Kvartsilasit: tuotannon ominaisuudet, GOST. Kvartsi-optinen lasi: sovellus

Lasi on yksi vanhimmista materiaaleistajota käytetään laajalti kaikilla ihmisen käytännön aloilla hyödyllisten ominaisuuksien ja ominaisuuksien vuoksi. Sen olemassaolon aikana (ja tämä on yli 5 tuhatta vuotta) sen kemiallinen kaava on pysynyt käytännössä samana, vain sen ominaisuudet ovat muuttuneet.

Kvartsilasi

Ihminen on pyrkinyt luomaan monien vuosien ajanlasi on yhä läpinäkyvämpi ja kestävämpi erilaisille tuhoaville tekijöille. Tämän tarkoituksellisen parannuksen tuloksena on ilmestynyt kvartsilasi - täysin uudenlainen materiaali, jonka ominaisuudet hämmästyttävät mieltä. Ehkä juuri tämä lasi määrää ihmiskunnan jatkokehityksen suunnan.

Kvartsilasi on puhtaan piioksidin (SiO₂).Toisin kuin tavallinen lasi, tämä materiaali on amorfisessa tilassa, toisin sanoen sillä ei ole tarkkaa sulamispistettä ja se kuumennettaessa siirtyy vähitellen kiinteästä tilasta nestemäiseen tilaan. Suurimmaksi osaksi tämän ominaisuuden, kvartsin tai silikaatin, vuoksi lasi on löytänyt niin laajaa käyttöä teollisuudessa.

Kvartsilasirakenne

Materiaalin amorfinen luonne selitetään sen rakenteella, joka perustuu pii-happitetraedreihin. SiO-molekyylit₂ "Sitoutuvat" toisiinsa happiatomien keskinäisen vetovoiman vuoksi.

Yhdessä ne muodostavat kolmiulotteisia verkkoja huolimatta siitä, että molekyylien järjestelyssä ei ole tiukkaa järjestystä suhteessa toisiinsa. Siksi kvartsilasilla on amorfisten materiaalien ominaisuudet.

Silikaattilasi, kuten tavallinen lasi, saadaansulatetaan raaka-aine. Sellaisena voidaan käyttää puhdasta piidioksidia - kivikideä, suonikvartsia, kvartsihiekkaa sekä keinotekoisesti saatua piioksidia.

Kvartsilasin ja tavallisen erot

Valitusta raaka-ainetyypistä riippuen määritetään myös jotkut lopputuotteen ominaisuudet. Joten kristallinkirkkaan ja läpinäkyvän materiaalin saamiseksi käytetään tekojalokiviä.

Suurin ero silikaattilasin ja tavallisen lasin välillä on sen korkea sulamispiste - yli 1500 С^noin... Tässä tapauksessa piioksidi alkaa lähettää voimakasta valonsäteilyä näkyvässä spektrissä, eli se alkaa hehkua.

Raaka-aineen amorfisen rakenteen vuoksi sulamisprosessivoi jatkua huomattavan kauan. Sulatetulla koostumuksella on korkea viskositeetti, mikä ei salli sen kasaamista tai siirtämistä. Tämän vuoksi saman seinämän paksuuden omaavan kvartsilasin valmistaminen on vaikeaa.

Tuotantotoiminnot

Ottaen huomioon kaikki luetellut ominaisuudetsilikaattilasin valmistus on mahdollista vain erikoistuneilla laitteilla. Sulattimien on pidettävä korkeaa lämpötilaa, ja lasituotteiden luomiseksi on välttämätöntä ylläpitää avointa liekkisuihkua 1800 C: n lämpötilassa^noin ja korkeampi.

Kohteelle on erityisiä vaatimuksiateollisuustilat - sen on oltava steriili. Pieni määrä vieraita hiukkasia johtaa väistämättä siihen, että valmiit kvartsilasit murtuvat pian ja menettävät ominaisuudet.

Työntekijöillä tulisi olla myös erityisominaisuuksia.tuotanto - lasipuhaltimet. Heidän on kohdeltava erittäin korkeita lämpötiloja - yksi virhe työn aikana voi johtaa vakaviin vammoihin, palovammoihin.

Kaikki tärkeimmät lasinpuhallustyökalut valmistetaanlämmönkestävistä materiaaleista - graniitti, volframi, jotka ovat muun muassa painavia. Siksi työntekijöiden on oltava fyysisesti vahvoja ja kestäviä.

