1.1Свойства расплавов стекол

Вязкость расплавов – главный фактор, характеризующий их способность переходить в стеклообразное состоение. Именно высокая вязкость в интервале температур кристаллизации является основной, хотя и не единственной причиной, предопрелеляющей склонность расплавов застывать в виде стекла.

Вязкость стекол зависит от температуры и химического состава. Наиболее сильное влиение имеет температура. По мере ее понижения вязкость увеличивается и особенно резко при температурах ниже 900̊ C.

Химический состав стекла влияет на изменение вязкости в меньшей степени, чем температура, однако из всех физикохимических свойств вязкость особенно сильно зависит от изменения химического состава. Повышают вязкость стекла оксид циркония (IV), оксиды алюминия, кремния и магния, а понижают – оксиды натрия, калия, лития, свинца и бария. Оксид бора и оксид кальция оказывают сложное влияние на изменение вязкости стекла. При высоких температурах оксид бора значительно снижает вязкость стекла, тогда как при низких температурах введение до 15% повышает вязкость, а дальнейшее увеличение содержание понижает ее. При высоких температурах и содержании в стекле 8 – 10% CaO вязкость понижается, а при увеличении содержания оксида кальция – повышается. Известно, что при замене CaO на MgO вязкость стекол при высоких температурах всегда увеличивается.

Скорость затвердевания. Большую роль в увеличении производительности труда при формировании изделий из стекла играет скорость его затвердевания, то есть изменение вязкости во времени. Чем быстрее твердеет стекло, тем выше должна быть его производительность.

На скорость твердения стекла влияет характер изменения вязкости стекла при изменении температуры, форма и размер изделия и первоначальная температура стекла. На скорость твердения влияют теплоемкость и теплопроводность стекол. Чем они больше, тем сильнее охлаждается стекло и тем быстрее оно затвердевает.

При одинаковых по величине температурных интервалах выработки более вязкие стекла затвердевают быстрее, чем менее вязкие, то есть химический состав стекол влияет на скорость их твердения в основном так же, как и на вязкость.

Поверхностное натяжение σ определяется работой, которую необходимо совершить для того, чтобы образовать единицу новой поверхности жидкости про постоянной температуре.

В технологии стекловарения поверхностное натяжение имеет существенное влияние на удаление пузырей и на гомогенизацию стекломассы. Так, в процессе роста газового пузыря величина поверхностного натяжения будет в известной мере определять этот рост и тем самым влиять на подъемную силу пузыря и на скорость его удаления из стекломассы.

Поверхностное натяжение имеет важное значение на различных стадиях технологического процесса производства изделий из стекла. С понижением поверхностного натяжения ускоряется провар шихты, улучшается процесс осветления стекломассы и ее гомогенизация.

Влияние температуры на изменение поверхностного натяжения стекол незначительно. С повышением температуры на 100̊ С поверхностное натяжение уменьшается на 2-4%.

Кристаллизационной способностью стекла называют склонность его к кристаллизации. Расплавленная стекломасса при охлаждении способна кристаллизироваться. Кристаллизация, называемая также расстекловыванием, нарушает нормальные условия выработки стеклянных изделий и портит стекло.

Кристаллизация стекломассы является большим злом в производстве. Образующиеся кристаллы не только нарушают нормальный ход производства, повышая выход брака, но и в некоторых случаях стекломассы становится совершенно непригодной для формирования стеклоизделий.

Наиболее пригодной стекломассы является та, которая при всех прочих равных условиях не дает в широких температурных пределах видимой кристаллизации.

При производстве стеклокристаллических материалов важную роль играет правильных выбор вида и количества каталитической добавки. Эффективность действия катализатора кристаллизации во многом зависит от химического состава исходного стекла. Наибольшее применение в практике нашли сульфидные и фторидные катализаторы, а также оксиды хрома.