Особенности варки промышленных цветных оптических стекол, окрашенных наночастицами CdS CdSe

Размещено на http://www.allbest.ru/

170

Лыткаринский завод оптического стекла

ОСОБЕННОСТИ ВАРКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЦВЕТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СТЕКОЛ, ОКРАШЕННЫХ НАНОЧАСТИЦАМИ CDS•CDSE

М.Н. Гулюкин

А.Н. Игнатов

Разработан и создан комплекс оборудования для отработки технологии получения сульфоселенокадмиевых стекол. Описаны особенности варки промышленных цветных оптических стекол, окрашенных наночастицами CdS•CdSe. Приведен анализ спектральных и оптических параметров, данные химического анализа, полученных варок.

С достижениями в науке и техники, а также с началом освоения космоса в 1957 году ОАО ЛЗОС начал разрабатывать составы цветных оптических стекол, окрашенные селено-кадмиевыми красителями, которые использовали в качестве светофильтров. Первоначальные промышленные варки осуществлялись в 80-е годы на СВЧ электроустановках ВЧС-250 и ЛПС-500 в шамотных и кварцевоглинянных сосудах объемом 500 л. Установки были довольно громоздкие и энергетически невыгодными, поэтому в связи с модернизацией производства и переходом на более экономичное оборудование, в 90-е годы варки начали проводить в газовых печах. При использовании газовых печей для навара сульфоселенокадмиевых стекол возникли сложности в воспроизведении стабильных спектральных характеристик. Для данного типа стекол характерна высокая чувствительность к условиям варки (атмосфера в печи, давление газа в печи, температурные колебания). Стабильность температуры в технологическом процессе оказывает влияние на улетучивание красителей, обеспечивающих цветовой тон и оптические параметры стекла и, в свою очередь, сохраняет однородность стекла по окраске во всем объеме.

В настоящее время стали еще более востребованы цветные оптические стекла, но в малых объемах и широкой номенклатуры, часто со специальными характеристиками, выходящими за пределы нормативной документации (ГОСТ 9411-91 «Стекло оптическое цветное»). В связи с этим в данной работе была поставлена задача: получить стекло марки ОС23-1, окрашенное наночастицами CdS•CdSe, I категории с показателем поглощения при длине волны 530 нм больше 2-х, отработать технологический процесс получения данной марки стекла в электрической малотоннажной стекловаренной печи.

Как известно, величина в области основного поглощения стекла определяется количеством красящих центров - наночастиц CdS•CdSe: чем больше их концентрация, тем выше поглощение. Увеличение количества красителей в стекле возможно с помощью корректировки состава шихты, но это может привести к «опалесценции», а их улетучивание - приводит к потере оптических параметров. Поэтому для сохранения оптимального количества красителей особое внимание в данной работе было уделено этапу варки стекла (см. рис.1). Для решения поставленных целей ОАО ЛЗОС был разработан и создан комплекс оборудования:

- электрическая малотоннажная стекловаренная печь АТЕL;

- печь отжига-наводки заготовок стекла с минимальным градиентом температуры в рабочей зоне;

- электрический пресс для обесцвечивания заготовок стекла;

-автоматизированы измерительные установки для контроля оптических характеристик стекла. стекло оптический варка наночастица

Рис. 1. Технологическая схема получения стекла марки ОС23-1.

В процессе работы:

- были разработаны и отработаны режимы варки стекла в малотонажной электрической стекловаренной печи ATEL с косвенным нагревом в стекритовых сосудах объемом 50 л и режимы отжига блока стекла;

- получены и исследованы опытные образцы см. рис.2;

Рис.2. Образец «сырого» стекла (слева) и после повторной термообработки - наводки (справа)

- подобраны режимы для повторной термообработки заготовок (см. рис.3);

- отработаны температурные параметры для обесцвечивания заготовок, полученных по горячему каналу (см. рис. 4);

- осуществлен ряд опытно-промышленных варок в электрической печи ATЕL и проведен их анализ по спектральным характеристикам (см.рис.5);

- было определено содержание восстановителей, вводимых в шихту, для обеспечения необходимой атмосферы в печи, что позволило снизить улетучивание красителей, и повысило возможность образования красящего комплекса;

- данные химического анализа, полученных варок, позволили оптимизировать содержание сульфоселенидов кадмия для получения стекла с заданными оптическими параметрами (см. табл.1).

Рис. 3. График определения режима повторной термообработки стекла марки ОС23-1.

Неоднородное обесцвечивание стекла Однородное обесцвечивание при Т=1150 ?С, ф=10 мин при Т=1200 ?С, ф=8,5 мин

Рис. 4. Образцы, обесцвеченные на ЭПП при разных температурах и времени выдержки.

Рис.5. График спектральных кривых оптической плотности, в рабочей толщине 10 мм.

Таблица 1. Содержание красителей и оптические параметры стекол

Рис.6. Готовые светофильтры из стекла марки ОС23-1 с поглощение больше 2 на длине волны 530 нм.

Заключение

Варка стекла в электрической печи позволила стабилизировать атмосферу в процессе варки, а её окислительно-восстановительный потенциал регулировать за счет введения восстановителей в шихту.

При использовании стекритовых стекловаренных сосудов объемом 50 л удалось получить высокооднородное и бессвильное стекло. В результате чего ликвидирована оптическая неоднородность блоков стекла, вышедших после отжига, что повысило выход годного стекла и качество после наводки.

В результате перехода варки стекла марки ОС23-1 с газовой печи на малотонажную электроустановку с косвенным нагревом удалось получить стекло с показателем поглощения >2 при длине волны равной 530 нм.

Размещено на Allbest.ru