Gläser und amorphe Werkstoffe

Die Viskosität η (Pa·s) eines Kalk-Natron-Glases wird durch die VFT-Gleichung log₁₀η = A + B/(T − T₀) mit A = −2,5, B = 4300 K und T₀ = 520 K beschrieben. Welcher Wert kommt der Temperatur am nächsten, bei der die Viskosität 10¹² Pa·s erreicht (Richtwert für den oberen Kühlpunkt, nahe der Glasübergangstemperatur)?

  1. Aca. 817 K
  2. Bca. 878 K
  3. Cca. 297 K
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: A. ca. 817 K

Mit log₁₀η = 12 ergibt sich T − T₀ = B/(12 − A) = 4300/14,5 ≈ 297 K, also T ≈ 520 + 297 = 817 K (ca. 543 °C). Nach der VFT-Gleichung steigt die Viskosität bei Annäherung an T₀ steil an, als würde sie divergieren; damit lässt sich eine stärkere Temperaturabhängigkeit darstellen als mit einem Arrhenius-Ansatz. Ca. 878 K erhält man, wenn man A vernachlässigt und B/12 nimmt, ca. 297 K, wenn man vergisst, T₀ zu addieren. Bei der Glasverarbeitung formt man am Verarbeitungspunkt bei einer Viskosität von ca. 10³ Pa·s, hält das Glas in der Nähe des oberen Kühlpunkts bei ca. 10¹² Pa·s und kühlt es dann langsam bis unter den unteren Kühlpunkt (ca. 3×10¹³ Pa·s) ab, um Eigenspannungen abzubauen. Die Kenntnis des Viskositätsverlaufs mit der Temperatur ist die Grundlage für die Festlegung der Bedingungen für Formgebung und Kühlung.

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