玻璃中气泡清理方法探究

摘要：根据气体在玻璃液中的溶解度与温度成反比的理论，讨论了窑炉结构及工艺条件对清理气泡的影响，找出了窑炉熔化温度，出料量与气泡数量间的平衡关系，用以指导生产。

关键词：玻璃瓶；高白料；气泡；吸收法

气泡是玻璃中的常见缺点，其产生的原因很多,有熔化能力不足，温度不够造成的，有澄清不良清理不掉的，也有耐火材料产生的，还有成型时供料操作不当带来的。

气泡的产生及清理过程

玻璃窑炉是座燃煤蓄热室马蹄焰池炉（本文主要讨论该种窑炉）。在设计上采用小动量比，倾斜底板小炉结构，深澄清池，倾斜上升式流液洞与上升料道，无工作池，该窑炉冷修改造后生产高白料玻璃瓶，投产后发现制品上带有气泡，有圆形的，椭圆形的和表面薄皮气泡，数量0个23/!左右，严重影响产品外观质量。起初，我们按排出法的思路采取措施：提高熔化温度，降低熔化率，将火焰空间辐射温度逐步提高，出料量也降低，结果气泡数量增加到523/!，直径加大薄皮气泡增多；提高配合料气体率，加大澄清剂用量，气体率提高，但气泡并未减少；加大助熔剂的引入量，仍无明显效果。面对制品上越来越多的气泡，我们意识到“吸收法”的思路才可能是正确的。于是，将熔化温度降低后气泡数量减少。后又降到0个23/!，接着改进加料机实现薄层裹入式加料，继续降低熔化温度，出料量控制合适，气泡数量稳定，直径减小。

玻璃熔制工艺中气泡清理机理

熔制过程是一个复杂的物理化学反应过程，包含硅酸盐形成阶段，玻璃形成阶段，澄清均化阶段，其中澄清阶段是气泡清理的过程。在这一过程中随温度升高玻璃液粘度降低，气泡中的气体，窑内气体与玻璃液中物理溶解和化学结合的气体之间建立平衡，再使可见气泡漂浮于玻璃液面加以清理。在澄清过程中可见气泡的清理按下列两种方式进行：

1、气泡体积加大加速上升，漂浮出玻璃表面后破裂消失。

2、小气泡中的气体组份溶解于玻璃液中，气泡被吸收而消失。

气泡的大小和玻璃液的粘度是气泡能否漂浮的决定因素。根据斯托克斯定律，气泡的上升速度与气泡的半径平方成正比，而与玻璃液粘度成反比。

根据高白料玻璃的成分计算玻璃液在不同温度下的粘度，并与一翠绿玻璃配方相比较。以澄清位置的玻璃液温度，气泡上浮距离计算不同直径气泡的上浮时间。

提高熔化温度可增加直径0.2mm以上气泡的上浮速度，减少上浮所需要时间，但对直径在0.2mm以下的气泡则很难通过上浮而清理，必须通过对温度进行调节使小气泡在玻璃液中被吸收而清理。

在玻璃液降温过程中，由于气体变冷，气体压力不变的情况下气泡将变小。由于玻璃表面张力的原因，气泡内压力因半径的减小而加大，降温时，玻璃液中气体的饱和压力低于气泡内气体的压力，气泡内的气体释散到玻璃液中。由于放出了气体，气泡半径又减小，玻璃液表面张力使气泡内压力进一步增高，直到气泡完全被玻璃液所吸收。

玻璃液在澄清过程中，大气泡排出与小气泡吸收这两个阶段是必不可少的，前者要求必要的温度和持续时间，后者需要一定的温降梯度，如果这些条件有一项达不到就会使制品带上气泡。