Вспенивание силикатных расплавов

Поиски надежных способов вспенивания силикатных расплавов — специально сваренной стекломассы или огненножидких шлаков — имеют свою давнюю историю. В СССР над решением этой проблемы длительное время занимаются многие коллективы исследователей. Более ста 'патентов и работ посвящено этому вопросу во Франции, Англии, США, Германии, Бельгии, Чехословакии, Венгрии, Швеции, Швейцарии, Италии, Канаде и Польше.

В результате поисков многим исследователям удавалось в той или иной мере получить в небольших количествах материал, близкий к пеностеклу. Поризация достигалась за счет введения газообразующих веществ непосредственно в расплав либо механическим внесением газообразных продуктов. К сожалению, равномерно пронизать пузырями стекломассу, а тем более неоднородные по составу и вязкости шлаки оказалось делом далеко не легким. Еще более сложным с точки зрения практического осуществления явилось сохранение структуры пены при ее охлаждении. Дело в том, что оба способа предусматривают поризацию при малом значении вязкости расплава, т. е. при высоких температурах. Так как теплопроводность стекла при его вспенивании резко падает и при оптимальных свойствах пены примерно в 18—20 раз меньше, то при охлаждении практически невозможно достичь резкого снижения вязкости по всей толще массы. Во внутренних слоях еще длительное время сохраняется высокая температура, почти равная температуре, поризации расплава.

Присущее силикатным расплавам высокое поверхностное натяжение активизирует процесс коалесценции пузырей, который усиливается по мере снижения вязкости. Пена утрачивает свои первоначально приобретенные свойства за весьма короткое время, сначала становится насыщенной, а затем но мере дальнейшего укрупнения пузырей структура ее разрушается. 'В охлажденном состоянии такая пена напоминает неосветленное стекло, у которого наряду с множеством мелких пузырей, близких к форме шара, обнаруживаются большие раковины неопределенной формы. Для изделий с подобной структурой характерны большая объемная масса и высокая теплопроводность, что снижает их достоинство как теплоизоляционных материалов.

Анализ работ в этой области, посвященных не только рассмотрению особенностей эксплуатации промышленных установок, но и чисто экспериментальных, .показывает, что в случае получения кусковых изоляционных материалов способом непосредственной поризации расплавов объемная масса в 3— 4 раза выше, чем у пеностекла среднего качества. С увеличением размеров изоляционных изделий повышается также и их объемная масса. По данным Ф. Шилла, объемная масса такого материала находится в пределах 1000—1600 кг/м3, по Л. С. Пиоро,— до 1000 кг/м3, по И. И. Китайгородскому с соавторами,— 700— 1000 кг/м3.

Заманчивые на первый взгляд идеи вспенивания стекломассы   непосредственно   в стекловаренной   печи путем подбора специальных газообразователей или механическим пронизыванием стекломассы воздухом или газом также не реализованы в промышленности из-за трудностей получения пеностекла с равномерно распределенными порами. По этой же причине ие нашли пока промышленного применения так называемые вакуумные способы, использующие способность размягченного стекла вспениваться под вакуумом за счет увеличения в объеме растворенных в стекломассе тазовых пузырей.