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1 Inhalt Quarzglas/ Qualitätssicherung ilmasil Quarzglas Materialübersicht ilmasil PN ilmasil PI / ilmasil PL ilmasil PS / ilmasil PA ilmasil PN Dotierte Quarzgläser/ Farbige Quarzgläser Rohre LD Rohre/ ilmasil PN (F) formstabilisiert Seite Quarzglas Hohlzylinder (Billets) Quarzgutrohre Kapillaren / Stäbe Flach- und Ovalrohre/ Profile und Bänder Glasbläserische Quarzglaserzeugnisse Laborgeräte und Bauteile Eigenschaften von Quarzglas Allgemeine Fertigungslängen und Toleranzen Behandlung Reinigung Entsorgung von Quarzglas Oktober 3

2 Quarzglas Quarzglas besteht aus reinem Siliziumdioxid (SiO 2). Das Einkomponentenglas wird aus natürlichen Rohstoffen (pegmatitischer Quarz und Bergkristall) oder synthetischen Kristallen hergestellt. Aufgrund einer Reihe hervorragender Eigenschaften zählt Quarzglas zu den wichtigsten Werkstoffen für Industrie und Wissenschaft: Für Hochtemperatur-Prozesse wird Quarzglas aufgrund seiner hohen Temperaturwechsel-Beständigkeit und seiner hohen thermischen Belastbarkeit eingesetzt. Es ist belastbar bis zu Temperaturen > 13 C und hält sehr großen Temperaturschwankungen stand. Aufgrund der hohen Reinheit dieses Materials sind Bauteile und Systeme aus Quarzglas seit Jahren fester Bestandteil der technologischen Ausrüstungen in der Halbleiterindustrie. In der Lichtquellenfertigung gilt Quarzglas aufgrund seiner sehr guten Lichtdurchlässigkeit im ultravioletten, sichtbaren und infraroten Wellenlängenbereich als unentbehrlicher Werkstoff. Für die Elektrotechnik / Elektronik sind die sehr geringe elektrische Leitfähigkeit, die hohe Durchschlagsfeldstärke und die geringen dielektrischen Verluste des Quarzglases gefragte Materialeigenschaften. In der chemischen Industrie und bei vielen Laborausrüstungen findet Quarzglas aufgrund der hohen Beständigkeit gegenüber Laugen, Säuren und Wasser im Anlagen- und Gerätebau breite Anwendung. Quarzglas wird mit Ausnahme von Flusssäure und heißer Phosphorsäure von keiner Säure angegriffen und verhält sich gegenüber vielen anderen Stoffen neutral. Qualitätssicherung Oberstes Ziel unserer Arbeit ist die Zufriedenheit unserer Kunden und ihr dauerhaftes Vertrauen in die Zuverlässigkeit und die Leistungskraft der Quarzschmelze Ilmenau. Zur Erreichung dieses Zieles arbeiten wir auf Grundlage eines nach DIN EN ISO 91 zertifizierten Qualitätsmanagementsystems. Die kontinuierliche Einhaltung aller Qualitätsparameter und deren Kontrolle in allen Fertigungsstufen der Quarzglasherstellung und -verarbeitung ist die Voraussetzung für eine dauerhaft stabile Qualität von ilmasil Quarzglasprodukten. Die vollständige Überprüfung und Dokumentation der Qualitätsparameter beginnt bei der Auswahl des Rohstoffes und setzt sich über Schmelze, Rohrzug bis zur Endkontrolle und Versand fort. Unter Nutzung von Methoden der statistischen Prozesskontrolle erfolgt die Ermittlung und Aufzeichnu ng aller Schritte des Produktionsprozesses, was eine genaue Rückverfolgbarkeit vom Endprodukt bis hin zum Ausgangsrohstoff garantiert. Sowohl Rohmaterial als auch Endprodukte werden kontinuierlich auf Unreinheiten analysiert. In unserem internen Labor erfolgen regelmäßige Transmissionsmessungen und Bestimmungen des OH-Gehaltes mittels eines Spektrometers. QSIL wird regelmäßig von wichtigen Kunden auditiert.

