Kvarčno steklo: proizvodne lastnosti, GOST. Kvarčno steklo optično: uporaba

Steklo - eden najstarejših materialov, ki se na široko uporablja na vseh področjih človeške prakse zaradi vrste uporabnih lastnosti in kakovosti. V času svojega obstoja (in to je več kot 5000 let), je njegova kemična formula ostala praktično enaka, spremenile so se le njegove lastnosti.

Kremenovo steklo

Skozi leta so ljudje poskušali ustvariti stekla bolj pregledno in odporno na različne uničujoče dejavnike. Zaradi te namerne popolnosti so se pojavile kremenčeve kozarce - povsem nova vrsta materiala z značilnostmi, ki zavirajo zavest. Morda je to steklo, ki bo določilo smer nadaljnjega razvoja človeštva. Kvarčno steklo je produkt taljenja čistega silicijevega oksida (SiO ₂ ). Za razliko od navadnega stekla je ta material v amorfnem stanju, to je, da nima točne točke tališča, in ko se segreva iz trdne snovi v tekoče stanje, postopoma prehaja. V mnogih pogledih zaradi tega premoženja kremena ali silikata, steklo je našel tako široko uporabo v industriji.

Sestava kremenčevega stekla

Amorfnost materiala je razložena s svojo strukturo, ki temelji na tetrahedri silicija in kisika. Molekule SiO ₂ "vezujejo" med seboj zaradi vzajemne privlačnosti atomov kisika. Skupaj tvorijo tridimenzionalne mreže, kljub dejstvu, da v dogovoru z molekulami ni nobenega strogega reda. Zato kremenčeva stekla imajo lastnosti amorfnih materialov.

Silikatno steklo, kot običajno, dobimo s taljenjem surovin. Kot tak lahko uporabimo čisto kremenčevo kristalno kristalno, žilast kremenček, kremenčev pesek in silicijev dioksid, pridobljen z umetnimi sredstvi.

Razlike kvarčnega stekla iz klasičnih

Odvisno od izbrane vrste surovin se določijo tudi določene lastnosti končnega izdelka. Torej, da dobimo kristalno čisto in prozorno snov, uporabimo kamninski kristal.

Glavna razlika med silikatnim steklom in navadnim steklom je visoka točka tališča - več kot 1500 ° C. Hkrati pa silikonski oksid v vidnem spektru začne snemati intenzivno svetlobno sevanje, to pomeni, da začne sijati.

Zaradi amorfne strukture surovin se proces taljenja lahko nadaljuje že dalj časa. Stitena sestava ima visoko viskoznost, ki ne omogoča, da se spoji ali premika. To otežuje izdelavo kremenčevega stekla z enako debelino stene.

Proizvodne značilnosti

Glede na vse te značilnosti je proizvodnja silikatnega stekla možna samo na specializirani opremi. V topilih je treba vzdrževati visoko temperaturo, za ustvarjanje steklenih izdelkov pa je treba vzdrževati tok odprtega plamena pri temperaturi 1800 ° C in več.

V proizvodni sobi so naložene tudi posebne zahteve - mora biti sterilno. Majhno število tujih delcev bo neizogibno vodilo v dejstvo, da se bodo končana kvarčna stekla kmalu počila in izgubila svoje lastnosti. Posebne lastnosti naj bi imelo proizvodno osebje - pihalniki stekla. Morajo se ukvarjati z izjemno visokimi temperaturami - ena napaka med delom lahko povzroči resne poškodbe, opekline.

Vsa glavna orodja za pihanje stekla so izdelana iz toplotno odpornih materialov - granita, volframa, ki je med drugim zelo pomembna. Zato morajo biti zaposleni fizično močni in trajni.

