Sticla spumă (sticlă spumă, sticlă celulară) este un material termoizolant , care este o masă de sticlă spumă. Pentru fabricarea sticlei spumante, se folosește capacitatea sticlei de silicat de a se înmuia și (în prezența unui agent de expandare) de a spuma la temperaturi de aproximativ 1000 ° C. Pe măsură ce vâscozitatea crește atunci când masa de sticlă spumă este răcită la temperatura camerei, spuma rezultată capătă o rezistență mecanică semnificativă.
Se crede că sticla spumă a fost inventată în anii 1930 de către academicianul sovietic I. I. Kitaygorodsky și în SUA la începutul anilor 1940 de către compania Corning Glass Work. La început trebuia să folosească sticlă spumă ca material plutitor. Dar curând a devenit clar că are în plus proprietăți ridicate de izolare termică și fonică, este ușor de prelucrat și lipit. Pentru prima dată, plăcile de beton cu un strat izolator de sticlă spumă au fost folosite în 1946 în timpul construcției uneia dintre clădirile din Canada . Această experiență s-a dovedit a fi atât de reușită încât materialul a câștigat imediat recunoașterea universală ca izolație durabilă pentru acoperișuri, pereți despărțitori, pereți și podele pentru toate tipurile de clădiri. Dar în URSS , nu a fost utilizat pe scară largă din cauza costului ridicat și a tehnologiei nedovedite pentru producerea acestui material unic termoizolant. În același timp, până în anii 1970, producția de sticlă spumă în URSS a fost realizată la 4 fabrici.
În prezent, principala tehnologie pentru producția de sticlă spumă este așa-numita. „pulbere”: sticla de silicat măcinată fin (particule 2 - 10 microni) este amestecată cu un agent de expandare (de obicei carbon ), amestecul mecanic omogen rezultat ( încărcare ) în matrițe sau pe o bandă transportoare intră într-un cuptor special tunel. Ca urmare a încălzirii la 800–900°C, particulele de sticlă se înmoaie până la o stare vâscoasă-lichidă, iar carbonul este oxidat cu formarea de CO2 și CO gazos , care spumează masa de sticlă. Mecanismul de reacție al formării gazului și a spumei este destul de complicat și nu se limitează doar la reacția de oxidare a carbonului cu oxigenul atmosferic; procesele redox de interacțiune dintre carbonul și componentele sticlei înmuiate joacă un rol mai important. În acest scop, se folosesc deșeuri de sticlă obișnuite sau roci ușor de sinterizat cu un conținut ridicat de alcali - trahită , sienită , nefelină , obsidiană , tuf vulcanic . Cocsul de cărbune , antracitul , calcarul , marmura sunt folosiți ca agenți de expandare . Agenții de suflare care conțin carbon creează pori închiși în sticla spumă, în timp ce carbonații creează pori interconectați. [1] Sticla spumă nu trebuie confundată cu produsele spumante din soluții apoase de sticlă solubilă în apă . Spuma așa-zis. „ Sticlă lichidă ” apare la temperaturi de aproximativ 100-200 ° C ca urmare a eliminării rapide a apei dintr-o soluție care devine vâscoasă. Produsul spumant de sticlă solubilă nu este absolut rezistent la acțiunea apei reci, spre deosebire de sticla spumă, a cărei rezistență chimică este comparabilă cu cea a foii originale sau a sticlei recipientului.
Sticla spumă este produsă sub formă de blocuri, plăci, piatră zdrobită și granule. Densitatea sticlei spumante este de 100-600 kg/m. cub Umiditatea de sorbție a sticlei spumă este de 0,2-0,5%, la f=97%. Conductivitatea termică a sticlei spumă este de 0,04-0,08 W/(m K) (la +10°C). Permeabilitatea la vapori a sticlei spumante este de 0-0,005 mg / (m.h. Pa). Rezistența la compresiune este de 0,7-4 MPa. Rezistența finală la încovoiere - 0,4-0,6 MPa. Temperatura la care sticla spuma incepe sa se deformeze este de 450°C. Absorbția de apă a sticlei spumă este de 0-5% în volum. Absorbție de zgomot: până la 56 dB. Interval de temperatură efectiv: de la -260°С până la +500°С. [2] Domeniul real de aplicare fără pierderea proprietăților și distrugerea sticlei spumă de la -260°С la +230°С
Alături de proprietățile excelente de izolare termică și de siguranță completă a mediului și igienic, sticla spumă are rezistență ridicată, incombustibilitate, ușurință de prelucrare și ușurință de instalare, capacitatea de a menține constant acești indicatori pentru o lungă perioadă de timp. Materialul este rezistent la toți acizii utilizați în mod obișnuit și vaporii acestora, impermeabil la apă și abur, rezistent la bacterii și ciuperci, impermeabil la rozătoare, nu suportă arderea, nu emite fum sau substanțe toxice.
Sticla spumă este folosită în principal ca izolator termic universal: în complexul de clădiri; locuințe și complex comunal; în agricultură; energie; inginerie mecanică; industria chimică și petrochimică; alimente; hârtie; industriile farmaceutice și alte industrii.
Producția de sticlă spumă de înaltă calitate (și chiar mai mult de produse din acesta) este considerată pe bună dreptate o sarcină foarte dificilă din punct de vedere tehnic. Motivul pentru aceasta este complexitatea proceselor fizice și chimice direct în timpul spumării, precum și cerințele stricte pentru procesele de fixare și răcire (recoace) a spumei finite. Deci, de exemplu, fixarea este complicată de faptul că sticla nu se caracterizează printr-o întărire bruscă la răcire (asemănătoare cu cristalizarea în timpul tranziției apei în gheață), iar fixarea sticlei spumă poate fi însoțită de astfel de procese „interfere” precum reacții exoterme într-o topitură de sticlă, cristalizarea spontană (devitrificarea) a masei de sticlă, neomogenitatea semnificativă a câmpului de temperatură în matricea spumosă etc. Răcirea corectă a blocului spumat nu este, de asemenea, ușoară - materialul are un coeficient de conductivitate termică extrem de scăzut cu fragilitatea cunoscută a celulelor subțiri de spumă de sticlă. Ca urmare, recoacerea este prelungită timp de 10-15 ore și impune restricții semnificative asupra înălțimii (grosimii) blocurilor recoapte (rata de răcire admisă este invers proporțională cu pătratul grosimii). Mult mai puțin complicată este producția de sticlă de spumă granulară, a cărei producție în masă este mai puțin solicitantă cu privire la compoziția sticlei și la perfecțiunea unităților de inginerie termică. Sticla din spumă granulată este oarecum inferioară în ceea ce privește eficiența termică față de sticla bloc, cu toate acestea, având un preț semnificativ mai mic, are o anumită cerere în producția de beton ușor, implementarea de umpluturi termoizolante și fabricarea de produse complexe din punct de vedere geometric, inclusiv izolarea fonică.