3 ilmasil Quarzglas Materialübersicht Quarzglas ilmasil PN ilmasil PI ilmasil PL ilmasil PS ilmasil PA Rohstoff IOTA-STD oder äquivalent IOTA- IOTA-6 synthetischer Kristall Bergkristall Fremdelemente Typischer Gehalt in ppm Al Ca,8,8,7 1 Fe,8,6,,5, K,9,5,2,2,7 Li,7,2 1 1,6 Na,9,9,2 1 1 Ti 1,5 1,5 1,5 1,6 OH-Gehalt * 5 ppm stabil 5 ppm stabil 5 ppm stabil 5 ppm stabil 5 ppm stabil Dotierte Quarzgläser ilmasil PN 2 PN 235 PN 2 PN ilmasil PN 2 ilmasil PN 3 PN 3 ilmasil PN 35 PN 35 ilmasil PN 585 PN 63 PN Dotant Ti Sn + Ti V Ce+ Ti Ce+ V Cu Ni+ Co OH-Gehalt * 5 ppm stabil 55 ppm stabil 55 ppm stabil 55 ppm stabil * Gilt nur für direkt gezogene Rohre, ohne glasbläserische Bearbeitung. Quarzgutrohre ilmasil TQ Reinheit > 99,7 % SiO 2 <,12 % Fe O 2 3

4 ilmasil PN ilmasil PN unsere Standardqualität erhältlich in einem weiten geometrischen Spektrum. Hohe Reinheit und sehr gute Transmissionseigenschaften machen ilmasil PN zu einem bevorzugten Material für ein breites Anwendungsgebiet. Optische Eigenschaften Transmission (Für Transmissionsberechnungen unterschiedlicher Materialdicken benutzen Sie bitte unser Berechnung stool unter % UV 1mm IR % 1 mm 3 mm 3 mm nm 3 3,5,5 µm Typische Fremdelemente Gehalt in ppm Al Fe Ca Ti Na K Li Mg Cu Cr OH- 16,8,8 1,5,9,9,7 <,5 <,5 5 ilmasil PN (R) Gleiche Eigenschaften wie ilmasil PN mit reduziertem OH-Gehalt von ppm. OH-Stabilität Der OH-Gehalt aller ilmasil Materialien ist auch nach thermischer Belastung stabil. Bei einer Temperung des Quarzglases von C unter Vakuum über einen Zeitraum von 3 Stunden beträgt die Abnahme des OH-Gehaltes maximal 3 ppm.

5 ilmasil PI ilmasil PI ist ein Quarzglas hoher Reinheit, welches sich durch einen reduzierten Gehalt an Al, K und Li auszeichnet. Optische Eigenschaften Transmission % UV IR 1mm 1 mm 3 mm 3 mm % nm 3 3,5,5 µm Typische Fremdelemente Gehalt in ppm Al Fe Ca Ti Na K Li Mg Cu Cr OH- 8,6,8 1,5,9,5 <,5 <,5 5 ilmasil PL ilmasil PL ist ein Quarzglas höchster Reinheit. Optische Eigenschaften Transmission % UV IR 1 mm 1 mm 3mm 3mm % nm, 3 3,5,5 µm Typische Fremdelemente Gehalt in ppm Al Fe Ca Ti Na K Li Mg Cu Cr OH- 8,,7 1,5,2,2,2 <,5 <,5 5

6 ilmasil PS ilmasil PS wird aus synthetischem Rohstoff hergestellt. Hohe UV-Transmission und geringer Blasengehalt sind die Merkmale dieses hochreinen Quarzglases. Optische Eigenschaften Transmission (Für Transmissionsberechnungen unterschiedlicher Materialdicken benutzen Sie bitte unser Berechnung stool unter % UV 1 mm 1 mm IR % nm 3 3,5,5 µm Typische Fremdelemente Gehalt in ppm Al Fe Ca Ti Na K Li OH- 8,5 1,2 1 5 ilmasil PA ilmasil PA wird aus hochreinem Bergkristall hergestellt. Optische Eigenschaften Transmission % UV 1 mm 1 mm IR % 3mm 3 mm nm 3 3,5,5 µm Typische Fremdelemente Gehalt in ppm Al Fe Ca Ti Na K Li OH-, 1 1,6 1,7 1,6 5

