Kvarcüvegek: termelési jellemzők, GOST. Kvarc optikai üveg: alkalmazás

Az üveg az egyik legősibb anyagamelyet az emberi gyakorlat minden területén széles körben alkalmaznak hasznos tulajdonságok és tulajdonságok összessége miatt. Fennállása alatt (és ez több mint 5 ezer éve) kémiai képlete gyakorlatilag változatlan maradt, csak a minősége változott.

Kvarc üveg

Az ember évek óta arra törekszik, hogy alkossonaz üveg egyre átlátszóbb és ellenállóbb a különböző roncsoló tényezőkkel szemben. E szándékos fejlesztés eredményeként megjelent a kvarcüveg – egy teljesen új típusú anyag, olyan tulajdonságokkal, amelyek ámulatba ejtik az elmét. Talán ez az üveg határozza meg az emberiség további fejlődésének irányát.

A kvarcüveg tiszta szilícium-oxid (SiO) olvadó terméke₂).A közönséges üveggel ellentétben ez az anyag amorf állapotban van, vagyis nincs pontos olvadáspontja, és hevítéskor fokozatosan szilárd halmazállapotból folyékony állapotba megy át. Leginkább ennek a tulajdonságának, a kvarcnak vagy szilikátnak köszönhető, hogy az üveg széles körben elterjedt az iparban.

Kvarcüveg szerkezet

Az anyag amorf jellegét a szilícium-oxigén tetraédereken alapuló szerkezete magyarázza. SiO molekulák₂ Az oxigénatomok kölcsönös vonzása miatt "kötődnek" egymáshoz.

Együtt háromdimenziós hálózatokat alkotnak, annak ellenére, hogy a molekulák egymáshoz viszonyított elrendezésében nincs szigorú sorrend. Ezért a kvarcüvegek az amorf anyagok tulajdonságaival rendelkeznek.

A szilikátüveget a közönséges üveghez hasonlóan úgy állítják előaz alapanyag olvasztása. Mint ilyen, tiszta szilícium-dioxid használható - hegyikristály, vénás kvarc, kvarchomok, valamint mesterségesen előállított szilícium-oxid.

Különbségek a kvarcüveg és a közönséges között

A kiválasztott alapanyag típusától függően a végtermék bizonyos tulajdonságait is meghatározzák. Tehát a kristálytiszta és átlátszó anyag előállításához strasszot használnak.

A fő különbség a szilikátüveg és a közönséges üveg között a magas olvadáspont - több mint 1500 С^{körülbelül}... Ebben az esetben a szilícium-oxid a látható spektrumban intenzív fénysugárzást kezd kibocsátani, azaz világítani kezd.

Az alapanyag amorf szerkezete miatt az olvasztási folyamathosszú ideig folytatható. Az olvadt kompozíció nagy viszkozitású, ami nem teszi lehetővé, hogy felhalmozódjon vagy elmozduljon. Ez megnehezíti az azonos falvastagságú kvarcüveg gyártását.

Termelési jellemzők

Tekintettel az összes felsorolt ​​tulajdonságraszilikátüveg gyártása csak speciális berendezéseken lehetséges. A kohóknak magas hőmérsékletet kell fenntartaniuk, az üvegtermékek előállításához pedig 1800 C-os nyílt lángsugarat kell fenntartani.^{körülbelül} és magasabb.

Külön követelmények vonatkoznak rágyártási terület - sterilnek kell lennie. Az idegen részecskék jelentéktelen mennyisége elkerülhetetlenül ahhoz vezet, hogy a kész kvarcüvegek hamarosan megrepednek és elvesztik tulajdonságaikat.

Az alkalmazottaknak különleges tulajdonságokkal is rendelkezniük kell.gyártás - üvegfúvók. Rendkívül magas hőmérséklettel kell megküzdeniük - egy-egy hiba a munka során súlyos sérülésekhez, égési sérülésekhez vezethet.

Minden nagyobb üvegfúvó szerszámot gyártanakhőálló anyagokból - gránitból, volfrámból, amelyek többek között nehézek. Ezért az alkalmazottaknak fizikailag erősnek és kitartónak kell lenniük.

