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玻璃表 面张力的物理与工艺意义

作者:奥固鸿已有:N多人关注
与其他液体一样,熔融玻 璃表面层的质点受到内部质点的作用而趋向于熔体内部,使表面有收缩的趋势,即玻璃 液表面分子间存在着作用力,称为表面张力。增加熔体表面面积,相当于 将更多质点移到表面,必须对系统作功。为此表 面张力的物理意义为:玻璃与 另一相接触的相分界面上(一般指空气),在恒温、恒容下 增加一个单位表面时所作的功,它的国际单位为N/m或J/m2。硅酸盐 玻璃的表面张力一般为(220~380)*10-3N/m,比水的表面张力大3~4倍,也比熔融的盐类大,而与熔 融金属数值接近。
熔融玻 璃的表面张力在玻璃制品的生产和加工过程中有着重要的意义,特别是在玻璃的澄清、均化、成形,以及玻 璃液与耐火材料相互作用等过程中起着重要的作用。
在熔制过程中,表面张 力在一定程度上决定了玻璃液中气泡的长大和排除,在一定条件下,微小气 泡在表面张力作用下,可溶解于玻璃液内。在均化时,条纹及 节瘤扩散和熔解的速率决定于主体玻璃和条纹表面张力的相对大小。如果条 纹的表面张力较小,则条纹 力求展开成薄膜状,并包围在玻璃体周围,这样条 纹就很快地熔解而消失。相反如果条纹(节瘤)的表面 张力较主体玻璃大,条纹(节瘤)力求成球形,不利于扩散和熔解,因而较难消除。
在玻璃成形过程中,浮法平 板玻璃是基于玻璃的表面张力作用,从而获 得了可与磨光玻璃表面相媲美的优质玻璃。另外,玻璃液 的表面张力还影响到玻璃液对金属表面的附着作用,这使得 在玻璃与金属材料和其他材料封接时也有重要的作用。玻璃制 品生产中的人工挑料或吹小泡及滴料供料时,都要借助表面张力,使之达到一定形状。比如拉制玻璃管、玻璃棒、玻璃丝时,正是由 于表面张力的作用才能获得正确的圆柱形。另外玻璃制品的烘口、火抛光 也是借助表面张力的作用才能实现。
但是,表面张 力有时对某些玻璃制品的生产也会带来不利影响。例如在 生产压花玻璃及用模具压制的玻璃制品时,其表面 图案往往表面张力作用使尖锐的棱角变圆,清晰度变差。在生产 玻璃薄膜和玻璃纤维时,必须很 好地克服表面张力的作用。在生产平板玻璃,特别是 薄玻璃进行拉制时,需要用 拉边克服因表面张力所引起的收缩。
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