Schnellverfahren zur Bestimmung des Viskositäts-Temperaturverlaufes von Glasschmelzen, insbesondere von Silicatglasschmelzen

Abstract

Es werden drei Viskositäts-Temperaturbeziehungen, die in der Literatur unabhängig voneinander entwickelt worden sind, auf die gleiche analytische Grundform zurückgeführt. Die eingehenden Parameter sind zwar im Bereich der Gültigkeit der Beziehungen temperaturunabhängige Konstanten, hängen aber im allgemeinen von der Zusammensetzung der Gläser ab, insbesondere die Konstante T0 in der Beziehung log η = A + B/(T – T0), die nicht direkt meßbar ist. Es wird gezeigt, daß die Wahl der Parameter nicht nur die äußere Form der Beziehungen stark zu ändern vermag, sondern auch zu weitgehend temperatur- und konzentrationsunabhängigen Konstanten führt. Dies gelingt mit einer aus der WFL-Gleichung erweiterten Beziehung log η = log ηg - c1 (T – Tg)/ (T – Tg + c2), in der c1 und c2 für die industriell interessante Gruppe der Silicatgläser solche Konstanten darstellen und Tg die direkt der Messung zugängliche Transformations-temperatur bedeutet; d. h. zur ersten Annäherung der Viskositäts-Temperaturkurve würde man nur eine Meßgröße benötigen : die Bestimmung von Tg oder die viskosimetrische Bestimmung einer anderen Temperatur Ti zu einer Viskosität ηi im Bereich 10¹² bis 10¹³ P bzw. dPas. Für vier- bis sechskomponentige Silicatgläser mit einem SiO₂-Gehalt von 60 bis 77 Gew.- % ist der mittlere Fehler aus 88 Gläsern nicht größer als Δ log η = ± 0,30, was für viele Abschätzungen ausreichen dürfte. Für eine genauere Ermittlung der Temperaturabhängigkeit der Viskosität — vor allem bei extremeren Zusammensetzungen und bei nichtsilicatischen Gläsern — ist zusätzlich noch der Einsinkpunkt (Zwei-Punkte-Methode) und gegebenenfalls auch der Littletonpunkt (Drei-Punkte-Methode) erforderlich. A rapid method for determining the viscosity-temperature relation of glass melts, especially silicates Three viscosity-temperature relations, which have been developed and published independently, are reduced to identical analytical expressions. The constants entering into the equations are independent of temperature over the range of validity but depend on glass composition, especially the not directly measurable constant T0 in the relation log η = A + B/(T – To). It is shown that the choice of the parameters will change not only the formal kind of the relations but also will lead to constants vastly independent of temperature and concentration. This is achieved by using a relation derived from the WFL equation which is log η = log ηg - c1 (T – Tg)/ (T – Tg + c2), in which c1 and c2 are such constants for silicate glasses in the industrial im-portant range of compositions, and Tg is the directly measurable transformation temperature. Thus, to a first ap-proximation of the viscosity-temperature curve, only one measurement is required: the determination of Tg or else another measurement of temperature Ti for which ηi lies in the range 10¹² to 10¹³ poise or dPas, respectively. For 88 four to six component silicate glasses with a content of 60 to 77 wt.- % SiO₂ the average deviation is found to be not greater than Δ log η = ± 0,30, which may do for mang estimations. For a more precise determination of the viscosity-temperature curve, especially for extreme compositions or for non-silicate glasses, the penetration point may, be necessary additionally (two-points method) and also the Littleton softening point if occasion arises (three-points method). Méthode rapide de détermination de l'allure de la courbe viscosité — température de fontes de verre et en particulier de fontes de verres silicatés On ramène à la même forme analytique de base trois relations viscosité-température qui, dans la littérature, ont été développées indépendamment les unes des autres. Les paramètres spécifiques représentent certes, dans le domaine de validité des relations, des constantes indépendantes de la température mais ils dépendent en général de la composition des verres, en particulier la constante To dans la relation log η = A + B/(T – To), qui n'est pas directement mesurable. On montre que le choix des paramètres peut non seulement modifier fortement la forme extérieure des relations, mais qu'il permet également d'obtenir des constantes qui, dans une large mesure, sont indépendantes de la température et de la concentration. Ceci est rendu possible en dérivant de l'équation WFL une relation log η = log ηg - c1 (T – Tg)/ (T – Tg + c2), oü c1 et c2 représentent de telles constantes pour le groupe des verres silicatés qui intéressent l'industrie et oü Tg représente la température de transformation directement mesurable. Ceci signifie que, pour une première approximation de la courbe viscosité-température, on n'aurait besoin que d'une seule grandeur de mesure, à savoir la détermination de T g ou la détermination viscosimétrique d'une autre température Ti pour une viscosité de ηi dans le domaine 10¹² à 10¹³ Poise. Pour les verres de silicates ayant de 4 à 6 constituants et une teneur en SiO₂ de 60 à 77 % pondéraux, l'erreur moyenne sur 88 verres n'excède pas Δ log η = ± 0,30, ce qui peut s'avérer suffisant pour la plupart des estimations. Pour un calcul plus précis de la relation viscosité-température — surtout dans le cas de compositions plus extremes ou pour des verres non silicatés —, il est nécessaire de déterminer en outre le point d'enfoncement (methode des deux points) et, le cas échéant, le point de Littleton (méthode des trois points).