專利名稱：改變液態(tài)玻璃試樣界面張力的方法和實施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改變液態(tài)玻璃試樣的界面張力的方法以及用于實施該方法的裝置。
背景技術(shù)：
目前生產(chǎn)的光學(xué)透鏡，還有其它彎曲的玻璃件，在澆注過程之后經(jīng)過多道工序磨削，并由此具有所要求的曲率半徑。采用單個磨削-和拋光工序由于花費時間長和機械制造技術(shù)較復(fù)雜，造成很高的生產(chǎn)成本。
US-A-3 535 100公開了一種此類型的方法。其中描述了一種方法，用于改變液態(tài)玻璃試樣的形狀，其中，將玻璃試樣置于一導(dǎo)電的底座上，并通過可與玻璃試樣連接的接觸部位，將電壓施加到玻璃試樣上。
在這種情況下導(dǎo)電底座本身是導(dǎo)電的液體。因玻璃試樣內(nèi)部電流引起的界面張力的變化使玻璃試樣的形狀發(fā)生改變。然而，在造型和光潔度方面需要滿足很高要求的光學(xué)玻璃中，使用這種方法會出現(xiàn)問題。此方面的原因在于，玻璃試樣中所含離子、特別是堿離子隨著時間的進展而具有非均質(zhì)特性，因為玻璃試樣隨著時間進程而冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
在這一背景下，本發(fā)明的任務(wù)是這樣進一步改進這種方法，從而解決所提到的問題。
另一部分任務(wù)在于提供一種用于實施該方法的裝置。
該任務(wù)依據(jù)本發(fā)明采用這樣的方法得以實現(xiàn)，其中，將所要加工的玻璃試樣在導(dǎo)電底座上加熱。由此，在施加電壓期間，玻璃試樣的溫度可以保持不變。
此外，液態(tài)下玻璃的界面張力也受其化學(xué)成分的影響，例如，降低堿離子或者堿土離子的含量會導(dǎo)致界面張力的提高。
通過施加電壓，活動的離子，例如像堿離子Na+從玻璃試樣的界面移動到內(nèi)部。在正極性側(cè)上，它們從界面上減少并在負極性側(cè)上增加，這產(chǎn)生界面效應(yīng)。此時，接觸面的正極性導(dǎo)致界面張力提高、浸潤角增大并因此浸潤降低。
借助該新方法，造型時可以對某些形狀部位的充填進行控制。這一點不但在微觀意義上適用于造型材料的微觀結(jié)構(gòu)和可滲透性，而且在宏觀意義上也適用于例如造形中角的充填。
由于有目的地減少浸潤，所以待變形的流體狀玻璃試樣的表面變得平滑，因而造型工具的粗糙度或者局部破壞并沒有在玻璃件的整個深度上形成。此外，可以將加入造型工具中的結(jié)構(gòu)更為精確地在所要成型的液態(tài)玻璃試樣上形成。這一點在不施加電壓情況下，必要時只有在玻璃試樣的較高溫度時才能進行，因為無論是粘度和表面張力都會下降。然而，隨著玻璃試樣溫度的上升，粘附傾向的危險也在增長。此外，通過該方法，減少揮發(fā)性玻璃成分的揮發(fā)并由此減少對工具的污染。
部分任務(wù)利用一裝置得以解決，該裝置具有一個導(dǎo)電底座和一個可與液態(tài)玻璃試樣連接的接觸部位，用于施加電壓。因此，來自于電源的電流，通過可連接的接觸部位，經(jīng)過液態(tài)玻璃試樣傳到同樣與該電源連接的導(dǎo)電底座上。
具有優(yōu)點的是，該接觸部位包括一導(dǎo)線。
在一特殊的結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)電底座設(shè)計為用于玻璃試樣的加熱。
最好電壓為直流電壓，它可以處于0.1和100V之間。
然而也可以選擇使用帶有0.1至100V直流電壓成分的不對稱的交流電壓。


借助下面的八個附圖詳細介紹本發(fā)明。其中圖1a示出固態(tài)玻璃試樣和導(dǎo)電底座的側(cè)視圖；圖1b示出液態(tài)玻璃試樣和導(dǎo)電底座的側(cè)視圖；圖2a示出依據(jù)圖1b帶有施加電壓前導(dǎo)電接觸部位的視圖；圖2b示出依據(jù)圖2a施加電壓后的視圖；圖3示出在一未施加電壓的造型工具上的一個玻璃試樣；圖4在一造型工具上的一個玻璃試樣，示出其中造型工具在底座上施加負電位并在接觸部位上施加正電位；圖5在一造型工具上的一個玻璃試樣，示出其中造型工具在底座上施加正電位并在接觸部位上施加負電位；圖6示出在一底座上的一個液態(tài)玻璃試樣示意圖，其中底座帶有示出的浸潤角；
圖7示出處于帶有左浸潤角和右浸潤角的接觸部位和底座之間的液態(tài)玻璃試樣；圖8示出在電壓隨時間變化時，浸潤角的變化過程。
圖1a示出一個固態(tài)玻璃試樣1，將其在一導(dǎo)電底座2上加熱。另一種可行性在于，根據(jù)圖1b，經(jīng)加熱呈液態(tài)的玻璃試樣1置放到導(dǎo)電底座2上。
在圖2a和2b中，液態(tài)玻璃試樣1分別處于導(dǎo)電底座2上，在其自由表面11上通過接觸部位3與導(dǎo)線4實現(xiàn)電連接。圖2a中未施加電壓的玻璃試樣1具有基本上球形的形狀，而在施加電壓后，由于玻璃晶格中活動離子的移動，界面張力發(fā)生變化并由此產(chǎn)生與圖2b相應(yīng)的外形。
圖3示出結(jié)構(gòu)化造型表面7上的玻璃試樣1，尖端8以平均深度進入其中。玻璃試樣1中未施加電壓。
與圖3不同的是，圖4中的結(jié)構(gòu)化造型表面7設(shè)計為導(dǎo)電底座2，并通過電線9與電源10連接。在圖4示出的設(shè)置中，導(dǎo)電底座2用負極6加壓。在自由表面11上，在接觸部位3上的導(dǎo)線4作用于玻璃試樣1上。該導(dǎo)線用正極5加壓。由于界面張力的變化，在結(jié)構(gòu)化造型表面7上設(shè)計的尖端8比未施加電壓時更深地滲入到平放的玻璃試樣1中。
圖5同樣示出在結(jié)構(gòu)化造型表面7上的一個玻璃試樣1，其中自由表面11在接觸部位3上與導(dǎo)線4電連接。在圖5中，通過接觸部位3與負極6相連和通過導(dǎo)電底座2與正極5相連，給玻璃試樣1施加電壓。其結(jié)果是，玻璃試樣1與圖3和圖4中示出的布置方式相比，幾乎沒有陷入結(jié)構(gòu)化造型表面7中，從而邊幾乎沒有形成玻璃試樣1中的結(jié)構(gòu)。
下面，借助圖6對處于導(dǎo)電底座2上的一個液態(tài)玻璃試樣1出現(xiàn)的三個相界固態(tài)/液態(tài)/氣態(tài)的界面張力進行矢量說明。在這里，從坐標原點12出發(fā)，從液態(tài)玻璃試樣1向外并平行于導(dǎo)電底座2產(chǎn)生由兩個相界固態(tài)/氣態(tài)而形成的界面張力σsg。在相反方向上，由兩個相界固態(tài)/液態(tài)產(chǎn)生的反向的界面張力σsl和從坐標原點12與自由表面11相切的、由界面液態(tài)/氣態(tài)產(chǎn)生的張力σlg。在這里，界面張力σsl與界面張力σlg形成一接觸角θ，其量可以通過Young公式計算σsg＝σsl+σlg*cosθ圖7示出處于一個導(dǎo)電底座2上的一個液態(tài)玻璃試樣1，取代導(dǎo)線4用上板13與玻璃試樣1相接觸。在這里，接觸部位3包括一個較大的平面區(qū)域。在圖7的示意圖中示出了與自由表面11相切的液態(tài)玻璃試樣1三個相界固態(tài)/液態(tài)/氣態(tài)的左側(cè)或右側(cè)上的界面張力σlgl和σlgr，此外還示出了所屬的浸潤角θl，θr。
