玻璃熔体表面张力试验方法座滴法

玻璃熔体表面张力试验方法座滴法

国家标准 GB/T39797一2021 玻璃熔体表面张力试验方法座滴法 Testmethodforsurfaeetensionoflassmel一Sessiledropmethod 2021-03-09发布 2021-10-01实施 国家市场监督管里总局 发布 国家标涯花管委员会国家标准
GB/39797一2021 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由建筑材料联合会提出 本标准由全国工业玻璃和特种玻璃标准化技术委员会(SAC/TC447)归口 本标准起草单位:北京工业大学、厦门市计量检定测试院、湖州天时玻璃制品有限公司、彩虹显示器 件股份有限公司、蚌埠产品质量监督检验研究院、湖州金诺格拿威宝防火门窗有限公司、河北南玻玻璃 有限公司、建材检验认证集团股份有限公司、河南豫科光学科技股份有限公司、东莞市银泰丰光学 科技有限公司、江西沃格光电股份有限公司、贵州省建材产品质量检验检测院、山东乐和家日用品有限 公司苏州新吴光电科技有限公司、河南安彩高科股份有限公司、德州安盾电子有限公司、北京旭辉新锐 科技有限公司 本标准主要起草人李森蒋淑恋、田英良,宋卫荣、张坤,赵兴勇、武林雨、王为王长军、李俊杰 景志杰、张迅、汤占刚、杨会良、徐正本,康品春、王剑俊、李娜、卢婷,李洪亮,赵志永、张羽生、彭仕永、 苍利民、刘海燕、伦小羽、刘亚茹,黄博文
GB/39797一2021 玻璃熔体表面张力试验方法座滴法 范围 本标准规定了测量玻璃熔体表面张力的测量原理、仪器设备、试样、试验、结果计算与表示,试验 报告 本标准适用于座滴法测量玻璃熔体表面张力 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T1598铂姥10-铂热电偶丝、铂姥13-铂热电偶丝、铂姥30-铂姥6热电偶丝 GB/T11446.1电子级水 GB/T21389游标,带表和数显卡尺 GB/T26497电子天平 GB/T30071细颗粒高密度特种石墨产品 GB/T32201 气体流量计 YY/T0686医用锻 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 melt 玻璃熔体glass 高于软化点温度时呈现液体特征的玻璃 3.2 表面张力 Surfacetensi0n 熔体(液体)与气体界面相切处的单位长度作用力 3.3 座滴法sessiledropmethod 基于熔体(液体)在水平托板表面形成稳定椭球液滴的形状参数测量表面张力的方法 3,4 标定柱calihrationcolumn 用于图像像素尺寸标定的表面光滑圆柱体 测量原理 基于座滴法测量玻璃熔体表面张力,玻璃熔体在水平托板上受重力和表面张力共同作用形成旋转 轴对称椭球(见图1),椭球表面任一点的压力差与表面张力之间的关系见式(1.
GB/T39797一202 P- 根据BashforthAdams方程,将式(1)转化为式(2). Asb sinp =2十 R+元 Agb 由式(2)定义形状因子3== ,则表面张力可表示为式(3). Apgb 3 o= 式中 A！ -椭球表面任一点与顶点的压力差,单位为帕斯卡(Pa); 表面张力,单位为毫牛每米(mN/m); 曲面s点垂直纸面的曲率半径,单位为米(m): R 曲面S点另一半径,单位为米(m); R s点绕对称轴旋转的半径,单位为米(m). 过s点的切线与水平面的夹角 顶点o处曲率半径,单位为米(m); -液相与气相的常度差-单位为克每立方厘来(wcm) -重力加速度,单位为米每二次方秒(m/s); S点距离O点的垂直距离,单位为米m). 注:图中所示字母含义与式(1)式(3)中含义一致 玻璃熔体座滴形貌解析图 5 仪器设备 5.1主要仪器 5.1.1表面张力仪 表面张力仪由加热系统、托架,承托板,热电偶、光源、摄像系统、气体系统、计算系统构成,试验装置 如图2所示,试验装置应符合以下要求: a 加热系统的最高加热温度不低于1450C,应为水平管式加热炉,炉管内径30mm50mm 为宜,炉管两端宜采用透明熔融石英玻璃或透明蓝宝石片与炉外环境隔离,炉管内的匀温场长 度不小于50mm,控温偏差不大于1C b 托架应选用氧化铝含量质量分数)不低于98%的刚玉管(图2中的部件6),可进行水平调节， 光源光线应能从刚玉管中心通过,不影响玻璃熔体液滴的投影成像
