Zähigkeitsuntersuchungen mittels der Balkenbiegung

Abstract

Es wird als neues Zähigkeitsmeßverfahren für Gläser im Erweichungsgebiet die freie Balkenbiegung beschrieben. Das neue Verfahren gestattet Absolutmessungen im Zähigkeitsbereich von etwa 4∙10^7 bis etwa 1∙10^12 Poise. Ungefähr im gleichen Zähigkeitsbereich sind damit auch relative Vergleichsuntersuchungen bequem möglich. Werden schnell ablaufende relative Untersuchungen mit einer maximalen Zeitdauer von etwa 30 min verlangt, so empfiehlt sich der Zähigkeitsbereich von 4∙10^7 bis 2∙10^9 Poise. Für diesen Abschnitt betragen die Biegereaktionszeiten ungefähr 3 bis 30 min. Die erreichbare reproduzierbare Meßgenauigkeit im Vergleichsverfahren beträgt unter Voraussetzung angenähert gleicher Wärmeleitfähigkeit der Gläser ± 1,5%, bezogen auf die Zähigkeit des Standardglases. Im Vergleich zu den bisher bekannten Meßverfahren der Zähigkeiten im Erweichungsgebiet wurde gefunden, daß die freie Balkenbiegung ein hinreichend genaues Meßverfahren darstellt, welches in der Lage ist, feinste Unterschiede in der Zähigkeit schnell und bequem zu ermitteln. Kleinste Konzentrationsänderungen im Wassergehalt der Schmelzen sowie geringfügige Konzentrationsänderungen bei den meisten Komponenten der Gläser wirken sich im Erweichungsgebiet sofort meßbar aus. Die Schwankungen von Schmelze zu Schmelze ein und derselben Glasart eines Kronglases unter kontrollierten Verfahrensbedingungen liegen bei Zähigkeitsverhältniszahlen, welche sich bis zu ± 15% bei 1∙10^9 Poise unterscheiden können. Das neue Verfahren liefert Zähigkeitsmeßwerte, welche reell sind, weil jede thermische Zwischenbehandlung oder Zwischeneinschmelzung der Proben vermieden wird. Das Meßverfahren ist hinsichtlich seiner Durchführung einfach und kurzzeitig und wird von angelerntem Personal ausgeübt. Der Zeitbedarf für die Ermittlung von sechs relativen Zähigkeitswerten beträgt ungefähr 30 min. Die eigenen Untersuchungen fanden bevorzugt bei Zähigkeitswerten von 1∙10^9 Poise statt.