Lastnosti kremenčevega stekla

Silikatno steklo ima nizko električno prevodnost, zato se pogosto uporablja kot dielektrik v kompleksnih električnih aparatih. Glavne uporabne lastnosti, ki jih imajo kremenčeva očala, lahko razdelimo na tri skupine:

1. Toplotno. Odpornost proti visokim temperaturam (1200 С ^о ), visok koeficient raztezanja temperature (15-krat vecji od tiste iz navadnega stekla), ki povzroca odpornost na ostre in znacilne temperaturne nihanje (v proizvodnji se produkt ohladi s curkom ledene vode).
2. Kemikalije. Steklo je kemijsko nevtralno, ne reagira z vsemi alkalijami in kislinami, razen fosforne in fluorovodikove kisline (reakcija se začne pri temperaturah nad 300 ° C).
3. Optični. Lomni količnik kremenčevega stekla je 150 krat nižji od običajnega stekla (n _e = 1,46). Zaradi tega brezhibno prehaja ne le sončna svetloba in navadna svetloba, temveč tudi ne odloži bodisi infrardečega ali ultravijoličnega sevanja.

Vse te lastnosti omogočajo uporabo kremenčevega stekla kot gradbenega materiala, pa tudi za izdelavo laboratorijskih steklenih izdelkov, optičnih instrumentov, električne opreme, toplotno odpornih ognjevzdržnih materialov. Eno glavnih področij uporabe je proizvodnja optičnih vlaken.

Optično kremenčevo steklo

Odvisno od tehnologije, uporabljene pri proizvodnji kremenčevega stekla, je lahko neprozorna in prozorna. V prvem primeru bo njegova struktura vsebovala veliko število plinskih mehurčkov, ki intenzivno razpršijo svetlobo. Prozorno steklo ali kvarčno optično steklo, kot ga pravimo, je popolnoma homogeno, ne vsebuje mehurčkov. Zaradi te lastnosti se material uporablja pri proizvodnji optičnih kablov za hiter prenos podatkov, optične leče in prizme.

Žigi in serije optičnih stekel

Obstaja več znamk optičnega stekla: KU-1, KI in KV. Izdelki se med seboj razlikujejo po sposobnosti prenosa vidnega, ultravijoličnega in infrardečega sevanja. Najbolj pregleden je KI steklo - sposoben je prenašati svetlobo pri valovni dolžini 2600-2800 nm, najmanj pregleden - KV. Odvisno od uporabljenih surovin lahko različne zmogljivosti prenosa svetlobe vsebujejo kvarčno optično steklo. GOST 15130-86 vsebuje informacije o treh serijah:

• 0 - material, ki se uporablja v normalnih obratovalnih pogojih;
• 100 - steklo, odporno proti ionizirajočemu sevanju nepomembne sile;
• 200 - surovine, ki se lahko uporabljajo v pogojih intenzivnega ionizirajočega sevanja.

Znamka in vrsta stekla oblikujeta šifro proizvodnje. Uporablja se pri proizvodnji in določi posebno vrsto stekla. V naši državi ni enotnega sistema šifriranja, zato vsako podjetje označuje svoje izdelke glede na lastno razumevanje.

Področje uporabe

Veliko število različnih izdelkov je narejeno iz silikatnega stekla. V znanstvenih in industrijskih laboratorijih so povpraševanje po kremenčevih steklenih ceveh, ki se uporabljajo za merjenje nivoja tekočin, proizvodnjo električnih grelnikov, izvajanje kemičnih reakcij in shranjevanje agresivnih snovi.

Obsežna uporaba v prejetih proizvodih in nepregledno steklo. Uporablja se, kadar je nadzor nad tekočimi izdelki potreben pri visokih temperaturah in se zaradi nizkih stroškov uporablja splošno.

Optično steklo se uporablja v ladjedelništvu in raketni konstrukciji, predvsem za proizvodnjo svetlobnih naprav. V petrokemičnih tovarnah se ta material vrednoti zaradi visoke odpornosti proti kemikalijam in se uporablja za nadzorovanje agresivnih tekočin. V zrakoplovih so stekla zasteklili in jih uporabljali tudi kot toplotno izolacijo.

Proizvajalci proizvajajo izdelke v skladu z zahtevami GOST 22291-83. Kvarčno steklo, cevi, okna, prizme, leče in drugi izdelki so izdelani tako masivno kot posamično.