Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Печи высокой частоты получают все большее и большее распространение в области обработки прозрачного и непрозрачного кварцевого стекла. Их применение в области производства прозрачного стекла,, несмотря на имеющиеся в этой области перспективы, пока незначительно.
ПРИМЕНЕНИЕ КИСЛОРОДНОГО ПЛАМЕНИ
Мь/ закончим наше изложение методов плавки прозрачного кварцевого стекла, вернувшись к тому источнику тепла, который являлся движущим началом на заре кварцевой индустрии, т. е. к кислородно-водородному пламени. Не следует думать, что при современном развитии промышленности кварцевого стекла те методы его производства, которые связаны с использованием газовой горелки, целиком отошли^ в область истории и не представляют больше актуального интереса. Думать так, значило бы не только игнорировать существующие факты, когда ряд фирм, иногда всемирно известных (Heraeus), продолжают до самого последнего времени применять для плавки кварца газовое пламя, но также не замечать ряда серьезных преимуществ, которые связаны с использованием последнего. Преимущества эти в основном сводятся к следующему: 1) легкость получения весьма высоких температур без крупных затрат на предварительное оборудование, 2) отсутствие вредных химических реакций, связанных с процессом нагревания, 3) возможность использования сгорающего в горелке водорода в целях получения прозрачного стекла (по Bredel174). Наряду с этими преимуществами кислородное пламя имеет один серьезнейший недостаток, заключающийся в дороговизне кислорода и водорода. Следует впрочем отметить, что в настоящее время еще трудно судить, насколько это обстоятельство будет иметь значение для -будущего, поскольку увеличение производства электрической энергии, а следовательно и' ее удешевление, сулит ряд возможностей также и в области удешевления производства упомянутых газов (вспомним, например, об аккумулировании электрической энергии электролизом воды).
Перейдем теперь к описанию некоторых конкретных примеров применения кислородно-водородного пламени для производства про-
13Г
Рис. 62. Схема, объясняющая метод Kent плавки прозрачного кварцевого стекла.
мрачного кварцевого стекла. За неимением необходимых данных мь^ лишены, к сожалению, возможности описать методы работы фирмы Heraeus, которая, если судить по качеству выпускаемых ею изделий,
с достигла в этой области блестящих результатов. Мы остановимся поэтому на двух других методах, применение которых и в настоящее время сулит определенные производственные возможности, а именно на методе Kent 175 (1903) с последовательным наращиванием слоев стекла и методе Bredel (1904) с плавкой в избытке водорода.
В основу метода Kent положена та мысль, что удаление пузырька газа, попавшего в расплавленную массу, тем легче, чем меньший путь этому пузырьку надо пройти, чтобы вырваться наружу. При обычных методах плавки, например в тигле, куски кварца (или кварцевый песок) лежат толстым слоем, имея между собой многочисленные области, наполненные воздухом (рис. 62, а). Вполне понятно, что при сплавливании мы получаем бесчисленное количество воздушных пузырьков самой разнообразной величины, удалить которые почти невозможно. В случае горного хрусталя дело осложняется еще растрескиванием при переходе из одной модификации в другую.
Мы получили бы совершенно иной результат, если бы" распределили загрузку весьма тонким слоем по большой поверхности и затем стали бы ее нагревать сверху, например пламенем газовой горелки (рис. 62, Ь). В этом случае образовавшимся пузырькам при равных температурных условиях легче подняться на поверхность и покинуть расплавленную массу. Соответственно этому мы получим по остывании более прозрачное стекло. Беря все более и более тонкие слои, мы будем получать с каждым разом все лучшие условия для удаления пузырьков. Предельный случай (рис. 62, с) будет представлять слой, в котором маленькие кусочки кварца (или песчинки) расположены в один ряд. Здесь мы имеем минимум возможностей для замыкания воздуха внутри расплавленного вещества. Полученная после расплавления такого слоя тонкая пленка кварцевого стекла будет вполне прозрачной. Мы можем затем на эту пленку насыпать новый тонкий слой кварца (опять таким образом, чтобы отдельные кусачки не лежали друг на друге), снова
Рис. 63. Техническое осуществление метода Kent.
расплавить его и, продолжая'эту операцию дальше, получить в конце концов достаточно толстый слой прозрачного кварцевого стекла, который может быть подвергнут той или иной обработке.
Один из возможных вариантов промышленного использования описанного метода изображен на рис. 63. Процесс наращивания последовательных слоев стекла начинается с середины в том смысле, что первые наплавляемые слои попадают уже на готовую трубку кварцевого стекла, увеличивая ее массу. На рис. 63 изображен поперечный разрез кварцевой трубки с, на которую должны быть наложены новые слои стекла. Трубка может вращаться вокруг своей оси и в то же время двигаться взад и вперед перпендикулярно К плоскости чертежа. Поверхность трубки разогревается до плавления кислородной горелкой Ъ. Тонкая струя кварцевого песка или тонкоразмолотого кварца непрерывно сыплется вниз, попадая как-раз на разогретое место трубки и сплавляясь в стекло. В результате движения трубки с наплавливание на нее нового стеклянного слоя происходит по винтовой линии. Соответствующей регулировкой струи кварца и скорости движения трубки можно добиться сплошного покрытия последней новым стеклом. Размолотый кварц (или кварцевый песок) е содержится в сосуде d и подается в плавку вращением архимедова винта /. Из описания следует, что установка дает возможность получать из тонкостенной трубки трубку с толстыми стенками, которую затем можно но желанию растянуть до той или иной длины. Само собой разумеется, что мыслимы и другие варианты этого метода, когда кварц наплавляется не на трубку, а на изделие какой-либо другой формы. Точно так же мыслимо получение по описанному способу прозрачного стекла, вовсе не прибегая к болванке из готового стекла, но производя наплавливание на какой-либо другой материал. Наконец возможно разогревание кварца производить не кислородной горелкой, но каким-либо другим способом. Положенные в основу этого метода правильныеи достаточно общие физические представления делают его весьма универсальным и допускающим самые разнообразные вариации.
