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

Steklo je eden najstarejših materialov, ki se zaradi uporabe nizov uporabnih lastnosti in lastnosti široko uporablja na vseh področjih človeške praktične dejavnosti. 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 prihodnjega razvoja človeštva.Kvarčno steklo je produkt taljenja čistega silicijevega oksida (SiO₂). Za razliko od navadnega stekla je ta material v amorfnem stanju, to pomeni, da nima točnega tališča in ko se postopoma segreva iz trdnega v tekoče stanje. V mnogih pogledih zaradi tega zelo lastnega kremena, ali silikat, steklo Ugotovil je tako široko uporabo v industriji.

Sestava kremenčevega stekla

Amorfnost materiala je razložena s svojo strukturo, ki temelji na tetrahedri silicija in kisika. SiO molekule₂ "Povezati" med seboj zaradi vzajemne privlačnosti atomov kisika.Skupaj tvorijo tridimenzionalne mreže, kljub dejstvu, da ni strogega reda pri razporejanju molekul glede na druge. Zato kremenčeva stekla imajo lastnosti amorfnih materialov.

Silikatno steklo, kot običajno, dobimo s taljenjem surovin. Kot tak lahko uporabimo čisto kremenčevo - kristalno kristalno, vensko kremen, kremenov pesek in silicijev dioksid, pridobljen z umetnimi sredstvi.

Razlike med kremenom in klasičnim steklom

Odvisno od izbrane vrste surovin se določijo tudi nekatere lastnosti končnega izdelka. Torej, za pridobitev kristalno čistega in prozornega materiala uporabimo kamnit kristal.

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

Zaradi amorfne strukture surovin se proces taljenja lahko nadaljuje že precej časa. Stegnjena 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 in za izdelavo steklenih izdelkov je treba vzdrževati curka odprtega plamena pri temperaturi 1800 ° C^o in višje.

V proizvodni sobi so naložene tudi posebne zahteve - mora biti sterilno. Majhno število tujih delcev bo neizogibno vodilo v dejstvo, da bodo končana kremenčeva očala kmalu razpadla in izgubila svoje lastnosti.Posebne lastnosti naj bi imelo proizvodno osebje - pihalniki stekla. Soočiti se morajo 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 primerna. 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 imajo kremenčeva očala, lahko razdelimo v tri skupine:

1. Toplotno. Odpornost proti visokim temperaturam (1200 C^o), visok koeficient toplotnega raztezanja (15-krat višji od običajnega stekla), ki določa odpornost na ostre in znatne nihanja temperature (pri proizvodnji se proizvodi ohladijo 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 temperaturi nad 300 ° C^o).
3. Optični. Lomni količnik kvarčnega stekla je 150-krat nižji kot pri običajnem steklu (n_e= 1,46). Zaradi tega brezhibno prehaja ne le sončna svetloba in navadna svetloba, ampak tudi ne odlaša infrardečega ali ultravijoličnega sevanja.

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

Optično kremenčevo steklo

Glede na tehnologijo, uporabljeno pri izdelavi kremenčevega stekla, je lahko neprozorna in prozorna. V prvem primeru bo njegova struktura vsebovala veliko število plinskih mehurčkov, ki intenzivno razpršijo svetlobo.Transparentno steklo ali kvarčno optično steklo, kot ga pravimo, je popolnoma homogen, ne vsebuje mehurčkov. Zaradi te lastnosti se material uporablja v proizvodnji optični kabli hitri prenos podatkov, optične leče in prizme.

Žigi in serija optičnega stekla

Obstaja več znamk optičnega stekla: KU-1, KI in KV. Izdelki se razlikujejo po svoji 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 imajo različne kapacitete prenosa svetlobe kvarčno optično steklo. GOST 15130-86 vsebuje informacije o treh serijah:

• 0 - material, ki se uporablja v normalnih delovnih pogojih;
• 100 - steklo, odporno proti ionizirajočemu sevanju z nizko trdnostjo;
• 200 - surovine, ki se lahko uporabljajo v pogojih intenzivnega ionizirajočega sevanja.

Znamka in serija stekla oblikujeta šifro proizvodnje. Uporablja se v 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 izdelujemo iz silikatnega stekla. V znanstvenih in industrijskih laboratorijih so povpraševanje po kremenčevih steklenih ceveh, ki se uporabljajo za merjenje nivoja tekočin, izdelavo električnih grelnikov, izvajanje kemijskih reakcij in shranjevanje agresivnih snovi.

Razširjena uporaba v prejetih proizvodih in neprozornem steklu. Uporablja se tam, kjer je nadzor nad tekočimi izdelki potreben pri visokih temperaturah in se zaradi nizkih stroškov uporablja povsod.

Optično steklo Uporablja se za gradnjo ladjedelnic in raket, predvsem za proizvodnjo razsvetljave. 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.