CN1583635A - 硬壳层泡沫玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

硬壳层泡沫玻璃及其制备方法属泡沫玻璃领域。产品包括三层:硬壳层、过渡层和泡沫层,其中:硬壳层采用的发泡剂为石墨和碳化硅粉,发泡助剂为三氧化二锑,助熔剂硼酸和硼砂,泡沫层采用的发泡剂为炭黑和焦炭粉,发泡助剂为三氧化二锑,助熔剂硼酸和硼砂,过渡层采用的发泡剂为炭黑或焦炭粉之一或者混合及石墨或碳化硅粉之一或者混合,发泡助剂为三氧化二锑,助熔剂硼酸和硼砂;泡沫层厚度在50~80mm,过渡层在5~10,硬壳层厚度在0.5~15mm。制备方法:采用公知的湿法工艺配料;铺料;按照5℃/min-10℃/min速度升至100℃-150℃,恒温30min-60min升温后采用公知的温度制度烧制。该材料用于建筑外墙保温。

Description

硬壳层泡沫玻璃及其制备方法
技术领域
一种硬壳层泡沫玻璃及其制备方法属于制备泡沫玻璃技术领域。
背景技术
泡沫玻璃是利用废弃玻璃为主要原料,添加发泡剂、改性剂、促进剂等经细粉碎和均匀混合成配合料,放置在特定模具中经过750~900℃加热,使玻璃软化、发泡、退火形成一种内部充满无数均匀气泡的多孔玻璃材料。
泡沫玻璃具有密度小、强度高、导热系数小等物理性质,其不仅具有玻璃材料本身固有的永久性、安全性、可靠性、防化学腐蚀性和不受蚁鼠侵害等优点,而且与其它建筑材料相比,还具有保温隔热、防水防潮、防火、耐酸碱、密度小、机械强度高、吸声等一系列优越性能。
近年,随着建筑节能要求的不断提高,加之泡沫玻璃的系列优秀性能。因此,逐步被建筑设计者选为外墙和屋顶面保温材料。
但是,由于泡沫玻璃是一种低密度材料,其机械强度较低,尤其抵抗外来冲击性能较差。为了更好解决保温、强度和装饰效果的问题,通过在泡沫层上生成一层硬壳层,生成带有硬壳层的泡沫玻璃,以满足建筑应用的要求。
USP No.4798758采用各类玻璃原料,粉磨成粒度1 50微米粉末,掺加粉末状发泡剂,例如:石灰石、碳酸钙、白云石或者碳黑。表面同样采用含有较少发泡的剂配合料,生成比重在0.8~1.7范围,而泡沫层比重在0.3~0.6,其为解决两层之间的结合和附着强度,采用了金属网材料烧结在泡沫层和硬壳层之间。但是金属和玻璃材料之间膨胀和收缩系数的差异,在退火及日常使用中易产生开裂和破损。
本发明产品主要应用于建筑外墙上,一者需要考虑保温隔热性能,降低环境吸水率,否则导热系数会增大,丧失泡沫玻璃的绝热性能,另外会使水分渗透到墙体内,影响室内环境。二者,考虑机械强度的特殊要求,必须增强其抗冲击性能。
发明内容
本发明为了解决泡沫玻璃保温隔热性及外表机械强度,采用了泡沫层表面生成硬壳的方法。为了解决泡沫层与硬壳层之间表观密度的突变,泡沫层表观密度在140~300kg/m3,而硬壳层表观密度在600~800kg/m3,中间加入一薄层300~600kg/m3过渡层。其目的在于减少层间应力,降低层间开裂。
本发明提供的一种硬壳层泡沫玻璃,其特征在于,它包括从上到下三层:硬壳层、过渡层和泡沫层,其中:泡沫层厚度在50~80mm,过渡层在5~10mm,硬壳层厚度在0.5~15mm;硬壳层采用的发泡剂为石墨和碳化硅粉,发泡助剂为三氧化二锑,助熔剂硼酸和硼砂,其配料范围为:废玻璃95.5~98.4wt%石墨或碳化硅粉0.4~1.0wt%硼酸或硼砂1~3wt%三氧化二锑0.2~0.5wt%;
泡沫层采用的发泡剂为炭黑和焦炭粉,发泡助剂为三氧化二锑,助熔剂硼酸和硼砂,其配料范围为:废玻璃96.1~98.6wt%炭黑或焦炭粉0.2~0.4wt%硼酸或硼砂1~3wt%三氧化二锑0.2~0.5wt%;
过渡层采用的发泡剂为炭黑或焦炭粉之一或者混合及石墨或碳化硅粉之一或者混合,发泡助剂为三氧化二锑,助熔剂硼酸和硼砂,其配料范围为:废玻璃95.9~98.55wt%炭黑或焦炭粉0.05~0.1wt%  石墨或碳化硅粉0.2~0.5wt%  硼酸或硼砂1~3wt%  三氧化二锑0.2~0.5wt%。
本发明通过中间过渡层有效地解决了层间应力,强化了层间结合强度。本发明另外一个相关的目的,在于这项发明提供了一种增强泡沫玻璃强度的生产方法。
本发明的泡沫玻璃材料包含泡沫层、过渡层、硬壳层,它是由三层材料构成的,对于外墙应用,为了有效达到节能效果,泡沫层厚度在50~80mm,过渡层在5~10mm,硬壳层厚度在0.5~15mm。
本发明特点在于对发泡剂选用,为了使泡沫层具有更好绝热性能,要求密度小,闭孔多,因此,使用炭黑作发泡剂。为了减少因炉内氧化气氛对表面的硬壳层内的发泡剂氧化影响,采用了石墨或碳化硅作为发泡剂,表面可以不必使用隔离剂或隔绝板,使硬壳层表面光滑平整。为了使过渡层密度适中采用了混合发泡剂即炭黑和石墨或碳化硅。
本发明中提供了一种硬壳层泡沫玻璃的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、配料:采用公知的湿法工艺分别配上述上到下三层:硬壳层、过渡层和泡沫层的配合料;
(2)、铺料:将底层泡沫层配合料铺平,然后将过渡层配合料铺在其上,然后再铺表面硬壳层配合料;
(3)烧制:按照5℃/min-10℃/min速度升至100℃-150℃,恒温30min-60min;接着采用公知的泡沫玻璃温度制度烧制得到本发明的产品。