7 ilmasil PN Dotierte Quarzgläser Dotierte Quarzgläser mit einem typischen Verlauf im UV-Bereich. Spezielle Anpassungen an Kundenwünsche sind möglich. Optische Eigenschaften Transmission % UV 1 mm (Für Transmissionsberechnungen unterschiedlicher Materialdicken benutzen Siebitteunser Berechnung stool unter PN 2 PN 2 PN 2 PN 3 PN 35 PN 235 PN nm Typische Fremdelemente Gehalt in ppm Al Fe Ca Na K Li OH- 16,8,8,9,9,7 55 ilmasil PN Farbige Quarzgläser ilmasil PN 585/63 und ilmasil PN für den Einsatz als Hüllrohr (z.b. für kurzwellige Infrarothalogenlampen). Optische Eigenschaften Transmission % UV 1mm Material Farbe PN 585 ilmasil PN 585 ilmasil PN 63 ilmasil PN Rot Rubin Grau PN PN nm

8 Rohre ilmasil Quarzglas Rohre werden in einem werkzeugfreien Verziehprozess hergestellt, wobei eine hohe Oberflächengüte gewährleistet und eine Kontamination durch Formwerkzeuge ausgeschlossen wird. Fertigungsbereich ilmasil PN: Außendurchmesser Außendurchm.- Toleranz ±,2 ±,2 ±,2 ±,2 ± ± ± ± ± ±, ±, ±, ±, ±,5 ±,5 ±,5 ±,6 ±,6 ±,6 ±,6 ±,7 ±,8 ±,8 ±,9 ± 1,2 ± 1,5 ± ± ± 3, ± 3, ± 3, ± 3, Min. Wanddickenbereich,2,2,2,2,2,2,2,2,,,,, ,,,,5,6,6,7, ,5 2 3 Zwischenabmessungen und andere Materialien auf Anfrage! (siehe auch Seite 12: Kapillaren) Max. 1, 1,6 2, ,5 3,6 3,7 3,9,2,5,8 5, 6 6,6 6,9 7,2 7,5 7,8 8, 9, ,5 16, ,5 23

9 LD Rohre LD Quarzglas Rohre werden mittels Glasbläserdrehbank bearbeitet. Außendurchmesser Außendurchm.- Toleranz ±,7 ± 1, ± 1, ± 1, ± 1, ± 1, ± 1, ± 1,5 ± 1,5 ± 1,5 ± 1,5 ± 1,5 Min. 1, ,5 3,5 3, Wanddickenbereich Max ilmasil PN (F) formstabilisiert Ilmasil PN (F) Rohre sind auf der Außenoberfläche gleichmäßig mit Al O2 3dotiert. Beim Aufheizen des Rohres über 1 C bildet sich eine Cristobalitschicht aus, die die Formstabilität des Rohres wesentlich verbessert. Daraus resultiert eine längere Lebensdauer des Rohres beim Einsatz bei erhöhten Temperaturen.

10 Quarzglas Hohlzylinder (Billets) Dickwandige Hohlzylinder (Billets) sind das ideale Ausgangsmaterial zur Herstellung von Quarzglasflanschen und ähnlichen rotationssymmetrischen Erzeugnissen. Aufgrund der geometrischen Form ergibt sich eine wesentliche Einsparung von Zeit und Material gegenüber der Fertigung aus Vollmaterial. ilmasil Billets zeichnen sich durch eine hochreine, feuerpolierte Innenoberfläche aus und besitzen eine ausgezeichnete Rotationssymmetrie. Fertigungsbereich Außendurchmesser Max. Innendurchmesser Min. Innendurchmesser Andere Abmessungen auf Anfrage!

