разное

Кинетика вынужденной деформации структуры пеностекла [5]

При вспенивании на несмачиваемой подложке небольшой пробы пенообразующей смеси с различной геометрической фор­мой (куб, цилиндр, конус) прослеживается стремление ее к минимальному объему (шару). В связи с этим в пиропластиче - ском пеностекле возможна деформация как отдельных струк­турных элементов, так и в целом ячеек. Если в начальной ста­дии вспенивания стремление с поверхности в объем невелико, то по мере снижения вязкости расплава проявление сил по­верхностного натяжения настолько активное, что в результате формируется шарик вспененного пеностекла. Это говорит о том, что в процессе развития ячейки совершают не только по­ступательное, но и вращательное движение, вызываемое про­цессами перемещения пеномассы в форме и изменением цен­тра тяжести ячеек вследствие неравномерных перемещений внутрипластинчатой жидкости (расплава) и вихревых движе­ний заключенных в них газов.

Исследование структуры пеностекла на различных стадиях ее развития показало, что остаточная деформация ячеек на­блюдается лишь в тех случаях, когда они вырастают до срав­нительно больших размеров (2—3 мм). В мелкопористом пе­ностекле деформация ячеек практически не наблюдается, что связано главным образом с повышением внутри их давле­ния (р):

Где г— радиус ячейки; о — коэффициент поверхностного натя­жения. В связи с повышенной структурно-механической проч­ностью мелкопористого пеностекла [50, 306], обусловленной более высокими давлением газов внутри ячеек и упругостью самих разделительных стенок, возможно также восстановление частично деформированных ячеек. Скорость восстановления тем больше, чем выше давление внутри их, меньше толщина разделительных стенок и вязкость расплава.

Так как движение внутрипластинчатой жидкости к нижне­му полюсу пластинки нарушается вследствие вращения ее или деформации и в связи с этим выравниваются локальные оттоки жидкости в пластинке, то следует ожидать, что при про­чих равных условиях движущийся пузырь (ячейка) будет су­ществовать дольше, чем неподвижный. В связи с этим форми­рование ячеистой структуры в движущейся грануле [3, 52] бу­дет протекать в более благоприятных условиях, чем, например, у пеностекла, вспениваемого в неподвижной форме.

Согласно работе [55], перемещение внутрипластинчатой жидкости в силикатной пене происходит лишь внутри разде­лительной стенки, так как в ней отсутствуют каналы Гиббса. Поэтому по мере развития пены движение в пластинке будет тормозиться уменьшением ее толщины. Последняя в началь­ных стадиях вспенивания может регулироваться дисперсностью пенообразующей смеси и ее исходной плотностью. В данном случае применение высокодисперсных газообразователей, на­пример газовой сажи, будет способствовать повышению устой­чивости пиропластической пены и склонности к формованию изделий без остаточных деформаций в структуре.

Для выбора наиболее благоприятных условий формования пеностекла изучалась его структура при различных условиях вспенивания проб пенообразующей смеси состава стекло — газовая сажа (0,3%). Заготовки из смеси (уплотнение при р = = 15 кгс/см2 до размеров 10X10X4 см) вспенивались в непод­вижных прямоугольных формах. Для фиксации сдвигов пеномассы при вспенивании и определения направлений ее движения применялись индикаторы (пластинки из цветного пеностекла 2X2X0,5 см), которые соответствующим образом располагались в смеси перед ее прессованием. Оценка влияния этих факторов при постоянном темиературно-временном режи­ме вспенивания проводилась по объемной массе и структуре пеностекла.

При равномерном распределении пенообразующей смеси в форме (рис. 5.8, а) индикаторные пластинки перемещаются вертикально вверх без существенных изменений положения от­носительно горизонтальной плоскости, что свидетельствует о равномерном вертикально направленном вспенивании блока по всей плоскости формы. Объемная масса пеностекла по высоте формы незначительно изменяется, несколько снижаясь к верху блока, что по-видимому, связано с влиянием гидростатическо­го давления столбика пеномассы. Такой характер вспенивания пеностекла указывает на отсутствие явлений, вызывающих деформацию структурных элементов ячеек, что подтверждает-
ся анализом структуры пеностекла, для которой характерны равновеликие ячейки преимущественно полиэдрической формы.

