Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
нагревают до температуры порядка 1 000—1 200° (при этом часть из них, само собой разумеется, трескается) и быстро погружают затем в холодную воду. Операция повторяется несколько раз, причем в конце-концов получается продукт в значительной мере индифгрентный к дальнейшим повышениям температуры.
Интересно отметить, что описанный крайне кропотливый и медленный способ изготовления трубок из кварцевого стекла сохранился еще заграницей на некоторых заводах или, вернее говоря, в некоторых мастерских полукустарного типа. Существование крайне отсталых форм производства наряду с высокой техникой является чрезвычайно характерной особенностью капиталистической формы хозяйства. И нет ничего удивительного, что при наличии дешевой рабочей силы в некоторых отраслях промышленности с успехом процветает полукустарный труд.
В заключение краткого обзора попыток чисто кустарного типа получения прозрачного кварцевого стекла с целью применения его в лабораторной практике упомянем французского физика Оитоиг111, много потрудившегося над изготовлением кварцевых термометров, предназначенных для измерения весьма высоких температур (до 1 000°). Метод работы Оитоиг (1900) в общем сходен с только что описанными и не представляет чего либо существенного нового.
Перечисленные выше работы являются попытками получения прозрачного кварцевого стекла плавлением кристаллов кварца. Имея пример широкоразвитой стекольной промышленности, находясь всецело под ее влиянием, первые исследователи поставили своей задачей изготовить стекло из чистого кремнезема, отвечающее в полной мере тем же требованиям оптической однородности, как и обыкновенное стекло. Мысль о возможности промышленного применения непрозрачного кварцевого стекла возникла позднее (1902 г.), когда многочисленные, в значительной своей части неудачные, опыты со всей ясностью показали, какие громадные трудности стоят на пути промышленного получения оптически прозрачного плавленого кремнезема. Имение в результате этих опытов возникло представление о «непрозрачном кварцевом стекле», как продукте, содержащем многочисленные пузырьки воздуха, обладающем, если исключить оптические свойства, всеми преимущественными особенностями прозрачного кварцевого стекла.
Затруднения, связанные с получением последнего, стали очевидны не сразу. Они вовсе не чувствовались при первых опытах, когда плавились небольшие количества кварца и когда вопрос времени не играл решающей роли.
В дальнейшем, с увеличением масштабов производства, когда дело коснулось промышленного изготовления прозрачного кварцевого стекла, трудности эти обрисовались во весь рост, и по мере того, как углублялись сведения относительно физической и химической сущности процессов, лежащих в их основе, возможность легкого преодоления йх стала казаться все менее и менее вероятной.
Затруднения, связанные с получением прозрачного кварцевого стекла, имеют причиной следующие два факта.
1. Большая вязкость расплавленного кварца, мало уменьшающаяся даже при очень высоких температурах, порядка 2 000° и больше, препятствующая заключенным в расплавленной массе пузырькам воздуха подняться на поверхность.
119
2. Легкое химическое взаимодействие расплавленного кремнезема с большинством тел, сохраняющих твердое состояние при этих температурах и могущих быть поэтому употребленными в качестве материала для тиглей.
В главе о модификациях кремнезема (стр. 36) мы уже отмечали, что нагревание кристаллов кварца, как бы медленно и равномерно оно ни происходило, всегда ведет к их расстрескиванию, если только температура повышается выше 573°. Растрескивание это вызывается внезапным изменением объема в связи с переходом а-кварца в /J-кварц, имеющим место при этой температуре. Таким образом если продолжить нагревание до температуры плавления, то мы не будем уже иметь целых оптически однородных кристаллов, но ряд мелких, испещренных трещинами, кусков, помутневших благодаря присутствию в этих трещинах воздуха.
При плавлении мы получим вязкую массу, содержащую внутри себя весь тот воздух, который заключался раньше в трещинах, и непрозрачную благодаря наличию этих пузырьков воздуха. Мало того, опыты показывают, что, как это первый отметил Lord Rayleigh 1Б7, даже куски, которые избежали механических деформаций и остались к моменту плавления целыми, даже они становятся мутными, что объясняется выделением внутри кристалла газов, растворенных веществом в момент естественной, природной кристаллизации.
Таким образом в результате плавления' кристаллического кварца получается непрозрачная, насыщенная пузырьками воздуха масса, застывающая в того же вида стекло. Это явление не представляет чего-либо нового и было известно уже давно, так как с ним приходится сталкиваться и при производстве обыкновенного стекла, когда расплавленная стеклянная масса также содержит в себе воздух, заключавшийся раньше между частицами шихты. В последнем случае, если хотят получить прозрачное стекло, то выдерживают расплавленное стекло в жидком состоянии до тех пор, пока все пузырьки воздуха как более легкие не подымутся на поверхность. Необходимо, чтобы стекло было достаточно жидким, так как в противном случае большая вязкость будет сильно замедлять процесс очистки. В зависимости от состава стекла необходимая для этого температура бывает различной и достигает 1 400°, а продолжительность процесса длится до 24 час.
