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普通硅酸盐工业玻璃的粘度温度关系的计算及其实用意义浙江大学张飞鹤摘要本文摘要具体介绍发表在《玻璃工艺学》??? ?年? ?卷,?号,? ? 一? ?页上的《工业玻璃成分范围内????一????一?? ??一???一???一???系统玻璃的粘度温 度 关 系》中 提出的计算公式和计算方法,举例计算了已知粘度温度关系的平板玻璃?一?关系,并列表比较了计算值与已知值之间的偏差?在确信该计算体系具有实用价值之后,我们使用该计算体系对国内现有的各种平板玻璃成型方法的典型玻璃成分进行了刀一?关系计算,并列表比较?还结合析 晶温度的计算,分析比较了平板玻璃各种成型方法所采用的玻璃组成的工艺特性最后,编者想通过玻璃生产操作与玻璃粘度的关系的一般阐述来强调每种成型方法的平板玻璃生产中有意识地定量注意玻璃成分温度粘度三者的关系对生产控制的重要意义一、工业玻璃组成范围内的??仇一? ????一? ???一??? 一?? ?一?驹玻璃系统的粘度温度关系的计算在实用工 业玻璃 组成 范围内,各氧化物对粘度温度关系 的影响已有过很多研究但早期 的研究是 按一个一个的组分效应进行的,而 不知 道各组 分之 间的可能的相互作用。

多数 的早期研究是在按重 量百分数、分子 百分数 或离子 组成,以组 分?取代组分?研 究粘度的变化的这种方法 不四、存在问题?齿轮泵实际 效率达不 到设计 要求,原设计 用三个乳 化球,现在实际 上只用一只从而乳化油不 能多次循环,影响 了乳化效果乳化油输送管道过长,夹 套加热 不均匀,对 乳化油的质 量有一定 的 破 坏作用我们的经验是?乳 化球愈 接近炉体,乳化油 的使 用效果愈好,加水量也可多一些油枪前的回油一定 要返回输 油 泵前,回油不 能进入中间油 罐,否则,加水量不准,严重影响乳化效 果可能把两个组分的效应分开统计学分析和 比较表 明,早期 的测量 结果有较大的分散性和 明显 的实验偏 差现在介绍的计算体系以相 对 于? ???为????克分子 的分子含量表示玻璃的化学组成,测 量了 ? ?艺至? ?‘?泊范围内的 温度粘度曲线用 严密的数 学处理推出 玻璃组成中各个氧化物的计算系数统计分析表明,以克分子基准表示玻璃组成,由玻璃组成计算出的粘度值的精确度好,玻 璃各组分对粘度的效应与其分子含量和添加量成直线关系,玻 璃各组分 间没有相 互作用所谓反常 现象?????? ???只有当玻璃 组成按重 量百分比计算时才存在。

该项研 究的 测量偏差?高温区的标准偏差 一般为?,???????,在 粘 度??????‘吕泊的粘度曲线全程 上为?????????该计算体系 的 内容摘要和计算实例如下??玻 璃的粘度一温度关系用?? ? ?实验式 表示,即?????月?一????一?或??? 于?而丁 二不仄????式 中? ???月—以泊为单位的粘度的以十为底 对数值,?一温度,一三个常数玻璃 的化学 成分以克分子 组成表示,其中以? ???的克分子数为??? ? ??即一 种釉式 的表 示法?本计算体系适用 的玻璃组 成范围为??????????克分子?????????? ? ??一???? ??????????????????? ?????从玻璃 化学成分计算???????粘度一温度实验式的三个常数 的方 程 式如下,??一?? !一????一??? ? ???????????? ???二一???????????? ? ?????? ????一? ? ?? ????????????一?? ????????? ?一? ? ???????????? ????????本计算体系 适用 的粘 度范 围为? ?盆?? ?’?泊,原文 对与上述计算系 数 无关的四种实用工 业玻璃 的粘度一温度关系进行了实验测 量和计算,二者的标准偏 差约?“?。

