Szkło piankowe (Foamglas)

Szkło piankowe — po duńsku skumglas lub celleglas — to sztywny materiał izolacyjny zbudowany z milionów małych, zamkniętych komórek szklanych.

Materiał wytwarza się w trzech etapach:

1. Szkło surowe (w przypadku Foamglas głównie szkło z recyklingu) jest kruszone na drobny proszek i mieszane z niewielką ilością węgla (carbon).
2. Proszek wsypuje się do form i podgrzewa w piecach do ok. 1000 °C. W tej temperaturze węgiel uwalnia gaz, a szkło „spienia się” — materiał rozszerza się około 20-krotnie w stosunku do pierwotnej objętości. [foamglas kompendiet.pdf s.3]
3. Bloki są powoli schładzane (wyżarzanie), cięte i frezowane na gotowe płyty, otuliny, segmenty i kształtki specjalne — typowo z bloków wyjściowych o grubości 300 mm. [foamglas kompendiet.pdf s.3]

Wewnątrz każdej pojedynczej komórki znajduje się odrobina siarkowodoru (H₂S) — gazu obojętnego, który powstał w trakcie spieniania szkła. Nadaje to Foamglas charakterystyczny zapach przy piłowaniu. Gaz jest upakowany tak ściśle i tak rozcieńczony, że nie stanowi zagrożenia dla zdrowia przy normalnym obchodzeniu się, ale to wyjaśnia, dlaczego zawsze należy piłować w wentylowanym miejscu. [foamglas kompendiet.pdf s.3]

Efektem jest materiał o 100 % strukturze zamkniętokomórkowej. To kluczowe — ponieważ komórki są zamknięte (nie otwarte jak w wełnie mineralnej czy kauczuku komórkowym), nie może wniknąć ani woda, ani para wodna, ani olej. Materiał jest paroszczelny już sam w sobie i nie wymaga osobnej paroizolacji. [Terostat brochure 2013 s.2]

Foamglas został opracowany w latach 30. XX wieku i wprowadzony komercyjnie przez Pittsburgh Corning w 1942 roku (joint venture między PPG Industries i Corning Glass Works). Jednym z pierwszych prestiżowych zastosowań była izolacja przy renowacji Białego Domu w 1952 roku.

Materiał trafił do Europy w 1957 roku, a Pittsburgh Corning zbudował swoją europejską fabrykę w Tessenderlo w Belgii w 1964 roku — dostarcza ona wciąż większość Foamglas montowanego w Skandynawii. W 2017 roku Owens Corning kupił Pittsburgh Corning, dzięki czemu Foamglas jest dziś częścią największego na świecie koncernu izolacyjnego. Nazwa produktu i specyfikacje pozostają niezmienione. [owenscorning.com — 2017 acquisition]

W duńskiej izolacji technicznej Foamglas jest stosowany od ponad 50 lat, przede wszystkim w przemyśle chemicznym, naftowym i gazowym (szczególnie na Morzu Północnym) oraz chłodnictwie sieciowym / instalacjach kriogenicznych — wszędzie tam, gdzie inne materiały zawiodły z powodu wilgoci, ognia lub korozji pod izolacją. [foamglas kompendiet.pdf s.3]

Szkło piankowe to materiał izolacyjny o najszerszym zakresie temperatur zastosowania, jaki istnieje — od poniżej -260 °C (kriogenicznie, blisko zera bezwzględnego przy -273,15 °C) aż do +430 °C. Żadna inna izolacja nie potrafi tego w jednym materiale. [foamglas kompendiet.pdf s.3]

Przewodność cieplna (λ): λ Foamglas nie jest szczególnie niska w porównaniu z np. PIR (0,022) czy aerożelem (0,015). Interesującą cechą jest to, że λ jest bardzo stabilna w czasie — ponieważ wilgoć nie może wniknąć, zdolność izolacyjna nie pogarsza się rok po roku, jak dzieje się to np. w wełnie mineralnej w środowisku zewnętrznym czy w PUR, który uwalnia gaz porotwórczy. Wartość lambda jest w praktyce stała przez cały okres użytkowania. [Terostat brochure 2013 s.2]

Przy bardzo niskich temperaturach (kriogenicznych) λ wręcz się poprawia — przy -150 °C spada aż do 0,029 W/(m·K), niżej niż może osiągnąć wełna mineralna. [foamglas kompendiet.pdf s.6]

