Kvarcno staklo: proizvodne značajke, GOST. Kvarcno optičko staklo: primjena

Staklo je jedan od najstarijih materijalakoja se široko koristi u svim sferama ljudske prakse zbog skupa korisnih osobina i svojstava. Tijekom svog postojanja (a to je više od 5 tisuća godina), njegova kemijska formula ostala je praktički ista, samo su se njegove kvalitete promijenile.

Kvarcno staklo

Dugo godina čovjek je težio stvaranjustaklo je sve prozirnije i otporno na razne destruktivne čimbenike. Kao rezultat ovog svrhovitog poboljšanja pojavilo se kvarcno staklo - potpuno nova vrsta materijala s karakteristikama koje zadivljuju um. Možda je upravo ta čaša ta koja će odrediti smjer daljnjeg razvoja čovječanstva.

Kvarcno staklo je proizvod topljenja čistog silicijevog oksida (SiO₂).Za razliku od običnog stakla, ovaj je materijal u amorfnom stanju, odnosno nema točnu točku topljenja i zagrijavanjem postupno prelazi iz čvrstog u tekuće stanje. Dobrim dijelom upravo zbog ovog svojstva, kvarca ili silikata, staklo je našlo tako široku primjenu u industriji.

Struktura kvarcnog stakla

Amorfna priroda materijala objašnjava se njegovom strukturom koja se temelji na silicij-kisikovim tetraedrima. Molekule SiO₂ "Vežu se" jedni za druge zbog međusobne privlačnosti atoma kisika.

Zajedno čine trodimenzionalne mreže, unatoč činjenici da ne postoji strogi poredak u rasporedu molekula međusobno. Zbog toga kvarcne naočale imaju svojstva amorfnih materijala.

Silikatno staklo, poput običnog stakla, dobiva se pomoćutopljenje sirovine. Kao takav može se koristiti čisti silicijev dioksid - kameni kristal, žilasti kvarc, kvarcni pijesak, kao i umjetno dobiveni silicijev oksid.

Razlike između kvarcnog stakla i običnog

Ovisno o odabranoj vrsti sirovine, određuju se i neka svojstva konačnog proizvoda. Dakle, za dobivanje kristalno bistrog i prozirnog materijala koristi se vještački dijamant.

Glavna razlika između silikatnog stakla i običnog stakla je njegovo visoko talište - više od 1500 C.^oko... U tom slučaju silicijev oksid počinje emitirati intenzivno zračenje svjetlosti u vidljivom spektru, odnosno počinje svijetliti.

Zbog amorfne strukture sirovine, postupak topljenjamože se nastaviti još duže vrijeme. Rastopljeni sastav ima visoku viskoznost, što ne dopušta da se nakuplja ili pomiče. To otežava proizvodnju kvarcnog stakla iste debljine stjenke.

Proizvodne značajke

S obzirom na sve navedene značajkeproizvodnja silikatnog stakla moguća je samo na specijaliziranoj opremi. Topionice moraju održavati visoku temperaturu, a za stvaranje staklenih proizvoda potrebno je održavati mlaz otvorenog plamena na temperaturi od 1800 C^oko i više.

Postoje posebni zahtjevi zaindustrijski prostor - mora biti sterilni. Mala količina stranih čestica neizbježno će dovesti do činjenice da će gotove kvarcne naočale uskoro puknuti i izgubiti svoja svojstva.

Zaposlenici bi također trebali imati posebne kvalitete.proizvodnja - puhala za staklo. Moraju se nositi s izuzetno visokim temperaturama - jedna pogreška tijekom rada može dovesti do ozbiljnih ozljeda, opeklina.

Proizvedeni su svi osnovni alati za puhanje staklaod materijala otpornih na toplinu - granita, volframa, koji su, između ostalog, teški. Stoga zaposlenici moraju biti fizički jaki i izdržljivi.

