ПІНОСКЛО
Піностеклом (інша назва газоскло іЛі комірчасте скло) називають комірчастий теплоізоляційний матеріал, що отримується шляхом спікання суміші скляного порошку і газоутворювача з наступним відпалом спученого матеріалу.
Піноскло має цілу низку цінних якостей: високою міцністю, водостійкістю, біостійкістю, морозостійкістю, досить низькою теплопровідністю. Коефіцієнт конструктивної якості піноскла (к. к. к.) в три і більше разів вище, ніж у пористих бетонів, керамічних і теплоізоляційних матеріалів, що містять азбест.
Сировинними матеріалами для піноскла є: відходи скляної промисловості (скляний бій);
Показники основних фізико-механічних властивостей піноскла
Середня щільність, кг/м®
Межа міцності при стисканні, МПа
Теплопровідність при 20°С, Вт/(м-°С)
Водою оковтнення, % за обсягом
Спеціально підготовлений скляний гранулят; газо-утворювачі: антрацит, кам'яновугільний кокс, крейда, мармур, вапняк, піролюзит, окис азоту.
При спіканні шихти відбуваються такі фізико-хімічні процеси: розм'якшення та спікання окремих частинок шихти; розкладання або згоряння газоутворювача та взаємодія його з компонентами скляної шихти, що супроводжується виділенням робочого газу; спукування газом, що виділяється, в'язкої скломаси, що характеризується значним збільшенням її обсягу і утворенням пор у матеріалі; закріплення пористої структури, що утворилася, і надання матеріалу міцності і твердості шляхом відпалу, тобто поступового зниження його температури.
Основними технологічними факторами, що впливають формування пористої структури матеріалу, є: в'язкість маси в момент виділення газу; поверхневий натягскломаси; інтервал розм'якшення скломаси; гранулометричний склад скляного порошку; гранулометричний склад газоутворювача; кількість та вид газоутворювача; режим випалу та відпалу піноскла.
Для отримання рівномірної комірчастої структури піноскла скломаса під час виділення газу повинна характеризуватись відносно високою в'язкістю з метою запобігання розриву осередків, що утворилися, а також низьким поверхневим натягом щоб уникнути об'єднання дрібних пір у більші осередки (самовільний процес зниження вільної поверхневої енергії). Знизити поверхневий натяг скляної маси, стабілізувати дрібнопористу структуру, що утворилася, вдається за рахунок застосування газоутворювачів, що мають малу хімічну спорідненість з рідкою фазою скла, які концентруються на поверхні розділу фаз, між газоподібною і рідкою фазами, і надають тому поверхнево-активну дію. Цим в основному і пояснюється, що застосування вуглецевих газоутворювачів дозволяє отримувати найбільш якісне піноскло із замкнутими дрібними порами. Більшість мінеральних газоутворювачів, і в першу чергу карбонатних, характеризуються великою хімічною спорідненістю до скла і тому не можуть чинити на скляну масу стабілізуючого впливу. Цим пояснюється відкритий вигляд пір і велике водопоглинання піноскла, отриманого із застосуванням карбонатних газоутворювачів.
Скломаси з широким інтервалом розм'якшення, звані «довгі» скла, легше спучувати, ніж із малим інтервалом розм'якшення (ніж «короткі» скла). Застосування довгих стекол більшою мірою дозволяє встановити відповідність між швидкістю процесу розм'якшення скломаси та процесом виділення робочого газу. Крім того,довгі стекла, як правило, характеризуються меншим поверхневим натягом, ніж короткі, тому для виробництва комірчастого скла краще застосовувати довгі стекла, такі, як, наприклад, свинцеві.
Зерновий склад скляного порошку та газоутворювача значною мірою визначає характер та якість пористої структури піноскла. Чим дрібніше зерна скляного порошку і газоутворювача, тим вища їх реакційна здатність, тим повніше і рівномірно протікає процес спучування, тим дрібніша і рівномірніша пористість і нижча середня щільність - матеріалу.
Збільшення у складі шихти газоутворювача тягне за собою зниження середньої щільності піноскла. Однак при цьому, як правило, збільшується середній діаметр пір, знижується коефіцієнт конструктивної якості матеріалу, тому введення в шихту газоутворювача в кількості понад 3-5% (за масою) не рекомендується.
Вид застосовуваного газоутворювача повинен узгоджуватися з цілою низкою факторів: температурою розм'якшення (спікання) скляного порошку, інтервалом в'язкості скломаси, необхідним видом пористості матеріалу, необхідним його забарвленням, доступністю та вартістю газоутворювача.
Газоутворювач не повинен виділяти газову фазу при температурі нижче, ніж температура розм'якшення скляного порошку, що виключало б спучування скломаси. Температура виділення робочого газу повинна бути приблизно на 100° С вище за температуру розм'якшення скляного порошку. Парціальний тиск газової фази повинен наростати поступово і по можливості в широкому температурному інтервалі, що збігається з температурним інтервалом розм'якшення скломаси.
Середня щільність піноскла зменшується з підвищенням температури та збільшенням тривалості процесу спікання.Однак слід враховувати, що при збільшенні тривалості спікання кількість сполучених пір зазвичай зростає і тим швидше, ніж дрібніший скляний порошок. До утворення сполучених пір може призвести також неправильний режим відпалу. При цьому за рахунок виникаючих внутрішніх напруг, що перевищують структурну міцність матеріалу, утворюються тріщини в стінках пор, що призводить до зниження міцності піноскла.
За виконання цієї роботи підгрупа студентів ділиться п'ять бригад, які отримують завдання відповідно до даними табл. 20.
Кожна бригада на заданих складах виробляє такі досліди: досліджує кінетику спучування скломаси в залежності від кількості газоутворювача в шихті; з отриманого піноскла на заданих складах готує зразки і випробовує їх, визначаючи середню щільність, межу міцності при стисканні, а також досліджує пористу структуру матеріалу.
За виконання цієї роботи, з метою отримання порівняних результатів, рекомендується кожній бригаді