Quarzglasprodukte für technische Lampen

Das elektrische Schmelzen ist das am häufigsten verwendete Schmelzverfahren zur Herstellung von Quarzglas. Das elektrische Schmelzen erfolgt entweder durch eine elektrische Gasentladung (Lichtbogenschmelzen) oder durch Zufuhr von Wärme, die durch elektrischen Widerstand erzeugt wird.

Eine weitere Unterscheidung ist die Wahl eines kontinuierlichen oder eines Chargenverfahrens. Einstufig elektrisch geschmolzene Rohre werden hergestellt, indem Sand in den oberen Teil eines vertikalen Schmelzofens gegossen wird, der aus einem feuerfesten Metalltiegel besteht. Bei Temperaturen von über 1800°C verwandelt sich die geordnete Mikrostruktur des Rohmaterials in ein unregelmäßiges Glasnetzwerk, es entsteht Glas. Durch einen Auslass im Boden des Schmelztiegels wird das Glas direkt in Form von Rohren oder als Feststoff, einem so genannten Block, gezogen.

Elektrisch geschmolzenes Quarzglas hat die höchste Temperaturbeständigkeit und die höchste Viskosität im Vergleich zu anderen Quarzglasmaterialqualitäten.

Flammenschmelzen ist die traditionellste Form um Quarzglas zu schmelzen. Eine H₂/O₂-Flamme wird verwendet, um kristalline Partikel zu Quarzglas zu verschmelzen. Der Heraeus-Chemiker Dr. Richard Küch war der erste, der diese Methode vor über 100 Jahren in industriellem Maßstab einsetzte. Im kontinuierlichen Prozess werden kleine Körnchen des Rohmaterials ständig in eine Flamme geträufelt und auf einen Glasstab aufgeschmolzen. Flammengeschmolzenes Quarzglas hat im Vergleich zu elektrisch geschmolzenem Quarzglas eine bessere Homogenität und Solarisationsbeständigkeit.

Heraeus verwendet zwei verschiedene synthetische Schmelzverfahren. Das am weitesten verbreitete Verfahren (für die Herstellung von Vorformen für Telekommunikationsfasern) ist das CVD-Verfahren oder Soot-Verfahren. Bei diesem Verfahren werden chemische Ausgangsstoffe (z.B. OMCTS oder SiCl₄) in einer H₂/O₂-Flamme oxidiert (verbrannt). Das sich bildende SiO₂ lagert sich auf einem rotierenden Trägerstab ab, ähnlich wie sich der Rauch einer Kerze auf einem Stab über der Flamme ablagert. Der Soot-Körper wird dann in einem zweiten Prozessschritt zu einem transparenten Glaskörper verglast.

Das zweite Fusionsverfahren dient der Herstellung von Festkörpern in einem OVD- oder DQ-Verfahren (Direct Quartz Process). Das Verfahren ist vergleichbar mit dem Flammenschmelzen und unterscheidet sich dadurch, dass ein flüssiger chemischer Vorläufer (z. B. OMCTS) in der Gasflamme aufgeschmolzen wird.

Da die Vorstufen in einem industriellen chemischen Prozess hergestellt werden, haben die Rohstoffe einen außergewöhnlich hohen Reinheitsgrad. Das aus diesen Vorprodukten hergestellte Glas hat einen Gehalt an Alkali- und Metallionen im ppb-Bereich (parts per billion). Synthetisches Quarzglas hat die beste Transmission, den höchsten Reinheitsgrad und die beste Solarisationsbeständigkeit aller Quarzglasmaterialqualitäten.