11 Quarzgutrohre Quarzgut wird durch Schmelzen von sehr reinem Quarzsand hergestellt. Bezüglich der Werkstoffeigenschaften ähnelt Quarzgut sehr stark dem Quarzglas und ist diesem bis auf die optischen Eigenschafte n und die Konzentration der Spurenverunreinigungen nahezu ebenbürtig. Die hohe Langzeittemperatur belastbarkeit, Temperaturschockbeständigkeit, die Durchlässigkeit für IR-Strahlung und die elektris chen Parameter spezifischer Widerstand und Durchschlagfestigkeit zeichnen Quarzgut als einen Werkstoff zur Anwendung als Hüllrohr für Wärmestrahler verschiedenster Bauart und Zwecke aus. Fertigungsbereich Außendurchmesser Toleranz ±,2 ±,2 ± ± ±, ±, ±, ±, ±, ±,5 ±,6 ±,7 ±,8 ± 1,3 ± 1,5 ± ± 3, Andere Abmessungen auf Anfrage! Wanddickenbereich,8 1,,8 1,,7 1,1,8 1,2,8 1,2,9 1,3 1, 1, 1,1 1,5 1,2 1,6 1, 1,65 1,3 1,8 1, 1,9 1,5 2, 1,8 2, 1,8 1,8 2, 3, 2, 3, 2, 3,5, Chemische Reinheit SiO2 Fe O 2 3 > 99,7 % <,12 % Doppelrohre Quarzglas-Doppelrohre für mittel- und kurzwellige Infrarotstrahler. Standardabmessungen a x b 8,5 x x 22 x 3 c > 5 > 7 > Doppelrohre sind auch mit Goldbeschichtung erhältlich. Andere Abmessungen auf Anfrage.

12 Kapillaren Durch unsere eigens zur Herstellung von Kapillarrohr entwickelte Präzisions-Ziehanlage sind wir in Lage, Kapillarrohr in fast allen geometrischen Abmessungen und Verhältnissen anzubieten. der ADM Min. Wandst. Min. IDM ADM Min. Wandst. Min. IDM,5,6,7,8,9 1 1,2 1, 1, ,, ,5,5,5,6,8,8,5, Mehrloch-Kapillare mit 2,3, und mehr Löchern Innendurchmesserbereich:, bis 2 mm Andere Abmessungen auf Anfrage! Stäbe Quarzglasstäbe sind in ilmasil PN und in synthetischer Qualität erhältlich. Durchmesser Durchmesser Toleranz Durchmesser Durchmesser Toleranz Durchmesser Durchmesser Toleranz,5 1 1, ± ±,2 ±,2 ±,2 ± ± ± ± ±, ±,5 ±,5 ±, ±,6 ±,7 ±,7 ±,7 ±,7 ±,7 ±,8 ±,8 ± 1, ± 1, ± 1, ± 1, ± 1,5 ± 1,5 ± 1,5

13 Flach- und Ovalrohre Flachrohre sind in allen ilmasil Qualitäten, auch mit Gold- oder Platinbeschichtung, erhältlich. Flachrohr a Ovalrohr a s b s b Fertigungsbereich a b Max. Verhältnis Flachrohr b a Max. Verhältnis Ovalrohr b a ,2 2 Standardabmessungen a b Toleranz a Toleranz b 8 16 ±,5 ±,7 ±,5 ± 1, ±,7 ± 1, 33 ±,7 ± 1,5 Wanddickenbereich s 1 2 (±,2) 1 2 (±,2) 1 2 (±,2) 1 2 (±,2) Andere Abmessungen auf Anfrage! Profile und Bänder Profile und Bänder sind in vielfältigen Formen erhältlich. Beispiele: Fertigungsbereich: 1 mm a,b mm mit 1, b a a b

14 Glasbläserische Quarzglaserzeugnisse Prozessrohre In unserer integrierten Weiterverarbeitung ist die glasbläserische Bearbeitung von Quarzglasrohren bis zu 5 mm Durchmesser möglich. Unsere Spezialisierung liegt auf der Herstellung dickwandiger Erzeugnisse (bis mm Wanddicke), speziell für Hochtemperatur-Prozesse und Prozesse mit hoher Druckbelastung. Moderne Bearbeitungstechnologien ermöglichen uns die Fertigung komplexer Prozess- und Reaktionsrohre für die unterschiedlichen Anwendungsgebiete: Einsatzgebiete: Lichtwellenleiterindustrie: Chemische Industrie: Halbleiterindustrie : Wasseraufbereitung: Ofenprozessrohre Reaktoren, Flanschrohre Diffusions-, Oxydations-, LPCVD-Rohre UV-Reaktoren Sonderanfertigungen Mit unserer glasbläserischen Weiterverarbeitung steht unseren Kunden ein Stamm erfahrener Fachkräfte für Konstruktion und Fertigung kundenspezifischer Produkte zur Verfügung. In enger Zusammenarbeit mit dem Kunden fertigen wir in manueller und maschineller Bearbeitung nach Ihren Konstruktionen, Zeichnungen und Wünschen. Das Angebot umfasst u.a.: Tauchrohre Flanschrohre Druckgefäße Waferträger (Boote) Doppelmantelgefäße Vakuumgefäße Destillationsapparate Spiralen / Wendeln

