Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
149
воды должно быть точно дозировано, так как при ее избытке развивается слишком большое количество паров, и мы рискуем получить (чересчур пористую массу. При надлежащей дозировке, как показы-i вают исследования George, получаются в высшей степени чистые и 'плотные слитки. Чистота слитков обусловливается тем, что окисляющая атмосфера способствует сгоранию не только кремния, но и других примесей, главным образом органического происхождения, проникших например в виде пыли. Кроме того, как бы ни была тщательна очистка песка, полностью избавиться от примесей никогда не удается и потому последующее окисление их весьма желательно.
Значительно труднее объяснить отличие в физических свойствах стекла, полученного из влажного песка, по сравнению со свойствами стекла, выплавленного обычным способом. Из тех же исследований George следует, что первый вид стекла (влажный песок) обладает большей плотностью (2,00 против 1,93 для стекла второго вида) и лучшими электрическими свойствами. Если приписать кристаллическому кварцу {плотность 2,19) пористость, равную нулю, то стекло из сухого песка будет иметь пористость 13%, а стекло из влажного песка — пористость в 9%. Однако термические свойства кварцевого стекла первого вида (влажный песок) и главным образом способность к расстекловыванию менее удовлетворительны, чем для стекла, полученного по сухому методу. Повидимому указанные различия в свойствах объясняются уплотнением вещества за счет сгорания кремния в мельчайших порах ^размягченной массы. Уплотнение сближает свойства плавленого крем-шезема со свойствами кремнезема кристаллического. Иначе говоря, 'более плотное:кварцевое стекло находится, если можно так выразиться, в менее жидком; состоянии, чем стекло с меньшей плотностью. Возможно даже, что более тесное расположение молекул обусловливает начало их правильной ориентации, начало кристаллизации. Из гл. III мы знаем, что во многих отношениях в смысле практического применения кристаллический кварц обладает более ценными свойствами, нежели кварц аморфный. Преимущества больше всего Заметны в области оптических свойств. Неудивительно поэтому, что кварц плавленый из влажного песка, более уплотненный и, может быть, с зачатками упорядоченного расположения молекул приближается по своим свойствам I к кристаллическому кварцу больше, чем кварц, плавленый из песка I сухого. С этой точки зрения становятся вполне понятными худшие тер-i мические свойства плавленого кварца первого вида и его большая \ склонность к расстекловыванию, т. е. к кристаллизации, зачатки кото-' рой в нем более ярко выражены.
Указанные соображения отнюдь не могут претендовать на полную непогрешимость. Мы имеем здесь дело со столь сложными процессами, что полное их объяснение, особенно при скудности экспериментальных данных, в настоящее время невозможно. Требование практики настоятельно диктует дальнейшее углубление в сущность процессов, связанных с плавкой кварцевого стекла, и более детальное исследование тех или иных свойств продукта, получаемого при различных методах производства. В частности было бы чрезвычайно желательно произвести рентгенографический анализ образцов кварца, полученного по сухому и влажному способу, так как это позволило бы связать различие в их свойствах с разницей в их внутреннем строении и дало бы ключ к дальнейшему усовершенствованию методов плавки. Следует пожелать, чтобы развитие кварцевой промышленности в нашем Союзе
с самого начала пошло в ногу с развитием научного изучения физических и химических процессов, лежащих в основе производства кварцевого стекла.
МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА, ПОЛУЧЕННОГО В РЕОСТАТНЫХ ПЕЧАХ
Обладая высокой температурой плавления, кварцевое стекло весьма быстро затвердевает после того как прекращено разогревание, например после того как слиток вынут из печи. Быстрота охлаждения до температуры, при которой вязкость становится повидимому слишком большой для того, чтобы слиток можно было раздувать или растягивать,, долгое время служила препятствием на пути развития методов обработки кварцевого стекла. В первых работах по производству кварцевого стекла слитку давали остынуть внутри печи и лишь по охлаждении выни- Г" мали для дальнейшей обработки. Внешний вид такого слитка изображен на рис. 73. С внутренней стороны слиток имеет блестящую, гладкую поверхность, тогда как внешняя поверхность шероховата и покрыта слоем песка, с которым она соприкасалась во время плавки. Эту корку, состоящую из/не вполне расплавленного песка, снимали с помощью специальных наждачных кругов и в дальнейшем слиток подвергали той или иной обработке в пламени кислородной горелки. Этот чрезвычайно кропотливый и технически неудобный способ получения готовых изделий в настоящее время уже нигде не
уПОТребляеТСЯ ' И представляет ПОЭТОМУ рис. 73. Слиток непрозрачного ЛИШЬ исторический интерес. кварцевоГо-стекла, полученный
Значительный шаг вперед был еде- в реостатной печи,
лан в 1904—1905 гг. совместными работами Bottomley, Hutton и Paget, которые предложили применить реостатную печь одновременно для плавки и формовки. Печь системы указанных авторов изображена схематически на рис. 74. .