这样 的计算精确度 对于决定 玻璃 的粘度温度关系是 足够的了,实际玻 璃粘度的直接实验 测量往 往 由于计量偏 差,特别是由于玻 璃 液没有 达到各该 温度下 的真正结构平 衡或存 在晶种而发生 更大 的偏差在 不 同粘度 下,相对于?克分 子????增加??? ? 克分子各氧 化物 引 起的温度变化值 见 图?由图可 知,?????、????是提 高玻璃粘度的成 分,? ????的作用大于????????、????是降低 玻璃 粘度的成 分,????的作用大于???????在 高 温下?月蕊? 泊时?降低玻 璃的粘度,而在低温下 却提高玻璃的粘度,???含量 变动对玻 璃粘度温度关系 的影 响有更复杂的关系,这 是众所周 知的,但却 是首 次如此形 象地 定量地确定 下来的关系二、计算实例现将《玻 璃 生产 手 册》?? ?第?表,第一行 所列已知粘度一温度 关系 的平板玻璃,由所 列组 成计算其粘 度一温度关系并列 于表?表????? ? 二? ???? ??、把?、?、?三个常数代入殉?一? ?? ?粘度一温度关系实验式,计算手册 中已列出的粘度值 时的温度,并列于表?表?氧化物分子量化学组 成重 量 万每百克玻璃 的克分子数玻璃的釉式???乞???????????????? ??? ???????????????? ?? ?????????!∀ !#∃∃?∃%,500..…{…太汽.:竺于二__成成型方法法5 10: : :A l艺03 3 3Fe么05 5 5CaO O OMgo o oR艺O O O50名名总和和有有槽引上法法72.3 3 32:4 4 40.2 2 26.5 5 54.0 0 014.4 4 40.2 2 2100 0 0无无槽引上法法72.2 2 21.5 5 50.2 2 27.5 5 54.0 0 014.6 6 6 6 6100 0 0平平拉法法72.0 0 01.6 6 6 6 68.3 3 34.1 1 113.8 8 80.2 2 2100 0 0压压延法法71.8 8 81.2 2 20.1 1 111.0 0 01.5 5 514.2 2 20.3 3 3100 0 0浮浮法法72.0 0 01.3 3 30.2 2 29.0 0 03.D D D14.3 3 30.2 2 2100 0 0古古代手筒法法71.0 0 0 0 0 0 014.0 0 0 0 015.0 0 0 0 0100 0 0行行列机罐头瓶瓶69.0 0 04.5 5 5 5 59.0 0 02.5 5 514.4 4 4Bao o o100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.6 6 6 6 6注:由于各厂分析数据不统一,N舰O十K:O用R:O表示,计算时一律作N打O计算,仔细研究一下A、B、T。

的计算式可知,把K:O当作Na ZO,计算出的温度是偏低的,但 K:O甚 少此外,该计算体系尚未涉及少量杂质和加速剂,如Fe:03、 50:、F、BaO等对粘度的影响,加之工业上所用长石,不论是钾长石还是钠 长石,总带入少量K:O,而分析 数据常不列出,只列出R:0总量,这都增加了计算偏差,但是总的偏差不大,仍不失为 参考依据35一=一1一, +而云而下灭表4玻璃!T”…人{B= =23”·2‘城糕黔不7 4747 55 77 8466 D_8从表2知道,计算结果是令人满 意的微量杂 质Fe么 O:、TIO:的影响 尚未计入,而在超出原文规定的1 01,泊时,偏差仍属可用本计算体系的优点还在于,玻 璃组成用釉 式表示,最大限度地保持了影响因素(因变量 ) 的单一化,即只 要玻璃 组成中510:的重量不变,其 它每一氧化物的 增减或两氧化物互换,或新添某种氧化物,当没有相 互作用 时,玻璃性质 的变化将只与各氧化物的数量成正比,这 对于研究各氧化物的部分性质系数是方便的当存在各组分 间的作用 时,至 少也使运算简化三、几种典型的平板玻玻的枯度一温度关系计算下表根据我 国目前平板玻 璃生产实际中采用 的几种 成型方法 所用 的典型 的玻璃成分计算出各玻璃 的粘度一温度关系。