GB/39797一2021 承托板应符合GB/T30071规定的高纯石墨材料,尺寸规格应符合长度30mm士1mm,宽度 20mm士1mm,厚度1mm一3mm,表面平整度小于0.04mm,粗糙度Ra小于0.02mm 热电偶应符合GB/T1598规定的I级要求,置于承托板和托架之间,与承托板距离2mm3nmm d 光源应为平行光源,色温5500K~6500K为宜 e f 摄像系统包括图像分辨率不低于1280×1024的CCD相机和可调焦光学镜头 气体系统包括缸气钢瓶(氮气纯度>99.9%)、减压阀、气体流量计等,气体流量计应符合 g GB/T32201要求 h)计算系统包括计算机、图像采集软件、表面张力计算软件 计算系统的表面张力输出精度不低 于0.1mN/m i一 说明: -计算系统; 托架; 热电偶; -摄像系统; -加热系统; 光源; 承托板; 气体系统 -试样" 图2试验装置示意图 5.1.2电子天平 电子天平应符合GB/T26497要求,最大称量不小于100g,检定分度值为0.lmg 5.1.3数显卡尺 数显卡尺应符合GB/T21389要求,测量长度范围0mm~150mm,分辨力不低于0.01mm 5.2辅助装置 5.2.1医用 医用锁应符合YY/T0686中的弯头无钩医用锻要求,长度140mm一200mm为宜 5.2.2标定柱 标定柱尺寸规格应符合直径5.00mm士0.10 圆柱度不大于0.01mm;高度8.00mm士 mm， 0.10mm,高度偏差不大于0.01mm;圆柱表面粗糙度Ra不大于0.01mm. 试样 6 试样应满足如下要求:
GB/T39797一202 选择无内在质量缺陷(气泡、条纹、结石等)玻璃块/片,将其击碎或划痕掰断,选取6个质量为 a 0.2g0,4g的玻璃颗粒/片 b 将选取的6个玻璃颗粒/片采用去离子水超声清洗10min,然后将其置于105C烘箱干燥,干 燥时间不小于30 最后将其移人干燥器冷却待用 min， 试验条件 试验应在20笔士5C的环境温度下进行 8 试验 8.1单位尺寸像素数测量 用数显卡尺测量标定柱直径,记为D,单位为mm 将石墨承托板摆放在托架上,然后将标定柱置 于石墨承托板中央,启动光源、摄像系统和计算系统,调节摄像系统使标定柱图像清晰,应用计算系统测 量标定柱图像的像素数,记为P,则单位尺寸像素数为P/D,将其作为计算系统的基本参数值 8.2表面张力仪核查 在室温条件下,采用分辨力0.1亿数字温度计测量试验环境温度用符合 GB/T11446.1要求的 Ew-I级去离子水进行表面张力仪核查,核查时间应在5min内完成,测量结果与去离子水的标称值 见附录A的表A.1)相对误差应小于2%.否则应对试验装置及测量系统进行必要的调整 8.3测试步骤 警示使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验 本标准并未指出所有可能的安全问 题 使用者有责任采取适当的安全和健康措施,并保证符合国家有关法规规定的条件 测试应按以下步骤进行试验 试验前,检查仪器设备处于初始状态,开启与仪器设备相关电源 a 打开气体系统,通人氮气流量1L/min一3L/min为宜 b 借助医用锻将石墨承托板摆放在托架上,然后从干燥器中取出1个试样,将其置于石墨承托板 c 中央,然后按10C/min士5C/min进行升温,在升温过程中注意观察试样的形态变化,记录 试样转变成椭球状的温度,将此温度作为试验温度; 使用医用锻从干燥器剩余试样中任意取出1个试样,然后用电子天平称量试样质量,记为m， 单位为g; 将托架快速移出加热炉管,迅速更换石墨承托板和试样,试样应位于石墨承托板中央,然后将 托架移人加热炉,使其复位; 在试验温度下将试样加热30min,使试样转变成稳定的椭球状液滴如图1所示),调整相机 使椭球状液滴处于视像中心,然后拍摄获取椭球状液滴图像 计算系统对椭球状液滴图像进行分析,获得试验温度下的试样体积V,单位为em',然后根据 g d)称量的试样质量m,计算得到玻璃熔体密度p,单位为g/em; 在计算系统中输人玻璃熔体密度p,通过表面张力计算软件获得表面张力值a,在10s内快速 h 采集20个表面张力数据; 将剩余4个试样按d)~h)步骤执行
GB/39797一2021 结果计算与表示 g.1数据处理 将每个试样所测得的20个数据进行分析,确定中位数,剔除与中位数相对偏差大于3%的数据 将剔除后数据计算算术平均值,保留一位小数,即为每个试样的表面张力值,记为ai,o,d,a(,a 最后将五个试样表面张力值(a,o,a,o,d,)的最大值和最小值剔除,计算余下三个试样表面张 力值的算术平均值,保留一位小数,记为口,口即为该试样在试验温度下的表面张力值 9.2结果表示 因玻璃熔体表面张力受温度影响,表面张力可记为r 若试验温度为1030C,所测表面张力值为 333.3mN/m,则表示为aw9c=333.3mN/m. 10试验报告 试验报告至少应包括以下内容 依照的标准(本标准编号); a b 试样品种和名称; 试样数量; c d试验温度; 测试结果 e 检验人,审核人、日期; 其他相关信息 g
GB/T39797一2021 附 录 A 规范性附录) 不同室温条件去离子水与空气界面的表面张力 不同室温条件去离子水与空气界面的表面张力见表A.1 表A.1不同室温条件去离子水与空气界面的表面张力 室温温度/C 表面张力/mN/m 室温温度/C 表面张力/mN/m 20 74.9 72.6 10 74.l 21 72.5 11 740 22 "2.3 73.8 72.2 12 23 13 24 73.7 72.0 14 25 73.5 71.9 15 73.4 26 71.7 16 73.3 27 71.6 17 73.1 28 71.4 2s 71.3 72.9 18 72.8 71. 19 30 注本表数据源于清华大学出版社《化工原理(第3版)上册第485页水的表面张力参数

