玻璃体的缺陷

玻璃体的缺陷一概述玻璃体内由于存在着各种夹杂物，引起玻璃体均匀性的破坏，称为玻璃体的缺陷。

在生产实际中，理想的、均一的玻璃体是极少的，容许非均一性的程度取决于由该玻璃所制成的制品的用途。

对于光学玻璃、艺术玻璃和许多特种工业玻璃，提出的要求极高；对于一般的日用玻璃则相对的要较低。

玻璃的缺陷使玻璃质量大大降低，甚至严重地影响玻璃的进一步成形和加工，或者造成大量的废品。

玻璃体的缺陷种类和它产生的原因是多种多样的。

要查明缺陷产生的原因，不是很简单的，消除它也比较困难。

因此必须经常严格控制工艺过程，尽可能的防止缺陷的产生。

玻璃体的缺陷按其状态的不同，可以分成三大类：一、气泡（气体夹杂物）二、结石（固体夹杂物）三、条纹和节瘤（玻璃态夹杂物）。

不同种类的缺陷，其研究方法也不同，当玻璃中出现某种缺陷后，往往需要通过几种方法的共同研究，才能正确加以判断。

在查明产生原因的基础上，及时采取有效的工艺措施来制止缺陷的继续发生。

二气泡（气体夹杂物）玻璃中的气泡是可见的气体夹杂物，不仅影响玻璃制品的外观质量，更重要的是影响玻璃的透明性和机械强度。

因此它是一种极易引起人们注意的玻璃体缺陷。

气泡的大小由零点几毫米到几毫米。

按照尺寸大小，气泡可分为灰泡（直径＜0.8mm＝和气泡（直径＞0.8mm），其形状也是各种各样的：有球形的、椭圆形的及线状的。

气泡的变形主要是制品成成型过程中造成的。

气泡的化学组成是不相同的，常含有：O2、N2、CO、CO2、SO2、氧化氮和水蒸气等。

根据气泡产生的原因不同，可以分成：一次气泡（配合料残留气泡）、二次气泡、外界空气气泡、耐火材料气泡和金属铁引起的气泡等多种。

在生产实践中，玻璃制品产生气泡产原因很多，情况很复杂。

通常是通过在熔化过程的不同阶段中取样，首先判断气泡是在何时何地产生的，再详细研究原料及熔制条件，从而确定其生成原因，并采取相应的措施加以解决。

1、一次气泡（配合料残留气泡）配合料在熔化过程中，由于各组份一系列的化学反应和易挥发组份的挥发，释放出大量气体。

从结构的观点来说，在玻璃体中气体使许多硅氧键断裂，形成新的内表面，即生成气泡。

通过澄清作用，可以除去玻璃中的气泡，但实际上，玻璃澄清完结后，往往有一些气泡没有完全逸出，或是由于平衡破坏，使溶解了的气体又重新析出，残留在玻璃之中，这种气泡叫做一次气泡。

配合料中砂子颗粒粗细不均匀，澄清剂用量不足、配合料的气相单一，或是配合料和碎玻璃投料的温度太低，熔化和澄清温度低等等，都会产生一次气泡的缺陷。

在间歇式池窑或坩埚窑中，由于澄清和搅拌的时间不够，沸腾的次数不够，形成了含有灰泡和小气泡的一次气泡；由于冷却过度会带有早期的气体夹杂物。

玻璃液表面过冷所形成的一次气泡中，包含有各种尺寸的气泡。

在连续生产的池窑中，熔化带过长，配合料下面的玻璃液温度低。

玻璃液熔化率过高时，将有灰泡和小气泡产生，有时还带有乳白色沉积物。

若是沿窑长与宽的方向上温度分布不合理，最高温度区过短，在玻璃液中缺少明显的热对流效应，则未完全澄清的玻璃液可能流过最高温度区，残留一次气泡。

若是在最高温度区之后温度剧烈降低，则造成流向成形部的液流速度过大，取料量太大也将形成一次气泡。

窑内气体介质组成是否恰当，对于一次气泡的产生也很有关系。

纯碱、芒硝的配合料，在熔化带的始端，必须具有还原气氛，在熔化带的末端必须保持氧化气氛。

否则将引起中等尺寸（3~10mm）气泡产生，它们聚集在一起，或排列成一串。

有时因窑内气体空间为负压，吸入了冷空气；或是由于池窑冷却系统的冷空气吹入窑内，在玻璃表面上产生了过冷却的粘滞薄膜，妨碍了气泡从熔化带和澄清的玻璃液中排出，造成了一次气泡。

