Vaahtolasi (vaahtolasi, solulasi) on lämpöä eristävä materiaali, joka on vaahtolasimassaa. Vaahtolasin valmistuksessa käytetään silikaattilasien kykyä pehmentää ja (paisutteen läsnä ollessa) vaahtoaa noin 1000 °C:n lämpötiloissa. Kun viskositeetti kasvaa , kun vaahtolasimassa jäähdytetään huoneenlämpötilaan, muodostuva vaahto saavuttaa merkittävän mekaanisen lujuuden.
Vaahtolasin uskotaan keksineen 1930-luvulla Neuvostoliiton akateemikko I. I. Kitaygorodsky ja Yhdysvalloissa 1940-luvun alussa Corning Glass Work -yhtiö. Aluksi sen piti käyttää vaahtolasia kelluvana materiaalina. Mutta pian kävi selväksi, että sillä on lisäksi korkeat lämmön- ja äänieristysominaisuudet, se on helppo työstää ja liimata. Ensimmäisen kerran betonilaattoja, joissa oli vaahtolasieristekerros, käytettiin vuonna 1946 yhden rakennuksen rakentamisen yhteydessä Kanadassa . Tämä kokemus osoittautui niin menestyksekkääksi, että materiaali sai välittömästi yleismaailmallisen tunnustuksen kestävänä eristeenä kattoon, väliseinään, seiniin ja lattioihin kaikentyyppisissä rakennuksissa. Mutta Neuvostoliitossa sitä ei käytetty laajalti tämän ainutlaatuisen lämmöneristysmateriaalin korkeiden kustannusten ja todistamattoman tekniikan vuoksi. Samaan aikaan, 1970-luvulle mennessä, vaahtolasia valmistettiin Neuvostoliitossa neljässä tehtaassa.
Tällä hetkellä tärkein tekniikka vaahtolasin valmistuksessa on ns. "jauhe": hienoksi jauhettua silikaattilasia (hiukkaset 2-10 mikronia) sekoitetaan vaahdotusaineen (yleensä hiilen ) kanssa, tuloksena oleva homogeeninen mekaaninen seos ( panos ) muoteissa tai kuljetinhihnalla menee erityiseen tunneliuuniin. Kuumennettaessa 800–900 °C:seen lasihiukkaset pehmenevät viskoosi-nestemäiseksi ja hiili hapettuu muodostaen kaasumaista CO2 :ta ja CO :ta, jotka vaahdottavat lasimassaa. Kaasun ja vaahdon muodostumisen reaktiomekanismi on melko monimutkainen, eikä se rajoitu pelkästään hiilen hapettumisen reaktioon ilmakehän hapen kanssa, vaan hiilen ja pehmennettyjen lasikomponenttien vuorovaikutuksen redox-prosesseilla on tärkeämpi rooli. Tätä tarkoitusta varten käytetään tavallista lasijätettä tai helposti sintrautuvaa kiviä, joissa on korkea alkalipitoisuus - trakyytti , syeniitti , nefeliini , obsidiaani , vulkaaninen tuffi . Puhallusaineina käytetään kivihiilekoksia , antrasiittia , kalkkikiveä ja marmoria . Hiilipitoiset vaahdotusaineet muodostavat vaahtolasiin suljettuja huokosia, kun taas karbonaatit muodostavat toisiinsa liittyviä huokosia. [1] Vaahtolasia ei pidä sekoittaa vesiliukoisen lasin vesiliuosten vaahtoutuviin tuotteisiin . Vaahtoaminen ns. " Nestemäinen lasi " tapahtuu noin 100-200 °C:n lämpötiloissa veden nopean poistamisen seurauksena liuoksesta, joka muuttuu viskoosiksi. Liukoinen lasivaahtotuote ei todellakaan kestä edes kylmän veden vaikutusta, toisin kuin vaahtolasi, jonka kemiallinen kestävyys on verrattavissa alkuperäiseen levy- tai astialasiin.
