Вязкость стекла
Основное свойство стеклообразующего расплава это вязкость, которая характеризует внутреннее трение, образующееся при перемещении одного слоя расплава относительно другого. Вязкость выражается силой, благодаря которой поддерживается определенная скорость перемещения одного слоя относительно другого. Данное свойство имеет большое значение для технологических процессов получения стекла изделий из него.
По вязкости расплава определяется скорость варки, гомогенизации и осветления стекла. В расплаве и в диффузионных процессах скорость растворения и химического взаимодействия тем выше, чем ниже вязкость стекломассы. Скорость осветления определяется скоростью подъема газовых пузырей, и она повышается со снижением вязкости. Благодаря широкому диапазону изменения вязкости обеспечивается возможность формования стекла разными способами. От вязкости зависят процессы термической обработки стеклоизделий. При отжиге вязкость определяется скоростью снятия внутренних напряжений. При закалке стремительное повышение вязкости «замораживает» соответствующее распределение напряжений, и у изделия повышается прочность.
К важнейшей технологической характеристике относится зависимость вязкости стекла от температуры. Характер изменения вязкости стекла при изменении температуры является основой для установления температурных режимов варки, термообработки и формования. Известно то, что вязкости стекла разного химического состава по характеру температурной зависимости делятся на «длинные» и «короткие». Температурные интервалы формования для этих стекол при одинаковых рабочих интервалах вязкости будут разными: большими – для «длинных» стекол и малыми – для «коротких».
Допустим, для принятого способа формования рабочий интервал вязкости равен h1–h2. У стекла 1 температурный интервал формования больше, чем стекла 2. При этом, стекло 2 при одной и той же температуре формования достигнет вязкости, соответствующей окончанию формования. Значит, стекло 2 «короче», чем стекло 1. Это выражается более крутым ходом температурной зависимости вязкости. В качестве «длинного стекла» может служить свинцовый хрусталь, а в качестве «короткого» — тарное стекло. Среди физико-химических свойств стекла вязкость очень сильно зависит от его физико-химического состава. Вязкость стекла повышают такие оксиды, как кремнезем, оксиды циркония и алюминия.
Вязкость стекла понижают оксиды калия, натрия, лития, бария, свинца. При высоких температурах довольно часто оксид цинка понижает вязкость. Например, благодаря оксиду магния вязкость повышается меньше, чем благодаря оксиду алюминия. Довольно сложно влияют на вязкость оксид кальция и борный ангидрид. С помощью борного ангидрида значительно понижается вязкость при высоких температурах. Вязкость стекла повышается при введении примерно до 15% В2О3, и только она снижается при дальнейшем увеличении содержания В2О3.