Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Непосредственно после включения тока пускают в ход вакуумный насос и выкачивают из печи воздух, Насос работает беспрерывно, откачивая выделяющиеся во время плавки газы, адсорбированные как кусками кварца, так и материалом печи. Регулирование тока, а следовательно и температуры печи имеет чрезвычайно важное значение. Ни в коем случае не следует чересчур сильно перегревать расплав-! ленный кварц, так как перегревание увеличивает количество пузырь-} ков благодаря начинающемуся кипению кремнезема. В дальнейшем," по охлаждении пузырьки, наполненные парами 8Ю2, дают начало разреженным пространствам, делающим стекло непрозрачным.
Сильное разогревание при одновременной откачке воздуха ведет к образованию чрезвычайно легкой, пористой массы столь незначительного удельного веса, что он плавает на поверхности воды. Обладая
?33
малым коэфициентом теплопроводности и присущей кварцу тугоплавкостью, эта разновидностышавленого кремнезема, без сомнения, может сыграть важную роль в деле теплоизоляции. Однако, насколько нам известно, ее производство не поставлено еще в сколько-нибудь широких масштабах, так что реализация открывающихся здесь перспектив пока — дело будущего. ,
* Когда все кристаллы кварца сплавились в однородную стеклообразную массу, в печь впускают сжатый газ под давлением 20—30 am. При этом ток не прерывается, и печь некоторое время поддерживается в раскаленном состоянии. После этого ток выключают, не уменьшая давления, и печи дают остынуть. Полученный кусок прозрачного кварцевого стекла поступает в дальнейшую переработку, о методах которой мы скажем ниже.
Небольшие печи Helberger, дающие примерно 500 г кварцевого стекла за одну плавку, требуют на 1 кг 50 kWh. Печи более мощные ' естественно и более экономичны. Впрочем благодаря сложности получения и обработки прозрачного кварцевого стекла и вытекающей отсюда дороговизне готовой продукции ' расходы на электроэнергию составляют сравнительно небольшую часть прочих расходов.
Описанный метод получения прозрачного кварцевого стекла является в настоящее время, пожалуй, наиболее универсальным методом для получения сплошных кусков кварцевого стекла высшей' прозрачности. Из описания явствует, что его практическое, осуществление со-пряжене с целым рядом весьма серьезных технических трудностей, возникающих в результате необходимости создавать вакуум и большие давления при очень высоких температурах. То обстоятельство, что техника BGe же принуждена была пойти по пути преодоления всех этих затруднений, как нельзя лучше характеризует всю сложность вопроса изготовления прозрачного кварцевого стекла. -
Кроме Германии производство прозрачного кварцевого стекла по описанному методу (плавка в вакууме с последующим нагнетанием сжатого газа) получило распространение также и в. Америке (General Electric Со). Незначительные детали, отличающие американские способы, касаются главным образом последующей обработки продукта, которая в методе, разработанном Berry 17г, осуществляется либо выдавливанием расплавленной массы в специальные формы, либо — в случае получения трубок — продавливанием сквозь отверстия.
Значительно отличается от описанного метод получения прозрачного кварцевого стекла, применяемый французской компанией Quartz et Silice, достигшей как в деле производства, так и обработки прекрасных результатов. Основное различие коренится в исходном продукте. В то время как большинство фирм за исходный материал берут горный хрусталь и реже — кварцевый песок, французская фирма употребляет особый род кварцита. По описанию George этот минерал обладает черезвычайно интересными свойствами и как бы специально создан для получения из него кварцевого стекла. Встречается он в кусках произвольно большой величины. Куски матовые, непрозрачные, белого цвета. Состоят они из отдельных маленьких кристалликов (средний диаметр 0,05 мм), плотно спаянных между собой. Содержание кремнезема в них чрезвычайно высокое, доходящее в отдельных случаях до 99,9%.' Две особенности . благоприятствуют получению прозрачного кварцевого стекла из описываемого сорта кварцитов- Л) полное отсутствие растворенных газов и газовых включений и 2) отсутствие рас-
трескивания кусков при раскаливании независимо от их величины. В обоих случаях мы имеем явные преимущества перед горным хрусталем, даже самые чистые образцы которого содержат растворенные газы и кристаллы которого разлетаются на мелкие куски при достижении температурной точки перехода а-кварца в р-кварц.
Плавка ведется в больших реостатных печах, состоящих из металлической оболочки а (рис. 60), с вертикально расположенными углями — сопротивлениями С. Между, ^последними равномерно распределяются куски кварцита Ь (до 100 кг в одну плавку), и все засыпается песком. При нагревании кварцит, плавясь, переходит в прозрачное кварцевое стекло, причем даже в случае кусков, достигающих нескольких килограммов, переход совершается без какого бы То ни было растрескивания. По окончании процесса плавки из печи вынимают сплавленную массу, из которой по охлаждении извлекают куски прозрачного стекла.
