綠色玻璃瓶制造絕熱型泡沫玻璃的方法
【專利摘要】綠色玻璃瓶制造絕熱型泡沫玻璃的方法屬于泡沫玻璃領域。由于現代玻璃工業(yè)制造成本的下降、物流成本增加、食品衛(wèi)生安全要求提高等原因，致使綠色玻璃瓶很難進行循環(huán)重復利用或回廠再造。本發(fā)明利用“粉末法燒結工藝”，利用綠色玻璃瓶生產制造絕熱型泡沫玻璃制品。本發(fā)明特征在于粉磨方式、發(fā)泡劑種類、發(fā)泡助劑、發(fā)泡工藝等綜合技術創(chuàng)新所實現的。粉磨方式采用四倉連續(xù)式筒磨機，粉磨粒度范圍1-7微米；發(fā)泡劑使用炭黑和石墨復合應用，優(yōu)選炭黑用量為0.08-0.15%，石墨用量0.05-1.0%；發(fā)泡助劑使用無水硼砂，其優(yōu)選用量為1-3%；發(fā)泡工藝相對傳統平板玻璃而言，燒結段時間減少5-15分鐘，發(fā)泡段時間延長5-20分鐘。
【專利說明】綠色玻璃瓶制造絕熱型泡沬玻璃的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用綠色玻璃瓶制造絕熱型泡沫玻璃的方法。
【背景技術】[0002]泡沫玻璃是由富含玻璃相的物質為主要原料、其中添加適量的發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑構成泡沫玻璃配方，再經過粉磨，形成均勻配合料，然后將配合放入耐熱模具中，經過預熱、燒結、發(fā)泡、冷卻、退火等工藝生成的多孔狀玻璃材料，上述工藝是泡沫玻璃生產廣泛采用的“粉末法”工藝，即粉磨為干法工藝，配合料為粉末狀態(tài)。泡沫玻璃制品中泡孔體積約占其總體積的80~95%左右，泡孔直徑多為I~2mm，其體積密度主要在100~200kg/m3。泡沫玻璃是一種性能優(yōu)越的保溫、隔熱、吸音、防潮、防火、防腐的輕質高強絕熱材料、吸音材料、裝飾材料。
[0003]泡沫玻璃起源于1935年，法國St.Gubain公司申報了第一個專利，當時的泡沫玻璃制品以平板玻璃為原料，碳酸鈣作為發(fā)泡劑，在耐火模具中進行加熱，制成輕石狀的材料。隨后，美國、西德、前蘇聯、英國、捷克、日本等國陸續(xù)申報很多專利和研究報告。
[0004]國內外生產泡沫玻璃的原料主要包括人造原料和天然原料兩大類，其中主要以人造原料為主。天然原料包括火山灰、黑曜巖、珍珠巖、長石等礦產原料，發(fā)泡溫度相對較高，泡孔結構不均勻，連通泡孔相對較多，吸水率大于5% ;人造原料包括平板玻璃、陰極射線管玻璃(簡稱CRT玻璃)、特制硅酸鹽玻璃、特制硼硅酸鹽玻璃、粉煤灰、眼鏡玻璃廢料等，這些玻璃屬于已經均勻熔化過的玻璃，原料品質相對純凈，只需經過簡單處理，即可應用生產除質量相對較好的泡沫玻璃制品，另外，這些玻璃的軟化點(即Ts，玻璃粘度為IO7 6泊所對應的溫度，)相對較低，基本在680-720°C之間，一般泡沫玻璃合適發(fā)泡溫度所對應的玻璃粘度為IO6泊所對應的溫度，發(fā)泡溫度一般比普通平板玻璃的Ts溫度高135-150°C，因此，上述人造玻璃原料的發(fā)泡溫度范圍為830-900°C。
[0005]對于絕熱型泡沫玻璃，即泡孔不相互連通結構的，所使用原料一直成為困擾泡沫玻璃行業(yè)的一個很大的難題，至今全球泡沫玻璃行業(yè)技術人員普遍認為平板玻璃的廢/碎玻璃作為絕熱型原料是相對最佳的，原因包括:一是原料普遍；二是發(fā)泡容易，三是泡孔連通極低。另外如果期望生產品質更佳絕熱型工業(yè)級泡沫玻璃，一般在25°C條件下，其導熱系數小于0.042w/m.k，此類泡沫玻璃原料是通過專門設計和制造生產的泡沫玻璃原料，比如美國匹茲堡-康寧公司的泡沫玻璃產品所用原料既是通過專門生產制造的，其主要用于滿足工業(yè)特殊環(huán)境和場所使用，雖然性能出眾，但是原料生產成本極高，是普通平板玻璃原料的3-5倍，泡沫玻璃的綜合制造成本大約為1600-2400元/立方，普通平板玻璃的廢/碎玻璃所制造的泡沫玻璃綜合制造成本僅有600-850元/立方。
