Szkło borokrzemianowe: charakterystyka, produkcja i zastosowanie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Nadawanie tradycyjnym materiałom specjalnych cech od dawna jest powszechną praktyką. Produkty o ulepszonych właściwościach ochrony chemicznej, podwyższonej odporności cieplnej i twardości znajdują zastosowanie w energetyce, budowie maszyn, produkcji materiałów budowlanych i innych dziedzinach. Jednocześnie wąskie obszary zastosowania tych samych produktów ognioodpornych nie pozostają bez uwagi. Tak więc w medycynie szeroko stosowane jest szkło borokrzemianowe, z którego naczynia są łatwe w użyciu i mają znaczny zakres właściwości ochronnych.

Kompozycja szkła

Techniczne i fizyczne właściwości materiałów są determinowane przez dwa czynniki - technikę obróbki w procesie produkcyjnym oraz składniki podstawowej bazy elementu. Szkło to jest w zasadzie przedstawicielem grupy konwencjonalnych materiałów krzemianowych opartych na tlenkach. To podstawowa lista składników, w tym węglan sodu, piasek kwarcowy i tlenek wapnia, czyli wapień. Jednocześnie szkło borokrzemowe wyróżnia obecność w składzie jeszcze jednego elementu, który w dużej mierze determinował niestandardowe walory konstrukcji. Do ogólnej kompozycji krzemianowej dodawany jest tlenek boru, który zapewnia odporność szkła nawahania temperatury. Oczywiście skład nowoczesnych szkieł nie ogranicza się do tego, ponieważ technolodzy modyfikują zestawy elementów, skupiając się na specyficznych wymaganiach dla produktów końcowych.

Technologia szkła

Ogólnie rzecz biorąc, technika produkcji materiału borokrzemianowego jest podobna do technologii produkcji konwencjonalnego szkła. W procesie gotowania głównego wytopu wykorzystywane są piece o temperaturze powyżej 1300ºC. Płynna masa formowana jest na specjalnych metalowych panelach. Zgodnie z techniką procesu float tafla szkła borokrzemianowego jest produkowana o określonych wymiarach. Osobliwością tej metody jest to, że powstałe arkusze nie są cięte i nie są w ogóle poprawiane, ale są używane w gotowej formie przez użytkownika końcowego.

Z takich szyb, podwójnie oszklone okna, drzwi, aw niektórych przypadkach przegrody ognioodporne są dalej montowane. Duża część branż zajmujących się produkcją takich szklanek koncentruje się na produkcji gotowych naczyń. Mogą to być probówki, naczynia, miski i inne przedmioty wykorzystywane w medycynie i wsparciu technicznym ośrodków badawczych. Na specjalnym sprzęcie wykonuje się mechaniczne cięcie i polerowanie wlewków, z których następnie uzyskuje się szkło laboratoryjne w różnych formach. Właściwie główną różnicą między produkcją tego materiału a konwencjonalnymi analogami krzemianów jest organizacja przepływu pracy w wyższej temperaturze.

Kluczowe funkcjeszkło

Szkło tego typu jest korzystne w wielu właściwościach i cechach użytkowych. Przede wszystkim jest to szeroki zakres temperatur otoczenia, w którym szkło może być użytkowane. Standardowo materiał wytrzymuje mróz do -80ºC i nagrzewanie do 525ºC. Z punktu widzenia pracy w warunkach laboratoryjnych na pierwszym miejscu stawia się odporność na wpływy chemiczne. To właśnie te cechy są obdarzone medyczną probówką. Szkło borokrzemowe dzięki swojej obojętności wystarcza, aby użytkownik niezawodnie chronił zawartość przed kwasami, solami, alkaliami i związkami organicznymi. Zauważono również mechaniczną stabilność tego materiału. Ponieważ współczynnik gęstości podłoża borokrzemianowego jest wyższy niż szkła krzemianowego, jest lepiej chroniony przed ryzykiem uszkodzenia fizycznego. Dodatkowo silne efekty termiczne nie niszczą powierzchni szkła na drobne fragmenty, ale rozrywają tafle, które tworzą tępe i bezpieczne krawędzie.