Paroszczelność: wartość μ wynosi ∞ (nieskończoność). W rzeczywistości μ jest niezwykle wysoka — nawet niewielka rysa na powierzchni nie wpływa na paroszczelność materiału, ponieważ dyfuzja zachodzi komórka po komórce przez miliony zamkniętych ścianek szklanych. Dla porównania kauczuk komórkowy EPDM ma wartość μ ok. 10 000, wełna mineralna około 1, a paroizolacja z tworzywa może 50 000. [foamglas kompendiet.pdf s.4]

Klasa reakcji na ogień: A1 wg EN 13501-1 — najlepsza możliwa klasa. Materiał jest całkowicie niepalny (to JEST czyste szkło), nie przyczynia się do wydzielania ciepła, dymu ani płonących kropli, a topi się dopiero powyżej 700 °C. Oznacza to, że Foamglas może być stosowany tam, gdzie inne izolacje są zakazane, np. w drogach ewakuacyjnych, atriach, wysokich budynkach i przejściach przez strefy pożarowe. [Terostat brochure 2013 s.2]

Wytrzymałość na ściskanie: Foamglas potrafi przenosić obciążenia — co potrafi bardzo niewiele materiałów izolacyjnych. S3 ma 900 kPa (0,9 N/mm²), co oznacza, że duży mężczyzna (100 kg) na podeszwie 10 × 10 cm obciąża materiał pod ciśnieniem ok. 100 kPa — to tylko około 1/9 wytrzymałości na zniszczenie. Dlatego Foamglas może być stosowany jako strukturalny izolujący fundament pod gorące rury, zbiorniki i fundamenty sprężarek bez metalowych podpór ani mostków termicznych. [foamglas kompendiet.pdf s.19]

Nasiąkliwość wodą: praktycznie 0 %. Nawet jeśli kawałek Foamglas zanurzy się całkowicie w wodzie, nie wchłonie cieczy — to czyste, zamknięte szkło.

1. Całkowicie paroszczelny — bez potrzeby osobnej paroizolacji. Wszystkie inne zimne rury (woda lodowa, instalacje chłodnicze, LNG) muszą mieć starannie zamontowaną paroizolację. Przy Foamglas materiał sam jest paroizolacją — oszczędzasz jedną warstwę i nie ryzykujesz błędu dziury-w-folii, który niszczy 90 % izolacji zimnych w praktyce. [Terostat brochure 2013 s.3]

2. 100 % niepalny — może być stosowany wszędzie. Klasa A1. Udział w pożarze = 0. Bez dymu, bez kropli, bez rozprzestrzeniania płomieni. Szczególnie istotne w środowisku offshore, rafineriach, stacjach transformatorowych i drogach ewakuacyjnych. [foamglas kompendiet.pdf s.5]

3. Wytrzymuje ekstremalne temperatury — w obu skrajnościach. Jedyny materiał, który działa zarówno przy -260 °C (LNG, ciekły tlen, ciekły azot), jak i do +430 °C (przegrzane przewody parowe). PIR pęka przy -50 °C, wełna mineralna jest wilgotna i kruszy się w środowisku kriogenicznym, a kauczuk komórkowy nie wytrzymuje powyżej +110 °C. [foamglas kompendiet.pdf s.3]

4. Przenosi obciążenia — może być stosowany jako strukturalny materiał izolacyjny. Pod fundamentami, dnami zbiorników, posadzkami betonowymi w chłodniach. Eliminuje mostki cieplne przez stalowe podpory. [foamglas kompendiet.pdf s.3]

5. Owady, gryzonie i pleśń nie mogą go rozłożyć. To czyste szkło — żadnej organicznej pożywki. Szkodniki dosłownie nie mają z czego korzystać. Także dlatego popularny w przemyśle spożywczym. [foamglas kompendiet.pdf s.3]

6. Odporny chemicznie. Odporny na niemal wszystkie oleje, kwasy, rozpuszczalniki organiczne i ich opary. Rozkładany jedynie przez kwas fluorowodorowy (fluorowodór) i gorący stężony ług alkaliczny — rzadko stanowi to problem w izolacji technicznej. [foamglas kompendiet.pdf s.3]

7. Zapobiega korozji pod izolacją (Corrosion Under Insulation, CUI). Największym pojedynczym przypadkiem uszkodzeń w przemyśle petrochemicznym jest korozja pod izolacją, gdzie wilgoć zostaje uwięziona między rurą a izolacją. Połączenie 0 % nasiąkliwości wodą i pełnej paroszczelności Foamglas eliminuje ten problem — dlatego jest wymagany m.in. przez normę NORSOK dla instalacji offshore do +180 °C. [Terostat brochure 2013 s.10] [foamglas.com / Statoil NORSOK-anvendelse]