玻璃熔体表面张力试验方法座滴法GB/T39797-2021

玻璃工业是重要的基础性工业，同时也是国民经济发展的支柱产业之一。而玻璃产品的质量关键在于玻璃熔体的品质，其中表面张力是评价玻璃熔体质量的重要指标之一。

表面张力是指液体静止状态下，液体表面与气体相接触时，液体表面上每单位长度所需的能量。表面张力大小受到温度、化学成分、杂质等因素的影响。因此，正确测量玻璃熔体表面张力具有重要意义。

GB/T39797-2021标准中规定的座滴法是一种常用的测量玻璃熔体表面张力的方法。其基本原理是：利用精密天平测量小滴在熔体表面停留时所受重力，结合自由下落法测定小滴直径，通过计算得出玻璃熔体表面张力。

座滴法试验步骤如下：

1. 首先，准备好试样和实验装置，并将试样加热至一定温度；
2. 将待测液体从导管中流出，形成一枚悬垂于导管口的小滴；
3. 调整小滴位置，使其恰好接触到熔体表面并停留不动；
4. 用精密天平称重，记录小滴所受重力值；
5. 测量小滴直径；
6. 通过计算公式计算出玻璃熔体表面张力。

需要注意的是，在进行座滴法实验时，应注意控制环境温度、排除气泡等可能影响测试精度的因素。

综上所述，GB/T39797-2021标准中规定的座滴法是一种可靠、准确的测量玻璃熔体表面张力的方法，对于玻璃工业生产和质量控制具有重要意义。

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