Vaahtolasia valmistetaan lohkojen, laattojen, murskeen ja rakeiden muodossa. Vaahtolasin tiheys on 100-600 kg/m. kuutio Vaahtolasin sorptiokosteus on 0,2-0,5 %, f=97 %. Vaahtolasin lämmönjohtavuus on 0,04-0,08 W/(m K) (+10°C:ssa). Vaahtolasin höyrynläpäisevyys on 0-0,005 mg/(m.h.Pa). Puristuslujuus on 0,7-4 MPa. Lopullinen taivutuslujuus - 0,4-0,6 MPa. Lämpötila, jossa vaahtolasi alkaa muuttaa muotoaan, on 450 °C. Vaahtolasin veden imeytyminen on 0-5 tilavuusprosenttia. Melunvaimennus: jopa 56 dB. Tehokas lämpötila-alue: -260°С - +500°С. [2] Todellinen käyttöalue ilman ominaisuuksien menetystä ja vaahtomuovilasin tuhoutumista -260 °С - +230 °С
Erinomaisten lämmöneristysominaisuuksien ja täydellisen ympäristö- ja hygieniaturvallisuuden ohella vaahtolasilla on korkea lujuus, palamattomuus, helppo käsittely ja helppo asennus, kyky säilyttää nämä indikaattorit pitkään vakioina. Materiaali kestää kaikkia yleisesti käytettyjä happoja ja niiden höyryjä, vettä ja höyryä läpäisemätön, bakteereja ja sieniä kestävä, jyrsijöitä läpäisemätön, ei tue palamista, ei aiheuta savua tai myrkyllisiä aineita.
Vaahtolasia käytetään pääasiassa yleisenä lämmöneristeenä: rakennuskompleksissa; asuminen ja kunnallinen monimutkainen; maataloudessa; energia; mekaaninen suunnittelu; kemian- ja petrokemianteollisuus; ruoka; paperi; lääketeollisuus ja muu teollisuus.
Laadukkaan lohko- (laatta) vaahtomuovilasin (ja vielä enemmän siitä muotoiltujen tuotteiden) valmistusta pidetään perustellusti teknisesti erittäin vaikeana tehtävänä. Syynä tähän on fysikaalisten ja kemiallisten prosessien monimutkaisuus suoraan vaahdotuksen aikana sekä tiukat vaatimukset valmiin vaahdon kiinnitys- ja jäähdytysprosesseille. Joten esimerkiksi kiinnitystä vaikeuttaa se, että lasille ei ole ominaista terävä kovettuminen jäähtyessään (samanlainen kuin kiteytys veden muuttuessa jääksi), ja vaahtolasin kiinnittymiseen voi liittyä sellaisia "häiritseviä" prosesseja kuin eksotermiset reaktiot lasisulassa, lasimassan spontaani kiteytyminen (devitrifikaatio), lämpötilakentän merkittävä epähomogeenisuus vaahdotetussa ryhmässä jne. Vaahdotetun lohkon oikea jäähdyttäminen ei myöskään ole helppoa - materiaalilla on erittäin alhainen lämmönjohtavuuskerroin. ohuiden lasivaahtokennojen tunnettu hauraus. Tämän seurauksena hehkutus pitenee 10–15 tunnilla ja asettaa merkittäviä rajoituksia hehkutettujen lohkojen korkeuteen (paksuuteen) (sallittu jäähdytysnopeus on kääntäen verrannollinen paksuuden neliöön). Paljon vähemmän monimutkaista on rakeisen vaahtolasin valmistus, jonka massatuotanto on vähemmän vaativaa lasin koostumukselle ja lämpöteknisten yksiköiden täydellisyydelle. Rakeistettu vaahtolasi on lämpötehokkuudeltaan hieman huonompi kuin lohkolasi, mutta sillä on huomattavasti halvempi hinta, joten sillä on tietty kysyntä kevytbetonin valmistuksessa, lämpöä eristävien täytteiden toteutuksessa ja geometrisesti monimutkaisten tuotteiden valmistuksessa, mukaan lukien äänieristys.