Zusammenhang zwischen Wärmeeindringzahl und Verarbeitbarkeit von Glasschmelzen

Abstract

The thermal properties, viscosity and volume relaxation between the working and transformation ranges are especially important in the fabrication of glass. The `heat penetration number' and conductivity have been determined by a new rapid method. This shows that the contribution of radiation to the heat transfer can be neglected in the working range. Moreover the `heat penetration number' of the melt has a negative temperature coefficient and this leads to the formulation of new criteria for the selection of mould metals. Glasses with high `heat penetration number' but low conductivity are most suitable for forming ware free from checks and this requires a high heat capacity. The relaxation behaviour, which includes viscosity, was determined from the damping of torsional vibrations and the torsional modulus. The maximum damping and the dispersion of the torsional modulus above Tg can serve as indexes of workability. Good workability is given by a broad flat maximum and small dispersion; the working temperature must lie above the temperature of the maximum.

Les propriétés thermiques, la viscosité et la relaxation de volume du verre fondu entre la température de travail et la température de transformation ont une importance décisive pour la fabrication d'objets en verre à partir de la fonte. Les propriétés thermiques sont calculées par une nouvelle méthode rapide permettant de déterminer l'indice de pénétration de la chaleur et le coefficient de conductibilité thermique. Il en résulte que dans l'intervalle de travail, an peut négliger la composante de rayonnement lors du calcul de l'indice de pénétration de la chaleur. L'indice de pénétration de la chaleur de la fonte possède donc un coefficient de température négatif, ce qui fournit de nouveaux critères pour le choix des métaux pour moules. Des fontes possédant un indice de pénétration de la chaleur élevé et un faible coefficient de conductibilité ther-mique permettant de diminuer les risques de glaçures dans les objets. Il est donc indispensable que ces fontes offrent une «chaleur volumique » élevée ( = chaleur spécifique x densité). Le comportement au cours de la relaxation, qui englobe la viscosité, est calculé à partir de l'amortissement des vibrations et du module de torsion. On peut considérer que le maximum d'amortissement et la dispersion du module de torsion au-dessus de Tg constituent une caractéristique d'ouvrabilité. Une Bonne ouvrabilité est caractérisée par un maximum large et établé et une faible dispersion. La température de travail doit être supérieure à la température du maximum.

Für die Herstellung von Glasgegenständen aus der Schmelze sind die thermischen Eigenschaften, Viskosität und Volumenrelaxation der Schmelze zwischen der Verarbeitungs- und Einfriertemperatur von entscheidender Bedeutung. Die thermischen Eigenschaften wurden durch die Bestimmung der Wärmeeindringzahl und der Temperaturleitzahl nach einer neu entwickelten Schnellmethode erfaßt. Es ergab sich, daß für die Wärmeeindringzahl im Verarbeitungsbereich der Strahlungsbeitrag vernachlässigt werden kann. Dabei hat die Wärmeeindringzahl der Schmelze einen negativen Temperaturkoeffizienten. Hieraus ergeben sich neue Auswahlkriterien für die Formenmetalle. Schmelzen mit hoher Wärmeeindringzahl und kleiner Temperaturleitzahl lassen sich leichter rißfrei zu Glasgegenständen verarbeiten. Daraus resultiert die Forderung nach einer großen Volumenwärme ( = spezifische Wärme mal Dichte). Das Relaxationsverhalten, das die Viskosität mit umfaßt, wurde aus der Schwingungsdämpfung und dem Torsionsmodul ermittelt. Als Kennzeichen für die Verarbeitbarkeit kann das Dämpfungsmaximum und die Dispersion des Torsionsmoduls oberhalb Tg angesehen werden. Eine gute Verarbeitbarkeit ist durch ein breites, flaches Maximum und eine kleine Dispersion gekennzeichnet. Die Verarbeitungstemperatur sollte oberhalb der Temperatur des Maximums liegen.