Технологическая шкала вязкости. «Длинные» и «короткие» стекла. Скорость твердения стекломассы. Роль этих параметров в технологии формования стекломассы.

 

Технологическая шкала вязкости

Температурный ход вязкости служит основой для определения температурных режимов варки, формования и термообработки.

На шкале вязкости выделены интервалы различных технологических процессов: варки и выработки стекла, отжига. Показаны интервалы изменения вязкости для отдельных способов формования стекломассы, положение характеристических температур. Температура «размягчения», определяемая по методу Литтлтона (удлинение нити при нагревании под действием собственной массы), соответствует вязкости 10^6,6 Па*с.

 

«Длинные и короткие» стекла.

По характеру изменения вязкости в интервале формования различают длинные и короткие стекла. Мерой «длины» стекла является температурный интервал, в пределах которого вязкость возрастает от 10² до 10⁸ Па*с. «Длинные» стекла имеют температурный интервал порядка 250-500 С, «короткие» ~100-150 С. Кривая температурного хода вязкости короткого стекла в интервале 10²-10⁸ Па*с характеризуется крутым подъемом, а длинного стекла имеет вид пологой кривой. В результате короткое стекло имеет узкий интервал значений температур, в котором может осуществляться формование. Разработать режим формования для длинного стекла значительно проще, чем для короткого.

 

Скорость твердения стекломассы. Факторы, влияющие на скорость твердения:

1. Состав

2. Наличие окрашивающих оксидов NiO, FeO – понижают прозрачность стекломассы, характер твердения меняется – чем больше прозрачность, тем неравномернее твердеет стекло

3. Размер изделия

4. Начальная температура – чем выше начальная температура, тем быстрее охлаждается и твердеет

Кристаллизационная способность как технологическое свойство стекла. Количественная оценка кристаллизационной способности промышленных стекол. Влияние химического состава, температуры. Температурные интервалы кристаллизации и формования стекла.

Параметры, определяющие кристаллизационную способность стекол, являются температурный интервал кристаллизации, верхняя температура кристаллизации (равная температуре ликвидуса); скорость роста кристаллов.

Кристаллизация – две стадии: образование центров кристаллизации (зародышей) и рост кристаллов на них.

Кварцевое стекло устойчиво к кристаллизации при температурах ниже 1000 С. Температурный интервал кристаллизации приходится на область 1000-1650 С. Во всем температурном интервале кристаллизации кварцевого стекла выделяется кристобалит. Максимальная скорость роста кристаллов порядка 650 мкм/мин наблюдается при 1400 С.

В присутствии примесей оксидов щелочных металлов, алюминия и других значительно увеличивается скорость кристаллизации кварцевого стекла. Добавки B₂O₃ при всех концентрациях снижают склонность кварцевого стекла к кристаллизации.

Большое влияние на кристаллизационную способность силикатных стекол способны оказывать соединения фтора. Фтор уменьшает степень связности кремнекислородной сетки, встраиваясь на места атомов кислорода, что способствует уменьшению вязкости стекломассы и повышению скорости роста кристаллов.

Температурный интервал кристаллизации и скорость кристаллизации зависит от состава стекол. Даже незначительно изменяя соотношение компонентов в составе стекла, удается влиять на склонность стекол к кристаллизации: повышение концентрации Na₂O при частичной замене CaO на MgO (до 5%) снижает склонность натриевокальциевосиликатных стекол к кристаллизации. Добавка оксида алюминия (до 3%) также благоприятно влияет на снижение склонности стекол к кристаллизации.