Udarno® staklo

Borosilikatno staklo

Staklo je anorganski, nemetalni materijal koji nema kristalnu strukturu. Takvi se materijali nazivaju amorfnim i praktički su čvrste tekućine koje se tako brzo hlade da se kristali ne mogu formirati. Tipične čaše kreću se od soda-vapnenog silikatnog stakla za staklene boce do kvarcnog stakla izuzetno visoke čistoće za optička vlakna. Staklo se široko koristi za prozore, boce, čaše za piće, prijenosne vodove i spremnike za visoko korozivne tekućine, optičke naočale, prozore za nuklearnu primjenu itd. iskorišten. Povijesno gledano, većina proizvoda bila je izrađena od puhanog stakla. U novije vrijeme većina ravnog stakla proizvedena je postupkom plutanja. Masovna proizvodnja boca i dekorativnih proizvoda provodi se u industrijskim razmjerima postupkom puhanog stakla. Ručno puhani stakleni predmeti izrađuju se u umjetničkim / obrtničkim centrima diljem Velike Britanije.

Glavna komponenta stakla je silicijev dioksid (SiO 2). Najčešći oblik silicijevog dioksida koji se koristi u proizvodnji stakla uvijek je bio pijesak.

Sam pijesak može se otopiti kako bi se napravilo staklo, ali temperatura na kojoj se to može postići je oko 1700o C. Dodavanjem drugih kemikalija u pijesak, temperatura taline može se značajno smanjiti. Dodavanje natrijevog karbonata (Na2CO3), poznatog kao soda pepeo, u količini za izradu rastaljene smjese od 75% silicija (SiO2) i 25% natrijevog oksida (Na2O) smanjuje temperaturu taline na oko 800o C. Međutim, čaša ovog sastava topiva je u vodi i naziva se čaša za vodu. Da bi se staklu pružila stabilnost, potrebne su druge kemikalije kao što su kalcijev oksid (CaO) i magnezijev oksid (MgO). Sirovine za uvođenje CaO i MgO su njihovi karbonati, vapnenac (CaCO3) i dolomit (MgCO3), koji emitiraju ugljični dioksid na visokim temperaturama i ostavljaju okside u staklu.

Borosilikatno staklo izrađeno je od 70% - 80% silicijevog dioksida (SiO2) i 7% - 13% borovog oksida (B2O3) s malim količinama alkalijskog natrijevog oksida (soda) (Na2O) i aluminijskog oksida (AI2O3). Stakleno posuđe često se koristi u laboratorijima gdje ponovljeni kontakt s vodenom parom na visokim temperaturama može ispirati alkalijske ione. Borosilikatno staklo ima relativno nizak sadržaj lužina i, kao rezultat, visoku otpornost na napad vode. Borosilikatno staklo ima iznimnu toplinsku otpornost na udarce, jer ima nizak koeficijent ekspanzije (3,3 x 10 -6 K-1) i visoku točku omekšavanja. Maksimalna preporučena radna temperatura (kratkotrajna) za borosilikatno staklo je 500oC Borosilikatno staklo ima dobra optička svojstva s mogućnošću prijenosa svjetlosti kroz vidljivo područje spektra iu bliskom ultraljubičastom rasponu. Stoga se široko koristi u fotokemiji. Zbog svojih toplinskih i optičkih svojstava široko se koristi za primjene rasvjete visokog intenziteta. Ovo staklo se koristi u proizvodnji staklenih vlakana za uporabu u plastičnim i tekstilnim armaturama - vidi dolje U kućanstvu je borosilikatno staklo poznato u obliku štednjaka i drugih kućanskih predmeta otpornih na toplinu kao što je Pyrex. Ovi se predmeti obično koriste na temperaturama do 250oC. Borosilikatno staklo ima vrlo visoku otpornost na napad vode, kiselina, otopina soli, halogena i organskih otapala. Također ima umjerenu otpornost na lužine. Samo fluorovodična kiselina, vruća koncentrirana fosforna kiselina i jake lužine uzrokuju značajnu koroziju stakla. Zato se ovo staklo široko koristi u kemijskim postrojenjima i za laboratorijsku opremu.

Staklo ima veliku unutarnju snagu. Oslabljen je samo površinskim nedostacima, koji svakodnevnom staklu daju krhku reputaciju. Posebna površinska obrada može minimizirati učinke površinskih nedostataka. Praktična vlačna čvrstoća stakla je oko 27MPa do 62MPa. Međutim, staklo može izdržati izuzetno visoka tlačna naprezanja. Stoga je većina loma stakla posljedica kvara vlačne čvrstoće. Razlog slabe vlačne čvrstoće stakla je taj što je obično prekriven mikroskopskim pukotinama koje stvaraju lokalne koncentracije naprezanja. Staklo nema mehanizme za smanjenje nastalih visokih lokalnih naprezanja i stoga je podložno brzom lomljivom prijelomu. Postoje dvije metode za smanjenje/uklanjanje ovog problema: Toplinska ili kemijska obrada stakla tako da su vanjske površine pod relativno visokim tlačnim naprezanjem, dok je srednje područje između površina pod vlačnim naprezanjem. Pukotine se stoga "drže zatvorenima stalnim zaostalim stresom ... To je kaljeno/kaljeno staklo. Čvrstoća stakla može se poboljšati do faktora 10 ovom metodom. Osigurava da staklene površine ne puknu i da staklo ne dođe u mehanički kontakt sa stvarima tijekom uporabe koje bi mogle ogrebati površinu. Naočale koje su izrađene bez površinskih nedostataka imaju vrijednost čvrstoće