Методы производства кварцевого стекла

Кварц — уникальный материал благодаря высокому уровню чистоты SiO2 и своим механическим, электрическим, термическим, химическим и оптическим свойствам.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 

Кварц является отличным электроизоляционным материалом и обладает следующими электрическими свойствами:

  • удельное электрическое сопротивление (350°): 7×107 Ом x см
  • диэлектрическая проницаемость (20°C – 1 МГц): 3,76
  • прочность изоляции (20°C – 1 МГц): 5 x 107 В/м
  • диэлектрическая постоянная поглощения: <4 x 10-4
  • диэлектрическая постоянная свободного пространства: <1 x 10-4

Методы производства кварцевого стекла ТЕРМОЭЛЕМЕНТ

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

На механические свойства влияет форма, уровень загрязнения или наличие дефектов на поверхности, а также возраст материала.

ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА

Основной характеристикой плавленого кварцевого стекла с термической точки зрения является его низкий коэффициент теплового расширения (5,5 х 10-7 см/см°С). Материал обладает исключительной термической стабильностью по сравнению с традиционным стеклом. Если плавленое кварцевое стекло нагреть до 1100°С и выдержать при этой температуре около часа, оно не изменит цвет.
Кварцевое стекло также обладает отличной термостойкостью: если материал нагреть до температуры 1100°С, то резко охладить до 20°С и повторить эту процедуру три раза, то кусок кварцевого стекла не разобьется.

Плавленое кварцевое стекло представляет собой твердый материал при температуре окружающей среды, однако при высокой температуре оно ведет себя так же, как и любой другой тип стекла, у него нет определенной температуры плавления, и оно размягчается при температуре около 1630°C, действуя как пластик. Это преобразование состояния продолжается в широком диапазоне температур и характеризуется изменением вязкости при изменении температуры.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Оптические свойства плавленого кварца зависят от уровня его прозрачности и метода производства, и они намного лучше, чем у стандартного стекла, поскольку кварцевое стекло имеет гораздо более высокий уровень чистоты.

ВЯЗКОСТЬ

Плавленый кварц имеет очень высокую вязкость, и начиная с точки размягчения он больше не находится в твердом состоянии, а медленно течет. Чем выше температура, тем быстрее течет кварц. На вязкость большое влияние оказывает наличие примесей внутри материала.

Процесс расстеклования происходит после того, как материал длительное время подвергался воздействию очень высоких температур, а наличие примесей ускоряет этот процесс. Процесс расстеклования начинается на поверхности, и поэтому лучше тщательно очистить внешнюю часть перед началом процесса нагрева.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Стекло из плавленого кварца инертно к большинству химических компонентов, по этой причине материал широко используется в химической промышленности и испытательных лабораториях. Щелочные агенты воздействуют на кварцевое стекло, вызывая и ускоряя процесс расстеклования. Плавиковая и фосфорная кислоты являются единственными соединениями, способными травить материал даже при низкой температуре.


Методы производства кварцевого стекла ТЕРМОЭЛЕМЕНТ

Из кварца производятся прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные изделия кварцевого стекла с использованием различных технологий производства и сырья:

  • Метод производства в один шаг
    Это наиболее распространенный метод непрерывного производства кварцевого стекла. Кварцевый песок плавится в вольфрамовом тигле с электрическими нагревательными элементами; расплавленный материал стекает из тигля через нижнюю форму, где ему придают форму труб, пластин и стержней. С помощью этого метода производства и при правильном выборе сырья мы можем получить готовую продукцию с высокой чистотой, отличными механическими, термическими и оптическими свойствами и низким содержанием ОН.
  • Метод производства кислородно-водородного пламени
    Процесс синтеза происходит через водородно-кислородное (H2/O2) пламя. Сырье нагревается через пламя H2/O2 до тех пор, пока оно не расплавится. Таким образом, мы получаем слиток, которому можно придать форму труб, стержней, дисков, пластин. Содержание ОН стабильно на уровне 150 частей на миллион, это значение не может быть уменьшено за счет процессов отжига. Оптические свойства этих качеств кварцевого стекла превосходны, фактически, благодаря использованию этого типа процесса мы можем гарантировать, что готовое изделие практически не содержит пузырьков.
  • Электровакуумный двухстадийный метод плавки
    Первый этап производства состоит из слитка кварцевого стекла, который получают в электрической вакуумной плавильной печи; затем он снова сплавляется в индукционной печи, превращаясь в трубы, стержни и пластины. Все формы нагревателей и тигли этого метода производства изготовлены из графита высокой чистоты. Кварцевое стекло, полученное с помощью этого метода, обладает отличной термической стабильностью, очень хорошей устойчивостью к высоким температурам, отличной передачей от УФ до ИК диапазона длин волн и стабильным и очень низким содержанием ОН (<3 частей на миллион).
  • Метод сварки электроцилиндром
    Процесс плавления происходит в форме, представленной цилиндром. Один электронагреватель размещен в середине цилиндра, а другие снаружи по периметру. Особенность этого процесса заключается во вращении формы вокруг своей оси при расплавлении кварцевого песка: таким образом расплавленный кварц закрепляется на внутренней стенке стенки за счет центробежного ускорения. Эта технология позволяет получать трубы из кварцевого стекла большого диаметра и большой толщины.

Использование кварцевых элементов в электронагреве

Кварцевые трубки можно использовать для ламп освещения, ксеноновых ламп, ультрафиолетовых ламп, йод-вольфрамовых ламп, галогенных ламп, газовых лазерных ламп, металлогалогенных ламп и других источников электрического света. Использование кварцевого стекла в полупроводниковой промышленности также огромно. Кварцевое стекло обладает отличной электроизоляцией и термостойкостью и используется в электростатическом интеграторе, высокочастотных и различных изоляционных материалах для электрических счетчиков, трубах уровня жидкости котлов электростанций, высоковольтных изоляционных трубах и прочее.


Методы производства кварцевого стекла ТЕРМОЭЛЕМЕНТ

Но особенно хочется выделить применение кварцевых трубок в электронагреве. Кварцевые трубки для нагревательных элементов могут быть самыми разнообразными: прозрачные, полупрозрачные, молочно-белые, красные рубиновые, со специальными отражающими напылениями. Да и форма трубок не обязательно должна быть прямой, есть нагреватели U-образной формы, Ω-образной, с двойной трубкой, в форме S, а также специальной формы под заказ.

С кварцевыми трубками производятся трубчатые кварцевые нагревательные элементы, галогенные инфракрасные лампы, карбоновые нагреватели, кварцевые панели. Такие нагревательные элементы применяются для сушки, в печах для выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий, подогрева пищи, печах полимеризации, для отверждения покрытий и краски, в медицинском и лабораторном оборудовании, в оборудовании для жарки, стерилизаторах, термоформовочном и вакуум-формовочном оборудовании, в выдувных машинах для нагрева пластиковых заготовок и многого другого. Как видите, сфера использования кварцевого стекла поистине огромна.

Компания Термоэлемент производит нагревательные элементы из кварцевых трубок уже много лет, поэтому, если у вас остались еще вопросы, смело обращайтесь за ответами к нам!




Возврат к списку


Задать вопрос