Influence of redox conditions on the isothermal workability of glass melts

Abstract

The influence of various redox ratios on the isothermal workability of glass melts is investigated by means of ultrasonic waves and mainly by the cylinder-compression method. The experiments were made with laboratory glass melts of float glass composition containing 0.22 wt% iron oxide for which the redox ratio Fe2+/Fetotal was varied between 14 and 84 % (melting history or redox prehistory). Properties are measured being responsible for the brittleness or stiffness and for the isothermal workability of a glass melt (non-Newtonian flow behaviour, relaxation modulus and high-temperature tensile strength). The main results are that a reduced glass melt shows a better isothermal (and isochomal) workability than an oxidised one. This means a better high-temperature tensile strength and a lower relaxation modulus and therefore a lower brittleness and rigidity of the reduced melt as well as lower compression and elastic moduli. Besides that, interesting alterations within the melts could be detected by means of spectroscopic investigations such as a shift of the iron absorption bands depending on the thermal, pressure and redox prehistory. The influence of different OH- contents and the problem of the origin of the amber colour were considered intensively. Der Einfluß verschiedener Redoxverhältnisse auf die isotherme Verarbeitbarkeit von Glasschmelzen wird mit Hilfe von Ultraschallwellen und hauptsächlich mit Hilfe der Zylinderstauchmethode untersucht. Die Experimente wurden mit Laborglasschmelzen von floatglas-ähnlicher Zusammensetzung mit einem Massenanteil von 0,22 % Eisenoxid durchgeführt, wobei das Redoxverhältnis Fe2+/Fegesamt zwischen 14 und 84 % variiert wurde (Schmelz- oder Redoxvorgeschichte). Es wurden Eigenschaften gemessen, die eine Aussage über die Sprödigkeit oder Steifheit und über die Verarbeitbarkeit einer Glasschmelze erlauben (Nicht-Newtonsches Fließverhalten, Relaxationsmodul und Hochtemperatur-Zugfestigkeit). Die Hauptergebnisse sind, daß eine reduzierte Glasschmelze eine bessere isotherme (und auch isochome) Verarbeitbarkeit zeigt als eine oxidierte Schmelze. Dies bedeutet eine höhere Hochtemperaturfestigkeit und einen kleineren Relaxationsmodul und damit eine geringere Sprödigkeit und Steifigkeit der reduzierten Schmelze sowie einen niedrigeren Kompressions- und Elastizitätsmodul. Interessante Veränderungen in den Schmelzen konnten mit Hilfe spektroskopischer Untersuchungen festgestellt werden, wie z. B. die Verschiebung der Eisenabsorptionsbanden mit der Wärme-, Druck- und Redoxvorgeschichte der Proben. Der Einfluß unterschiedhcher OH--Gehalte und die Frage nach der Ursache der Kohlegelbfarbe wurden ausführlich berücksichtigt.