ガラスの物性

汎用ソーダガラスの粘度対温度曲線

粘度は、ガラス加工を最適化するための最も重要なパラメータのXNUMXつです。 したがって、ガラスの粘度と温度の関係を知ることが重要です。 粘度の測定は簡単です。ガラスサンプルに力を加え、結果として生じる速度勾配を測定し、粘度を計算します。

いくつかの特定の粘度は、一般的な実用のための基準点として指定されています。

粘度が2.0dPasに等しい融点で均一な溶融物を得ることができます。 作動点は、溶融物が成形装置に供給される粘度であり、通常は約4.0dPasです。 軟化点は、ガラスが自重で変形するのを防ぐことができる最小粘度であり、通常のガラス加工時間スケールで7.6dPasに相当します。 作動点と軟化点の間の温度範囲が作動範囲として定義されます。 ガラスが形成された後、ガラス形成プロセスから生じる内部応力は、アニーリングによって解放される必要があります。 アニーリングポイント(13.0 dPas)は、応力が数分以内に実質的に緩和される温度として定義されますが、ひずみポイント(14.5 dPas)では、応力の解放は数時間以内に達成されます。

特徴的な粘度点を含むソーダライムガラスの典型的な粘度温度曲線を上の図に示します。

実際には、全範囲の粘度および/または全温度範囲を測定できる単一の分析方法はありません。 この範囲を完全にカバーするために、XNUMXつの方法が利用可能です(以下に示すように):

  • 高粘度範囲には繊維伸び法を採用しています。 繊維の伸長速度は、さまざまな温度でさまざまな重量を使用して決定されます。 粘度は伸び速度から計算されます。
  • ビーム曲げ法は、中部領域の石英ガラスの粘度を測定するのに非常に価値があることが証明されています。 ビームの曲げ速度は、さまざまな温度でさまざまな重みを使用して決定されます。 粘度は曲げ速度から計算されます。
  • 低粘度範囲にはローテーション法が適用されます。 ガラスで満たされたカップに浸された回転ボブのせん断応力とせん断速度は、さまざまな温度で測定されます。 粘度は、せん断応力とせん断速度から計算されます。

精度は2°Cよりも優れており、適切な標準物質を使用して精度を調整します。 正確で正確な結果を実現するために、サンプルの温度勾配は可能な限り低く保たれています。

粘度分析のためのXNUMXつの補完的な方法の測定原理(LVDT:線形可変変位トランスデューサー)

熱膨張挙動と応力

多くの場合、ガラス部品は、最終製品を形成するために、他のガラスまたは完全に異なる材料(金属やセラミックなど)と結合する必要があります。 関係する材料の熱膨張挙動がよく一致していることが非常に重要です。 熱膨張係数は、ダブルクォーツ差動膨張計を使用して正確に測定できます。 この実験装置は、温度の関数としてサンプルの伸びを測定します。 温度の関数として得られる膨張係数の例を次の図に示します。

さらに、ガラスの応力は、いわゆるひずみスラブ法を使用して測定できます。 対象のサンプルと標準ガラスは一緒に密封され、事前定義された温度プログラムを使用してオーブンで冷却されます。 XNUMXつのガラス間の熱膨張の違いにより、シール領域に応力が発生します。 応力は、偏光顕微鏡で光学複屈折効果を測定することで定量化できます。

ソーダガラスの温度の関数としての膨張係数

電気抵抗

一部のアプリケーションでは、変態温度未満のガラスの比電気抵抗が重要です。 たとえば、高電圧アプリケーションでは、低リーク電流に対して高い電気抵抗率が必要です。 温度の関数としての比抵抗(ρ)の例を図に示します。 比抵抗は105〜1012Ωcmの範囲で高精度かつ正確に測定できます。

スクリーンディスプレイ参照ガラスの温度の関数としての比抵抗(ρ)

光学特性

多くのアプリケーションでは、ガラスの光学特性が重要です。 ガラスおよび完成品の透過および反射特性は、UV / VIS / NIR / IR波長領域全体(175 nm〜16000 nm)で測定できます。 波長の関数としての光透過の例を以下に示します。

琥珀色のガラスの波長の関数としての光透過率

透過率測定を使用してFeを決定できます2+/フェ3+ ガラス中の比率と石英ガラス中の水(β-OH)濃度。

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