Производство пеностекла по двухстадийному способу, страница 3

Подогрев пенообразующей смеси в форме до температуры спекания продолжается относительно длительное время. Например, по Д.Б. Гинзбургу и Н.И. Фатеевой, это время равно70 мин. При этом масса нагревается до 690°С. По данным чехословацкого патента №92076, время подогрева до той же температуры составляет приблизительно 25 мин, а по данным американского патента №1216991, садка форм в печь производится при температуре 760°С и через 35 мин температура достигает 800 °С. Э. Шульц приводит температурную кривую, исходя из которой время подогрева смеси до 690°С составляет 3 часа. В другой работе приводятся данные со ссылкой на Э. Шульца, по которым время нагрева до 690°С составляет 15 мин.

Приведенные примеры достаточно наглядно иллюстрируют отсутствие единого мнения об оптимальном режиме нагрева пенообразующей смеси, предшествующего ее вспениванию. В связи с этим необходимо рассмотреть влияние скорости нагрева смеси на кинетику формирования ячеистой структуры и свойства пеностекла.

Пенообразующая смесь из-за высокой дисперсности содержит большое количество воздуха, заключенного в пустотах между частичками стекла и газообразователя. Поэтому она обладает малой теплопроводностью и нагрев ее до температуры спекания продолжается относительно длительное время. В интервале температур спекания наблюдается резкое уменьшение объема смеси, сопровождаемое появлением трещин. Усадка начинается в местах максимальных температур, т.е. по направлению от стенок формы, и по мере повышения температуры распространяется к центру. При медленном повышении температуры происходит более равномерное спекание и образование мелких, хорошо развитых по всей массе трещин. В этом случае спек представляет собой единый кусок с более или менее однородной структурой. При быстром подъеме температуры, наоборот, наблюдается образование крупных трещин. В результате спек разделяется на несколько крупных не одинаковых по величине кусков, между которыми образуются большие раковины.

Наблюдение показало, что более равномерное вспенивание происходит при медленном нагревании смеси, т.е. в тех случаях, когда в спеке отсутствуют большие трещины.

Поскольку вспенивание начинается при достижении температур, соответствующих разложению газообразователя, к этому времени пенообразующая смесь должна быть в пиропластическом состоянии и обладать такой вязкостью, при которой могли бы устойчиво образовываться пузырьки с максимально тонкими стенками. Так как тепло передается с поверхности спека к центру, то температура поверхностных слоев его в начальный момент структурообразования выше, чем в центре. Поэтому на поверхности блока частично выгорает газообразователь и образуется плотная стекловидная корка. Если в спеке имеются большие трещины, то остекловывание происходит и на поверхности между ними, что в дальнейшем снижает качество пеностекла. Быстрый нагрев спеков в интервале температур вспенивания нежелателен в связи с тем, что вспенивание, так же как и спекание, движется в направлении от более высоких температур, т.е. от стенок и днища форм. При наличии в спеке крупных трещин с остеклованной поверхностью в результате бурного вспенивания могут образоваться пустоты, которые снижают качество пеностекла.

Можно предположить, что более равномерное вспенивание достигается в том случае, когда градиент температур между слоями спека минимальный как в период спекания смеси, так и в период структурообразования пеностекла. Но медленный нагрев пенообразующей смеси также нежелателен, поскольку это снижает производительность печи или требует увеличения ее длины. Кроме того, длительное термостатирование смеси при высоких температурах приводит к преждевременному выгоранию газообразователя. Отсюда вытекает, что для получения равномерной структуры пеностекла требуется высокая однородность спека и равномерное, но быстрое вспенивание.