شیشه بوروسیلیکات

شیشه بوروسیلیکات

شیشه بوروسیلیکات نوعی شیشهٔ سیلیکاتی با مقدار اکسید بور بیش از 4 درصد وزنی است.این نوع شیشه ها ضریب انبساط حرارتی کم تا متوسط داشته، رفتار ویسکوزیته-دمای بلند و چگالی کمی دارند.

بسیاری از ظروف شیشه ای آزمایشگاهی، صنعتی و خانگی با استفاده از این نوع شیشه ساخته می شوند.این شیشه ها در بازار با نام های تجارتی مانند پیرکس، سیماکس، ترکس شناخته می شوند.

روش ساخت

مواد خام ذکر شده به حالت مذاب در آورده می شوند و سپس در حمام قلع ترکیب می شوند. بسته به نوع کاربرد فرایند تولید متفاوت است اما دو فرایند تولید اصلی برای شیشه های بوروسیلیکات وجود دارد.

فرایند شناوری

در این فرایند پس از ترکیب در حمام قلع، مذاب به حالت نواری شناور می شود و و پس از انجام عملیات حرارتی قطعه قطعه می شود.

فرایند ولو

پس از ترکیب مواد مذاب در حمام قلع آن ها را در محفظه ای که در ان فشار هوا وجود دارد رها می کنیم. هم زمان محفظه در حال چرخش است و بسته به فشار هوا، سرعت چرخش و مقدار مذاب ضخامت لوله شکل گرفته متفاوت است.

در کارخانه های تولید شیشهٔ بوروسیلیکات بسته به نوع کاربرد محصول با طراحی مناسب به ضخامت مناسب می رسند.پس از تولید لوله به این روش آن را عملیات حرارتی می کنند تا به استحکام مورد نظر برسند و سپس آن را قطعه قطعه می کنند.

ویژگی ها

مهم ترین ویژگی فیزیکی این نوع شیشه ها، کم بودن ضریب انبساط حرارتی آنهاست که در مطابق استاندارد ایزو برابر 6- 10 × (1/0±3/3) است. به همین دلیل این نوع شیشه به شیشه 3-3 نیز معروف است.

وجود این خاصیت منجر به افزایش مقاومت این شیشه در مقابل شوک حرارتی می شود. مقاومت این نوع شیشه ها حدوداً سه برابر بیشتر از مقاومت شیشه های سودالایم است.این شیشه ها دارای ضریب انبساطی پایین و مقاومت حرارتی زیاد می باشند. در نتیجه خطر شکستن آن ها در هنگام گرم کردن یا سرد کردن ناگهانی کمتر است.

مقاومت این شیشه ها در تماس با مواد شیمیایی بسیار زیاد است و امکان خرابی سطح شیشه به مرور زمان کمتر است. شیشه های بوروسیلیکاتی همچنین از هدایت حرارتی بالایی برخوردارند.به دلیل هدایت حرارتی بالا و مقاومت زیاد در برابر شوک حرارتی، بسیاری از ظروف شیشه ای در معرض حرارت از این نوع شیشه ساخته می شوند.

دیگر ویژگی ها

این شیشه ها نسبت به شیشه های قلیایی سخت تر بوده و در مقابل افزایش فشار سطحی مقاومت مکانیکی آن ها بیشتر است. با توجه به این خواص، در ساختن وسایلی که مقاومت در برابر حرارت و مواد شیمیایی مهم باشد، می توان از این شیشه ها استفاده نمود. اشیای شیشه ای را می توان با جداره نازکتر درست کرد. بدون اینکه در مقاومت حرارتی آن تأثیری داشته باشد.

از معایب این شیشه ها می توان گفت که این شیشه ها گرانتر از شیشه های قلیایی هستند، در اتصالات شیشه های بوروسیلیکات باقیماندن سوراخ های سوزنی شکل رایج است و همچنین این شیشه ها برای کار به دمای بالایی نیاز دارند.

حداکثر دمایی که شیشه تحمل می کند، در حدود 500 درجه سانتی گراد و با بعضی ترکیبات خاص تا 650 درجه سانتی گراد می رسد. شیشه های بوروسیلیکات برحسب نوع ترکیبات آن در دمای بالای 500 درجه سانتی گراد فرم می گیرند و نرم می شوند. دمای عملیات حرارتی تاباندن این شیشه به منظور بادوام کردن آن بر حسب نوع ترکیب از 650- 600 درجه سانتی گراد متغیر است.

شیشه بوروسیلیکات نسبت به تقریباً تمامی مواد به جز اسید هیدروفلوریک، اسید فسفوریک و محلول های سوزش آور داغ قوی از نظر واکنش دهی خنثی است. از بین این موارد اسید هیدروفلوریک بیشترین و جدی ترین تأثیر را بر روی این شیشه می گذارد، حتی هنگامی که غلظت آن بسیار کم و در اندازهٔ بخش در میلیون است.

اسید فسفوریک و محلول های سوزش آور هنگامی که سرد می باشند مشکلی ایجاد نمی کنند ولی در دماهای بالاتر ممکن است سبب بروز خوردگی شوند. به عنوان نمونه، در مورد محلول های سوزش آور تا حداکثر غلظت 30 درصد آن ها را می شود با خیال راحت در دمای محیطی حمل کرد.