bedrijfsnieuws over De belangrijkste productietechnieken van optische glasmaterialen

De belangrijkste productietechnieken van optisch glas

1. Smeltproces:
De primaire methode voor het produceren van optisch glas is het smeltproces. Dit omvat het gelijkmatig mengen van verschillende grondstoffen (zoals kwartszand, soda-as, kalksteen, enz.) en het verwarmen ervan tot een gesmolten toestand in een oven met hoge temperatuur. Het gesmolten glas wordt vervolgens gevormd in verschillende vormen en maten door middel van koel-, vorm- en gloeiprocessen.

Specifiek wordt het smeltproces onderverdeeld in de Enkele Kroes Smeltmethode en de Continue Smeltmethode. De Enkele Kroes Smeltmethode kan verder worden onderverdeeld in Klei Kroes Smelten en Platina Kroes Smelten.

• Klei Kroes Smelten: Kan de meeste kroon- en vuursteenglassen smelten. Het is goedkoop en wordt gebruikt wanneer de smelttemperatuur de bruikbare temperatuur van platina overschrijdt.

• Platina Kroes Smelten: Wordt gebruikt voor het smelten van hoogwaardigere glassoorten die kleikroesen ernstig aantasten, zoals dicht kroonglas, zwaar bariumvuursteen, zeldzame-aardeglazen en fluorfosfaatglazen. Platina kroesen worden elektrisch verwarmd, meestal met behulp van siliciumcarbide of molybdeendisilicide staafovens. Voor glassoorten die gevoelig zijn voor kristallisatie, snelle afkoeling vereisen of specifieke atmosfeereisen hebben, kan hoogfrequente verwarming worden gebruikt.

De afgelopen jaren is het gebruik van continue tankovens bekleed met platina wijdverspreid geraakt, waardoor de output en kwaliteit van optisch glas aanzienlijk is toegenomen. Dit vertegenwoordigt de belangrijkste trend in de huidige productietechnologie van optisch glas.

2. Vormproces (Persen):

• Vormvoorbereiding: Eerst wordt een mal voorbereid die geschikt is voor de gewenste grootte en vorm van het optische glas. Mallen worden meestal gemaakt van roestvrij staal of gecementeerd hardmetaal voor hoge precisie en duurzaamheid.

• Glassmelten: De benodigde grondstoffen voor optisch glas worden gesmolten in een oven met hoge temperatuur, meestal boven 1000 °C (1832 °F).

• Warmtebehandeling van glas: Het gesmolten optische glas wordt in de mal gegoten en ondergaat een warmtebehandeling om het volledig te laten vloeien en de gehele holte van de mal te vullen.

• Isothermisch Persen: Terwijl de druk wordt gehandhaafd, wordt de mal afgekoeld tot een temperatuur onder het glasovergangspunt (Tg). (De viscositeit van glas bij het verzachtingspunt is ongeveer 10^7,6 poise en de viscositeit bij Tg is ongeveer 10^13,4 poise). Deze methode van isothermisch persen met de mal wordt de Isothermische Persmethode genoemd. Het vergemakkelijkt een hoge precisie door de vorm van het oppervlak van de mal nauwkeurig op het glas te repliceren.

3. Rolproces:
Deze methode wordt uitgevoerd bij kamertemperatuur en omvat een reeks stappen om glasgrondstoffen in glasplaten of -vellen van specifieke vormen en diktes te persen.

• Voorbereiding van grondstoffen: Hoogwaardige glasgrondstoffen (bijv. silicazand, soda-as, kalksteen, dolomiet) worden verpulverd, gemengd en gezeefd om aan de productie-eisen te voldoen.

• Thermische verwerking: Voorbereide grondstoffen worden verwarmd tot een specifieke temperatuur om een visco-elastische toestand te bereiken. In deze toestand heeft het glasmateriaal een optimale plasticiteit voor het daaropvolgende persen.

• Persen: Het visco-elastische glasmateriaal wordt in een metalen mal geplaatst. Er wordt verwarming toegepast om de vereiste temperatuur en vloeibaarheid voor het persen te bereiken. Temperatuur en druk moeten strikt worden gecontroleerd tijdens het persen om scheuren of vervorming te voorkomen.

• Oppervlaktebehandeling: Na het persen ondergaat optisch glas een oppervlaktebehandeling (slijpen, polijsten, coaten) om defecten te elimineren en de kwaliteit en esthetiek te verbeteren, waardoor een glad, vlak en onberispelijk oppervlak wordt gegarandeerd dat geschikt is voor optische instrumenten.

• Gloeien en snijden: Na de oppervlaktebehandeling wordt het glas gegloeid om interne spanningen te verminderen en de stabiliteit te verbeteren, waarna het op de vereiste afmetingen wordt gesneden voor verschillende optische instrumenten.

4. Centrifugaal Gietproces:
Deze methode gebruikt een centrifuge om gesmolten glas te laten draaien, waardoor het in de gewenste vorm stolt. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het produceren van complex gevormde, nauwkeurig afgemeten glasproducten zoals optische lenzen en glasvezels.

Bij centrifugaal gieten wordt gesmolten glas in een draaiende centrifuge gegoten. De centrifugale kracht zorgt ervoor dat het glas de oppervlakte van de mal gelijkmatig bedekt en geleidelijk stolt. Tijdens het stollen neemt de dichtheid van het glas toe en wordt de interne structuur dichter, waardoor de fysische eigenschappen en chemische stabiliteit worden verbeterd.

Voordelen: Kan complexe vormen produceren met precieze afmetingen; verbetert de fysische eigenschappen en chemische stabiliteit.
Beperkingen: Vereist apparatuur en mallen voor hoge temperaturen, wat de productiekosten verhoogt; is mogelijk niet geschikt voor bepaalde zeer gespecialiseerde vormen.

5. Floatglasproces:
Gesmolten glas wordt op een bad van gesmolten metaal (meestal tin) gefloat om platte glasplaten te vormen.

• Vormproces: De vorming vindt plaats in een tinbad gevuld met een beschermende atmosfeer (N₂ en H₂). Gesmolten glas stroomt continu uit de oven en drijft op het dichtere gesmolten tinoppervlak. Onder invloed van zwaartekracht en oppervlaktespanning spreidt het glas zich uit, egaliseert het en vormt het platen met gladde, vlakke, evenwijdige boven- en onderoppervlakken. Vervolgens hardt het uit, koelt het af en wordt het op overgangsrollen getild.

Kenmerken en voordelen: In vergelijking met andere vormmethoden blinkt floatglas uit in hoogefficiënte productie van hoogwaardig vlakglas – vrij van golvingen ("golfvervorming"), met uniforme dikte, perfect vlakke en evenwijdige oppervlakken. De schaal van de productielijn wordt niet beperkt door de vormmethode, het energieverbruik per eenheid product is laag en de benutting van het eindproduct is hoog. Floattechnologie is gemakkelijk wetenschappelijk te beheren en volledig gemechaniseerd/geautomatiseerd, wat leidt tot een hoge arbeidsproductiviteit. Continue werking kan jaren duren, waardoor een stabiele productie mogelijk is.