석영 유리 튜브의 생산 공정 및 작업 흐름
석영 튜브는 주로융용 석영(비정질 이산화규소)으로 만들어진다. 연속적인 길이의 석영 튜브를 제조하는 가장 진보되고 일반적인 산업적 방법은 연속 용해 및 압출 공정이다.
전체 작업 흐름은 다음의 두 가지 주요 단계로 나눌 수 있다.
단계 1: 연속 용해 및 튜브 압출(핵심 공정)
이 단계는 원자재가 연속적인 석영 튜브로 전환되는 핵심적인 과정이다.
- 자재: 고순도 천연 석영 모래 또는 합성 석영 과립(화염 융합 공정에서 유래). 최종 용도(예: 광학, 반도체)에 따라 순도 등급을 선택한다.
- 가공: 원자재는 금속 이온, 먼지 및 수분을 제거하기 위해 철저한 세척, 산 침출 및 건조 과정을 거친다.
- 정제된 석영 자재는 특수한 수직형 연속 용해로에 지속적으로 투입된다.
- 용해로 내부는 일반적으로 내화 금속(예: 몰리브덴) 또는 흑연으로 만들어지며 산화와 오염을 방지하기 위해 보호성 분위기(예: 헬륨, 질소)를 유지한다.
- 고온(약 2000 °C)은 흑연 또는 텅스텐 전극을 통해 발생되며, 이로 인해 용해로 상부의 원료가 녹아 균일하고 기포가 없는 석영 용융물을 형성한다.
- 용융된 석영은 용해로 하부로 아래쪽으로 흘러내려 정밀 성형 다이 또는 코어를 통과한다.
- 이 다이는 튜브의 최종 외경과 벽 두께를 결정하며, 일반적으로 동심원 형태의 고온 흑연 몰드로 구성된다.
- 용융 온도, 점도, 압출 속도 및 내부 가스 압력을 정밀하게 조절함으로써 연화된 석영 유리는 안정적인 치수를 갖는 연속적인 튜브 형태로 위쪽 또는 아래쪽으로 '압출'된다.
- 새롭게 형성된 석영 유리 튜브는 냉각 불균형으로 인해 상당한 내부 열 응력을 포함하고 있어 매우 취약하다.
- 드로우 튜브는 즉시 인라인 어닐링 퍼니스(르엘)를 통과합니다. 이 퍼니스는 천천히 그리고 정밀하게 제어된 냉각 구역을 제공하여 튜브가 임계 온도 범위(예: 1100℃)를 서서히 통과하며 점차적으로 냉각될 수 있도록 합니다. °℃에서 800 °C).
- 목적: 내부 응력을 영구적으로 제거하여 석영 튜브의 기계적 특성을 안정화시키고, 이후의 취급 또는 사용 중에 균열이 발생하는 것을 방지하는 것입니다.
- 연속적인 튜브가 표준 길이로 절단됩니다.
- 버블, 포함물, 스크래치와 같은 가시적인 결함 여부를 점검하고 치수 공차(외경 및 두께)를 확인하기 위한 예비 검사가 수행됩니다.
2단계: 2차 가공(최종 용도를 위한 맞춤형 처리)
반제품 튜브는 고객 사양에 따라 다양한 마감 공정을 거칩니다.
- 절단: 깨짐 없이 깨끗하고 직각인 단면을 보장하기 위해 전용 석영 절단기(예: 다이아몬드 휠 톱 또는 레이저 절단기)를 사용하여 석영 유리 튜브를 맞춤 길이로 절단합니다.
- 모따기/면취: 절단된 끝부분은 응력이 집중되는 것을 방지하고 작업자 안전을 보장하기 위해 매끄럽고 둥근 마감으로 연마 처리합니다.
- 절단 및 취급 과정에서 유입된 모든 오염물질을 제거하기 위해 고순도 물, 산 용액(예: HF/HNO 3 혼합물) 및 용매를 사용하여 철저한 세척 공정을 실시합니다.
- 목적: 높은 순도와 매끄러운 내면이 요구되는 응용 분야(예: 반도체 산업)의 경우, 튜브의 끝단 또는 전체 내부에 불연마를 실시할 수 있습니다.
- 방법: 수소-산소 토치 또는 플라즈마 아크를 사용하여 석영 유리 튜브 표면을 일시적으로 연화점까지 가열합니다. 표면 장력으로 인해 녹은 층이 완전히 매끄럽고 밀봉된 상태가 되어 미세 균열을 제거하고 표면 거칠기를 줄이며 표면 불순물을 제거합니다.
- 결과: 불연마 처리된 석영 유리 튜브는 더 높은 기계적 강도와 탈유리화 저항성을 갖게 됩니다.
- 열 성형: 특수한 형태의 경우, 석영 유리 튜브의 일부를 부드러워질 때까지 국소적으로 가열한 후 폼이나 금형 위에서 굽힘 처리합니다.
- 끝 마감: 석영 유리 튜브의 끝부분을 고온 토치로 녹여 닫아서 석영 앰풀, 슬리브 또는 기타 밀폐 용기를 제작합니다.
석영 유리 튜브의 장점
불화수소산을 제외하고 석영 유리는 거의 모든 산과 반응하지 않으며, 내산성은 세라믹보다 30배, 스테인리스강보다 150배 이상 우수합니다.
석영 유리 튜브의 저항 값은 일반 유리의 10,000배에 해당하며, 뛰어난 전기 절연 재료로서 고온에서도 우수한 전기적 특성을 유지합니다.
고온 환경에서 석영 유리 튜브가 그 성능과 구조적 안정성을 유지하는 능력
적용 분야
석영 유리 튜브는 주로 전기 광원, 전기(전기), 반도체, 광학 통신, 군사, 야금, 건축 자재, 화학 산업, 기계, 전력, 환경 보호 등 다양한 분야에 사용된다.
불투명 석영 튜브의 기술 데이터
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