Согласно рис. 5.8, а, вспенивание блока в любой точке дол­жно быть почти одинаковым и направленным только вверх. Поэтому при проектировании установок, в которых предусмо­трена такая схема размещения пенообразующей смеси, особое внимание должно уделяться изотермии по сечению канала печи вспенивания.

Кинетика вынужденной деформации структуры пеностекла [5]

145

Характер изолиний для объемной массы пеностекла при вспенивании равновеликих заготовок пенообразующей смеси, расположенных в центре днища формы, свидетельствует о не­равномерном вспенивании пеностекла в различных точках го­ризонтальной плоскости (рис. 5.8, б, кривые 1—3). Кроме то­го, изменение положения индикаторов в плоскости сечения блока указывает на наличие структурных сдвигов пеномассы в процесс вспенивания. Смещение пластинок относительно своей оси подтверждает тот факт, что элементарные ячейки также совершают не только поступательное движение, но и враща­тельное. Анализ структуры пеностекла показывает, что, несмо­тря на более сложный путь движения пеномассы, форма ячеек существенно не нарушается. Размер их увеличивается но мере отдаления от места расположения исходной заготовки пено­образующей смеси, что подтверждается снижением объемной массы пеностекла.

Н, см

Кинетика вынужденной деформации структуры пеностекла [5]

Рис. 5.8. Изменение объемной массы пеностекла и положения индикаторных пластинок по сечению блока при вспенивании в форме: а—при равномер­ном распределении пенообразующей смеси по ее днищу; б — при вспенива­нии заготовки пенообразующей смеси, расположенной в центре днища формы; в — при вспенивании заготовки пенообразующей смеси, располо­женной у края днища формы (1 — область структуры пеностекла с остаточ­ной деформацией; II — область структуры пеностекла с выраженной оста­точной деформацией)

10. Зак. 1463

Аналогичная, но еще более выраженная зависимость изме­нения объемной массы пеностекла прослеживается и в случае расположения заготовки пенообразующей смеси у края днища формы (рис. 5.8, в, кривые 1—5). При этом в наиболее отда­ленных точках обнаружена значительная остаточная деформа­ция элементарных ячеек; они в два-три раза больше, чем те, которые расположены в месте исходного положения заготовки пенообразующей смеси. Однако наличие деформированных структурных элементов ячеек и даже больших комплексов не вызывает разрушения пены, что, по-видимому, можно объяс­нить высокой устойчивостью пластинок, образующихся из жид­костей с большим поверхностным натяжением.

Таким образом, направление развития структуры пеностек­ла в большей мере определяется условиями синтеза, хотя по­тенциальная возможность получения этого или иного ее вида закладывается еще при подготовке пенообразующей смеси (см. гл. III). Величина остаточной деформации пропорциональ­на длине пути, который должна совершить пеномасса в про­цессе своего развития при заполнении формы. Длина этого пути в 3—4 раза больше высоты вспениваемой заготовки сме­си при вертикально направленном движении пеномассы и в 5— 6 раз — при горизонтальном. Отсюда вытекает, что деформа­ция структуры пеностекла ослабляется при сложном движении пеномассы, сочетающем поступательное и вращательное дви­жение ячеек.

Рассмотрим развитие структуры и кинетику деформацион­ных явлений, происходящих в формирующемся пеностекле при некоторых внешних воздействиях.

Данные для составления графиков кинетических и дефор­мационных линий, определяющих скорость процесса формиро­вания структуры пеностекла в пробах с различным исходным гранулометрическим составом газообразователя и его концен­трацией в смеси, получены с помощью установки (см. рис. 3.11), предназначенной для исследования кинетико-струк - турных особенностей вспениваемого материала на различных стадиях хода процесса. В первой серии опытов для исследова­ний использованы пробы (по 50 е) предварительно уплотнен­ной (15 кес/см2) пенообразующей смеси, содержащие 0,2 — и 0,4% газовой сажи, 1,7% антрацита и 2% углекислого каль­ция. Вспененное при 825 °С по одинаковому температурно-вре - менному режиму пеностекло подвергалось давлению измери­тельной плиты (F = 3 см2) с изменяющейся нагрузкой (10, 20, 30 и 40 г). Измерялась глубина погружения плиты в течение 1 мин при температуре 825 °С (рис. 5.9).