一次气泡产生的主要原因是澄清不良，解决办法主要是适当提高澄清温度和适当调整澄清剂的用量。

根据澄清过程消除气泡的两种方式（大气泡逸出，或极小气泡被溶解吸收）来说，提高温度可以促使大气泡逸出。

要使小气泡溶解吸收，则应降低温度，以增加玻璃溶解气体的能力（这在坩埚熔制中可以实现）。

此外降低窑内气体压力，降低玻璃与气体界面上的表面张力也可以促使气体逸出。

在操作上，严格遵守正确的熔化制度是防止一次气泡的重要措施。

2、二次气泡澄清后的玻璃液同溶解于其中的气体处于某种平衡状态，这时玻璃中不含气泡，但尚有再发生气泡的可能。

当玻璃液所处的条件有所改变，例如窑内气体介质的成分改变，则在已经澄清的玻璃液内又出现气泡或灰泡。

因为这时产生的气泡很小，而玻璃液在这一温度范围内是粘度又较大，排除这些气泡非常困难，于是它们就大量残留在玻璃液内。

造成二次气泡的原因有物理和化学两种。

如果降温后的玻璃液又一次升温超过一定限度，原来溶解于玻璃液中的气体将由于温度的升高引起溶解度的降低，析出十分细小的、均匀分布的二次气泡。

这种情况属于物理上的原因。

化学上的原因，主要与玻璃的化学组成和使用的原料有关，如含钡玻璃由于过氧化钡分解易于产生二次气泡。

二次气泡的形成与玻璃熔制工艺密切相关，如果熔制工艺制度控制不当，二次气泡将是不可避免的。

熔制温度制度的稳定与否，直接关系到玻璃的质量，如果已经冷却的玻璃液，由于熔窑温度的升高再次被加热，很容易使溶于玻璃中的残余气体形成气泡。

与此相似，当生产中由于碎玻璃的用量增加，窑产量降低，机器停歇，或因加料减少等引起温度的提高，熔化带缩短，这时可能形成透明的或带有乳白膜的小气泡、灰泡。

如果由于原料中含铁量的降低，或是配合料中引入氧化剂，造成玻璃液透热度的增加，玻璃液温度提高，这样也可能出现二次气泡。

熔制含有芒硝（Na2SO4）的配合料时，在熔化带应使芒硝分解完全，玻璃液中的SO3含量不应超过0.35~0.4%，并尽可能地避免在冷却或成形时受还原焰的作用引起二次气泡。

在冷却带或成形带所用的耐火材料不能含有还原剂夹杂物，如焦碳、碳化物、硅酸亚铁、铁珠或硫化物等，否则将产生由灰泡至较大的气泡。

以硫化物着色的玻璃液与含有硫酸盐的玻璃液接触时，由于含有不同氧化程度的硫互相反应放出SO2，产生二次气泡的危险比较大。

其中多硫化物、硫铁化物与SO3的反应如下：（1）5SO3+Na2S2→Na2O+7SO2↑或5Na2SO4+Na2S2+6SiO2→6Na2SiO3+7SO2↑（2） 2 NaFeS2+11SO3→2FeO+Na2O+15SO2↑因此，以硫碳着色的棕色玻璃，不能加入含有SO3的无色玻璃，以免由于不同熔体的相互作用使平衡状态转变导致气泡的发生。

将已经变成棕色和还是无色的两种玻璃熔化在一起，就很容易证明上述发生气泡的反应。

不同化学组成的玻璃液混合时，由于相互间的作用，也可以造成二次气泡，在含有硫酸盐的玻璃中，硫酸盐能被二氧化硅所分解：Na2SO4+nSiO2→Na2O·nSiO2+SO3根据试验证明，在同一时间及温度下，熔体中二氧化硅含量增加1%时，分离出来的SO3量约为0.03%。

