浮法玻璃熔制过程中气泡澄清机理研究

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1、建材世界２０１２年第３３卷第５期ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４６０６６．２０１２．０５．０１３浮法玻璃熔制过程中气泡澄清机理研究钱学君，曹欣（浮法玻璃新技术国家重点实验室，蚌埠２３３０１８）摘要：气泡作为浮法玻璃熔制过程中不可避免的缺陷之一，极大程度影响着玻璃的质量等级和加工性能。该文对浮法玻璃熔制过程中气泡的来源、长大过程以及澄清机理进行了系统的研究和探讨。关键词：浮法玻璃；气泡；澄清机理ＳｔｕｄｙｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＢｕｂｂｌｅＦｉｎｉｎｇｉｎＭｅｌｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｆｏｒＦｌｏａｔＧｌａｓｓＱＩＡＮＸｕｅｊｕｎ，ＣＡＯＸｉｎ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａ

2、ｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＦｌｏａｔＧｌａｓｓ，Ｂｅｎｇｂｕ２３３０１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｕｂｂｌｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｎｅｖｉｔａｂｌｅｄｅｆｅｃｔｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｆｌｏａｔｇｌａｓｓ．Ｉｔｓｅｒｉｏｕｓｌｙｒｅｓｔｒｉｃｔｓｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｌｅｖｅｌａｎｄｉｔｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｇｒｏｗｉｎｇｕｐ，ａｎｄｆｉｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｂｕｂｂｌｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇｐｒ

3、ｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｏａｔｇｌａｓｓ；ｂｕｂｂｌｅ；ｆｉｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ我国作为平板玻璃的生产大国，多年来玻璃总产量连续居于世界首位。“中国洛阳浮法”技术作为我国平板玻璃的主体工艺，经过２０多年的研究开发，工艺水平迅速提高，玻璃质量也已达到国际先进水平。但对于高质量玻璃的需求，仍然无法满足，需要依靠国外进口解决，因为浮法玻璃微气泡作为影响玻璃质量的重要缺陷之一，始终困扰着国内众多的玻璃生产企业。虽然浮法玻璃国家标准ＧＢ１１６１４—１９９９对浮法玻璃微气泡未做要求，但直径超过０．１ｍｍ的气泡，在玻璃镀膜后已能被肉眼看出，所以微气泡的数量成为衡量优质浮法玻璃的重要指标。

4、由于导致玻璃微气泡产生的众多因素之间相互影响，使得消除玻璃气泡缺陷问题变得错综复杂。随着玻璃原片在深加工方面应用领域的扩展以及高质量玻璃的市场需求，如何解决浮法玻璃微气泡缺陷成为玻璃行业持续发展所面临的重要课题。１气泡的来源浮法玻璃生产中的气体主要产生于熔制过程，其次在锡槽的成形过程也会由于某些原因而生成一些气体。这部分气体有的溶解于玻璃液中，有的以可见气泡的形式出现，有的会吸附于玻璃熔体表面。这部分气泡在黏度较高的玻璃熔体中上升速度很慢，所以绝大部分气泡很难在既定的澄清温度和时间内上升到玻璃的熔体表面。而这些滞留在玻璃产品中的气泡则导致了玻璃缺陷的产生，造成了生产成本的增加和资源的浪费。

5、气泡产生的途径有很多，但不外乎物理反应、化学反应以及物理化学反应过程。气泡的主要来源［１］有：１）配合料中夹带或表面吸附气体相对于配合料分解所产生的气体，由配合料夹带和吸附的气体是微不足道的。在熔制阶段的初期就会通过挥发或蒸发逸出，这部分气体一般不会导致最终玻璃产品中的气泡缺陷。收稿日期：２０１２０６１２．作者简介：钱学君（１９８４），助理工程师．Ｅｍａｉｌ：ｑｘｕ＿１９８４＠１６３．ｃｏｍ４８建材世界２０１２年第３３卷第５期２）硅酸盐玻璃形成过程中各种盐类分解产生的气体最终玻璃产品中存在的气泡主要由这部分气体构成。在硅酸盐玻璃的熔制过程中，随着温度的升高和化学反应的进行，会导致各

6、种盐类的分解，其中主要包括碳酸盐、硫酸盐等化合物的分解和一些复盐、低共熔及多组分混合物在加热过程中发生的一系列复杂的固相反应及化学反应，释放出大量含有多种成分的气体。３）外界因素引入的气体这部分气体包括：窑内火焰燃烧产生的气体溶入玻璃液；炉体耐火材料与熔融的高温玻璃液发生反应产生的气体；锡槽耐火材料在高温时产生的气体；锡液中氢和氧的反应所产生的气体等。４）溶解于玻璃液中的气体重新析出而产生的气体除由配合料等原因析出的气体因超出玻璃液的溶解度直接生成气泡外，已溶解的气体在一定条件下从液相重新析出而生成气体。２气泡的长大一般来说，随着温度的上升，气体在液体中的溶解度会逐渐降低。因此，随着熔制过

7、程中温度的不断升高，除可见气泡，溶解于玻璃液中的气体也会逐渐析出成为气泡。当气体在玻璃液中的溶解度达到饱和状态时，溶解于玻璃液中的气体从液相转为气相的倾向增大，在一［２］定条件下形成泡核。随着玻璃液中气体向核泡扩散，使得核泡逐渐长大。按Ｍ．ｃａｂｌｅ的意见，核泡能否长大，取决于气泡的临界半径ｒ。ｋＣＣｒｋ＝２σ·（１－ｌｎＣ）／（Ｐ·ｌｎＣ）（１）００式中，σ为表面张力；Ｃ／Ｃ０为过饱和度；Ｐ为气泡内的气体压强。１）若气