Второй этап начинается там, где пеномасса приобрела уже заданный профиль, но внутри ее еще протекают структурные изменения, вызванные перераспределением расплава в разделительных стенках ячеек. Конец второго этапа, очевидно, соответствует состоянию пеностекла, при котором вследствие общего понижения температуры и повышения вязкости расплава возможно самосохранение формы сформованной ленты. Эта стадия заканчивается при температуре, сравнительно мало отличающейся от температуры стеклования Тg.

Экспериментальное исследование процесса формования заключалось в определении деформационно-упругих характеристик пеномасс с различной исходной структурой, характеризуемой средним диаметром ячеек, скорости прессования пластинок различной толщины и температурных полей в зоне прессования и стабилизации структуры.

Критическое значение скорости прессования ( Vн.д) для различных структур пеномасс определялось на образцах пеностекла, вспененного в металлических формах (100*100 мм), из смесей, позволяющих получить требуемую структуру конечного материала (на основе стекла 12 и различных газообразователей). Режим подготовки образцов для испытаний на стадиях нагрева и вспенивания был одинаковым и отличался лишь продолжительностью охлаждения, которая изменялась в связи с условиями эксперимента. Замеры Vн.д проводились на пластинах толщиной 40, 50, 60, 70 и 80 мм при обязательной стабилизации значения объемной массы. Приложение нагрузки (р= 1000 г, F=100 см2) производилось по всей плоскости прессуемого образца с различной скоростью при постоянной температуре эксперимента.

Анализ результатов исследований показал, что величина подпрессовки (ΔН) образцов, вспененных в формах 100*100 мм, находится в пределах 20—25% от их общей, т. е. первоначальной высоты (H). Значение ΔН уменьшается до 10—15% при увеличении линейных размеров образцов. Как и для малых образцов (см. рис. 5.11), скорость прессования снижается с увеличением среднего диаметра ячеек и понижением температуры, что обусловлено изменением давления газов внутри ячеек и вязкости стекла, вызывающих повышение пластично-упругих свойств пеномассы. Замечено также, что скорость прессования можно существенно повысить, увеличивая высоту формуемой заготовки. При этом ΔH увеличивается в замедляющемся темпе, что указывает на более благоприятное формование изделий большей толщины.

Обобщение и математическая обработка экспериментальных данных, полученных при исследовании формования пеномасс в виде небольших заготовок (100*100 мм, Н = 40 -80 мм), дали возможность построить номограмму для определения скорости прессования пеностекла методом непрерывного проката по данным пластично-упругих свойств пеномасс и высоты формуемого слоя (рис. 5.14).

Приведенный нами графический метод определения скорости прессования пеностекла охватывает практически все наиболее распространенные виды пеностекла и позволяет рассчитать температурную кривую в зоне прессования, т. е. на стадии первого этапа формования. Зависимость Vн.д = f(tпов) (рис. 5.14, 1) указывает на нелинейный характер изменения скорости прессования, что необходимо учитывать при проектировании профиля формующего устройства (верхнего конвейера, поскольку прессование в принятой схеме одностороннее).

Номограмма для определения скорости прессования пеностекла методом непрерывного проката

На начальных стадиях, т. е. при более высоком значении tпов, скорость прессования может быть максимальной (рис. 5.15), затем она должна снижаться одновременно с повышением температуры. Градиент dvпр/dt для мелкопористого пеностекла может быть больше, чем для крупнопористого (2—2,5 мм).

В связи с повышением в ячейках давления в момент прессования увеличивается вероятность восстановления временно деформировавшихся структурных комплексов. Поэтому прессование пеностекла, с одной стороны, желательно проводить при максимальной температуре, с другой — при значительно меньшей скорости, чем критическая (vн.д). В силу этой зависимости при расчете Vпр нами принят коэффициент запаса К, учитывающий толщину формуемой ленты, структурно-механические характеристики пеномассы и температуру. Наиболее благоприятные результаты получены при значении K>2,5.

Характер кривой прессования (рис. 5.15) указывает на необходимость применения для формования ленточного конвейера, позволяющего регулировать наклон и кривизну его в зоне прессования в связи с изменением скорости вспенивания пеностекла.

На втором этапе процесса задача сводится к безопасному охлаждению отформованной ленты до температуры, близкой к Тg. В этой области температур скорость охлаждения может быть различной, она не регламентируется технологическими особенностями процесса. Важно лишь, чтобы снижение температуры обеспечивалось без существенных перепадов. Для ускорения процесса можно рекомендовать равномерное обдувание поверхностей ленты холодным воздухом.

Для ускорения процесса можно рекомендовать равномерное обдувание поверхностей ленты холодным воздухом

Комплекс выполненных исследований по формованию пеностекла позволяет заключить следующее.

Решающая роль в процессе формования пеностекла любым из рассмотренных способов принадлежит тепловым явлениям, наиболее существенно влияющим на изменение пластично-упругих свойств пеномасс в области температур прессования. Экспериментальное исследование термической стороны процесса осложнено значительными трудностями в связи с кратковременностью процесса и взаимным наложением явлений. В связи с этим при выборе моделей для расчета процесса формования необходимо прибегать к ряду упрощений.

Простейшая из задач — прессование пластин в формах — может быть представлена дифференциальными уравнениями теплопроводности для пеностекла и формы, решение которых наиболее целесообразно вести графо-аналитическим методом.

Процесс непрерывного формования пеностекла с теплофизической точки зрения является значительно более сложным, что затрудняет математическую формулировку задачи и аналитическое ее решение. Предложенный нами графический метод решения данной задачи, основанный на изучении взаимосвязи между деформационно-упругими свойствами пеномасс и структурными изменениями в них, протекающими в температурно-временной зоне процесса, позволяет с достаточной для практических целей точностью определить граничные условия процесса непрерывного прессования ленты пеностекла.

СТРАНИЦЫ: