Effects of small amounts of water on the viscosity, glass transition temperature and vickers hardness of silicate glasses

乾燥窒素中での加熱及び水蒸気の吹き込みによって水含有量がそれぞれ 0.009～0.085 wt% 及び 0.009～0.063 wt% の範囲で変化するソーダ石灰シリカガラス及びアルカリ鉛ケイ酸塩ガラスを調製した. これらのガラスの低温粘度, 熱膨張係数, ガラス転移点及びビッカース強度を水含有量の関数として測定した. 550℃における logη の減少はソーダ石灰シリカガラスでは 0.076 wt% の水含有量の増加に対して, また, アルカリ鉛ケイ酸塩ガラスにおいては 0.054 wt% の水含有量の増加に対して約1であった. 熱膨張係数については水含有量による系統的な変化は認められなかった. ガラス転移温度は上記の水含有量の増加に対して約25℃低下した. ビッカース硬度は水含有量が増すと低下した. すなわち, ソーダ石灰ガラスでは 0.009 wt% の水に対する 480 kg/mm2 から0.085 wt% の水に対する 440 kg/mm2 まで低下し, アルカリ鉛ケイ酸塩ガラスでは 0.009 wt% の水に対する 430kg/mm2 から0.063% の水に対する 395 kg/mm2 まで低下した. これらの性質の変化を水がガラス構造中に弱い切れ目をつくると考えることによって説明した.A soda-lime-silica and an alkali lead silicate glass with varying amounts of water between 0.009 wt% and 0.085 wt% and between 0.009 wt% and 0.063 wt%, respectively, were prepared by heating in dried nitrogen and bubbling the water vapor. Low temperature viscosities, thermal expansion coefficients, glass transition temperatures and Vickers hardness of these glasses were measured as functions of the water content. The decrease in logη at 550℃ was abort one for the increase of the water content of 0.76 wt% in the soda-lime-silica glass and of 0.054 wt% in the alkali lead silicate glass. No systematic variation with the water content was observed for the thermal expansion coefficient. The glass transition temperature was lowered by about 25℃ for the increase of the water content mentioned above. The Vickers hardness was lowered with increasing water content ; it decreased from 480 kg/mm2 for 0.009 wt% water to 440 kg/mm2 for 0.085 wt% water for the soda-lime-silica glass and from 430 kg/mm2 for 0.009 wt% water to 395 kg/mm2 for 0.063 wt% water for the alkali lead silicate glass. These changes in properties were explained on the basis of the concept that water produces weak break points in the structure of glass