Nárazové® sklo

Borokremičité sklo

Sklo je anorganický, nekovový materiál, ktorý nemá kryštalickú štruktúru. Takéto materiály sa nazývajú amorfné a sú to prakticky pevné kvapaliny, ktoré sa ochladzujú tak rýchlo, že sa nemôžu tvoriť kryštály. Typické sklá siahajú od sodno-vápenno-kremičitého skla na sklenené fľaše až po kremenné sklo s extrémne vysokou čistotou pre optické vlákna. Sklo sa široko používa na okná, fľaše, poháre na pitie, prepravné potrubia a nádoby na vysoko korozívne kvapaliny, optické sklá, okná pre jadrové aplikácie atď. používaný. Historicky bola väčšina výrobkov vyrobená z fúkaného skla. V poslednej dobe sa väčšina plochého skla vyrába procesom plaváka. Hromadná výroba fliaš a dekoratívnych výrobkov sa vykonáva v priemyselnom meradle pomocou procesu fúkaného skla. Ručne fúkané sklenené predmety sa vyrábajú v umeleckých/remeselníckych centrách po celej Veľkej Británii.

Hlavnou zložkou skla je oxid kremičitý (SiO2). Najbežnejšou formou oxidu kremičitého používanou pri výrobe skla bol vždy piesok.

Samotný piesok sa môže roztaviť na výrobu skla, ale teplota, pri ktorej sa to dá dosiahnuť, je okolo 1700 ° C. Pridaním ďalších chemikálií do piesku je možné výrazne znížiť teplotu taveniny. Pridanie uhličitanu sodného (Na2CO3), známeho ako uhličitan sodný, v množstve na vytvorenie roztavenej zmesi 75% oxidu kremičitého (SiO2) a 25% oxidu sodného (Na2O) znižuje teplotu taveniny na približne 800 ° C. Pohár tejto kompozície je však rozpustný vo vode a nazýva sa vodné sklo. Na zabezpečenie stability skla sú potrebné ďalšie chemikálie, ako je oxid vápenatý (CaO) a oxid horečnatý (MgO). Surovinami pre zavedenie CaO a MgO sú ich uhličitany, vápenec (CaCO3) a dolomit (MgCO3), ktoré emitujú oxid uhličitý pri vysokých teplotách a zanechávajú oxidy v skle.

Borokremičité sklo je vyrobené zo 70% - 80% oxidu kremičitého (SiO2) a 7% - 13% oxidu boritého (B2O3) s malým množstvom alkalického oxidu sodného (sóda) (Na2O) a oxidu hlinitého (AI2O3). Sklo sa často používa v laboratóriách, kde opakovaný kontakt s vodnou parou pri vysokých teplotách môže vylúhovať alkalické ióny. Borokremičité sklo má relatívne nízky obsah alkálií a v dôsledku toho vysokú odolnosť voči napadnutiu vodou. Borosilikátové sklo má výnimočnú odolnosť proti tepelným šokom, pretože má nízky koeficient rozťažnosti (3,3 x 10 -6 K-1) a vysokú teplotu mäknutia. Maximálna odporúčaná pracovná teplota (krátkodobá) pre borokremičité sklo je 500 °C Borokremičité sklo má dobré optické vlastnosti so schopnosťou prenášať svetlo cez viditeľnú oblasť spektra av blízkom ultrafialovom rozsahu. Preto sa široko používa vo fotochémii. Vďaka svojim tepelným a optickým vlastnostiam sa široko používa pre aplikácie s vysokou intenzitou osvetlenia. Toto sklo sa používa pri výrobe sklenených vlákien na použitie v plastových a textilných výstužiach - pozri nižšie V domácnosti je borokremičité sklo známe vo forme sporákov a iných tepelne odolných predmetov pre domácnosť, ako je Pyrex. Tieto položky sa všeobecne používajú pri teplotách do 250 ° C. Borokremičité sklo má veľmi vysokú odolnosť proti napadnutiu vodou, kyselinami, soľnými roztokmi, halogénmi a organickými rozpúšťadlami. Má tiež miernu odolnosť voči zásadám. Iba kyselina fluorovodíková, horúca koncentrovaná kyselina fosforečná a silné zásady spôsobujú výraznú koróziu skla. Preto je toto sklo široko používané v chemických závodoch a pre laboratórne zariadenia.

Sklo má veľkú vnútornú pevnosť. Oslabujú ho len povrchové defekty, ktoré dodávajú každodennému sklu jeho krehkú povesť. Špeciálna povrchová úprava môže minimalizovať účinky povrchových defektov. Praktická pevnosť skla v ťahu je asi 27MPa až 62MPa. Sklo však vydrží extrémne vysoké tlakové namáhanie. Preto je väčšina rozbitia skla spôsobená zlyhaním pevnosti v ťahu. Dôvodom slabej pevnosti skla v ťahu je, že je zvyčajne pokryté mikroskopickými trhlinami, ktoré vytvárajú lokálne koncentrácie napätia. Sklo nemá žiadne mechanizmy na zníženie výsledného vysokého lokálneho namáhania, a preto je vystavené rýchlemu krehkému lomu. Existujú dva spôsoby na zníženie/odstránenie tohto problému: Tepelná alebo chemická úprava skla tak, aby vonkajšie povrchy boli vystavené relatívne vysokému tlakovému namáhaniu, zatiaľ čo stredná plocha medzi povrchmi je pod ťahovým namáhaním. Trhliny sú preto "udržiavané uzavreté neustálym zvyškovým napätím... Je to tvrdené/tvrdené sklo. Pevnosť skla môže byť touto metódou zvýšená až o faktor 10. Zaisťuje, že sklenené povrchy nepraskajú a že sklo neprichádza počas používania do mechanického kontaktu s vecami, ktoré by mohli povrch poškriabať. Okuliare, ktoré sú vyrobené bez povrchových defektov, majú hodnotu pevnosti