本发明在配合料采用公知的湿法工艺,采用5wt%聚乙烯醇溶液或2wt%甲基纤维素溶液作为粘结剂,加入量为配合料5~10wt%,进行湿法混合,然后按次序和厚度进行压制布料。
按照5℃/min-10℃/min速度升至100℃-150℃,恒温30min-60min是为了克服干法烧制时,由于配合料中会含有较多的空气,这部分空气熔化在玻璃里并膨大,将会导致泡沫玻璃内部容易产生大气泡和空穴等缺陷,因此会出现泡沫层、过渡层、硬壳层之间形成起伏,甚至会出现泡沫玻璃的泡沫层局部过度膨胀甚至会冲破硬壳层。采用湿法成型工艺后,可以有效排出配合料中的空气。采用湿法形成的泡沫层,内部封闭气泡结构增加,泡沫层吸水率及水渗透率明显地降低了。
具体实施方式
本发明在制备方法的步骤(3)中接着采用公知的泡沫玻璃温度制度,实施例中选用15℃/min速度升至550℃,恒温40min,10℃/min速度升至880℃,恒温40min,然后快速冷却,使其气泡结构固定下来,600℃恒温30min,然后送入退火窑进行退火。
例1
使用普通钠钙硅玻璃作为泡沫玻璃的主要原料,将发泡剂、助剂和普通钠钙硅碎玻璃一起投入到球磨机中进行粉磨,磨成直径小于80um配合料粉末。配料关系分别为:
泡沫层配方:钠钙硅玻璃96.1wt%  炭黑0.2wt%  焦炭粉0.2wt%  硼砂3wt%  三氧化二锑0.5wt%
硬壳层配方:钠钙硅玻璃96.1wt%  石墨粉0.2wt%  碳化硅粉0.2wt%  硼砂3wt%  三氧化二锑0.5wt%
过渡层配方:钠钙硅玻璃96.25wt%  炭黑0.02wt%  焦炭粉0.03wt%  石墨0.1wt%碳化硅粉0.1wt%  硼砂3wt%  三氧化二锑0.5wt%
分别按每种配合料质量的7.5%加入2%的甲基纤维素溶液,经过桨片式混料器进行混合,形成可塑状湿配合料,依次将泡沫层、过渡层、硬壳层铺平,其厚度依次为30mm、3mm、8mm,然后送入加热炉中,升温曲线:5℃/min速度升至100℃,恒温30min,15℃/min速度升至550℃,恒温40min,10℃/min速度升至880℃,恒温40min,然后快速冷却,使其气泡结构固定下来,600℃恒温30min,然后送入退火窑进行退火,
带硬壳层泡沫玻璃成品性能如下:
表观密度:泡沫层159kg/m3  过渡层356kg/m3  硬壳层636kg/m3
厚度:泡沫层76mm  过渡层6mm  硬壳层11mm总体导热系数0.089w/(m·k)  抗冲击强度1.12kgf·m  抗压强度3.32Mpa吸水率0.65vol%
例2
制备工艺开始10℃/min速度升至130℃,恒温45min,其余步骤同实施例1,配方如下:
泡沫层配方:钠钙硅玻璃96.3wt%  炭黑0.1wt%  焦炭粉0.1wt%  硼砂3wt%  三氧化二锑0.5wt%
硬壳层配方:钠钙硅玻璃95.5wt%  石墨粉0.5wt%  碳化硅粉0.5wt%  硼砂3wt%  三氧化二锑0.5wt%
过渡层配方:钠钙硅玻璃95.9wt%  炭黑0.05wt%  焦炭粉0.05wt%  石墨0.2wt%  碳化硅粉0.3wt%  硼砂3wt%  三氧化二锑0.5wt%。
带硬壳层泡沫玻璃成品性能如下:
表观密度:泡沫层168kg/m3  过渡层317kg/m3  硬壳层674kg/m3
厚度:泡沫层72mm  过渡层7mm  硬壳层10mm总体导热系数0.094w/(m·k)  抗冲击强度1.32kgf·m抗压强度3.41Mpa吸水率0.32vol%
例3
制备工艺开始10℃/min速度升至150℃,恒温60min,其余步骤同实施例1,配方如下:
泡沫层配方:钠钙硅玻璃97.45wt%  炭黑0.15wt%  焦炭粉0.15wt%  硼酸2wt%  三氧化二锑0.25wt%
硬壳层配方:钠钙硅玻璃97.35wt%  石墨粉0.3wt%  碳化硅粉0.3wt%  硼酸2wt%  三氧化二锑0.25wt%
过渡层配方:钠钙硅玻璃97.2wt% 炭黑0.05wt%  焦炭粉0.10wt%  石墨0.2wt%  碳化硅粉0.2wt%  硼酸2wt%  三氧化二锑0.25wt%
带硬壳层泡沫玻璃成品性能如下:
表观密度:泡沫层145kg/m3  过渡层309kg/m3  硬壳层616kg/m3
厚度:泡沫层78mm  过渡层7mm  硬壳层12mm总体导热系数0.0835w/(m·k)  抗冲击强度1.36kgf·m抗压强度3.27Mpa吸水率0.26vol%。
例4
制备工艺开始10℃/min速度升至150℃,恒温60min,其余步骤同实施例1,配方如下:
泡沫层配方:钠钙硅玻璃98.6wt%  炭黑0.1wt%  焦炭粉0.1wt%  硼酸1wt%  三氧化二锑0.2wt%
硬壳层配方:钠钙硅玻璃98.4wt%  石墨粉0.1wt%  碳化硅粉0.3wt%  硼酸1wt%  三氧化二锑0.2wt%
过渡层配方:钠钙硅玻璃98.55wt%  炭黑0.02wt%  焦炭粉0.03wt%  石墨0.1wt%碳化硅粉0.1wt%  硼酸1wt%  三氧化二锑0.2wt%
带硬壳层泡沫玻璃成品性能如下:
表观密度:泡沫层148kg/m3  过渡层311kg/m3  硬壳层623kg/m3
厚度:泡沫层75m  过渡层7mm  硬壳层11mm总体导热系数0.0875w/(m·k)  抗冲击强度1.33kgf·m抗压强度3.37Mpa吸水率0.28vol%

