Однако, по данным термографического исследования, процессы окисления или диссоциации известных газообразователей начинаются при различной температуре, что также связано с исходной плотностью пенообразующей смеси. Это обязывает нас учитывать отмеченные явления при проектировании температурной кривой. Наиболее предпочтительным следует считать вариант, когда λ пенообразующей смеси равна λ ее спека. В порошкообразных или недостаточно уплотненных смесях ход температурной кривой должен регламентироваться с учетом усадочных явлений, происходящих в спеке при его формировании, а также активности протекания окислительно-восстановительного процесса, вызывающего вспенивание. Отсюда характер кривой в интервале температур между началом нагрева смеси и собственно вспенивания должен определяться с учетом данных дифференциально-термического анализа смеси, т. е. степени окисления или диссоциации газообразователя и макроструктуры формирующегося спека (характера развития в нем трещин, их величины и др.). Оценка отмеченных явлений на практике в большинстве случаев производится чисто субъективно, в основном по общему состоянию производства, поэтому в литературе имеются различные данные о характере температурной кривой на участке нагрева пенообразующей смеси [1, 2, 11—13, 20, 26, 33, 36,61,296].

По нашим данным [3, 7, 50, 52, 115], скорость повышения температуры на участке от начала спекания стекла до t_max вспенивания для смесей с углеродистыми газообразователями в зависимости от состава, дисперсности стекла и вида газообразователя, его активности, состава газовой среды печи вспенивания и ряда других находится в пределах 2,5—12 °С/мин; для нейтральных газообразователей — 8—20 °С/мин.

2. Исследование структуры пеностекла в связи с ее развитием

На начальных стадиях развития пеностекло по своей структуре приближается к шаровой пене [55], для которой характерны незначительное насыщение газами и большая толщина разделительных стенок (рис. 5.6, а). Устойчивость этого вида пены, пузырьки которой могут самостоятельно растягиваться или смещаться, зависит от величины их и вязкости дисперсионной среды. Каждый пузырек шаровой пены имеет свойственное ему капиллярное давление кривизны, пропорциональное обратному значению его радиуса. При введении в такую систему мелких частиц твердого вещества можно повысить ее устойчивость [317, 318].

Для стабилизированных шаровых пен характерна высокая прочность, так как при большой толщине разделительных стенок снижается вероятность их повреждения, а в случае поверхностных царапин благодаря наличию избыточной жидкости, ее подвижности и высокому поверхностному натяжению возможно «самозалечивание».

Однако с точки зрения изоляционных свойств пеностекла шаровая пена не представляет интереса, поскольку для нее свойственны большая объемная масса (500—1400 кг/м³) и высокий коэффициент теплопроводности (0,3—0,65 ккал / (м * ч * °С)), и поэтому ее можно рассматривать лишь как промежуточную форму состояния пеностекла в процессе его развития.

По мере дальнейшего насыщения шаровой пены газами она постепенно переходит в многогранную, с ячейками преимущественно полиэдрической формы (рис. 5.6, б). При условии постоянства реологических свойств расплава и равновеликих зародышевых пузырей структура многогранной пены, очевидно, соответствовала бы рис. 5.6, в. Однако в действительности процесс формирования структурных элементов ячейки пеностекла осложнен взаимосвязанными и налагающимися друг на друга явлениями: накоплением жидкой фазы в гетерогенной пиропластической системе, взаимодействием стекла с газообразователем, формированием твердой кристаллической фазы и другими, которые затрудняют развитие «идеальной» структуры.

В достаточно развитой пене, полученной из некристаллизующихся стекол (например, рис. 5.7, 1, 2), разделительная стенка ячейки имеет форму пластинки с двумя вогнутыми менисками. Толщина ее в наиболее тонком месте (обычно в центре) достигает всего лишь нескольких микрон, что в 1,5—2 раза меньше среднего диаметра частицы стекла пенообразующей смеси. В одной и той же ячейке можно наблюдать пластинки с большей толщиной стенок, намного превышающей величину элементарной частицы стекла.