Kvartsilasiominaisuudet

Silikaattilasilla on heikko suorituskykysähkönjohtavuus, joten sitä käytetään usein dielektrisenä monimutkaisissa sähkölaitteissa. Kvartsilasien tärkeimmät hyödylliset ominaisuudet voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

1. Lämpö. Kestävyys korkeille lämpötiloille (1200 С.^noin), korkea lämpölaajenemiskerroin(15 kertaa korkeampi kuin tavallisen lasin), joka määrittää vastustuskyvyn teräville ja merkittäville lämpötilan vaihteluille (tuotannossa tuotteet jäähdytetään jäävesisuihkulla).
2. Kemiallinen. Lasi on kemiallisesti neutraali, ei reagoi kaikkien emästen ja happojen kanssa, lukuun ottamatta fosfori- ja fluorivetyhappoa (reaktio alkaa yli 300 ° C: n lämpötiloissa^noin).
3. Optinen. Kvartsilasin taitekerroin on 150 kertaa pienempi kuin tavallisen lasin (n_e= 1,46). Tämän ansiosta se siirtää virheettömästi paitsi auringonvaloa ja tavallista valoa, mutta ei myöskään estä infrapuna- tai ultraviolettisäteilyä.

Kaikki nämä ominaisuudet sallivat kvartsin käytönlasi rakennusmateriaalina sekä laboratorion lasitavaroiden, optisten instrumenttien, sähkölaitteiden, kuumuutta kestävien tulenkestävien materiaalien valmistukseen. Yksi sen pääalueista on optisten kuitujen valmistus.

Optinen kvartsilasi

Tuotannossa käytetyn mukaankvartsilasitekniikka voi olla läpinäkymätöntä ja läpinäkyvää. Ensimmäisessä tapauksessa sen rakenteessa on suuri määrä kaasukuplia, jotka sirottavat voimakkaasti valoa.

Läpinäkyvä lasi tai kvartsilasioptinen, kuten sitä kutsutaan myös, on täysin homogeeninen, ei sisällä kuplia. Tämän ominaisuuden ansiosta materiaalia käytetään nopeiden optisten kaapelien, optisten linssien ja prismojen valmistuksessa.

Optisen lasin tuotemerkit ja sarjat

On olemassa useita optisen lasin tuotemerkkejä:KU-1, KI ja KV. Tuotteet eroavat toisistaan ​​kyvynsä välittää näkyvää, ultravioletti- ja infrapunasäteilyä. Läpinäkyvin lasi on KI - se pystyy siirtämään valoa aallonpituudella 2600-2800 nm, vähiten läpinäkyvä on KB.

Käytetyistä raaka-aineista riippuen optisella kvartsilasilla voi olla erilainen valonläpäisykyky. GOST 15130-86 sisältää tietoja kolmesta sarjasta:

• 0 - materiaali, jota käytetään normaaleissa käyttöolosuhteissa;
• 100 - lasi, joka kestää matalalujuista ionisoivaa säteilyä;
• 200 - raaka-aineet, joita saa käyttää voimakkaassa ionisoivassa säteilyssä.

Lasin merkki ja sarja muodostavat tuotekoodin.Sitä käytetään tuotannossa ja se määrittää tietyn tyyppisen lasin. Maassamme ei ole yhtä salausjärjestelmää, joten jokainen yritys nimeää tuotteitaan oman ymmärryksensä mukaan.

soveltamisalansa

Silikaattilasista tehdään isoerilaisia ​​tuotteita. Tieteellisissä ja teollisissa laboratorioissa kysytään kvartsilasiputkia, joita käytetään nestetason mittaamiseen, sähkölämmityslaitteiden valmistamiseen, kemiallisten reaktioiden suorittamiseen ja aggressiivisten aineiden varastointiin.

Sitä käytetään laajalti tuotannossa jaläpinäkymätöntä lasia. Sitä käytetään aina, kun on tarpeen hallita nestemäisiä tuotteita korkeissa lämpötiloissa, ja alhaisen hinnan vuoksi sitä käytetään laajalti.

Optista lasia käytetään laiva- jaraketit, pääasiassa valaisimien tuotantoon. Petrokemian laitoksissa tätä materiaalia arvostetaan sen korkean kemikaalienkestävyyden vuoksi ja sitä käytetään syövyttävien nesteiden hallintaan. Lentokoneissa ne on lasitettu ohjaamoon ja niitä käytetään myös lämpöeristeenä.

Valmistajat valmistavat tuotteita standardin GOST 22291-83 vaatimusten mukaisesti. Kvartsilasi, putket, ikkunat, prismat, linssit ja muut tuotteet valmistetaan sekä irtotavarana että erikseen.