Во второй серии опытов на аналогичных образцах опреде­лялась глубина погружения плитки (30 е) при понижении тем­пературы "с 825 до 725 °С через каждые 25 °С. Аналогичные за­
меры были произведены на образцах пеностекла, полученного с применением антрацита (1,7%) и углекислого кальция (2%).

Кинетика вынужденной деформации структуры пеностекла [5]

Полученные данные позволили рассчитать скорость погру­жения измерительной плитки в пиропластическом пеностекле при различной степени насыщения его газами. Установлено, что с повышением степени насыщения пеностекла газами глу­бина погружения измерительной плитки уменьшается (рис. 5.9, кривые 1, 2), объясняется это более высоким давлением газов внутри ячеек. Здесь следует отметить, что при применении са-

Рис. 5.9. Пластично-упругая деформация пеностекла при (max вспенивания и раз­личных количествах и видах газообразо - вателя: 1, 2—сажа, соответственно 0,4 и 0,2%; 3—1,7 антрацита; 4—2% СаС03 (Н — глубина погружения измеритель­ной плитки, мм)

Жи (0,2 и 0,4%) величина ячеек пеностекла примерно одина­кова (0,5—1 мм), а применение антрацита способствует росту размера ячеек до 1,5—2,5 мм и увеличению глубины погруже­ния измерительной плитки при нагрузке 40 г (рис. 5.9, кри­вая 3). С уменьшением нагрузки глубина погружения пропор­ционально снижается, приближаясь к величине деформации образцов с минимальным насыщением газами (рис. 5.9, кри­вая 2). Для карбонатного пеностекла, характеризующегося рыхлой структурой с перфорированными разделительными стенками (размер ячеек 2—3 мм), величина погружения плит­ки максимальная (рис. 5.9, кривая 4), что указывает на низкую прочность и малую упругость данной структуры.

Такая же зависимость изменения пластично-упругих свойств пеностекла при вспенивания прослеживается и при изме­няющейся температуре (рис. 5.10), причем расширение темпе­ратурной области, где проявляются эти свойства, пропорцио-

Н, мм
нально степени насыщения пеностекла газами и обратно про­порционально средней величине ячеек. Наиболее широкий ин­тервал проявления реологических свойств соответствует пено­стеклу с минимальным размером ячеек (0,5—1 мм), которое со­держит также большее количество газов (рис. 5.10, кривая 1). Таким образом, помимо давления внутри ячеек, на изменение пластично-упругих свойств 'положительно влияет структурно - механический фактор. Из двух отмеченных выше факторов в

Процессе формования пеностекла большее значение, очевидно, имеет давление газов внутри ячеек, поскольку оно препят­ствует деформации элементов структуры сформировавшейся пены, а в случае ее нарушения способствует их восстановле­нию.

Для определения допустимой скорости формования пено­стекла готовились брикеты (/7=15 кгс/см2) из пенообразую­щей смеси с применением различных газообразователей, кото­рые затем вспенивались при 825 °С в электрической печи и подвергались прессованию при различной температуре в метал­лической форме. Полученные пластинки толщиной 10—20 мм отжигались, а затем распиливались по вертикали, и на образ­цах изучалась структура пеностекла при увеличении 15. К ячейкам с остаточной деформацией относились те, у кото­рых наибольший размер по горизонтали превышал высоту ее на 10%.

Ход кривой (рис. 5.11), выражающей зависимость ин. д= = f(d), указывает на возможность повышения скорости прес­сования пеностекла с уменьшением размера его ячеек. Следо­вательно, мелкопористое пеностекло проявляет большую пла­стичность, которая, очевидно, благодаря повышенным упругости разделительных стенок и давлению внутри ячеек способствует восстановлению временно деформированных структурных элементов или их комплексов. Для крупнопори­стого пеностекла, у которого более тонкие разделительные стенки, такое восстановление затруднено как вследствие более
низкой упругости самих стенок, так и снижения скорости дви­жения внутри их расплава. Поэтому такое пеностекло выдер­живает относительно легкое и медленное горячее прессование. Таким образом, с точки зрения практического применения прессования более выгодно использовать мелкопористое пено­стекло.