Claims (2)

1、一种硬壳层泡沫玻璃,其特征在于,它包括从上到下三层:硬壳层、过渡层和泡沫层,其中:泡沫层厚度在50~80mm,过渡层在5~10mm,硬壳层厚度在0.5~15mm;硬壳层采用的发泡剂为石墨和碳化硅粉,发泡助剂为三氧化二锑,助熔剂硼酸和硼砂,其配料范围为:废玻璃95.5~98.4wt%石墨或碳化硅粉0.4~1.0wt%硼酸或硼砂1~3wt%三氧化二锑0.2~0.5wt%;泡沫层采用的发泡剂为炭黑和焦炭粉,发泡助剂为三氧化二锑,助熔剂硼酸和硼砂,其配料范围为:废玻璃96.1~98.6wt%炭黑或焦炭粉0.2~0.4wt%硼酸或硼砂1~3wt%三氧化二锑0.2~0.5wt%;过渡层采用的发泡剂为炭黑或焦炭粉之一或者混合及石墨或碳化硅粉之一或者混合,发泡助剂为三氧化二锑,助熔剂硼酸和硼砂,其配料范围为:废玻璃95.9~98.55wt%炭黑或焦炭粉0.05~0.1wt%石墨或碳化硅粉0.2~0.5wt%硼酸或硼砂1~3wt%三氧化二锑0.2~0.5wt%。
2、根据权利要求1所述的硬壳层泡沫玻璃制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、配料:采用公知的湿法工艺分别配上述上到下三层:硬壳层、过渡层和泡沫层的配合料;
(2)、铺料:将底层泡沫层配合料铺平,然后将过渡层配合料铺在其上,然后再铺表面硬壳层配合料;
(3)烧制:按照5℃/min-10℃/min速度升至100℃-150℃,恒温30min-60min;接着采用公知的泡沫玻璃温度制度烧制得到本发明的产品。
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