Лекция 6. Методы стекловарения

Технологичность составов стекла

Состав оптического стекла назовем технологичным, если для его изготовления с заданными значениями оптических параметров можно применить проверенный экономично эффективный технологический прием с учетом всех особенностей производства. Основная задача при варке оптического стекла получить для данной марки значение показателя преломления и дисперсии заданные ГОСТом. Выполнение этой задачи приводит к многокомпонентному составу смеси и создает ряд трудностей в осуществлении процесса варки высококачественного стекла. Оптическое стекло многих марок нетехнологичны: пузырны, тугоплавки, очень часто затруднена подготовка и очистка сырьевых материалов, изготовление сосудов для варки и мешалок, регулировка процесса варки. Другая важная задача получить высокую степень однородности оптического стекла любой марки. Решение этих задач определяет всю технологию производства оптического стекла. В состав некоторых особых стекол могут вообще не добавляться стеклообразующие окислы.

Сырьевые материалы

Кислотные, щелочные и щелочноземельные окислы вводят в состав стекла в виде природных материалов, продуктов химической промышленности. Для получения широкой номенклатуры оптических стекол высокого качества и в частности стекол работающих в инфракрасной области излучения применяют стекломатериалы в виде химически чистых реактивов, а вместо кварцевого песка - жирный кварц. В таблице прыведены главные химические компоненты, которые используются для получения стекла. Стекломатериалы используют в виде зерен размером от 0,05-0,03 мм. Зерна большего размера, особенно тугоплавких компонентов, плохо провариваются и могут оставаться в стекле в виде камней. Зерна меньшего размера комкаются и тоже не провариваются. Материалы поглощающие влагу и СО₂ из воздуха комкаются и комкают смесь, расплываются создавая неоднородность состава смеси по ее объему, что способствует появлению неоднородностей в стекле. Примеси в смеси повышают его светопоглощение, окрашивают стекло. Наиболее вредные: железо, хром, никель, медь. В материалах, используемых для варки оптического стекла, должно содержаться не более: железа - 200•10^-5%, никеля - 5•10^-5%, хрома - 10•10^-5%, меди - 20•10^-5%. Кроме основных (выше в таблице) компонентов в состав стекла в малых количествах вводят ускорители, осветлители, обесцвечиватели.

Ускорители уменьшают температуру варки стекла и способствуют осветлению стекла: соединения фтора, В₂О₃, аммонийные соли.

Осветлители содействуют удалению пузырей из стекла в процессе варки. Это триокись мышьяка, сурьмы.

Обесцвечиватели способствуют получению стекла безцветных оттенков, нейтрализуют действие железа, переводя FeO в Fe₂O₃. Это трехокиси мышьяка, сурьмы, селитра, NaCl, Na₂SO₄, фториды.