J-Fiber Jena

Die Herstellung von hochreinem synthetischem Quarzglas.

Bei der Herstellung von optischen Quarzglas werden 2 Hauptsorten unterschieden: natürliches
und synthetisches Quarzglas.

Natürliches Quarzglas (Fused Quarz) ist ein aus natürlichen, kristallinen Rohstoff elektrisch
oder in der H2/O2-Flamme erschmolzenes Glas.
Synthetisches Quarzglas (Fused Silica) entsteht aus einer hochreinen Siliziumverbindung über die chemische Reaktion in der Dampfphase. Dieses Herstellungsverfahren gewährleisten die höchste Reinheit und damit die geringste optische Absorption.

Das im Jenaer Glaswerk entwickelte Verfahren zum Schmelzen von synthetischen Quarzglas
ist gekennzeichnet durch die flammen-hydrolytische Zersetzung des synthetisch hergestellten
Siliziumtetrachlorid, einer hochreinen, farblosen, aggressiven und stark feuchteempfindlichen
Flüssigkeit. Bei der hydrolytischen Zersetzung in einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme
entstehen winzigste (50 nm) Partikel aus Siliziumdioxid, welche durch die sehr hohe
Temperatur dieser Flamme (> 2700 K) zu hochreinen Zylindern aus SQ verschmelzen.

SiCl4 ----------H2/ O2----------à SiO2 + 4 HCl

Da Quarzglas selbst bei hohen Temperaturen eine hohe Viskosität aufweist und um
Verunreinigungen durch Feuerfestmaterialien zu vermeiden, erfolgt die Abscheidung der
SiO2-Partikel tiegelfrei auf der Stirnfläche eines sich langsam drehenden Hilfsstückes.
Dieses Hilfsstück aus bergkristallinem Quarzglas ist eingespannt im Schlitten einer Drehbank
und wird entsprechend der Aufschmelzgeschwindigkeit vom Brenner wegbewegt.
Eine solche Schmelzanlage besteht weiterhin aus einer Gasmengenregelung für die
Brennergase, die Rohstoffdosierung (das flüssige SiCl4 wird mengengeregelt verdampft), die
SPS gestützte Anlagensteuerung und die Abgasentsorgung. Das bei den Verfahren
entstehende Abgas wird abgesaugt und in einer Abgasreinigungsanlage abgeschieden und
neutralisiert.

SQ-Schmelze-Mensch

Jeder Produktionsprozess vom Zünden der intern entwickelten Mehrdüsen-Quarzglasbrenner
bis zum Erreichen der maximalen Ingotmasse dauert mehrere Tage. Während dieser Zeit
werden die parallel produzierenden Schmelzöfen und die Schmelzparameter durch
das Bedienpersonal ständig überwacht.

 

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