Kvarcüveg tulajdonságai

A szilikát üveg alacsony teljesítményűelektromos vezetőképesség, ezért gyakran használják dielektrikumként összetett elektromos készülékekben. A kvarcüveg fő hasznos tulajdonságai három csoportra oszthatók:

1. Termikus. Magas hőmérséklettel szembeni ellenállás (1200 С^{körülbelül}), nagy hőtágulási együttható(15-ször magasabb, mint a közönséges üvegé), ami meghatározza az éles és jelentős hőmérséklet-ingadozásokkal szembeni ellenállást (a gyártás során a termékeket jeges vízsugárral hűtik).
2. Kémiai. Az üveg kémiailag semleges, nem lép reakcióba minden lúggal és savval, kivéve a foszfort és a hidrogén-fluoridot (a reakció 300 C feletti hőmérsékleten kezdődik^{körülbelül}).
3. Optikai. A kvarcüveg törésmutatója 150-szer alacsonyabb, mint a közönséges üvegeké (n_e= 1,46). Ennek köszönhetően nem csak a napfényt és a közönséges fényt ereszti át hibátlanul, de nem blokkolja az infravörös vagy ultraibolya sugárzást sem.

Mindezek a tulajdonságok lehetővé teszik a kvarc használatátüveg, mint építőanyag, valamint laboratóriumi üvegáru, optikai műszerek, elektromos berendezések, hőálló tűzálló anyagok gyártásához. Alkalmazásának egyik fő területe az optikai szálak gyártása.

Optikai kvarcüveg

A gyártásban használt felhasználástól függőenA kvarcüveg technológia lehet átlátszatlan és átlátszó. Az első esetben nagyszámú gázbuborék lesz jelen a szerkezetében, amelyek intenzíven szórják a fényt.

Átlátszó üveg vagy kvarcüvegoptikai, ahogyan más néven is nevezik, abszolút homogén, nem tartalmaz buborékokat. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően az anyagot nagy sebességű optikai kábelek, optikai lencsék és prizmák gyártására használják.

Optikai üveg márkák és sorozatok

Számos optikai üveg márka létezik:KU-1, KI és KV. A termékek különböznek a látható, ultraibolya és infravörös sugárzás átvitelére való képességükben. A legátlátszóbb üveg a KI - 2600-2800 nm hullámhosszú fényt képes átereszteni, a legkevésbé átlátszó a KB.

A felhasznált nyersanyagoktól függően a kvarc optikai üveg különböző fényáteresztő képességgel rendelkezhet. A GOST 15130-86 három sorozatról tartalmaz információkat:

• 0 - normál üzemi körülmények között használt anyag;
• 100 - üveg ellenáll az alacsony erősségű ionizáló sugárzásnak;
• 200 - nyersanyagok, amelyeket intenzív ionizáló sugárzás esetén szabad használni.

Az üveg márka és sorozata alkotja a termékkódot.A gyártás során alkalmazzák, és meghatározza az adott üvegtípust. Hazánkban nincs egységes titkosítási rendszer, így minden cég saját felfogása szerint jelöli ki termékeit.

Alkalmazási kör

Szilikát üvegből nagyméretűsokféle termék. A tudományos és ipari laboratóriumokban keresettek a kvarcüveg csövek, amelyek folyadékszint mérésére, elektromos fűtőberendezések készítésére, kémiai reakciók lefolytatására és agresszív anyagok tárolására szolgálnak.

Széles körben használják a gyártásban ésátlátszatlan üveg. Mindenhol használják, ahol a folyékony termékek magas hőmérsékleten történő szabályozására van szükség, és alacsony költsége miatt univerzálisan használják.

Az optikai üveget a hajó- ésrakétaipar, elsősorban világítótestek gyártásához. A petrolkémiai üzemekben ezt az anyagot a vegyszerekkel szembeni nagy ellenállása miatt értékelik, és korrozív folyadékok elleni védekezésre használják. Repülőgépeken beüvegezik a pilótafülkebe, és hőszigetelésként is használják.

A gyártók a termékeket a GOST 22291-83 követelményeinek megfelelően gyártják. Kvarcüveget, csöveket, ablakokat, prizmákat, lencséket és egyéb termékeket ömlesztve és egyedileg is készítenek.