Скорость прессования при падении температуры пеностекла снижается. Это связано с нарастанием вязкости расплава и в

О

Рис. 5.12. Зависимость скорости прессо­вания пеностекла с различной структу­рой (рис. 5.13, 1—4) от температуры. Точки пересечения линий 1—4 с абсцис­сой на уровне v=Q соответствуют tKp для рассматриваемого вида пеностекла; ід</щн вспенивания

Целом дисперсной системы, в результате чего восстановление деформировавшихся при прессовании элементов структуры за­медляется и при некотором ее значении прекращается. Поэто­му прессование за пределами допустимой температуры (tKp) будет происходить за счет деформации структуры независимо от величины ячеек. Разумеется, что в первую очередь будут деформироваться крупные ячейки, затем при достаточном дав­лении сожмутся и более мелкие.

Критическая температура прессования, т. е. соответствую­щее ее значение при и = 0, повышается с увеличением размера ячеек (рис. 5.12 и 5.13). Таким образом, интервал температур, в котором возможно прессование пеностекла, расширяется с уменьшением диаметра ячеек, и для мелкопористого пеностек­ла (0,1 — 1 мм) составляет около 75 °С, для крупнопористого (>1 мм) ~30°С (см. рис. 5.12).

Итак, по результатам исследований кинетики вынужденной деформации пеностекла сформулируем некоторые общие за­кономерности, характеризующие процесс формования пено­стекла.

Закономерности изменения деформационно-упругих свойств пеномасс различной структуры (рис. 5.9—5.12) указывают на возможность их формования методом прессования или непре­рывного проката бесконечной ленты. Область температуры, в которой возможно формование пеномасс, находится между tiпах вспенивания и (критическая температура деформации структуры).

Деформация структуры пеностекла при развитии ее в зам­кнутом объеме (закрытых формах) определяется соотношени­ем линейных размеров вспененного изделия к заготовке пено­образующей смеси. Минимальное значение ее обнаружено при сложном движении пеномассы. Скорость формования может возрастать при повышении давления внутри элементарных ячеек, а также с уменьшением их диаметра. Одновременное влияние этих факторов расширяет интервал температур, в ко­тором возможно формование пеностекла. Данная зависимость сохраняется и в случае прессования штучных изделий. Поэто­му граничные значения параметров процесса формования пено­стекла должны определяться на основании данных о характере кинетических и деформационных липни для того или иного ви­да пеностекла. Из рассмотренных нами свойств наиболее важ­ными являются пластичность и упругость пеномассы, а также температурный интервал проявления этих свойств.

Кинетика вынужденной деформации структуры пеностекла [5]

* - г

Таким образом, область температуры формования пено­стекла определяется рядом показателей, среди которых важ­
нейшими являются деформационно-упругие характеристики пеномасс, обусловленные их структурой и уровнем энергетиче­ской напряженности.

разное

Дизайнерские радиаторы из чугуна от radimaxua.com

Интернет-магазин radimaxua.com предлагает широкий ассортимент дизайнерских радиаторов из чугуна, выпускаемых под брендом RETROstyle. Изготовлением декоративных радиаторов занимаются европейские заводы.

Солнечные коллекторы для отопления

Домашние отопительные системы обычно работают за счет энергии электричества, природного газа или масел, за которые необходимо платить. К тому эти способы отопления вредят окружающей среде. Альтернативой им является солнечная батарея или коллектор.

Как раскрутить свой Instagram с помощью сервиса Like Social ?

Популярность социальных сетей сделала возможной организацию бизнеса в Интернете. Чтобы убедиться в том, что интернет-дело может быть прибыльным, достаточно обратить внимание на количество пользователей популярной сети «Инстаграм», которое на сегодняшний …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.