Lasi on epäorgaaninen, ei-metallinen materiaali, jolla ei ole kiteistä rakennetta. Tällaisia materiaaleja kutsutaan amorfisiksi ja ne ovat käytännöllisesti katsoen kiinteitä nesteitä, jotka jäähdytetään niin nopeasti, että kiteitä ei voi muodostua. Tyypilliset lasit vaihtelevat lasipullojen sooda-kalkkisilikaattilasista erittäin puhtaaseen kvartsilasiin optisiin kuituihin. Lasia käytetään laajalti ikkunoissa, pulloissa, juomalaseissa, erittäin syövyttävien nesteiden siirtolinjoissa ja säiliöissä, optisissa laseissa, ydinsovellusten ikkunoissa jne. käytetty. Historiallisesti suurin osa tuotteista valmistettiin puhalletusta lasista. Viime aikoina suurin osa tasolasista on valmistettu float-prosessilla. Pullojen ja koristetuotteiden massatuotanto tapahtuu teollisessa mittakaavassa puhalletun lasin prosessilla. Käsin puhalletut lasiesineet valmistetaan taide-/käsityökeskuksissa ympäri Isoa-Britanniaa.
Normaali lasi
Lasin pääkomponentti on piidioksidi (SiO2). Yleisin lasinvalmistuksessa käytetty piidioksidimuoto on aina ollut hiekka.
Itse hiekka voidaan sulattaa lasin valmistamiseksi, mutta lämpötila, jossa tämä voidaan saavuttaa, on noin 1700 ° C. Lisäämällä muita kemikaaleja hiekkaan sulan lämpötilaa voidaan vähentää merkittävästi. Natriumkarbonaatin (Na2CO3), joka tunnetaan nimellä sooda, lisääminen määrään, joka muodostaa sulan seoksen, jossa on 75% piidioksidia (SiO2) ja 25% natriumoksidia (Na2O), alentaa sulan lämpötilan noin 800 ° C: seen. Tämän koostumuksen lasi liukenee kuitenkin veteen ja sitä kutsutaan vesilasiksi. Lasin vakauden varmistamiseksi tarvitaan muita kemikaaleja, kuten kalsiumoksidia (CaO) ja magnesiumoksidia (MgO). CaO: n ja MgO: n käyttöönoton raaka-aineet ovat niiden karbonaatit, kalkkikivi (CaCO3) ja dolomiitti (MgCO3), jotka emittoivat hiilidioksidia korkeissa lämpötiloissa ja jättävät oksidit lasiin.
Borosilikaattilasi:
Borosilikaattilasi on valmistettu 70% - 80% piidioksidista (SiO2) ja 7% - 13% boorioksidista (B2O3), jossa on pieniä määriä alkalinatriumoksidia (sooda) (Na2O) ja alumiinioksidia (AI2O3). Lasitavaroita käytetään usein laboratorioissa, joissa toistuva kosketus vesihöyryn kanssa korkeissa lämpötiloissa voi liuottaa alkali-ioneja. Borosilikaattilasilla on suhteellisen alhainen alkalipitoisuus ja sen seurauksena korkea vastustuskyky veden hyökkäykselle. Borosilikaattilasilla on poikkeuksellinen lämpöiskunkestävyys, koska sillä on alhainen laajenemiskerroin (3,3 x 10 -6 K-1) ja korkea pehmenemispiste. Boosilikaattilasin suurin suositeltu käyttölämpötila (lyhytaikainen) on 500oC Borosilikaattilasilla on hyvät optiset ominaisuudet, joilla on kyky lähettää valoa spektrin näkyvän alueen läpi ja lähellä ultraviolettia. Siksi sitä käytetään laajalti fotokemiassa. Lämpö- ja optisten ominaisuuksiensa ansiosta sitä käytetään laajalti korkean intensiteetin valaistussovelluksissa. Tätä lasia käytetään lasikuitujen valmistukseen käytettäväksi muovi- ja tekstiilivahvikkeissa - katso alla Kotitaloudessa borosilikaattilasi tunnetaan liesilaitteiden ja muiden kuumuutta kestävien taloustavaroiden, kuten Pyrexin, muodossa. Näitä tuotteita käytetään yleensä jopa 250 ° C: n lämpötiloissa. Borosilikaattilasilla on erittäin korkea vastustuskyky veden, happojen, suolaliuosten, halogeenien ja orgaanisten liuottimien hyökkäyksille. Sillä on myös kohtalainen vastustuskyky emäksille. Vain fluorivetyhappo, kuuma väkevä fosforihappo ja vahvat emäkset aiheuttavat lasin merkittävää korroosiota. Siksi tätä lasia käytetään laajalti kemiantehtaissa ja laboratoriolaitteissa.
Lasin yleiset ominaisuudet
Mekaaninen lujuus
Lasilla on suuri luontainen lujuus. Sitä heikentävät vain pintavirheet, jotka antavat arkilasille sen hauraan maineen. Erityinen pintakäsittely voi minimoida pintavikojen vaikutukset. Lasin käytännöllinen vetolujuus on noin 27MPa - 62MPa. Lasi kestää kuitenkin erittäin suuria puristusjännityksiä. Siksi suurin osa lasin rikkoutumisesta johtuu vetolujuuden epäonnistumisesta. Syynä lasin heikkoon vetolujuuteen on se, että sitä peittävät yleensä mikroskooppiset halkeamat, jotka luovat paikallisia jännityspitoisuuksia. Lasilla ei ole mekanismeja, jotka vähentäisivät syntyviä suuria paikallisia rasituksia, ja siksi se altistuu nopealle hauraalle murtumalle. Tätä ongelmaa voidaan vähentää/poistaa kahdella tavalla: Lasin lämpö- tai kemiallinen käsittely siten, että ulkopinnat ovat suhteellisen suuren puristusjännityksen alaisia, kun taas pintojen välinen keskialue on vetolujuuden alaisena. Siksi halkeamat "pidetään suljettuina jatkuvalla jäännösjännityksellä... Se on karkaistua/karkaistua lasia. Tällä menetelmällä lasin lujuutta voidaan parantaa jopa 10-kertaiseksi. Se varmistaa, että lasipinnat eivät halkeile ja että lasi ei joudu käytön aikana mekaaniseen kosketukseen esineiden kanssa, jotka voisivat naarmuttaa pintaa. Lasilla, jotka on valmistettu ilman pintavikoja, on lujuusarvo