[0006]中國自2010年之后，食品行業(yè)、飲料行業(yè)和酒類行業(yè)在逐步減少玻璃瓶的回收再利用，無色透明玻璃瓶可以粉碎制造成玻璃砂和玻璃珠，而綠色玻璃瓶就成為一種很難找到合適用途的玻璃產品，其成為一種低值、高體積占用的固體廢棄物。導致綠色玻璃瓶不能像以前可以進行重復利用或回廠再造，原因是多種情況所導致的，主要原因在于中國現代玻璃工業(yè)制造業(yè)水平的提升，窯爐日產能力達到200噸以上，單位產能增長幾倍，生產效能提高，成本大幅下降；另外，綠色玻璃瓶的玻璃原料價格相對低廉，僅為普通無色玻璃的60-70% ;再者，玻璃瓶回收體系的物流成本大幅增加，當運距超過200公里時，用戶(食品、飲料和酒類企業(yè))和回收企業(yè)均無利可圖；還有，中國在食品衛(wèi)生安全的要求也越來越嚴，致使回收綠色玻璃瓶的潔凈處理時，一是處理成本逐年提高，二是受綠色顏色的視線遮蔽的影響，會導致玻璃瓶內表面附著物的不能有效被剔除時，人或機器視覺裝置也不能發(fā)現，進入到食品流通環(huán)節(jié)將會造成極大的食品衛(wèi)生安全隱患，給消費者造成潛在食品安全危機。因此，綠色玻璃瓶已經成為一種新增的固體廢棄物，必須將其轉化成可以廣泛利用的材料，并且在技術和經濟上具有可行性。按國內外幾十年的泡沫玻璃生產實踐和理論認知，普遍認為綠色玻璃瓶制造絕熱型泡沫玻璃是很難獲得低密度和低導熱系數的制品。主要原因在于綠色玻璃瓶的化學組成中含有較多的Al2O3, Al2O3含量范圍一般為3-5wt% (見表1所示)，而普通平板玻璃僅有0.5-1.5wt%,導致玻璃的軟化點Ts大幅增加，致使發(fā)泡溫度提高較大；另外，綠色玻璃瓶的玻璃溫度-粘度特性曲線的斜率相對較陡，造成其發(fā)泡溫度范圍相對較窄，不如普通平板玻璃發(fā)泡溫度范圍寬；再者，由于綠色玻璃瓶中含有較多的Fe2O3(見表1 )，會導致應用炭黑發(fā)泡劑生產絕熱型泡沫玻璃時，炭黑與Fe2O3產生激烈的化學反應，短時間產生較多的CO或CO2，處在泡沫玻璃的發(fā)泡段工藝時，此時玻璃的粘性、彈性和韌性不能較好地包裹住較大內氣壓發(fā)泡氣體CO或CO2,因此形成連通氣孔或氣孔表面產生毛細氣孔，甚至泡孔大于2mm，或者導致泡孔壁厚較大，致使泡沫玻璃的絕熱性能下降。
[0007]本發(fā)明針對綠色玻璃瓶再生利用制造絕熱型泡沫玻璃制品的難點，通過工藝和配方等方面的技術創(chuàng)新，獲得了一種絕熱型泡沫玻璃制品制造方法。
[0008]表1綠色玻璃瓶與其它相關玻璃品種的典型化學組成
[0009]
【權利要求】
1.綠色玻璃瓶制造絕熱型泡沫玻璃方法，其特征在于:配合料包括發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑和綠色玻璃；發(fā)泡劑為炭黑和石墨復合使用，炭黑質量含量占配合料總量的0.08-0.15%，石墨質量含量占配合料總量的0.05-1.0% ;發(fā)泡助劑為無水硼砂，其質量含量占配合料總量的0.1-3% ;發(fā)泡溫度制度包括預熱段、燒結段、發(fā)泡段和定型段，其中，預熱段溫度600-700 °C，時間5-15分鐘；燒結段溫度700-850 V，時間30-45分鐘；發(fā)泡段溫度850-8950C，時間30-60分鐘，定型段溫度從895°C降溫到500°C，時間20-30分鐘。退火溫度制度從540°C 緩慢降溫到30-50°C，退火時間24-48小時。
2.根據權利要求1所述的綠色玻璃瓶制造絕熱型泡沫玻璃方法，其特征在于:在預熱和燒結之前，采用氧化鋁剛玉材質內襯的四倉式筒磨機，將配合料粉磨粒度達到1-7微米。
【文檔編號】C03C11/00GK103833229SQ201410075322
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權日:2014年3月3日
【發(fā)明者】崔素萍, 張繼光, 田英良, 孫詩兵, 吳中偉, 賀定勇, 吳德龍 申請人:北京工業(yè)大學