Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Не менее оригинален и остроумен другой метод плавки нрозрач-, ного кварцевого стекла в пламени газовой горелки, предложенный Bredel. Он ярко характеризует, как удачное использование явления, казалось бы, имеющего только чисто научный интерес может оказать серьезную помощь технике. В данном случае роль такого явления играет рассмотренное нами на стр. 89 свойство кварцевого стекла пропускать при высоких температурах водород. Мы видели, что при нагревании кварцевой трубочки, из которой откачан воздух, в атмосфере водорода до температуры порядка 1 000° давление- внутри нее постепенно возрастает за счет проникшего сквозь кварцевые стенки водорода. Обратно, нагревая кварцевую трубку, наполненную водородом, в атмосфере, лишенной этого газа, можно понизить внутри нее давление опять до нуля.
Таким образом если мы будем иметь непрозрачное кварцевое стекло-с рассеянными по массе пузырьками, наполненными не воздухом, но водородом, то вторичным нагреванием такого стекла можно этот водород удалить, в результате чего пузырьки (которые теперь представляют маленькие эвакуированные пространства) при дальнейшей обработке легко сжимаются и исчезают. Кварцевое же стекло, насыщенное водородом, можно без труда получить, производя его плавку в атмосфере этого газа.
139
.138
Такова схема метода Вгеае!. Практическое его осуществление-весьма несложно. Кварц помещается в открытую с одного конца трубку или муфель и нагревается ^до температуры 1 ООО—1 200° ^ водородно-кислородным пламенем с избытком водорода. В результате все трещины и поры между кусками кварца будут заполнены этим газом. Температуру повышают, и кварц плавится. Если затем продолжать нагревание, но на этот раз уже с избытком кислорода, то водород, будет постепенно диффундировать наружу и сгорать, оставляя внутри кварцевой массы пустоты, которые могут быть ликвидированы либо в процессе дальнейшей обработки, либо непосредственно, применением давления.
ОБРАБОТКА ПРОЗРАЧНОГО КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА
Обработка прозрачного кварцевого стекла либо является процессом, неразрывно связанным с его производством, либо вторичной опе-
.-. рацией, производимой над полуфабрикатом в
II виде сплошных кусков. Мы сталкиваемся с пер-
вым случаем, например в методе Berry, когда печь снабжена приспособлением для иродавли-вания трубок, или в методах, основанных на последовательном наращивании слоев стекла на уже готовую трубку или какое-либо другое изделие. Второй случай имеет место в методе Helberger или в методе компании Quartz et Silice. Здесь получаются сплошные куски кварцевого стекла, которые должны быть так или иначе подвергнуты дальнейшей обработке. К описанию основных методов последней мы сейчас и перейдем.
Основой для изготовления Самых разнообразных изделий являются кварцевые трубки. Дальнейшей их переработкой можно получить самые сложные предметы. Поэтому естественно, что производство таких трубок весьма важное звено кварцевой индустрии. В главе о первых работах по производству прозрачного кварцевого стекла мы говорили о чисто кустарном методе изготовления трубок навиваньем кварцевого стержня на платиновую проволоку и сплавливанием витков. Кропотливость подобного способа вполне понятна, и вскоре после того, как были достигнуты удовлетворительные результаты по получению целых кусков кварцевого стекла, были разработаны более совершенные методы изготовления трубок, состоящие в том, что разогретый до весьма высокой температуры кусок стекла в специальной форме прессовался в короткую толстостенную трубку, которая растягивалась затем до необходимой длины (Kuch). Начальный (I) и конечный (И) момент прессовки изображен на рис. 64. Здесь а — форма, b — штемпель, с — кусок кварцевого стекла и d — готовая кварцевая трубка, которая получается закрытой с одного конца.
<¦ Дальнейшим усовершенствованием было продавливание кварцевого стекла через соответствующие отверстия с целью получения трубок. Однако и этот метод не гарантировал достаточно удобного получе-140
Рис. 64. Процесс получения трубки по Kuch.
ния необходимых изделий. Значительный шаг вперед в области производства трубок был сделан французской фирмой Quartz et Silice, введшей употребление печи высокой частоты.
Рис. 65 дает вертикальный разрез печи, предназначенной для получения трубок или палочек из кварцевого стекла. Печь установлена на заводах французской компании Quartz et Silice. Спираль /, состоящая из медных трубок, по которым протекает для охлаждения вода, навита на каркас 2 из изолирующего, достаточно огнеупорного материала. Внутри помещен угольный или графитовый цилиндрический тигель с отверстием на нижнем конце. Пространство между тиглем и каркасом заполняется каким-либо теплоизолирующим веществом .3. Внутрь тигля загружают куски готового кварцевого стекла.
• Если через спираль 7 пропустить достаточно сильные высокочастотные токи, то, как мы видели выше, тигель благодаря возбуждаемым в нем токам индукций (токи Фуко) начнет разогреваться. При достаточной тепловой изоляции его температуру можно без труда довести до 2 000°. Кварц внутри тигля будет плавиться и вытекать вязкой массой из нижнего отверстия. Если вытекающую массу захватить с помощью специального механического приспособления, так называемого «вытягивателя», который будет протягивать ее вниз, то в результате можно получить непрерывным вытягиванием кварцевый стержень неограниченной длины.
