Файл: Производство стеклянных волокон и тканей..pdf

Кристаллизация расплавов начинается с образования центров («зародышей») кристаллизации, которые затем вырастают в крис­ таллы. Кристаллизационная способность вещества зависит от ско­ рости образования центров кристаллизации (СОЦК) и от скорости роста зародышей в кристаллы (СРК). Скоростью образования центров кристаллизации называется количество кристаллических зародышей, образующихся в единицу времени в единице объема. Скоростью роста кристаллов называется линейное увеличение раз­ меров кристаллов в единицу времени; она выражается в микро­ метрах в минуту (мкм/мин).

Для стекол скорости образо­ вания зародышей и роста кри­ сталлов изменяются с температу­ рой (рис. 1.2). Каждая из этих скоростей достигает своего наи­ большего значения при опреде­ ленной температуре. Наибольшие значения СОЦК и СРК и соот­ ветствующие им температуры зависят от химического состава стекол и для разных стекол раз­ личны.

Для одного и того же стекла СОЦК и СРК достигают наиболь­ ших значений при различных температурах. Максимум СОЦК

всегда наблюдается при более низкой температуре, чем максимум СРК, так как более холодный расплав пересыщается отдельными компонентами, а это облегчает образование центров кристаллиза­ ции. Однако с понижением температуры сильно увеличивается вяз­ кость стекла. Высокая вязкость при низких температурах препят­ ствует-как росту кристаллов, так и образованию кристаллических зародышей.

О кристаллизационной способности стекол можно судить по характеру изменения кривых СОЦК и СРК в зависимости от тем­ пературы (см. рис. 1.2). Чем ближе расположены максимумы обеих кривых, т. е. чем большая площадь охватывается одновременно кривыми СОЦК и СРК, тем легче кристаллизуется стекло, так как в этом случае образуется достаточное количество кристаллических зародышей, которые вырастают в кристаллы.

в стекле первые видимые под микроскопом кристаллы при охлаж­

29

стекла. Между ними находится опасный интервал кристаллизации стекла, который при выработке изделий необходимо «проходить» как можно быстрее. Выше температуры верхнего предела кристал­ лизации стекло не кристаллизуется, сколько бы времени оно при этой температуре ни находилось. Температура нижнего предела кристаллизации более условна, так как зависит от времени пре­ бывания стекла при этой температуре.

Кристаллизационная способность стекол сильно зависит от их химического состава. Одни и те же окислы могут и повышать склонность к кристаллизации и снижать ее в зависимости от ос­

щаются относительно друг друга. Сопротивление перемещению, которое они испытывают при этом, по аналогии с сопротивлением перемещению одного твердого тела по поверхности другого назы­

цессе получения стеклообразных веществ и изделий из них. То

вов, которая препятствует образованию и росту кристаллов. Вяз­

Вязкость стекла сильно зависит от температуры. При пониже­ нии температуры вязкость растет сначала медленно, а затем все более и более быстро и достигает при комнатной температуре

30

101 7 пз. Это значение вязкости постоянно для всех стекол, незави­ симо от их химического состава. Температура, при которой стек­ ломасса переходит из жидкотекучего в пластическое состояние, обозначается Tf, ей соответствует вязкость 109 пз. Температура, при которой стекломасса переходит из пластического в хрупкое

жать, откладывая по оси ординат вместо значений вязкости вели­ чины логарифмов значений вязкостей.

Непрерывное нарастание вязкости при понижении температуры позволяет применять такие методы формования стеклянных изде­ лий, которые неприменимы для других расплавов: выдувание, прессовыдувание, вытягивание, обкатку. В начале выработки стек­ ло пластично и может принять любую форму. К концу выработки

Вязкость стекол зависит от их химического состава, но в мень­ шей степени, чем от температуры. Окислы, входящие в состав стекол, оказывают различное влияние на вязкость расплава. Наи­

температуре понижает вязкость стекла, при низкой температуре и содержании ее до 15% —повышает вязкость, а при большем содер­ жании — снижает. Окись кальция в области высоких температур при содержании до 10—13% снижает вязкость, а при более высо­ ком содержании СаО повышает ее. Окись цинка понижает вяз­

31

Известны формулы для расчета вязкости стекол в зависимости от их химического состава. Однако эти формулы применимы толь­ ко для стекол определенного состава и при ограниченном изме­

принять такую форму, которой соответствует минимальная по­ верхность.

Наименьшую поверхность при заданном объеме имеет шар, поэтому жидкость стремится принять шарообразную форму.

Поверхностное натяжение измеряется в динах на сантиметр

металлов. Оно играет большую роль в технологии стекла. Под влиянием поверхностного натяжения выдуваемый стеклянный пу­ зырь принимает шарообразную форму, ребра и грани сформован­ ных изделий принагревании закругляются, поверхность стеклян­ ных изделий после формования остается гладкой и блестящей, за­ готовки стекла в пластическом состоянии при обкатке превраща­ ются в стеклянные шарики, волокна приобретают цилиндрическую форму и т. д.

При варке стекла поверхностное натяжение оказывает боль­ шое влияние на процессы осветления и гомогенизации и на взаи­ модействие расплавленной стекломассы с огнеупором печи. Высокое поверхностное натяжение препятствует удалению из стекломассы

магния и др.) повышает поверхностное натяжение, другие окислы (калия, натрия, бора и др.) всегда понижают его, так же заметно снижают поверхностное натяжение фтор и трехокись серы и мышь­ яка. Поверхностное натяжение указанных стекол мало зависит от

Плотность. Этот показатель изменяется в широких пределах—• от 2,2 до 8,0 г/см3 в зависимости от химического состава стекла. Для обычных стекол, используемых в производстве, плотность ко­ леблется в пределах 2,5—2,8 г/см3. Минимальную плотность имеет кварцевое стекло (2,2 г/см3). Окислы свинца, висмута, тантала, вольфрама резко повышают плотность силикатных стекол.

Плотность всех стекол понижается с повышением температуры. Так, в диапазоне температур 20—1300°С плотность большинства стекол уменьшается на 6—12%.

32