Borosilikátové sklo: vlastnosti, výroba a použití

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Udělování speciálních vlastností tradičním materiálům je již dlouho běžnou praxí. Výrobky se zlepšenými vlastnostmi chemické ochrany, zvýšenou tepelnou odolností a tvrdostí nacházejí uplatnění v energetice, strojírenství, výrobě stavebních hmot a dalších oblastech. Přitom úzké oblasti použití stejných ohnivzdorných výrobků nezůstávají bez pozornosti. V lékařství je tedy široce používáno borosilikátové sklo, jehož nádobí se snadno používá a má značnou škálu ochranných vlastností.

Složení skla

Technické a fyzikální vlastnosti materiálů jsou určovány dvěma faktory – technikou zpracování ve výrobním procesu a komponentami základního elementu. Celkově je toto sklo zástupcem skupiny konvenčních silikátových materiálů, které jsou založeny na oxidech. Toto je základní seznam složek, včetně uhličitanu sodného, křemenného písku a oxidu vápenatého, tedy vápence. Borosilikátové sklo se zároveň vyznačuje přítomností ve složení ještě jednoho prvku, který do značné míry určoval nestandardní vlastnosti struktury. Oxid boritý se přidává do obecné silikátové kompozice, která zajišťuje odolnost skla vůčikolísání teploty. Složení moderních skel se samozřejmě neomezuje pouze na toto, protože technologové upravují sady prvků se zaměřením na specifické požadavky na konečné produkty.

Technologie skla

Technika výroby borosilikátového materiálu je obecně podobná technologii výroby konvenčního skla. V procesu vaření hlavní taveniny se používají pecní jednotky s teplotou vyšší než 1300ºC. Tekutá hmota je lisována na speciálních kovových panelech. Technikou plavení se vyrábí tabulové borosilikátové sklo o specifikovaných rozměrech. Zvláštností této metody je, že výsledné archy nejsou ořezávány a vůbec nekorigovány, ale jsou použity v hotové podobě koncovým uživatelem.

Z takových skel se dále montují dvojitá okna, dveře a v některých případech i protipožární příčky. Velká část průmyslových odvětví zabývajících se výrobou těchto sklenic je zaměřena na výrobu hotového nádobí. Mohou to být zkumavky, nádoby, misky a další předměty používané v lékařství a technické podpoře výzkumných center. Na speciálních zařízeních se provádí mechanické řezání a leštění ingotů, ze kterých se následně získává laboratorní sklo v různých podobách. Ve skutečnosti je hlavním rozdílem mezi výrobou tohoto materiálu a konvenčními silikátovými analogy organizace pracovního postupu při vyšší teplotě.

Klíčové funkcesklo

Sklo tohoto typu je výhodné v mnoha vlastnostech a výkonnostních charakteristikách. V prvé řadě se jedná o široký teplotní rozsah prostředí, ve kterém lze sklo použít. Materiál standardně odolává mrazu do -80ºC a teplu až 525ºC. Z hlediska provozu v laboratorních podmínkách je na prvním místě odolnost proti chemickým vlivům. Právě tyto vlastnosti jsou obdařeny lékařskou zkumavkou. Borosilikátové sklo svou inertností stačí k tomu, aby uživatel spolehlivě ochránil obsah před kyselinami, solemi, zásadami a organickými sloučeninami. Zaznamenává se také mechanická stabilita tohoto materiálu. Protože faktor hustoty borosilikátového podkladu je vyšší než u silikátových skel, je lépe chráněn před rizikem fyzického poškození. Navíc silné tepelné účinky neničí skleněný povrch na malé úlomky, ale praskají panely, které tvoří tupé a bezpečné hrany.

Velikost a formát vydání

Specializované sklo se obvykle vyrábí na objednávku laboratoří a lékařských podniků. Výroba listových materiálů však poskytuje určité standardy uvolňování. Zejména tloušťka skleněného panelu může být 6-12 mm. V tomto případě chyba obvykle nepřesahuje 0,3 mm. Maximální formát, ve kterém se vyrábí tabulové žáruvzdorné sklo, je reprezentován rozměrem 150x300 cm, ale opět na zvláštní objednávku mnoho podniků, pokud je to technologicky možné, tyto parametry rozšiřujevýrobní. Pokud jde o minimální hodnoty, je zvykem považovat formát 10x10 cm za nejmenší jednotku výroby takového skla.

Oblasti použití

Jak již bylo uvedeno, vlastnosti materiálu jsou nejvhodnější pro použití v laboratořích, při vybavování lékařských ordinací atd. Pro takové účely výrobci vyrábějí baňky, nádoby, zkumavky a další produkty. Vakuová trubice z borosilikátového skla má kromě speciálních fyzikálních vlastností také designový prvek. I když se navenek může zdát, že se jedná o jednu trubici, ve skutečnosti jsou dvě a tvoří vakuum. Své uplatnění nachází i tabulové sklo tohoto typu. Běžně se používá jako přepážky, v optické technice a při vybavování místností ochrannými bariérami.

Ohnivzdorné borosilikátové sklo

Obzvláště vysoce ceněné jsou vlastnosti požární odolnosti – jedna z klíčových charakteristik borosilikátového materiálu. Výrobci vyrábějí speciální panely pro zasklení a dveřní a okenní panely se zvýšenými ochrannými vlastnostmi. Přitom například spider zasklení se vyznačuje nejen ohnivzdornými vlastnostmi, ale také mechanickou odolností. V kompletní sadě standardních plastových okenních systémů je použito i žáruvzdorné sklo, které poskytuje tepelnou ochranu. Oblibu získávají také ohnivzdorné materiály pro zdobení stropů a podlah.

Omezení použití skla

Navzdory široké škále příznivých technických a provozních vlastností,borosilikátové produkty mají určitá omezení pro jejich použití. Pokud jde o interakci s otevřeným plamenem, materiál je schopen udržet oheň ne déle než hodinu. Tato nuance neumožňuje použití takového skla v místnostech se zvýšenými požadavky na požární bezpečnost. Existují také omezení pro další aplikace. Zejména laboratorní sklo nevydrží kontakt s kyselinou fluorovodíkovou a fluorovodíkovou. Zkumavky s baňkami negativně ovlivňují i žíravé alkálie, jejichž účinek je zesílen vysokou teplotou. Extrémní teplotní podmínky samy o sobě sklo nezničí, ale náhlé změny neumožňují materiálu včas přizpůsobit strukturu.

Závěr

Výrobky z borosilikátového skla by neměly být považovány za speciální materiál pro cílenou chemickou a požární ochranu. Dá se říci, že se jedná o vedlejší a dokonce pomocné vlastnosti, kterými jsou tradiční výrobky vybaveny pro zvýšení praktičnosti. Borosilikátové sklo si však kromě ochranných vlastností zachovává i takové vlastnosti, jako je průhlednost a propustnost světla. Proto kombinace mechanické odolnosti, požární odolnosti a průsvitnosti umožňuje považovat materiál za jedinečný. Alespoň takové je laboratorní sklo, které má kromě výše uvedených vlastností také optimální inertnost.