根據(jù)這樣的試驗裝置，試驗結(jié)果由圖8相應(yīng)的曲線圖給出。在曲線圖中，橫座標為時間，兩個坐標上為浸潤角θl，θr和上板13的施加電壓。
試驗開始時，所施加的電壓先為0V，浸潤角θl，θr在80°和90°之間。接著，上板13上的電壓變?yōu)?1V，保持約400秒。在此期間，兩個浸潤角θl，θr增大15°或10°。
接著，將電壓重新調(diào)為0V，并斷開約400秒。浸潤角θl，θr在此期間保持在此前它所接受的水平上。
隨著在上板上施加+1V的電壓，兩個浸潤角θl，θr下降，其中，此前直線上升的浸潤角θl也很快下降。在上板4上施加的+1V電壓水平500秒后，電壓重新斷開約600秒。在此期間，浸潤角θl，θr保持在近似不變的水平，以便然后在上板13上施加-1V的電壓時，重新以相同的程度上升。
參考符號表1 玻璃試樣2 導(dǎo)電底座3 接觸部位4 導(dǎo)線5 正極6 負極7 結(jié)構(gòu)化的造形表面8 尖端9 電線10 電源11 自由表面12 坐標原點13 上板σsg界面張力 固態(tài)/氣態(tài)σsl界面張力 固態(tài)/液態(tài)σlg界面張力 液態(tài)/氣態(tài)σlgl界面張力 液態(tài)/氣態(tài)/左側(cè)σlgr界面張力 液態(tài)/氣態(tài)/右側(cè)θ 浸潤角θl浸潤角 左側(cè)θr浸潤角 右側(cè)
權(quán)利要求
1.用于改變一個液態(tài)玻璃試樣(1)的界面張力的方法，其中，將液態(tài)玻璃試樣(1)置于導(dǎo)電底座(2)上，通過可與玻璃試樣(1)連接的接觸部位(3)向玻璃試樣(1)施加電壓，其特征在于，所要加工的玻璃試樣(1)在導(dǎo)電底座(2)上加熱。
2.用于實施依據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的裝置，其特征在于，一個導(dǎo)電底座(2)和一個可與液態(tài)玻璃試樣(1)連接的接觸部位(3)用于施加電壓，其中，導(dǎo)電底座(2)設(shè)計為用于將玻璃試樣(1)加熱。
3.按權(quán)利要求2所述的裝置，其中，接觸部位(3)包括一根導(dǎo)線(4)。
4.按權(quán)利要求2或3所述的裝置，其中，電壓為直流電壓。
5.按權(quán)利要求4所述的裝置，其中，直流電壓處于0.1和100V之間。
6.按權(quán)利要求2或3所述的裝置，其中電壓為帶有0.1至100V直流電壓成分的不對稱的交流電壓。
全文摘要
涉及一種用于改變一個液態(tài)玻璃試樣(1)的界面張力的方法以及實施該方法的裝置。在制造光學(xué)透鏡和其它彎曲的玻璃件時，經(jīng)過多道磨削－和拋光工序達到所要求的曲率。由于花費時間長和機械制造技術(shù)較復(fù)雜，造成很高的生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一方法，減少玻璃試樣(1)造型中的用工量。此外，提出一種實施該方法的裝置。該任務(wù)依據(jù)本發(fā)明采用一種方法得以解決，其中，將液態(tài)玻璃試樣(1)置于導(dǎo)電底座(2)上，并通過可與玻璃試樣(1)連接的一個接觸部位(3)向玻璃試樣(1)中施加電壓。適于實施該方法的裝置具有一個導(dǎo)電底座(2)和一個可與液態(tài)玻璃試樣(1)連接的接觸部位(3)，用于施加電壓。
文檔編號C03B19/02GK1438191SQ03120698
公開日2003年8月27日 申請日期2003年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者U·施特爾, O·克勞森, R·－D·維爾納 申請人:肖特玻璃制造廠