Нет также единого мнения о влиянии водяных паров на процесс вспенивания. Если П. Бойерсдорфер [2] отводит водяным парам роль фактора, изменяющего химизм процесса газообразования в пенообразующей смеси при ее нагревании, то в работе [59] указывается на изменение скорости ценообразования.

Из изложенного видно, что процессы, протекающие при синтезе дисперсных систем на основе силикатных стекол и газообразователей, изучены недостаточно. Более полное и углубленное исследование их весьма необходимо для решения задач при проектировании составов пенообразующих смесей, способов и схем для их получения, режимов вспенивания пеностекла.

Исследование механизма вспенивания пеностекла [52, 60] показывает, что ему присущи черты, являющиеся общими для всех гетерогенных пиропластических материалов. В основе его лежит процесс капсуляции частиц газообразователя и последующий рост образовавшихся микропор, обусловленный химизмом реакций газообразования, фазовыми превращениями, вязкостью поверхностным натяжением жидкой фазы и давлением газов, замкнутых в ячейках. Однако результаты ряда исследований носят противоречивый или неполный характер. Это относится в первую очередь к вопросу о вероятности реакций газообразования [1, 2, 61—65]. Так, существует мнение о том [64], что в целях повышения содержания активного кислорода, необходимого при вспенивании, требуется наряду с поддержанием оптимального содержания в стекле SOз дополнительно вводить в пенообразующую смесь добавки других окислителей, например Аs2О3, Sb2O3 и др., которые стимулируют процесс вспенивания. В то же время в другой работе [62] отмечается, что в пенообразующую смесь не следует вводить никаких окислителей, если стекло содержит достаточное количество трехокиси серы (0,1—0,2%).

Ф. Шилл [1] отмечает, что добавка 0,2—0,3% Sb2O3 или 0,1—0,12,% СаSO4-2Н2O практически не влияет на процесс вспенивания и качество пеностекла. Автор указывает на большое влияние водяных паров в смеси, которые при высокой температуре в присутствии углерода взаимодействуют, образуя водяной газ, являющийся исходным продуктом для образования Н2S. При этом не отрицаются непосредственное окисление углерода кислородом, содержащимся в атмосфере печи, и обратимые реакции между углеродом и продуктами реакции, прежде всего Со и Н2.

Э, О. Шульц [63] утверждает, что решающим условием при вспенивании является не только наличие в стекле необходимого количества SОз, но и присутствие водяных паров, поскольку сероводород, являющийся основным компонентом газовой фазы при вспенивании, образуется из SОз и водяных паров. По его мнению, образование сероводорода при малом парциальном давления водяных паров может приостановиться даже при наличии SОз и газообразователя. Таким образом, видно, что имеющиеся в литературе схемы окислительно-восстановительных реакций недостаточно подтверждены количественным анализом или термодинамическими расчетами.

Исследование раздельного и комплексного влияния этих факторов на процесс формирования и развития структуры пеностекла показало, что их многочисленность и различный характер действия не позволяют выбрать какой-либо один фактор, являющийся ведущим, так как причины и направления изменения свойств пеностекла при действии одного и того же фактора могут быть различны. Например, пеностекло с различной структурно-механической прочностью может быть получено из пенообразующей смеси одного и того же состава лишь при изменении температурно-временного режима вспенивания (см. рис. 1.3 и 1.9).

Из изложенного следует, что между физико-химическими свойствами пеностекла и технологическими параметрами его получения существует тесная взаимосвязь. Поэтому представляется целесообразным построение математической модели окислительно-восстановительного и пенообразующего процессов в системе «стекло — углерод» с целью количественной оценки взаимосвязи «режим — свойства», что позволит в выбранной системе проектировать свойства пеностекла при определенных изменениях в технологии его производства. Следовательно, одной из задач настоящей работы должно быть исследование взаимосвязи между составом, условиями синтеза и структурой пеностекла на основе углеродсодержащих пенообразующих смесей.

Получение высокоразвитой структуры пеностекла представляет собой комплексный процесс, в котором тесно переплетаются явления теплообмена и течения силикатного расплава. В основе его лежат процессы образования адсорбционного слоя [55, 56, 66—79], изменение реологических свойств в связи с кристаллизацией расплава в присутствии инородных дисперсных веществ [56, 69, 76, 80—84]. тепловые эффекты реакций между газообразователем и стекломассой [7, 65] и др. Поэтому потребность в расчете процесса формования пеностекла или хотя бы в его теоретическом осмысливании совершенно очевидна. И создание даже приближенной теории, бесспорно, имело бы практическое и научное значение.

Несмотря на то что отжиг отдельной поры в пеностекле в связи с незначительной толщиной ее стенок должен протекать за короткое время, блок пеностекла с технологической точки зрения следует рассматривать как компактное целое, и напряжения, возникающие из-за перепадов температур между поверхностными и внутренними частями, можно отождествлять с напряжениями в массивном стекле [1]. Но, согласно данным Т. Н. Кешишяна [16, 20], пеностекло является материалом с особой неоднородной структурой, содержащим газовую, стекловидную и некоторую долю кристаллической фазы. Это обстоятельство в значительной мере осложняет процесс отжига изделий из пеностекла. Из-за отсутствия методов количественной оценки напряжений в пеностекле и данных о его свойствах в интервале температуры отжига, необходимых для определения скорости охлаждения изделий из пеностекла, расчет скорости отжига рекомендуется вести по известной формуле А. Н. Даувальтера [84]. Вместе с тем многими исследователями [1, 3, 7, 12, 13, 26, 50] приводятся различные данные о скорости отжига пеностекла, согласно которым характер кривой для равновеликих изделий различен. Отсюда возникает необходимость уточнения ряда теплофизических и термомеханических свойств пеностекла в этой температурной области.

В своих первых работах по пеностеклу И. И. Китайгородский [85], Л. М. Бутт [11], Ф. Шилл [14, 86] и другие использовали стекло оконного состава. На стадии первоначальных разработок предполагалось, что производство пеностекла вполне удовлетворительно может развиваться на базе отходов стекольной промышленности, которая действительно располагает большим количеством отходов стекла. Первые попытки обеспечить производство пеностекла отходами стекла требуемой кондиции показали несостоятельность такого решения. Всестороннее изучение технологии и экономики производства пеностекла на базе отходов стекла позволило прийти к мнению о том, что для получения пеностекла высокого качества требуется специально сваренное стекло [1, 3, 50].

В СССР для производства пеностекла используют алюмо-магнезиальный состав стекла, содержащий 2—3% Аl2O3 (табл. 2. 4), которая вводится техническим глиноземом или полевым шпатом. Близкими по поставу являются стекла, применяемые для производства пеностекла в Чехословакии [1, 87], ГДР [12], Польше [88], Индии [89], Франции [90], Англии [91] и других странах. Для синтеза этих стекол применяется дефицитное щелочесодержащее сырье, что значительно сдерживает развитие объема производства и является экономически неоправданным.

СТРАНИЦЫ: