15. Вязкость.

Вязкость — важнейшая характеристика, предопределяющая процессы варки и выработки стекла, отжига и закалки.

По закону Ньютона при движении одного слоя жидкости отно­сительно другого возникает противодействующая сила f, пропорци­ональная площади соприкосновения слоев S и градиенту скорости — dV/ dx (dх — расстояние между слоями): f=nS(dV/dx)

Коэффициент пропорциональности n называется коэффициен­том внутреннего трения или вязкостью жидкости.

Если S=1, dV/dx=1, то f=n. Т.о., вязкость — это сила трения между двумя параллельными слоями жидкости, соприкасающимися по площади S=1 см , при градиенте скорости

dV/dx =1

Вязкость очень сильно зависит от температуры.

Зависимость вязкости от температуры.

На кривой зависимости n= f(t) отмечают две характерные точ­ки, соответствующие значениям температур t(g)и t(f) для которых вязкости соответственно равны 10(12) и 10(8) Пас. При температуре ниже t(g) (температура стеклования 400...600 С) стекло представляет собой твердое хрупкое тело, а при температуре выше t(f) стекло име­ет свойства, типичные для жидкости. В интервале температур t(g) - t(f) стекло находится в пластичном состоянии.

Формование же изделий из стекломассы, при применяемых в настоящее время методах, осуществляется в интервале вязкостей 10²...10⁸ Пас.

Особую роль при формовании играет температурный градиент вязкости дельта(n)/дельта(t), характеризующий степень изменения вязкости с температурой. В зависимости от изменения вязкости в интервале формования (n=10(2) ...10(8) Пас) раз­личают «длинные» и «короткие» стекла. Мерой "длины" является температурный интервал в котором вязкость изменяется от 10² до10⁸Пас. Для "длинных" стекол он составляет 250...500°С, для "коротких" 100...150°С (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Температурная зависимость вязкости длинного Д и ко­роткого К:

Из всех физико-химических свойств вязкость особенно сильно зависит от состава стекла.

Из всех стекол к настоящему времени, тщательно изучена только вязкость чистого кварцевого стекла, его вязкость при температуре 1200С составляет 10(12,3) Пас. Однако уже очень малые примеси щелочных оксидов могут значительно уменьшить эту вязкость.

Так, достаточно в чистое кварцевое стекло ввести 0,001% (мол.) Nа₂0, чтобы вязкость его уменьшилась на порядок. При такой кон­центрации Na₂0 только один кремнекислородный узел из 50000 узлов будет иметь немостиковый кислород. В общем случае, к окси­дам, повышающим вязкость стекла, относятся SiO₂, Al₂0₃, Zr0₂, а к cнижающим вязкость — оксиды щелочных и щелочноземельных ме­таллов – Na2O, K2O, Li2O, Pb0, Ba0, Zn0; В₂0₃ – снижают вязкость при высоких температурах; СаО — при высоких температурах снижа­ет вязкость, при низких — повышает.