Hochtemperaturbeständiges milchweißes Quarzglasrohr nach Maß

Produktionsprozess und Ablauf von Quarzglasrohren

Quarzrohre werden hauptsächlich aus geschmolzenem Quarz (amorphes Siliziumdioxid) hergestellt. Die fortschrittlichste und gebräuchlichste industrielle Methode zur Herstellung kontinuierlicher Längen von Quarzrohren ist das kontinuierliche Schmelz- und Ziehverfahren.

Der gesamte Arbeitsablauf kann in zwei Hauptphasen unterteilt werden:

Phase 1: Kontinuierliches Schmelzen & Ziehen des Rohrs (Der Kernprozess)

Dies ist die entscheidende Phase, in der Rohstoffe in ein kontinuierliches Quarzrohr umgewandelt werden.

• Rohstoffvorbereitung

• Materialien: Hochreiner natürlicher Quarzsand oder synthetische Quarzkörnchen (aus einem Flammenschmelzverfahren). Der Reinheitsgrad wird je nach Endanwendung ausgewählt (z. B. optisch, Halbleiter).
• Verarbeitung: Die Rohstoffe durchlaufen eine gründliche Reinigung, Säurebehandlung und Trocknung, um metallische Ionen, Staub und Feuchtigkeit zu entfernen.

• Kontinuierliche Beschickung & Schmelzen

• Das gereinigte Quarzmaterial wird kontinuierlich in einen speziellen vertikalen kontinuierlichen Schmelzofen eingebracht.
• Die Ofenkammer besteht typischerweise aus feuerfesten Metallen (z. B. Molybdän) oder Graphit und wird unter einer Schutzatmosphäre (z. B. Helium, Stickstoff) gehalten, um Oxidation und Kontamination zu verhindern.
• Hohe Temperaturen (ca. 2000 °C) werden über Graphit- oder Wolframelektroden erzeugt, wodurch der Einsatzstoff im oberen Teil des Ofens geschmolzen wird, um eine homogene, blasenfreie Quarzschmelze zu bilden.

• Formen & Rohrziehen

• Die geschmolzene Quarzmasse fließt nach unten zum Boden des Ofens und durch einen präzisen Formkörper oder Dorn.
• Dieser Formkörper bestimmt den endgültigen Außendurchmesser und die Wanddicke des Rohrs. Typischerweise handelt es sich um eine konzentrische Hochtemperatur-Graphitform.
• Durch exakte Steuerung der Schmelztemperatur, Viskosität, Zuggeschwindigkeit und internen Gasdrucks wird das aufgeweichte Quarzglas nach oben oder unten in ein kontinuierliches Rohr mit stabilen Abmessungen „gezogen“.

• Aufguss

• Das neu gebildete Quarzglasrohr weist aufgrund von ungleichmäßigem Abkühlen erhebliche innere thermische Spannungen auf, wodurch es äußerst spröde ist.
• Das gezogene Rohr durchläuft unmittelbar eine Inline-Glühofenanlage (einen Lehr). Diese Anlage bietet eine langsame und präzise gesteuerte Abkühlzone, wodurch das Rohr schrittweise durch einen kritischen Temperaturbereich (z. B. 1100 °C bis 800 °C).
• Zweck: Innere Spannungen dauerhaft abbauen, um die mechanischen Eigenschaften des Quarzrohrs zu stabilisieren und Risse während späterer Handhabung oder Nutzung zu verhindern.

• Schneiden & Vorprüfung

• Das kontinuierliche Rohr wird auf Standardlängen geschnitten.
• Es erfolgt eine Vorprüfung auf sichtbare Fehler wie Blasen, Einschlüsse, Kratzer sowie auf die Einhaltung der Maßtoleranzen (Außendurchmesser und Wanddicke).

Stufe 2: Sekundärverarbeitung (Anpassung an den Endverbrauch)

Die Halbfertigprodukte werden verschiedenen nach Kundenspezifikation angepassten Veredelungsprozessen unterzogen.

• Schneiden & Stirnflächenbearbeitung

• Schneiden: Quarzglasrohre werden mit speziellen Quarzschneidern (z. B. Diamanttrennscheiben oder Laserschneider) auf individuelle Längen zugeschnitten, um saubere, rechtwinklige Enden ohne Absplitterungen zu gewährleisten.
• Abschrägen/Fasen: Die geschnittenen Enden werden glatt geschliffen, um eine runde Oberfläche zu erzielen, die Spannungskonzentrationen verhindert und die Sicherheit des Bedieners gewährleistet.

• Reinigung

• Ein gründlicher Reinigungsprozess unter Verwendung von hochreinem Wasser, Säurelösungen (z. B. HF/HNO 3 - gemisch) und Lösungsmitteln wird angewandt, um alle Verunreinigungen, die während des Schneidens und der Handhabung eingeführt wurden, vollständig zu entfernen.

• Wärmebehandlung (Feuervergütung)

• Zweck: Bei Anwendungen, bei denen hohe Reinheit und glatte Innenflächen erforderlich sind (z. B. in der Halbleiterindustrie), können die Enden oder das gesamte Innere des Rohrs einer Feuervergütung unterzogen werden.
• Methode: Die Oberfläche des Quarzglasrohrs wird kurzzeitig mit einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme oder einem Plasma-Lichtbogen bis zum Erweichungspunkt erhitzt. Durch die Oberflächenspannung wird die geschmolzene Schicht vollständig glatt und versiegelt, wodurch Mikrorisse beseitigt, die Oberflächenrauhigkeit verringert und Oberflächenverunreinigungen entfernt werden.
• Ergebnis: Feinpolierte Quarzglasrohre weisen eine höhere mechanische Festigkeit und eine erhöhte Beständigkeit gegen Entglasung auf.

• Biegen & Versiegeln

• Thermisches Biegen: Für Sonderformen wird ein Abschnitt des Quarzglasrohrs lokal erhitzt, bis es weich ist, und anschließend über einer Form oder einer Vorlage gebogen.
• Endversiegelung: Die Enden des Quarzglasrohrs werden mit einer Hochtemperaturflamme aufgeschmolzen und verschlossen, um Quarzampullen, Hülsen oder andere geschlossene Behälter herzustellen.

Vorteil von Quarzglasrohr

• Quarzglasrohr ist c korrosionsbeständigkeit

Abgesehen von Flusssäure reagiert Quarzglas praktisch nicht mit anderen Säuren bei chemischen Behandlungen, und seine Säurebeständigkeit beträgt das 30-Fache im Vergleich zu keramischen Materialien und das 150-Fache im Vergleich zu Edelstahl.

• Hervorragende elektrische Isolierfähigkeit

Der Widerstandswert von Quarzglasrohr entspricht dem 10.000-fachen Wert von gewöhnlichem Glas. Es ist ein hervorragendes elektrisches Isoliermaterial und behält auch bei hohen Temperaturen gute elektrische Eigenschaften. ‌

• Hohe Temperaturbeständigkeit

Die Fähigkeit von Quarzglasrohren, ihre Leistungsfähigkeit und strukturelle Stabilität in Hochtemperaturumgebungen beizubehalten

Anwendungsbereiche

Quarzglasrohre werden hauptsächlich in der Elektrischen Lichtquelle, Elektrotechnik (elektrisch), Halbleiter-, Optische Kommunikation, Militär-, Metallurgie-, Baustoff-, Chemie-, Maschinen-, Elektro- und Umweltschutzindustrie eingesetzt.

Technische Daten des opaken Quarzrohrs