因此，当含氧化硅较多的玻璃液与含氧化硅较少的玻璃液接触时，由于氧化硅含量的增加，平衡被破坏，其残余气体被排出而形成气泡。

由此可见，在更换玻璃的化学组成同（换料）时，需要有一个逐步过渡的过程，不能采用另一种化学组成直接更换的方法。

在冷却带和通道及流料槽处，由于窑炉气体介质中含有SO2和O2，或由于炉气的还原性而产生硫化物，也可能产生二次气泡。

冷却带和成型部的耐火材料气孔中排出的气体或是其中的硅酸铁在耐火材料表面上被还原，也要产生大量的二次气泡。

配合料中的易挥发组分自表面挥发，造成玻璃液表面层成分变化，产生析晶和条纹，同时伴随有少量的二次气泡。

或由于表面挥发后，吸收窑内气体介质，吸收水分致使玻璃液表面层起泡。

在生产中可以用通入易挥发分饱和蒸气的方法或是用料道密封的方法，防止表面挥发。

有时，也有由于窑内气体压力的剧烈变化，或机械搅拌调节的不合适而引起二次气泡。

在电熔窑和辅助电熔窑中，靠近电极处的玻璃液电解时，产生灰泡和各种尺寸的气泡。

使用高稳定性材料做电极，注意电极在高温下被氧化并保持电极上安全的电流密度，可以避免由电极而引起的二次气泡。

3、外界空气气泡这种气泡来自配合料和成形操作过程。

配合料粉料的颗粒间隙和碎玻璃中包含的气体，碎玻璃表面吸附的气体都会引入到玻璃中。

这些气体在一定的熔制条件下应该排除出来。

但在实际上，它们或多或少地残留于玻璃中，造成气泡。

在成形过程中，由于夹入空气造成气泡是比较经常的现象。

例如人工吹制用吹杆挑料时，吹杆插入玻璃液的方向不对，或卷料时操作不当，会压入或卷入空气。

在真空吸料中，当吸料头吸料切断后，由于吸料头后退，使凸起的玻璃液倒下压入空气，造成下一个吸料中带有气泡。

在吸料头后退之前，加上一个向上提起的动作，这咱缺陷便可克服。

又如，供料机供料时，冲头提起过高可能吸入空气产生气泡。

更换冲头时温度太低也会使其吸附的气体膨胀起泡。

这种气泡的主要特点是，气泡比较大，一般直径都在2mm以上，而且经常出现在制品的固定部位上，但分布很不规则。

4、耐火材料气泡玻璃和耐火材料间的物理化学作用会引起许多气泡的产生。

耐火材料本身有一定的气孔率，当接触玻璃液时，由于孔隙的毛细管作用将玻璃液吸入，气孔中的气体被排挤到玻璃液内，值得重视的是孔隙容积放出气泡的气体量是相当可观的。

耐火材料中所含铁的化合物，对于玻璃液内残余盐类的分解起催化作用也将引起气泡。

在还原焰中烧成的耐火材料，其表面上和气孔内存在着碳素，这些碳素的燃烧也能形成气泡。

耐火材料气泡的气体组成主要是SO3、CO2、O2和空气等。

为了防止这些气泡的产生，必须提高耐火材料的质量。

在操作上也应当尽可能地稳定熔窑的作业制度、如温度制度要稳定，温度不要过高，以避免加剧侵蚀耐火材料。

玻璃液面稳定对减少耐火材料的侵蚀有着重要的意义。

5、金属铁引起的气泡在池窑和坩埚窑的操作中，不可避免地使用铁件，如窑的构件、工具等。

有时因操作不慎，偶然落入玻璃液中，逐渐溶解，使玻璃着色，而铁件中所含的碳与玻璃中的残余气体相互作用排出气体，形成气泡。

这种气泡的周围常常有一层为氧化铁所着色而成的褐色玻璃薄膜，有时还出现褐色条纹，或附着有棕色条纹的痕迹，甚至还可能充满了深色的铁化合物，它们的颜色由棕色到绿色。

还有一种特殊情况是气泡带有一小块金属或其氧化物，在显微镜下可以看到棕色到鲜明的西红柿色的硅酸铁结晶体。

为了防止这种气泡的产生，除了注意配合料中不能含有金属铁质外，成形工具的质量，特别是浸入玻璃液内的部件质量要好，使用方法要得当。

6、锡槽气泡：在正常生产工艺制度下，玻璃板下表面，不断地出现玻璃板下形成开口泡，即可明确判定为“锡槽气泡”。

锡槽气泡是浮法玻璃所特有的气泡。

产生锡槽气泡的原因主要有以下几个：①、锡槽槽底因素：如果锡槽槽底耐火材料用现场捣打的耐火混凝土，厚度大多在500mm以上，由于该槽底耐火材料水分多，厚度大，即使烧烤时间较长，耐火混凝土的水分仍然无法全部排除，所以在投产后，当锡槽内温度变化时，耐热混凝土中残留水分不断地蒸发逸出，形成锡槽气泡，在锡槽槽底耐火材料施工中，如果出现锡槽槽底砖预留胀缝过大、石墨粉捣打不实、锡槽底砖与槽底钢板间间隙过大等问题，在加锡投产后，会出现锡槽槽底钢板局部温度过高，锡液不断地向槽底耐火材料的空隙中渗透，将空隙中的气体排挤出来，形成锡槽气泡；②、锡槽烘烤因素：锡槽烧烤过程中，如果锡槽槽底钢板温度太低，槽底砖和砖缝下部的易挥发性物质（如水分、油污、有机物杂质等）难以在短时间内完全排除，回锡投产后，当锡槽槽底温度升高时，这些易挥发性物质继续挥发而形成锡槽气泡。