15 Laborgeräte und Bauteile Quarzglasgefäße: z.b. Becher, Erlenmeyerkolben, Rundkolben, Stehkolben, Kjeldahlkolben, Meßkolben, Standflaschen, Reagenzgläser u.a. nach DIN-Norm Quarzglasschalen: z.b. Uhrglasschalen, Abdampfschalen, Kristallisierschalen, Petrischalen, Wägegläser Quarzglasgeräte für die Verbrennungsanalyse: z.b. Verbrennungsschalen, Veraschungsschalen, Verkokungstiegel, Verbrennungsschiffchen, Veraschungskästchen, Verbrennungsrohre, Spatel, Trichter, Tiegel und Tiegeldeckel Verbindungselemente und Hähne: z.b. Verbindungsstücke mit Kugel- oder Kegelschliff, Kegelhähne, Stopfen Kühler: z.b. Kugelkühler, Dimrothkühler, Schlangenkühler, Intensivkühler, Liebigkühler Rundscheiben, Platten Weitere Quarzglaserzeugnisse nach Zeichnung und Kundenwunsch. Bestellungen können nach dem aktuellen DIN-Katalog Normen über Laborgeräte aus Glas erfolgen. Das gesamte Sortiment unserer glasbläserischen Erzeugnisse finden Sie in unserem Katalog Laborgeräte und Sondererzeugnisse aus Quarzglas.

16 Eigenschaften von Quarzglas Optische Eigenschaften Transmission: Die Bestimmung der Transmission erfolgt durch direkte Messung an einer Probe. T = 2n -kd 2 n + 1 T Transmission n Brechzahl k dekadischer Absorptionskoeffizient d Schichtdicke der Probe Brechzahl in Abhängigkeit von der Wellenlänge (bei C) 1,5 1,5 1, 1, 1, nm Mechanische Eigenschaften(bei C) Die Ergebnisse der Messungen mechanischer Eigenschaften werden durch die geometrische Form, sowie die Oberflächengüte beeinflußt. Es können daher mehr oder weniger große Schwankungen auftreten. Für Festigkeitsberechnungen sind niedrigere Werte einzusetzen. Dichte: Druckfestigkeit: Zugfestigkeit: 3 3 2,2 kg/m 1, N/m N/m 9 2 Biegefestigkeit: Elastizitätsmodul: Mohs Härte: 7 2 6,8 N/m 7,5 N/m 5,5 6,5 2 Elektrische Eigenschaften Dielektr. Verlustfaktor: (bei 7,5 GHz) tgδ - 5 Dielektr. Konstante: (bei C / 7,5 GHz) ε 3,7 Elektr. Durchschlagsfeldstärke: bei C bei 5 C kv/cm 5 kv/cm Temperatur ( C) Spezifischer Elektrischer Widerstand ( Ω cm) , ,3 5 Chemische Eigenschaften 1. Hydrolyseklasse nach DIN Säureklasse nach DIN Laugenklasse nach DIN 52322

