Vysoce teplotně odolná na míru vyráběná mléčně bílá křemenná skleněná trubice

Výrobní proces a pracovní postup při výrobě trubiček z křemenného skla

Křemenné trubice jsou vyrobeny primárně z taveného křemene (amorfního oxidu křemičitého). Nejvyspělejší a nejběžnější průmyslovou metodou pro výrobu nepřetržitých délek křemenných trubic je proces nepřetržitého tavení a tažení.

Celý pracovní postup lze rozdělit do dvou hlavních etap:

Etapa 1: Nepřetržité tavení a tažení trubice (hlavní proces)

Toto je klíčová fáze, ve které se suroviny přeměňují na nepřetržitou křemennou trubici.

• Příprava surovin

• Materiály: Vysokopropustný přírodní křemenný písek nebo syntetické křemenné granule (z procesu plamenové fúze). Třída čistoty se volí podle konečného použití (např. optické, polovodičové).
• Zpracování: Surové materiály procházejí důkladným čištěním, kyselinovým vyluhováním a sušením za účelem odstranění kovových iontů, prachu a vlhkosti.

• Nepřetržité dávkování a tavení

• Očištěný křemenný materiál je nepřetržitě dávkován do speciální svislé peci pro nepřetržité tavení.
• Komora peci je obvykle vyrobena z tavených kovů (např. molybdenu) nebo z grafitu a udržuje se v ochranné atmosféře (např. helia, dusíku), aby se zabránilo oxidaci a kontaminaci.
• Vysoké teploty (přibližně 2000 °C) jsou generovány pomocí grafitových nebo wolframových elektrod, které taví surovinu v horní části pece a vytvářejí homogenní, bezprobublinovou tavbu křemene.

• Tváření a tažení trubek

• Roztavený křemen proudí dolů ke dnu pece a prochází přes přesnou tvářecí formu nebo mandrín.
• Tato forma určuje finální vnější průměr a tloušťku stěny trubky. Obvykle se jedná o koncentrickou vysokoteplotní formu z grafitu.
• Přesnou kontrolou teploty taveniny, viskozity, rychlosti tažení a vnitřního tlaku plynu je změklé křemenné sklo taženo vzhůru nebo dolů do nepřerušované trubky se stabilními rozměry.

• Žíhání

• Nově vytvořená trubka z křemenného skla obsahuje významné vnitřní tepelné napětí způsobené nerovnoměrným chlazením, což ji činí extrémně křehkou.
• Vytažená trubice okamžitě prochází žíhací pecí v linii (tzv. lehr). Tato pec zajišťuje pomalou a přesně řízenou zónu chlazení, která umožňuje trubici postupně ochladit se v kritickém teplotním rozsahu (např. 1100 °C až 800 °C).
• Účel: Trvalé odstranění vnitřního pnutí, čímž se stabilizují mechanické vlastnosti křemenné trubice a zabrání se jejímu prasknutí během další manipulace nebo použití.

• Řezání a předběžná kontrola

• Nepřetržitá trubice je nařezána na standardní délky.
• Provádí se předběžná kontrola viditelných vad, jako jsou bubliny, vměstky, rýhy, a ověřují se rozměrové tolerance (vnější průměr a tloušťka stěny).

Stupeň 2: Sekundární zpracování (přizpůsobení pro koncové použití)

Polotovary trubic procházejí různými dokončovacími procesy přizpůsobenými požadavkům zákazníka.

• Řezání a broušení konců

• Řezání: Kvartové skleněné trubky jsou nařezány na požadované délky pomocí speciálních nástrojů pro řezání křemene (např. diamantové pilky nebo laserové řezací zařízení), aby byly konce rovné a čisté, bez odlupování materiálu.
• Fazetování / sražení hran: Nařezané konce jsou broušeny na hladký zaoblený tvar, aby se předešlo soustředění napětí a zajistila bezpečnost obsluhy.

• Čistění

• Důkladný proces čištění s využitím vody vysoké čistoty, kyselinových roztoků (např. směs HF/HNO ₃ směs) a rozpouštědel za účelem odstranění všech nečistot vnesených během řezání a manipulace.

• Žíhání (ohňové leštění)

• Účel: U aplikací vyžadujících vysokou čistotu a hladký vnitřní povrch (např. polovodičový průmysl) mohou být koncové části trubky nebo celý vnitřek podrobeny ohňovému leštění.
• Metoda: Povrch kvartové skleněné trubky je krátce zahřát na teplotu změkčování pomocí vodíko-kyslíkového hořáku nebo plazmového oblouku. Díky povrchovému napětí se roztavená vrstva stane dokonale hladkou a uzavřenou, čímž dochází k odstranění mikrotrhlin, snížení drsnosti povrchu a odstranění povrchových nečistot.
• Výsledek: Ohněm leštěné křemenné sklo vykazuje vyšší mechanickou pevnost a zvýšenou odolnost proti devitrifikaci.

• Ohýbání a těsnění

• Termické ohýbání: Pro výrobu speciálních tvarů je část křemenné trubice místně zahřívána, dokud nezměkne, a poté ohnuta přes formační přípravek nebo formu.
• Uzavření konců: Koncové části křemenné trubice jsou roztaveny a uzavřeny pomocí hořáku s vysokou teplotou za účelem vytvoření křemenných ampulek, rukávů nebo jiných uzavřených nádob.

Výhody křemenné trubice

• Křemenná trubice je odolnost proti korozi

S výjimkou kyseliny fluorovodíkové křemenné sklo téměř nereaguje s jinými kyselinami používanými při chemickém zpracování. Jeho odolnost vůči kyselinám je 30násobná oproti keramice a 150násobná oproti nerezové oceli.

• Vynikající elektrická izolační vlastnost

Odporová hodnota křemenné trubice je ekvivalentní 10 000násobku běžného skla. Je to vynikající izolační materiál, který si zachovává dobré elektrické vlastnosti i za vysokých teplot. ‌

• Odolnost vůči vysokým teplotám

Schopnost křemenných skleněných trubek udržet svůj výkon a strukturní stabilitu v prostředích s vysokou teplotou

Obory použití

Křemenné skleněné trubky se hlavně používají ve zdrojích elektrického světla, elektrotechnice (elektrická zařízení), polovodičích, optické komunikaci, vojenském průmyslu, metalurgii, stavebních materiálech, chemickém průmyslu, strojírenství, elektřině, ochraně životního prostředí a dalších oborech.

Technická data neprůhledných křemenných trubek