Боросиликатное стекло: характеристики, производство и применение shp-glass.ru

Наделение традиционных материалов особыми характеристиками давно стало распространенной практикой. Изделия с улучшенными свойствами химической защиты, повышенной жаропрочностью и твердостью используются в энергетике, машиностроении, производстве стройматериалов и в других сферах. При этом не остаются без внимания и узкие области применения тех же огнестойких изделий. Так, в медицине широко используется боросиликатное лабораторное стекло, посуда из которого отличается удобством в применении и немалым спектром защитных свойств.

Состав стекла

Технико-физические качества материалов определяются двумя факторами – техникой обработки в процессе производства и компонентами первичной элементной базы. По большому счету данное стекло является представителем группы обычных силикатных материалов, основу которых составляют окислы. Это базовый перечень компонентов, в числе которых углеродистый натрий, кварцевый песок и оксид кальция, то есть известняк. При этом боросиликатное стекло отличается присутствием в составе и еще одного элемента, определившего во многом нестандартные качества структуры. В общий силикатный состав добавляется оксид бора, который и обеспечивает устойчивость стекла к температурным перепадам. Конечно, на этом состав современных стекол не ограничивается, поскольку технологи модифицируют наборы элементов, ориентируясь на конкретные требования к конечным изделиям.

Технология изготовления стекла

В целом методика изготовления боросиликатного материала схожа с технологией производства обычных стекол. В процессе варки основного расплава задействуются печные агрегаты с температурой более 1300ºC. Жидкая масса формуется на специальных металлических панелях. По технике флоат-процесс производится листовое боросиликатное стекло с заданными размерами. Особенность этого метода заключается в том, что полученные листы не нарезаются и вообще не корректируются, а в готовой форме используются конечным потребителем.

Из таких стекол в дальнейшем компонуются стеклопакеты, двери, а в некоторых случаях и противопожарные перегородки. Немалая доля производств, занимающихся выпуском таких стекол, ориентируется на изготовление готовой посуды. Это могут быть пробирки, сосуды, чаши и другие предметы, применяемые в медицине и техническом обеспечении исследовательских центров. На специальном оборудовании выполняется механическая резка и полировка слитков, из которых в дальнейшем получается лабораторная посуда из стекла в разных формах. Собственно, главным отличием изготовления данного материала от обычных силикатных аналогов является организация рабочего процесса в условиях более высокой температуры.

Основные характеристики стекла

Стекло такого типа выгодно по многим свойствам и эксплуатационным характеристикам. В первую очередь это широкий температурный диапазон окружающей среды, в которой может использоваться стекло. В стандартном исполнении материал выдерживает мороз до -80ºC и жар на уровне 525ºC. С точки зрения эксплуатации в лабораторных условиях на первое место выходит стойкость уже к химическим воздействиям. Именно такими качествами наделяется медицинская пробирка. Боросиликатного стекла с его инертностью достаточно, чтобы пользователь мог надежно уберечь содержимое от кислот, солей, щелочей и органических соединений. Отмечается и механическая стойкость данного материала. Поскольку коэффициент плотности у боросиликатной основы выше, чем у силикатных стекол, она лучше защищена от риска физических повреждений. Кроме того, сильные тепловые воздействия не разрушают поверхность стекла на мелкие фрагменты, а лопают панели, у которых образуются тупые и безопасные края.

Типоразмеры и формат выпуска

Специализированная посуда обычно выпускается под заказ лабораторий и медицинских предприятий. Однако производство листовых материалов предусматривает некоторые стандарты выпуска. В частности, по толщине стеклянная панель может иметь 6-12 мм. При этом погрешность обычно не превышает 0,3 мм. Максимальный формат, в котором производится листовое термостойкое стекло, представлен типоразмером 150х300 см. Но, опять же, по спецзаказу многие предприятия при наличии технологической возможности расширяют и эти параметры изготовления. Что касается минимальных значений, то принято считать формат 10х10 см наиболее мелкой единицей выпуска такого стекла.

Сферы применения

Как уже отмечалось, характеристики материала наилучшим образом подходят для применения в лабораториях, в оснащении медицинских кабинетов и т.д. Для таких целей производители выпускают колбы, сосуды, пробирки и другие изделия. Вакуумная трубка боросиликатного стекла, кроме особых физических характеристик, имеет и конструкционную особенность. Хотя внешне может показаться, что это одна трубка, на самом деле их две и они образуют вакуум. Находит свое применение и листовое стекло такого типа. Его обычно применяют в качестве перегородок, в оптической технике и при оснащении помещений защитными барьерами.

Противопожарное боросиликатное стекло

Качества пожаростойкости ценятся особенно высоко – одна из ключевых характеристик боросиликатного материала. Производители выпускают специальные панели для остекления и устройства дверных и оконных полотен с повышенными защитными качествами. При этом, например, спайдерное остекление отличается не только огнеупорными свойствами, но и механической стойкостью. В комплектации типовых пластиковых оконных систем также применяется термостойкое стекло, обеспечивающее тепловую защиту. Получают распространение и огнестойкие материалы для оформления потолочных и напольных поверхностей.

Ограничения по использованию стекла

Несмотря на широкий набор выгодных технико-эксплуатационных свойств, боросиликатные изделия имеют и некоторые ограничения по использованию. Что касается взаимодействия с открытым пламенем, то материал способен удерживать огонь не более часа. Этот нюанс не позволяет применять такое стекло в помещениях с повышенными требованиями к пожарной безопасности. Есть и ограничения для других сфер применения. В частности, лабораторная посуда из стекла не выдерживает контактов с плавиковыми и фтороводородными кислотами. Негативно влияет на пробирки с колбами и едкая щелочь, воздействие которой подкрепляется высокой температурой. Сам по себе экстремальный температурный режим не разрушает стекло, но резкие перепады не позволяют материалу своевременно адаптировать структуру.

Заключение

Боросиликатные стеклянные изделия не стоит рассматривать как специальный материал для целенаправленной защиты от химических воздействий и огня. Можно сказать, что это второстепенные и даже вспомогательные характеристики, которыми для повышения практичности наделяются традиционные изделия. Тем не менее боросиликатное стекло, кроме защитных качеств, сохраняет и такие свойства, как прозрачность и светопропускная способность. Поэтому сочетание механической стойкости, огнеупорности и светопрозрачности позволяет рассматривать материал в качестве уникального. По крайней мере, таковой является лабораторная посуда, которая, помимо названных характеристик, также обладает оптимальной инертностью.