Пеностекло

Одним из эффективных теплоизоляционных материалов является пеностекло, обязанное своим существованием тому факту, что силикатные стекла способны в расплавленном состоянии вспениваться, если в их объеме содержатся вещества, выделяющие газ. 

В процессе охлаждения вспененная масса затвердевает, образуя прочную мелкоячеистую структуру, из-за чего пеностекло также иногда называют ячеистым стеклом. Этот материал обладает отличными тепло- и звукоизоляционными свойствами, экологической чистотой и долговечностью. Его легко можно механически обрабатывать и склеивать. К тому же это материал негорючий – важная особенность при использовании пеностекла в качестве теплоизоляции во всех видах зданий и сооружений. Пеностекло обладает химической стойкостью и не повреждается грызунами и грибком, не впитывает влагу. Сочетание таких качеств делает пеностекло уникальным изоляционным материалом.
Следует отметить, что этот материал не имеет ничего общего с продуктом вспенивания так называемого «жидкого стекла» – водного раствора силиката натрия. Это вспенивание происходит при относительно низких температурах, не превышающих 200°С, за счет бурного удаления воды из раствора, который при такой температуре становится вязким. Получаемый таким способом материал, в отличие от пеностекла, не обладает водостойкостью и тем более химической стойкостью.
Пеностекло было изобретено в первой половине прошлого века независимо в СССР и США, но в Советском Союзе так и не было налажено производство пеностекла, способного конкурировать с западными образцами. Причину этого, по-видимому, следует искать в том, что технологический процесс изготовления пеностекла совсем не прост и имеет довольно сложную физико-химическую основу. Обеспечить правильное протекание процесса изготовления пеностекла для получения качественного продукта – сложная техническая задача.
Исходным сырьем для производства пеностекла является измельченный порошок силикатного стекла (размеры частиц до 10 мкм). Для этой цели чаще всего используются отходы обычных стекол. Силикатный порошок смешивается с порошком вещества, играющего роль газообразователя (чаще всего – углерода в форме антрацита или каменноугольного кокса), до получения однородной массы – шихты. Шихту подают на конвейере или в специальных формах в печь и разогревают до температур 900-1000°С. При таких температурах частицы стекла размягчаются до жидкого состояния, а углерод при окислении выделяет газы – углекислый газ и моноокись углерода, которые и вспенивают стекломассу.
Иногда вместо стекла применяют измельченные природные силикаты – горные породы: туф, обсидиан и другие. А кроме углерода в качестве газообразователей могут использоваться мрамор и известняк. Пеностекло, изготовленное с применением углеродсодержащих газообразователей, имеет в своем объеме замкнутые поры, а если используются карбонаты, то образуются сообщающиеся поры.
Характерной особенностью технологического процесса изготовления блоков из пеностекла является сравнительно быстрый нагрев шихты (он происходит в течение 2-3 часов) и очень медленное охлаждение вспененной стекломассы (15-20 часов). Такое длительное охлаждение необходимо потому, что процесс затвердевания стекла принципиально отличается, например, от процесса затвердевания расплавленного металла при охлаждении. Затвердевание металла вызывается его кристаллизацией, а затвердевание стекла – это просто повышение вязкости при снижении температуры, а возникающая при определенных условиях кристаллизация только снижает качество стекла. Если температуру снижать слишком быстро, произойдет растрескивание материала. Необходимо обеспечить плавное понижение температуры равномерно по всему объему и при этом избежать нежелательных явлений, в частности, спонтанной кристаллизации на отдельных участках. Все это накладывает ограничения на толщину блоков из пеностекла. Зато медленное охлаждение имеет и свои преимущества – в готовом материале отсутствуют внутренние напряжения.
Существенно проще изготавливать пеностекло не в виде блоков, а в виде гранул, и по этой причине гранулированное пеностекло гораздо дешевле блочного. Конечно, эффективность гранулированного пеностекла как теплоизолятора несколько ниже, чем блочного, но оно находит применение при выполнении теплоизоляционных засыпок в сооружениях, где теплоизоляционный слой имеет сложную форму, а также в качестве наполнителя при производстве легких бетонов.
Уникальные качества пеностекла позволяют использовать его в качестве теплоизоляции в самых неблагоприятных условиях эксплуатации, например, в банях, саунах, при устройстве каминов и дымоходов. Применение пеностекла позволяет решать проблемы теплоизоляции надежно и на долгий срок.

Ю. Филиппенко

Источник: http://stroymir.net.ua 19 апр. 2012 г.