为了分析比较,还计算了一种古代手筒法用的平板玻璃成分和 一种 当前的典型的罐头瓶玻璃的月一T关系由表3所列玻 璃成分算得各Fu lcher实验式的常数列于表4现将表4所列各种玻 璃的常数代入 F时cher公式,计算各粘度下的对应 温度,并列 入表5四、玻璃的结晶性能计算结晶性能计算方 法取 自日本《旭硝子研究报告》196 4年14卷礴1 PPI~15,砚2P P59~70,铃木、村 中( ( Na:O一 CaO一MgO一A I:03一5 102系 统玻璃的失透特性》和《平 板玻璃的微 量组分对失透 的影响》二文,译载于《玻璃 与玻璃纤有槽无槽平拉压延浮手筒罐头法法法225.80 0 0法法法231.93 3 3法法法273,68 8 8法法法245.45 5 5法法法307.06 6 682546935914153.07104462.9瓶3071.44392.8J l占‘口UO甘一确上J怪一自O介己一n甘一, U一丹O一ŽO 一舟O一斤‘冲‘一O U 一O叮一ŽO一J性”O甘”几O维》1966年2和3期将计 算值列 于 表6以上计算尚未考虑微量 杂质的影响,我 国一般平板玻 璃含Fe:030.2%, 503。

3%,其效应一般使Tc下降为:△Tc=2x0.2一40x0.3=一1 1 6oC(对硅灰 石而言)这 里引用 的折 晶性能 计算只用 于接 近有槽引上法 平 板玻璃的组成范围,表 中有“只”号者已超 出此范围,只作比较参考从数据的 对比分析中可以明显地 看出, CaO的增减是调节粘度一温度关系和析 晶性能的有力措施五、玻璃生 产操作 与粘度的关系平 板玻璃 的成型方法从手筒法发展到今日的浮法,技术面 貌发生了巨大的变化成型 方法 不 同,要 求 的玻璃成 分也不同,即玻璃 的粘度一温度关 系应当适应成型 方法 的作业 要求各种成型方法 所用的玻 璃成分 主要是CaO+MgO的总含量和各别含量 及少量A I:O:含量的变化在现有的成型方 法中,从有槽‘无槽,平 拉,压 延~浮法,成型 温度越来 越高(粘度 也小 ),因此玻 璃析晶性能对生产的影 响变得越来越 次要,与玻璃 成型 方法 相适 应的表510910月相对应的温度’C109笼on{有槽}无槽…平拉】压延{浮法】手筒1罐头瓶槽{无槽…平拉 }压延 {浮法 {手筒 }罐头1.51684.21647_01643.51817.31635.81535‘51668_51488.81459_01459.01430.21448.401473.71221_51201.01204.61178.21193.01359.71125.51200.91047_21032.31037.61016.41027.0976.61041.55 5 5 5 5924.5 5 5913.3 3 3919.5 5 5903.7 7 7910.6 6 6873.6 6 6923.4 4 46 6 6 6 6833.6 6 6824.9 9 9831.7 7 7820.7 7 7824.3 3 3798.1 1 1836.3 3 37 7 7 7 7763.4 4 4756.7 7 7763.7 7 7757.0 0 0757.9 9 91‘ 6‘·’’76 9.4 4 47 7 7.6 6 672 8.5 5 572 2.7 7 77 30.0 0 072 5.5 5 572 4.8 8 87 11.8 8 873 6.2 2 28 8 8 8 870 7.6 6 670 2.4 。