[发明专利]使用废玻璃制造泡沫玻璃的方法以及使用膨胀计预测玻璃的发泡范围的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造泡沫玻璃的方法和预测发泡范围的方法，更特别地涉及其中使用废玻璃作为原料在不添加发泡剂(或气泡形成剂(bubble-forming agent))的情况下通过研磨和热处理方法来制造泡沫玻璃的泡沫玻璃制造方法和使用膨胀计预测玻璃的发泡范围的方法。

背景技术

泡沫玻璃用于需要工业防水性、耐热性和耐久性的应用中，这是因为它在重量轻的同时显示出优异的防火、绝缘、耐热和吸音性能。具体地，泡沫玻璃在结构或建筑中被用作优异的隔热材料和吸音材料。

在20世纪30年代末已经提出泡沫玻璃的制造原理。例如，将还原剂(如碳)和含有氧化物、硫酸盐或其它类型的氧化组分的发泡剂与具有特定组成的玻璃混合，并且粉碎如此获得的混合物。然后，将粉碎后的混合物放置在预定的容器或模具中，从而在软化或熔融之前进行煅烧。

在热处理过程中，在碳和硫氧化物(或玻璃的氧化物或氧化剂)之间发生氧化-还原反应。结果，熔融的玻璃可以含有SO₂、CO₂、N₂、H₂S或其它气体。这可以产生形成具有低密度且对热传导和热辐射具有耐受性的结构的材料，并且这可以形成游离气体。结果，当获得最佳结果时，玻璃的结构可以具有封闭的孔，水、水蒸汽或其它液体或气体不能渗入该孔中。

已提出根据以上制造原理制造的泡沫玻璃块的制造方法的众多研究结果和相关专利。为了制造由Pittsburg Corning of the United States of America商业化的泡沫玻璃，必须首先制备具有特定组成的用于制造泡沫玻璃的玻璃原料。为此，已制备用于制造泡沫玻璃的玻璃原料，所述玻璃原料可以通过将各种组分(如Na₂SO₄、CaCO₃、MgCO₃、Na₂O和As₂O₃)添加到用于制造玻璃的典型原料组合物中和在1300℃至1600℃的温度范围中实施熔融方法来制造泡沫玻璃。粉碎如此制备的玻璃，将碳作为形成助剂(所述形成助剂产生了通过与其它组分反应来充当直接发泡剂的气体)添加到其中并且充分混合。然后，将用于制造泡沫玻璃的混合后的玻璃原料粉末放置在预定的容器中，在400℃至650℃的温度范围中进行预热，使其在800℃至900℃的温度范围中经受发泡过程，然后经受热处理方法(如用于稳定的冷却和缓慢冷却)。将如此获得的产品切成预定的尺寸并且进行包装以供出售。

然而，在该方法中，由于如上所述的1300℃至1600℃的热处理温度在制备用于制造泡沫玻璃的玻璃原料的方法中是必要的，所以需要大量的能量。因此，设备的投资和管理费用是必须的，因而，用于制造泡沫玻璃的玻璃原料的生产成本可能占泡沫玻璃生产成本的超过一半。

在泡沫玻璃的制造中，尽可能精确地预测玻璃的发泡范围是非常重要的。已提出根据以上制造原理制造的泡沫玻璃块的制造方法的众多研究结果和相关专利。然而，对于泡沫玻璃的产生范围的研究已无关紧要了。

通常，已使用高温显微镜通过实时图像在宏观上进行泡沫玻璃的产生范围的精确预测实验。然而，这不可以精确地预测玻璃的发泡范围，测量单位也可能被限制到仅毫米(mm)单位。

发明内容

技术问题

本发明提供了在不使用发泡剂的情况下，通过使用废玻璃而同时无需玻璃熔融、水解或用于制备特殊组合物的任何其它预处理来制造具有均匀孔分布和有效功能的无色或有色泡沫玻璃的方法。

本发明还提供了使用膨胀计根据各种测量变量(如温度范围、升温速率、保持时间和冷却速率)精确预测玻璃的发泡范围的方法。

技术方案

根据本发明的一方面，提供了使用废玻璃制造泡沫玻璃的方法，包括：通过在不添加发泡剂的情况下在成形模具中压制具有硅酸钠或硼铝硅酸盐组分的废玻璃粉末来制备模塑制品；和在600℃至1,000℃的温度范围对模塑制品进行煅烧和使其发泡，其中通过采用湿磨法研磨具有硅酸钠或硼铝硅酸盐组分的废玻璃，来制备废玻璃粉末。

在这种情况下，可以将选自水、乙醇、甲醇和丙酮中的至少一种或多种用作所述湿磨法的溶剂。

此外，所述方法还可以包括在通过湿磨法研磨之前，对具有硅酸钠或硼铝硅酸盐组分的所述废玻璃进行干磨。

废玻璃粉末的尺寸可以为1μm至10μm。