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玻璃表面張力的物理含義及應用
 發布時間:2013年03月01日 瀏覽:8422
玻璃的表面張力系指玻璃與另一相接觸時,相界面(一般指空氣)在恒溫、恒容下增加一個單位表面積時所做的功。其表示符號位σ,國家單位是N/mJ/m2,公稱單位分別為dyn/cmerg/cm21N/m=103dyn/cm。表面的原子較內部的原子能量高,原子從內部轉移到表面就需要一定的能量。硅酸鹽玻璃的表面張力一般為(220~380)×10-3N/m,比水的表面張力大3~4倍,也比熔融的鹽類大,而與熔融金屬數值相近。下表示幾種典型玻璃相對于空氣的表面張力情況。

玻璃類型

表面張力/(×10-3N/m

125℃時

在黏度104~105dPa·s

鈉鈣硅玻璃

300~320

336

鉛硅玻璃[wPbO15%~20%]

245~250

252

鉛硅玻璃[wPbO50%]

215~220

224

鈉硼硅玻璃

——

340~350

鋁硅玻璃

——

350~355

玻璃表面張力在玻璃制品的生產過程中有著極其重要的意義,特別是在玻璃澄清、均化、成形、玻璃液與耐火材料相互作用等過程中起著十分重要的作用。表面張力在一定程度上決定了氣泡的成長和溶解以及玻璃液中排除氣泡的速度。

玻璃液中條紋及節瘤擴散和溶解速度決定于主體玻璃和條紋玻璃表面張力的相對大小。如果條紋表面張力較小,則條紋力求展開成薄膜狀,并包圍在玻璃體周圍,這樣條紋便很快溶解而消失;相反如果條紋(節瘤)力求成為球形,不利于溶解,因而較難消除。玻璃表面張力在成形過程中也起重要作用。人工挑料或吹小泡以及滴料供料時,都要借助于表面張力,使之達到一定形狀。拉制玻璃管或玻璃棒時,由于表面張力的作用,玻璃本身即可向圓柱形發展。

玻璃制品烘口時,表面張力可使玻璃尖銳部位成為圓邊,玻璃的火拋光也是借助于表面張力使玻璃表面更加平滑。

浮法平板玻璃的生產原理也基于玻璃表面張力作用,從而獲得了超越磨光玻璃表面質量的優質玻璃。

池窯中的氣氛性質對玻璃熔體的表面張力有重要影響,一般來說還還原氣氛下玻璃表面張力較氧化氣氛下約增大20%。由于表面張力的增大,使玻璃熔體表面趨于收縮,這樣促使新鮮玻璃液覆蓋玻璃表面。這一作用對在還原氣氛下熔制棕色玻璃有著重大的意義,由于表面玻璃持續不斷地更新,從而保證了玻璃色澤的均勻一致。

表面張力有時也會對某些玻璃制品的生產帶來不利的影響。例如,生產薄玻璃或超薄玻璃時,就必須克服玻璃表面張力的作用。平板玻璃生產時,特別是薄玻璃拉制時要用拉邊機克服由于表面張力所引起的收縮力。


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