Szkło Impactinator®

Szkło borokrzemianowe

Szkło jest nieorganicznym, niemetalicznym materiałem, który nie ma struktury krystalicznej. Takie materiały nazywane są amorficznymi i są praktycznie stałymi cieczami, które są chłodzone tak szybko, że kryształy nie mogą się tworzyć. Typowe szkła obejmują zarówno szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe do szklanych butelek, jak i szkło kwarcowe o wyjątkowo wysokiej czystości do światłowodów. Szkło jest szeroko stosowane do okien, butelek, szklanek do picia, linii przesyłowych i pojemników na silnie korozyjne ciecze, szkła optyczne, okna do zastosowań jądrowych itp. używany. Historycznie większość produktów była wykonana z dmuchanego szkła. W ostatnim czasie większość szkła płaskiego została wyprodukowana w procesie float. Masowa produkcja butelek i wyrobów dekoracyjnych odbywa się na skalę przemysłową z wykorzystaniem procesu dmuchanego szkła. Ręcznie dmuchane szklane przedmioty są wytwarzane w centrach sztuki / rzemiosła w całej Wielkiej Brytanii.

Głównym składnikiem szkła jest dwutlenek krzemu (SiO 2). Najczęstszą formą krzemionki stosowaną w produkcji szkła zawsze był piasek.

Sam piasek można stopić, aby uzyskać szkło, ale temperatura, w której można to osiągnąć, wynosi około 1700o C. Dodając inne chemikalia do piasku, można znacznie obniżyć temperaturę stopu. Dodatek węglanu sodu (Na2CO3), znanego jako soda kalcynowana, w ilości do uzyskania stopionej mieszaniny 75% krzemionki (SiO2) i 25% tlenku sodu (Na2O) obniża temperaturę stopu do około 800o C. Jednak szklanka tej kompozycji jest rozpuszczalna w wodzie i nazywana jest szklanką wodną. Aby zapewnić stabilność szkła, potrzebne są inne substancje chemiczne, takie jak tlenek wapnia (CaO) i tlenek magnezu (MgO). Surowcem do wprowadzenia CaO i MgO są ich węglany, wapień (CaCO3) i dolomit (MgCO3), które emitują dwutlenek węgla w wysokich temperaturach i pozostawiają tlenki w szkle.

Szkło borokrzemianowe wykonane jest w 70% - 80% z krzemionki (SiO2) i 7% - 13% tlenku boru (B2O3) z niewielkimi ilościami alkalicznego tlenku sodu (Soda) (Na2O) i tlenku glinu (AI2O3). Wyroby szklane są często używane w laboratoriach, w których powtarzający się kontakt z parą wodną w wysokich temperaturach może wypłukiwać jony alkaliczne. Szkło borokrzemianowe ma stosunkowo niską zawartość alkaliów, a co za tym idzie, wysoką odporność na atak wody. Szkło borokrzemianowe ma wyjątkową odporność na szok termiczny, ponieważ ma niski współczynnik rozszerzalności (3,3 x 10 -6 K-1) i wysoką temperaturę mięknienia. Maksymalna zalecana temperatura pracy (krótkotrwała) dla szkła borokrzemianowego wynosi 500oC Szkło borokrzemianowe ma dobre właściwości optyczne z możliwością przepuszczania światła przez widzialny obszar widma i w bliskim zakresie ultrafioletu. Jest zatem szeroko stosowany w fotochemii. Ze względu na swoje właściwości termiczne i optyczne jest szeroko stosowany do zastosowań oświetleniowych o wysokiej intensywności. Szkło to jest wykorzystywane do produkcji włókien szklanych do stosowania we wzmocnieniach z tworzyw sztucznych i tekstyliach - patrz poniżej W gospodarstwie domowym szkło borokrzemianowe jest znane w postaci naczyń kuchennych i innych żaroodpornych artykułów gospodarstwa domowego, takich jak Pyrex. Elementy te są zwykle stosowane w temperaturach do 250oC. Szkło borokrzemianowe ma bardzo wysoką odporność na działanie wody, kwasów, roztworów soli, halogenów i rozpuszczalników organicznych. Ma również umiarkowaną odporność na alkalia. Tylko kwas fluorowodorowy, gorący stężony kwas fosforowy i silne zasady powodują znaczną korozję szkła. Dlatego szkło to jest szeroko stosowane w zakładach chemicznych i sprzęcie laboratoryjnym.

Szkło ma wielką wewnętrzną wytrzymałość. Osłabiają go jedynie wady powierzchniowe, które nadają szkłu codziennemu delikatną reputację. Specjalna obróbka powierzchni może zminimalizować skutki wad powierzchni. Praktyczna wytrzymałość szkła na rozciąganie wynosi około 27MPa do 62MPa. Jednak szkło może wytrzymać bardzo duże naprężenia ściskające. Dlatego większość pęknięć szkła wynika z braku wytrzymałości na rozciąganie. Powodem słabej wytrzymałości szkła na rozciąganie jest to, że jest ono zwykle pokryte mikroskopijnymi pęknięciami, które powodują lokalne stężenia naprężeń. Szkło nie ma mechanizmów zmniejszających wynikające z tego wysokie naprężenia lokalne i dlatego podlega szybkiemu kruchemu pękaniu. Istnieją dwie metody zmniejszenia/wyeliminowania tego problemu: Obróbka termiczna lub chemiczna szkła w taki sposób, że powierzchnie zewnętrzne są poddawane stosunkowo wysokim naprężeniom ściskającym, podczas gdy środkowy obszar między powierzchniami jest poddawany naprężeniom rozciągającym. Pęknięcia są zatem "utrzymywane w zamknięciu przez stałe naprężenia szczątkowe... Jest to szkło hartowane / hartowane. Wytrzymałość szkła można poprawić nawet 10-krotnie za pomocą tej metody. Zapewnia to, że powierzchnie szklane nie pękają i że szkło nie wchodzi w mechaniczny kontakt z rzeczami podczas użytkowania, które mogłyby zarysować powierzchnię. Okulary wykonane bez wad powierzchniowych mają wartość wytrzymałościową