[发明专利]一种光纤包层玻璃及其池窑熔制机械成型方法

说明书

本发明公开了一种光纤包层玻璃及其池窑熔制机械成型方法。这种光纤包层玻璃是由以下的原料组成：硼酸、石英砂、氢氧化铝、硝酸钾、碳酸钠、碳酸钙、碳酸钡、碳酸锂、三氧化二锑、三氧化二砷。同时也公开了这种光纤包层玻璃的池窑熔制机械成型方法，包括以下步骤：1)熔化；2)澄清；3)料道降温；4)成型拉管；5)精切圆口；6)退火包装。本发明公开的这种光纤包层玻璃折射率在1.45～1.55，膨胀系数为(80±5)×10^‑7/℃，该玻璃具有足够长的粘度范围，玻璃软化温度Ts在700～780℃，转变温度Tg在500℃～600℃，该玻璃的析晶温度上限不高于950℃，析晶温度下限不低于850℃，在850℃保温2小时不产生析晶，抗析晶性能好，热稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种光纤包层玻璃及其池窑熔制机械成型方法。

背景技术

光学纤维传像元件(光纤面板、光纤倒像器、纤维光锥)具有分辨率高，传输清晰，体积小，重量轻等特点。目前主要用于微光夜视仪中的输入、输出窗口，以及和CCD耦合成像中继系统。

光学纤维传像元件的皮料玻璃一般为低折射率光学玻璃，传统的光学纤维传像元件的皮料玻璃管一般为八卦炉人工吹拉玻璃管，将玻璃粉料加入到100-200立升的黏土坩埚内，单坩埚加料量在200kg-300kg之间。按照一定的工艺温度曲线熔炼玻璃，用时约20小时将玻璃熔炼澄清好。然后采用人工挑料，滚凌，吹泡、吹拉成型方式间歇式产出玻璃管，产出效率低，玻璃管成型尺寸规格一致性差，所熔炼的光学玻璃理化性能参数差异大，一致性差。

一种光纤包层玻璃配方，需要适应电池窑连续加料熔炼，并采用维洛法机械拉管机持续垂直拉制不同壁厚比例规格的玻璃管。由于该玻璃材料生产出的皮料玻璃管制作的光纤面板需要与高膨胀可伐合金封接，高膨胀可伐封接合金，膨胀系数为(87±2)×10^-7/℃，因此一种光纤包层玻璃及其池窑熔制机械成型技术，需要满足以下要求：

一、为了制作成高膨胀光学纤维传像元件与高膨胀可伐合金封接，皮料玻璃材料的膨胀系数为(80±5)×10^-7/℃，具有很好的热稳定性，能适应更广的温度环境变化。

二、为了实现光纤纤维的最佳传光能力，满足最佳的数值孔径要求，理论设计要求该皮料玻璃管的折射率n₁为1.45≤n₂≤1.55。

三、为了满足全电熔池窑维洛法机械拉制光学纤维传像元件皮料玻璃管的要求，该玻璃配方必须满足全电熔池窑维洛法生产方式，即：程控计算机，电子秤、混料机、自动加料车、玻璃料熔化电池炉、玻璃澄清池、料道、牵引拉管机、真空拉管隧道、激光自动检测仪、玻璃管切割机、火焰圆口器和检验包装机的维洛法仪器设备。具体要求如下：

1)在全电熔池窑维洛法机械拉制玻璃管过程中，玻璃在1450℃-1600℃高温下经过全电熔化池熔化、后在1400℃-1500℃温度下玻璃澄清池澄清均化、在经过料道约1100℃-1400℃的降温，最后到成型料盆内的950℃-1100℃后经过牵引拉管机拉制成型玻璃管，1600到950℃的温度梯度范围内玻璃不能出现失透析晶现象。

2)玻璃经过牵引拉管机拉出后经过15米-150米的真空拉管隧道，玻璃管不能出现裂纹、炸裂现象。即：从950℃经过15米-150米的真空拉管隧道，玻璃温度降低至250-300℃温度区间内，玻璃成型过程中不炸裂，具有良好的热稳定性。

3)玻璃经过牵引拉管机拉出后经过15米-150米的真空拉管隧道，玻璃能够成型出内径壁厚尺寸规格均匀的玻璃管，其玻璃管圆整度，壁厚偏差、锥度、直线度在满足维洛法拉制玻璃管国家标准的同时，又能满足光学纤维传像元件皮料玻璃管更高的要求。因此：要求该皮料玻璃具有足够长的粘度范围，即软化温度Ts和转变点温度Tg的差值。△T＝Ts-Tg＞150℃。要求该皮料玻璃软化温度Ts范围700-780℃，转变温度Tg范围500℃-600℃。