工艺技术|工艺开发|康宁

疯狂搅拌

疯狂搅拌

疯狂搅拌

康宁在20世纪40年代的工艺创新为其在当今先进玻璃技术领域的持续领先奠定了基础。

随着20世纪30年代末欧洲战争的酝酿,美国军方需要国内光学玻璃的来源。像军用飞机这样的新发展——以及机载监视工具和其他仪器——依赖于以前只有欧洲玻璃制造商才能提供的高质量光学玻璃。

因此,已经被公认为硼硅玻璃加工专家的康宁公司于1938年启动了大规模熔融光学玻璃的开发项目。

这一突破性项目所产生的方法不仅在20世纪40年代初引起了轰动,而且为该公司今天仍然确保先进玻璃的纯度和光学质量奠定了基础。

康宁的科学家们知道,大量熔化光学玻璃会带来一些棘手的问题。每批玻璃都必须尽可能避免出现条纹、颗粒、气泡或不均匀现象,否则会改变玻璃的均匀折射率并影响光学质量。体积越大,生产出不合格玻璃的几率就越大。

由查尔斯·德沃博士领导的研究小组找到了一个成功的组合。

首先,他们发明了一种方法,让电流通过玻璃浴,从内到外均匀地融化各种成分,并改进了燃气燃烧器,其中一些部分可以沸腾,而其他部分则相对不加热。它还实现了“连续熔化”过程,比以前一次熔化一个巨大陶罐的方法进步了一大步。

同样重要的是,一种新的设计可以在玻璃材料融化时混合它们。

正确的搅拌方法被证明是一项非常困难的挑战,尤其是对熔融光学玻璃这样要求很高的混合物。

剧烈的、随意的搅拌——比如厨师用来搅拌蛋糕面糊或酱汁——会在熔融的玻璃混合物中产生气泡或其他缺陷。它还可能在玻璃块中留下不同成分的条纹,使整个批次无法使用。

德沃和他的团队煞费苦心地对搅拌的各个方面进行了实验。他们使用高粘度油来模拟熔融的玻璃混合物,并添加着色剂来研究液体在熔化槽中结合时的行为。

他们专注地观察和记录了这一过程的每一个可能的方面。不同的叶片形状和角度在混合物中产生了不同的流动模式。改变速度和其他看起来很小的变量可能意味着均匀的混合物和完全不可用的混合物之间的区别。

这种搅拌对项目的成功至关重要,而且是一项非常有价值的知识产权,因此这项绝密实验与其他研究工作小心翼翼地隔离开来。最终优化的搅拌器设计很快得到了1944年授予德沃的美国专利的保护,次年康宁成功地开始了光学玻璃的大批量生产。

70多年后,搅拌仍然是当今先进玻璃的熔化和生产过程的关键部分。

例如,形成今天超薄高级平板玻璃的专利融合工艺-康宁®鹰XG®,康宁®大猩猩®玻璃、康宁®柳树®玻璃,康宁莲花Glass和康宁虹膜玻璃-在很大程度上是成功的,因为精确混合的玻璃成分流入形成机制。

康宁的科学家和工程师们多年来一直在延续德沃的搅拌方法,不断更新,以适应新的玻璃成分,但仍然借鉴了他在专利设计中引入的基本概念。

几十项当代专利仍然参考了DeVoe的创新。他仍然是康宁对玻璃熔化和成型的深刻理解的不朽象征。

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