Сергей Песков - История стекла. От стеклянного оружия до стекол иллюминаторов космических кораблей

Однородность материала значит, что коэффициент преломления стекла будет равным во всех точках. Изотропность материала – свойство, обеспечивающее одинаковые физические параметры стекла во всех направлениях.

Многие компании, занимающиеся производством фотографических агрегатов, самостоятельно разрабатывают свои методики изготовления оптических материалов, техники нанесения специальных покрытий на стекло.

Оптические стекла играют важную роль на современном этапе развития человечества. Производство таких материалов – важная и ответственная задача, которая под силу лишь профессионалам. Как правило, стекло для оптических аппаратов изготавливается методом варки. Довольно широко применяются экструзионный метод и технология литья.

Варение стекла происходит в предназначенных для этой задачи огнеупорных горшках из шихты (смеси исходных материалов). Эти горшки со смесью помещаются в специальную печь для варения стекла.

Нередко в шихту включают стеклобой. Суммарное содержание битого стекла не должно превышать 40 %. При этом стеклобой должен обладать таким же составом, что и исходный продукт.

Т.е. при варке кварца битое стекло тоже должно быть силикатным. Производство оптического стекла протекает с использованием спецоборудования – водородных горелок.

Сотрудники компании тщательно перемешивают смесь до гомогенного состояния. Процесс проводится непрерывно с помощью специального керамического прибора. В это же время несколько раз берутся пробы сырья для контроля качества.

Одним из самых важных этапов варки считается осветление. Процесс протекает сам по себе посредством выделения газов при варке оптического стекла с добавлением осветителей.

После этого огнеупорные горшки достаются из печи. Смесь, находящая в них, медленно охлаждается. Обычно, охлаждение длится 6–8 дней, но случается так, что процесс затягивается на несколько месяцев.

Из-за того, что горячая смесь остывает неравномерно, стекло трескается. Его осколки тщательно сортируются, пристально осматриваются и отбираются пригодные для дальнейшей обработки куски.

Чтобы сократить время на производство оптического стекла, предприятия перед механической обработкой прессуют отобранные осколки в небольшие плиты.

Пресс работает с нагретым до 500 °C материалом. В дальнейшем стекло снова поддается медленному охлаждению. Процесс остывания проходит в электрических печах, носит название «отжиг». Далее проводится контроль качества, обнаружение дефектов.

При варке цветного стекла в смесь добавляются вещества, в составе которых высокое содержание золота, меди, селена или другого цветного металла.

Способ заливки применяется в производстве органического стекла. Однородную смесь с отвердителями и красителями (мономер) заливают между пластинами из кварцевого стекла. В это время происходит полимеризация материала, которая имеет продолжительность до получения готового листового органического стекла. Современные технологии позволяют получать оргстекло с необходимыми параметрами.

Экструзионный способ также применяется для изготовления полимерного стекла. Технологический процесс проходит непрерывно на специальных экструзионных линиях. Это обусловлено автоматизацией производства. С помощью технологии можно получить листы высокого качества с заданными параметрами. Как правило, толщина листового стекла после производства на линии экструзирования от 1,8 мм до 10 мм.

Современные технологии позволяют зарубежным и отечественным производителям создавать материалы с невероятными характеристиками.

Самый распространенный материал в оптике – бесцветное оптическое стекло. Ассортимент материала постоянно расширяется, номенклатура растет не по годам. Это позволяет выбрать наиболее подходящее стекло для определенных нужд в той или иной сфере применения оптического материала.

Бесцветное оптическое стекло производится в трех сериях (0, 100 и 200).

Стекла с маркировкой «0» пригодны для производства деталей и аппаратов, которые используются в обычных условиях.

Стекла серии «100» применяются в изготовлении деталей, которые будут работать при незначительном ионизирующем излучении.

А оптика класса «200» широко востребована в изготовлении агрегатов, основная задача которых – работа в условиях интенсивного излучения.

Независимо от серии, выпущенные стекла могут иметь разный химический состав. Поэтому на производстве каждому виду оптического стекла присваивается свой номер (марка). Наименование материала состоит из букв и цифр. Буквы значат принадлежность к определенному типу оптического материала.

Стоит отметить, что в связи с показателем дисперсии были введены два типа стекол для оптики:

кроны –представляют собой стекла с низким коэффициентом преломления, но высоким показателем дисперсии. Как правило, это силикатные стекла;

флинты –маленькое значение дисперсии, но высокий показатель преломления. Обычно в класс флинтов относят стекла с содержанием плюмбума (свинца).

На современном этапе производство оптических материалов выделяет класс кронфлинтов. Это промежуточная группа между вышеупомянутыми оптическими стеклами.

Также в оптике упоминаются так называемые «особые» стекла. Основное отличие таких материалов – независимые друг от друга показатель преломления и значение дисперсии.

Обе характеристики могут быть высокими или низкими в одном оптическом материале, что до недавнего времени противоречило всем канонам оптики.

Производство оптических материалов жестко регламентируется. Стекло оптическое ГОСТ 351494 – ныне действующий документ, который распространяется на бесцветные и неорганические материалы для оптики.

Нормативным документом предусматривается урегулирование производства заготовок с диаметром не более 500 мм. Данный ГОСТ действует в совокупности с другим нормативным документом – ГОСТ 13240, предусматривающим выпуск продукции для экспорта и нужд экономики государства.

Стекло оптическое ГОСТ 13659-78 охватывает производство оптических бесцветных материалов, стандартизирует физические и химические свойства и прочие параметры стекол.

Нормативная литература способна полностью урегулировать процесс производства оптики, поэтому беспокоиться о качестве продукции отечественных производителей не стоит.

Перед человечеством всегда остро стоит вопрос о том, как избежать разрушения металлов, причиняемых коррозией. Развитие многих производств химии, металлургии, энергетики, нефтяной, газовой и других отраслей тесно связано с необходимостью применения конструкционных материалов и покрытий, обладающих высокой химической устойчивостью. К числу наиболее надежных и универсальных средств защиты металлических изделий от коррозии является эмалирование, сочетающее прочностные свойства металла – стали с высокой химической устойчивостью силикатных эмалей.