Svojstva kvarcnog stakla

Silikatno staklo ima niske performanseelektrične vodljivosti, pa se često koristi kao dielektrik u složenim električnim aparatima. Glavna korisna svojstva koja imaju kvarcne naočale mogu se podijeliti u tri skupine:

1. Toplinska. Otpornost na visoke temperature (1200 ° C^oko), visok koeficijent toplinskog širenja(15 puta veća od one od običnog stakla), koja određuje otpornost na oštre i značajne fluktuacije temperature (u proizvodnji se proizvodi hlade mlazom ledene vode).
2. Kemijska. Staklo je kemijski neutralno, ne reagira sa svim lužinama i kiselinama, osim s fosfornom i fluorovodoničnom kiselinom (reakcija započinje na temperaturama iznad 300 C^oko).
3. Optički. Indeks loma kvarcnog stakla 150 puta je niži od indeksa loma kod običnog stakla (n_e= 1,46). Zahvaljujući tome, on besprijekorno propušta ne samo sunčevu i uobičajenu svjetlost, već također ne blokira infracrveno ili ultraljubičasto zračenje.

Sva ta svojstva omogućuju upotrebu kvarcastaklo kao građevinski materijal, kao i za proizvodnju laboratorijskog staklenog posuđa, optičkih instrumenata, električne opreme, vatrostalnih vatrootpornih materijala. Jedno od glavnih područja njegove primjene je proizvodnja optičkih vlakana.

Optičko kvarcno staklo

Ovisno o korištenom u proizvodnjitehnologija kvarcnog stakla može biti neprozirna i prozirna. U prvom će slučaju u njegovoj strukturi biti prisutan velik broj mjehurića plina koji intenzivno raspršuju svjetlost.

Prozirno staklo ili kvarcno staklooptički, kako ga još nazivaju, apsolutno je homogen, ne sadrži mjehuriće. Zbog ove značajke materijal se koristi u proizvodnji brzih optičkih kabela, optičkih leća i prizmi.

Marke i serije optičkog stakla

Postoji nekoliko marki optičkog stakla:KU-1, KI i KV. Proizvodi se razlikuju u svojoj sposobnosti prenošenja vidljivog, ultraljubičastog i infracrvenog zračenja. Najprozirnije staklo je KI - sposobno je prenijeti svjetlost na valnoj duljini 2600-2800 nm, najmanje prozirno je KB.

Ovisno o korištenim sirovinama, kvarcno optičko staklo može imati različite propusnosti svjetlosti. GOST 15130-86 sadrži informacije o tri serije:

• 0 - materijal koji se koristi u normalnim radnim uvjetima;
• 100 - staklo otporno na ionizirajuće zračenje male jačine;
• 200 - sirovine koje se smiju koristiti u uvjetima intenzivnog ionizirajućeg zračenja.

Marka i serije stakla čine šifru proizvoda.Primjenjuje se u proizvodnji i određuje specifičnu vrstu stakla. U našoj zemlji ne postoji jedinstveni sustav šifriranja, pa svako poduzeće svoje proizvode označava prema vlastitom razumijevanju.

Opseg primjene

Od silikatnog stakla izrađuje se velikarazni proizvodi. U znanstvenim i industrijskim laboratorijima traže se kvarcne staklene cijevi koje se koriste za mjerenje razine tekućine, izradu električnih uređaja za grijanje, provođenje kemijskih reakcija i skladištenje agresivnih tvari.

Široko se koristi u proizvodnji ineprozirno staklo. Koristi se svugdje gdje je potrebno kontrolirati tekuće proizvode na visokim temperaturama, a zbog svoje niske cijene široko se koristi.

Optičko staklo koristi se u brodskim iraketna tehnika, uglavnom za proizvodnju rasvjetnih tijela. U petrokemijskim postrojenjima ovaj se materijal cijeni zbog visoke otpornosti na kemikalije i koristi se za kontrolu korozivnih tekućina. U avionima su ostakljeni u kokpitu, a koriste se i kao toplinska izolacija.

Proizvođači proizvode proizvode u skladu sa zahtjevima GOST 22291-83. Kvarcno staklo, cijevi, prozori, prizme, leće i drugi proizvodi izrađuju se u rasutom stanju i pojedinačno.