

由于粉状的混合料的导热性比较小,直接进入烧成炉会造成表层发泡剂的分解氧化和表面玻璃粉的过早熔融,使混合料内外层温度差较大而造成发泡不均匀。因此须在烧成前进行预热,预热温度应在发泡剂的分解温度以下,以纯碳为例一般为350-400℃预热时间一般为20-30min。预热温度不宜过高,预热时间也不宜过长。过高的预热温度和过长的预热时间,都会使表层的发泡剂过早地分解氧化,使制品表面瓷化,甚至使制品发泡困难和密度加大。

二:发泡及稳泡

将预热后的混合料,迅速加热到烧结温度(650-750℃)使其烧结,然慢升温到发泡温度(800-900℃)并保温20-50min。在泡沫玻璃的发泡温度范围内,发泡温度可以取高值也可以取低值,只要选择好相应的发泡时间,就都可以得到所需要的泡沫玻璃制品。发泡温度高所需的发泡时间就较短,发泡温度低所需的发泡时间就较长,但是发泡温度过低,发泡时间过长会使制品的表面瓷化,不利于制得低密泡沫玻璃。发泡温度过高,发泡时间过短会使制品的内外泡径不均,四周的气泡孔径较大,而且发泡温度越高发泡时间愈短,这种孔径差别也越大。一般以中温发泡比较稳定,泡径比较均匀,大泡、连通孔、凹陷等缺点比较少,制品的成品率也比较高。

发泡玻璃退火
泡沫玻璃退火图片展示

三:脱模与退火

为了防止玻璃与金属模具的黏结,事先应在金属模具的内壁涂刷一层脱模剂。这种脱模剂是采用硅酸铝粉、硅酸等和水按一定比例配合而成的,退火时间根据配方而定,目的是使成品不开裂,不存在内应力。

发泡后的泡沫玻璃降温到600℃附近(退火开始温度)进行保温。当发泡后泡沫玻璃降温到600℃左右后,降温过程必然会从四周向内扩展,制品的四周表层会很快形成一层固化层,并逐渐向内扩展,在600℃左右开始保温,可以减慢固化层向内扩展速度,使制品内部仍然存在一定的继续发泡时间,克服在发泡过程中的温度差和时间差,同时使外层固化导致的收缩得到的补偿,可以明显地减少制品的凹陷、裂缝等缺点。保温时间一般为20-30min,泡沫玻璃的退火降温速度不仅与制品的化学组成、厚度有关,还与制品的结构、密度、热膨胀系数等有关。由于泡沫玻璃的热导率小,它的退火降温速度要比普通玻璃的退火降温速度慢得多,总的退火却下来的时间在24h以上。

温度与发泡程度
发泡温度对性能的影响图

泡沫玻璃的退火降温速度一般以恒定降温速度的徐冷为主,特别是低温段的降温速度应更慢一些。降温速度快会使制品的应力加大,强度降低,产品的成品率下降,同时也会使泡沫玻璃的后加工性能变差,温度和发泡厚度不同,发泡后的孔直径大小也有所不一样。

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