Rozmiary i format wydania

Wyspecjalizowane szkło jest zwykle produkowane na zlecenie laboratoriów i przedsiębiorstw medycznych. Jednak produkcja materiałów arkuszowych przewiduje pewne standardy uwalniania. W szczególności grubość tafli szklanej może wynosić 6-12 mm. W takim przypadku błąd zwykle nie przekracza 0,3 mm. Maksymalny format, w którym produkowane jest szkło żaroodporne arkuszowe, jest reprezentowany przez rozmiar 150x300 cm, ale znowu na specjalne zamówienie wiele przedsiębiorstw, jeśli jest to technologicznie możliwe, rozszerza te parametryprodukcja. Jeśli chodzi o wartości minimalne, zwyczajowo przyjmuje się format 10x10 cm za najmniejszą jednostkę produkcji takiego szkła.

Obszary zastosowań

Jak już wspomniano, właściwości materiału najlepiej nadają się do użytku w laboratoriach, przy wyposażaniu gabinetów lekarskich itp. W tym celu producenci wytwarzają kolby, naczynia, probówki i inne produkty. Rura próżniowa ze szkła borokrzemianowego, oprócz specjalnych właściwości fizycznych, ma również cechę konstrukcyjną. Choć na zewnątrz może się wydawać, że to jedna lampa, w rzeczywistości są dwie i tworzą próżnię. Tafla szkła tego typu również znajduje swoje zastosowanie. Jest powszechnie stosowany jako przegrody, w technice optycznej oraz przy wyposażaniu pomieszczeń w bariery ochronne.

Ognioodporne szkło borokrzemianowe

W szczególności wysoko cenione są właściwości odporności ogniowej – jedna z kluczowych cech materiału borokrzemianowego. Producenci produkują specjalne panele do oszklenia oraz paneli drzwiowych i okiennych o podwyższonych właściwościach ochronnych. Jednocześnie na przykład szklenie pająka wyróżnia się nie tylko właściwościami ognioodpornymi, ale także odpornością mechaniczną. W kompletnym zestawie standardowych systemów okien plastikowych stosuje się również szkło żaroodporne, które zapewnia ochronę termiczną. Coraz popularniejsze stają się również ognioodporne materiały do dekoracji powierzchni sufitów i podłóg.

Ograniczenia w używaniu szkła

Pomimo szerokiej gamy korzystnych właściwości technicznych i eksploatacyjnych,produkty borokrzemianowe mają pewne ograniczenia w ich stosowaniu. Jeśli chodzi o interakcję z otwartym płomieniem, materiał jest w stanie utrzymać ogień nie dłużej niż godzinę. Ten niuans nie pozwala na zastosowanie takiego szkła w pomieszczeniach o podwyższonych wymaganiach bezpieczeństwa przeciwpożarowego. Istnieją również ograniczenia dla innych aplikacji. W szczególności szkło laboratoryjne nie jest odporne na kontakt z kwasami fluorowodorowym i fluorowodorowym. Alkalia kaustyczne, których działanie wzmacnia wysoka temperatura, również negatywnie wpływają na probówki z kolbami. Ekstremalne warunki temperaturowe same w sobie nie niszczą szkła, ale nagłe zmiany nie pozwalają na szybkie dostosowanie struktury materiału.

Wniosek

Wyrobów ze szkła borokrzemianowego nie należy traktować jako specjalnego materiału do ukierunkowanej ochrony chemicznej i przeciwpożarowej. Można powiedzieć, że są to drugorzędne, a nawet pomocnicze cechy, które tradycyjne produkty posiadają w celu zwiększenia praktyczności. Niemniej jednak szkło borokrzemowe oprócz właściwości ochronnych zachowuje takie właściwości jak przezroczystość i przepuszczalność światła. Dlatego połączenie odporności mechanicznej, ognioodporności i przezierności pozwala nam uznać materiał za wyjątkowy. Tak przynajmniej jest szkło laboratoryjne, które oprócz powyższych cech posiada również optymalną bezwładność.