História [ upraviť ]
Borosilikátové sklo najprv vyvinul nemecký sklár Otto Schott koncom 19. storočia. Otto Schott je zároveň zakladateľom dnešnej spoločnosti SCHOTT AG , ktorá od roku 1893 predáva borosilikátové sklo pod značkou DURAN . Ďalším výrobcom spoločnosti DURAN je skupina DURAN. Po tom, ako Corning Glass Works predstavil Pyrex v roku 1915, sa názov stal synonymom borosilikátového skla v anglicky hovoriacom svete. Avšak borosilikátové sklo je názov sklenej rodiny s rôznymi členmi, ktoré prispôsobujú úplne odlišné účely. Najčastejšie je borosilikátové sklo 3.3 ako SCHOTT Duran a Pyrex firmy Corning .
Európska spoločnosť Pyrex, Arc International , používa borosilikátové sklo v kuchynských produktoch Pyrex; [1] Výrobca kuchynského náradia Pyrex v USA však používa tvrdenú sodno-vápenaté sklo . [2] Pyrex sa teda môže zaoberať jednak sodno-vápenným sklom alebo borosilikátovým sklom pri diskusii o kuchynskom skle, zatiaľ čo Pyrex, Bomex, Duran, TGI a Simax sa v diskusiách o laboratórnom sklom odkazujú na borosilikátové sklo. Skutočným rozdielom je ochranná známka a spoločnosť, ktorá vlastní názov Pyrex. Pôvodný výrobok Corning vyrobený z borosilikátového skla bol chránený ochrannou známkou veľkými písmenami (PYREX). Pri predaji divízie kuchynského nábytku sa ochranná známka zmenila na malé písmená (pyrex) a prešla na nízkoteplotné sklo z termo-expanzie. Spodok nového kuchynského riadu a starého kuchynského riadu je možné skontrolovať na okamžitý rozdiel. Vedecké oddelenie spoločnosti Pyrex vždy používalo borosilikátové sklo. [ Citácia potrebná ]
Okrem kremeňa , uhličitanu sodného a oxidu hlinitého, ktoré sa tradične používajú pri výrobe skla, sa bór používa pri výrobe borosilikátového skla. Zloženie borosilikátového skla s nízkym rozťahovaním, ako napríklad laboratórnych skiel uvedených vyššie, je približne 80% oxidu kremičitého , 13% oxidu boritého , 4% oxidu sodného a 12-13% oxidu hlinitého. Hoci je ťažšie vyrobiť tradičné sklo kvôli vysokej požadovanej teplote topenia (Corning uskutočnil významnú zmenu svojich prevádzok pri výrobe), je ekonomické, aby sa vyrobil. Jeho vynikajúca odolnosť, odolnosť proti chemikáliám a teplu sa výborne používa v chemických laboratórnych zariadeniach, varenia, osvetlení av niektorých prípadoch aj v oknách.
Fyzikálne charakteristiky [ upraviť ]
Bežný druh borosilikátového skla používaného na laboratórne sklo má veľmi nízky koeficient tepelnej rozťažnosti (3,3 × 10 -6 K -1 ), [4] približne jednu tretinu ako obyčajné sodno-vápenaté sklo. Tým sa znižuje materiálové napätie spôsobené teplotnými gradientmi, čo robí z borosilikátu vhodnejší typ skla pre určité aplikácie (pozri nižšie). Tavený kremenný materiál je v tomto ohľade ešte lepší (s pätnásťkrát nižšou tepelnou rozťažnosťou ako sodno-vápenaté sklo), avšak ťažkosť práce s tavenými kremeňmi spôsobuje, že kremeň je oveľa drahšie; Borosilikátové sklo je lacný kompromis. Zatiaľ čo sú rezistentnejšie voči tepelnému šoku ako ostatné typy skla, borokremičité sklo môže stále prasknúť alebo roztrhnúť, keď je vystavené rýchlym alebo nerovnomerným teplotným zmenám. Pri rozbití sa borosilikátové sklo zvyčajne spája s väčšími kusmi skôr než roztrieštením (skôr než sa roztrhne). [5]
Teplota mäknutia (teplota, pri ktorej je viskozita približne 10,6 poise ) typu 7740 Pyrex je 820 ° C (1,510 ° F). [6]
Borosilikátové sklo je menej husté (asi 2,23 g / cm3) ako typické sólo-vápenaté sklo kvôli nízkej atómovej hmotnosti bóru.
Teplotný rozdiel, ktorý môže borokremičité sklo odolávať pred rozbitiu, je približne 165 ° C (329 ° F). Toto je v porovnaní s uhličitanom vápenatým, ktorý dokáže odolávať len teplote 37 ° C a je dôvod, prečo sa typické kuchynské náradie vyrobené z tradičného sodno-vápenatého skla rozpadne, ak sa nádoba s vriacou vodou umiestni na ľad, ale Pyrex alebo iné laboratórium borosilikátového skla nebude. [7]
Opticky, borosilikátové sklá sú korunové sklá s nízkou disperziou ( Abbe čísla okolo 65) a relatívne nízke indexy lomu (1,51-1,54 vo viditeľnom rozmedzí).
Použitie [ upraviť ]
Borosilikátové sklo má širokú škálu použití od kuchynského riadu po laboratórne vybavenie, ako aj súčasť vysokokvalitných výrobkov, ako sú implantovateľné zdravotnícke pomôcky a zariadenia používané pri prieskume vesmíru
Zdravie a veda [ upraviť ]
Ďalej sa ako surovina na výrobu parenterálnych obalov liekov používajú borosilikátové hadičky , ako sú injekčné liekovky a naplnené injekčné striekačky , ako aj ampulky a zubné kazety . Chemická odolnosť borosilikátového skla minimalizuje migráciu sodíkových iónov zo sklenej matrice, čím sa stáva vhodným pre injekčné aplikácie. Tento typ skla sa zvyčajne označuje ako USP / EP JP Type I. Prakticky všetko moderné laboratórne sklo je vyrobené z borosilikátového skla. V tejto prihláške sa široko používa vďaka svojej chemickej a tepelnej odolnosti a dobrej optickej čistote, ale sklo môže reagovať s hydridom sodným pri zahrievaní za vzniku borohydridu sodného , bežného laboratórneho redukčného činidla. Tavený kremeň sa nachádza aj v niektorých laboratórnych zariadeniach, keď sa požaduje jeho vyššia teplota topenia a prenos UV (napr. Pre rúrkové pece a UV kyvety), avšak náklady a ťažkosti s prácou s kremeňom spôsobujú, že sú pre väčšinu laboratórnych zariadení nadmerné.
Borosilikát sa široko používa v implantovateľných zdravotníckych pomôckach, ako sú protetické oči, umelé bedrové kĺby, kostné cementy, zubné kompozitné materiály (biele výplne) [9] a dokonca aj v prsných implantátoch .
Mnoho implantovateľných zariadení využíva jedinečné výhody zapuzdrenia borosilikátového skla. Aplikácie zahŕňajú veterinárne sledovacie zariadenia , neurostimulátory na liečenie epilepsie, implantovateľné liekové pumpy, kochleárne implantáty a fyziologické senzory. [10]
