工艺专长|工艺开发|康宁

来自20世纪40年代创新的工艺专业知识为康宁在当今先进玻璃技术领域的持续领导地位奠定了基础。

随着20世纪30年代末欧洲战争的酝酿,美国军方需要国产光学玻璃。军用飞机的新发展——以及随之而来的空中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,康宁已经被公认为硼硅酸盐玻璃加工方面的专家,在1938年启动了一项大规模熔融光学玻璃的开发计划。

这个突破性的项目所产生的方法不仅在20世纪40年代早期引起了轰动,而且为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。每批都必须尽可能避免条纹、种子、气泡或不均匀性,否则会改变玻璃的均匀折射率并影响光学质量。生产量越大,生产不合格玻璃的可能性就越大。

查尔斯·德沃博士领导的一组研究人员想出了一个成功的组合。

首先,他们发明了一种通过玻璃浴引导电流的方法,从内到外均匀地熔化各种成分,并改进了燃气燃烧器,其中一些部分可以沸腾,而其他部分则相对未加热。它还使“连续融化”过程成为可能,这比以前一次融化一个巨大的粘土罐的方法有了很大的进步。

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。

而正确的搅拌方法,尤其是像熔融光学玻璃这样要求苛刻的混合物,被证明是一个非常困难的挑战。

剧烈、随意的搅拌——比如厨师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。它也可能在玻璃质量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试验了搅拌的各个方面。他们使用高粘度的油来模拟熔融玻璃混合物,并添加着色剂来研究液体在熔化罐中结合时的行为。

他们专注地观察和记录了这个过程中每一个可以想象到的方面。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。改变速度和其他看似很小的变量可能意味着均匀混合物和完全不可用的混合物之间的差异。

搅拌对项目的成功至关重要,也是一项宝贵的知识产权,因此这些绝密实验被小心翼翼地与其他研究活动隔离开来。最终优化的搅拌器设计很快受到1944年授予DeVoe的美国专利的保护,康宁第二年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熔化和生产过程的关键部分。

例如,专有的融合工艺,形成今天的超薄先进平板玻璃-康宁®鹰XG®,康宁®大猩猩®玻璃、康宁®柳树®玻璃,康宁莲花玻璃和康宁虹膜玻璃-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。

多年来,康宁的科学家和工程师们一直在继续建立德沃的搅拌方法,更新它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。

数十项当代专利仍然涉及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标志。

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