17 Thermische Eigenschaften Transformationsbereich: C Obere Entspannungsgrenze (Annealing Point): lg η (in dpas) = 13. ilmasil PN 11 C ilmasil PN C ilmasil PN C ilmasil PA 119 C ilmasil PS 117 C ilmasil PI C ilmasil PL 12 C Untere Entspannungsgrenze (Strain Point): lg η (in dpas) = 1.5 ca. 75 C Erweichungsgrenze (Softening Point): lg η (in dpas) = 7.6 ca. 173 C Bearbeitungsbereich: lg η (in dpas) = C Max. Gebrauchstemperatur: dauernd kurzzeitig 1 C 13 C Mittlerer linearer Ausdehnungskoeffizient: -7 ( 3 C) ca. 5,5 / C Entglasung In Abhängigkeit von der umgebenden Atmosphäre treten bei 1265 C Entglasungsgeschwindigkeiten (Cristobalit-Wachstumsgeschwindigkeiten) im Bereich von,1 1, µm/h auf. Gasabgabe Während einer Temperung unter Vakuum bei C werden < µl Gas/g Glas abgegeben. Bestimmung des OH-Gehaltes von Quarzglas Grundlage für die Bestimmung des Gehaltes an OH-Gruppen ist das Absorptionsmaximum der OH- Bande bei 2,73 µm. Proben werden mittels Spektrometer im Bereich von 3 µm untersucht. Die Grundintensität (I o) wird im Bereich der Absorption durch die OH-Gruppen durch Anlegen einer Tangente ermittelt. Die Berechnung des OH-Gehaltes erfolgt nach der Beziehung: C OH = log (I o/i) 1/d COH OH-Gehalt in ppm Io Grundintensität bei 2,73 µm I Intensität im Absorptionsmaximum d Probenstärke in mm Der Formel liegt ein Extinktionskoeffizient von 77,5 l/mol cm zugrunde. OH-Stabilität Der OH-Gehalt aller ilmasil Materialien ist auch nach thermischer Belastung stabil. Bei einer Temper ung des Quarzglases von C unter Vakuum über einen Zeitraum von 3 Stunden beträgt die Abnahme des OH-Gehaltes maximal 3 ppm.

18 Allgemeine Fertigungslängen und Toleranzen Rohre Ovalität/ Exzentrizität ADM 5 > 16 > > 35 LD-Rohre OD : ID < 2 1,5 1 1 Max. Ovalität (in % vom ADM) OD : ID 5 Max. Exzentrizität,2 > > > 7,8, > 13,8,5 > 13 35,5,5 Längentoleranzen (Endenbearbeitung: trenngeschliffen) Längenbereich Toleranz ±, ± 1, 999 ± 3, ±, Durchbiegung ADM Max. Durchb. (mm/m) < , Stäbe Ovalität Durchmesser 1 > > Max. Ovalität,2 1,5 % vom Durchm. Durchbiegung: max. 1,5 mm/m Als Durchbiegung wird die Abweichung von der idealen Mittellinie zwischen den Rohrenden definiert. Die Prüfung erfolgt durch Auflegen des Rohres auf eine plane Unterlage, wobei die Durchbiegung durch Prüfung des Abstandes zwischen Rohrkante und planer Unterlage mittels Blattlehre ermittelt wird. Engere Toleranzen auf Anfrage!

19 Fertigungslängen Rundrohre Kalibrierte Rohre Kapillaren Flachrohre Quarzgutrohre Stäbe Ofengebrochen Trenngeschliffen gebrochen Enden verglast 12 3 auf Anfrage auf Anfrage Blasengehalt ilmasil PN ilmasil PA ilmasil PS ilmasil PI / PL ilmasil PN 2 2 ilmasil PN 3 35 Max. Anzahl (1) (pro cm 3 ) (1) Blasen mit einem Durchmesser und Breite kleiner als,8mm werden nicht berücksichtigt. Detaillierte Produktspezifikationen auf Anfrage.

20 Behandlung Reinigung Entsorgung von Quarzglas Eine sorgfältige und sachgemäße Reinigung und Behandlung von Quarzglasprodukten sind wichtige Faktoren zur Erhaltung der Eigenschaften von Quarzglas. Folgende Regeln sollten unbedingt beachtet werden: Behandlung Quarzglas sollte prinzipiell nur mit Handschuhen berührt werden. Auf reine Verarbeitungsräume und sauberes Verpackungsmaterial (Polyethylenfolie) sind zu achten! Reinigungsempfehlung 1. Produkte aus Quarzglas mit nichtalkalischen Reinigungsmitteln säubern (entfetten), leichte Fettverunreinigungen können mit Alkohol entfernt werden. 2. Säuern: in 5% Flusssäure (HF) für 2 3 Minuten oder in 7 % Ammoniumbifluorid-Lösung für max. Minuten. 3. Nachreinigung in destilliertem (deionisiertem) Wasser, danach nur noch mit Handschuhen berühren!. Nach der Trocknung schnellstmögliche Verarbeitung oder Verpackung. Entsorgung Quarzglas ist auf der Deponie als ökologisch unbedenklicher Gewerbemüll zu entsorgen.

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