Thủy tinh borosilicate: đặc điểm, sản xuất và ứng dụng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Mang đến cho các vật liệu truyền thống những đặc tính đặc biệt từ lâu đã trở thành một thói quen phổ biến. Các sản phẩm có đặc tính cải tiến về bảo vệ hóa học, tăng khả năng chịu nhiệt và độ cứng được sử dụng trong năng lượng, cơ khí, sản xuất vật liệu xây dựng và các lĩnh vực khác. Đồng thời, các khu vực hẹp áp dụng các sản phẩm chống cháy giống nhau không được để ý đến. Vì vậy, trong y học, thủy tinh borosilicat được sử dụng rộng rãi, các món ăn dễ sử dụng và có nhiều đặc tính bảo vệ đáng kể.

Thành phần thuỷ tinh

Chất lượng vật lý và kỹ thuật của vật liệu được quyết định bởi hai yếu tố - kỹ thuật xử lý trong quá trình sản xuất và các thành phần của cơ sở nguyên tố chính. Nói chung, thủy tinh này là đại diện của một nhóm vật liệu silicat thông thường, dựa trên oxit. Đây là danh sách các thành phần cơ bản, bao gồm natri cacbonat, cát thạch anh và oxit canxi, tức là đá vôi. Đồng thời, thủy tinh borosilicat được phân biệt bởi sự hiện diện trong thành phần của một nguyên tố nữa, yếu tố này quyết định phần lớn các chất lượng phi tiêu chuẩn của cấu trúc. Boron oxit được thêm vào thành phần silicat chung, đảm bảo độ bền của thủy tinh đối vớibiến động nhiệt độ. Tất nhiên, thành phần của kính hiện đại không chỉ giới hạn ở điều này, vì các nhà công nghệ sửa đổi các bộ yếu tố, tập trung vào các yêu cầu cụ thể đối với sản phẩm cuối cùng.

Công nghệ kính

Nhìn chung, kỹ thuật sản xuất vật liệu borosilicate tương tự như công nghệ sản xuất thủy tinh thông thường. Trong quá trình nấu chảy chính, các đơn vị lò có nhiệt độ hơn 1300ºC được sử dụng. Khối chất lỏng được đúc trên các tấm kim loại đặc biệt. Theo quy trình kỹ thuật nổi, thủy tinh borosilicat dạng tấm được sản xuất với kích thước quy định. Điểm đặc biệt của phương pháp này là các trang tính kết quả không được cắt và không được sửa chữa gì cả, mà được sử dụng ở dạng hoàn thiện bởi người dùng cuối.

Từ những chiếc kính như vậy, cửa sổ, cửa ra vào bằng kính hai lớp và trong một số trường hợp, các vách ngăn chống cháy được lắp ráp thêm. Một tỷ lệ lớn các ngành công nghiệp liên quan đến sản xuất các loại ly này tập trung vào sản xuất các món ăn thành phẩm. Đó có thể là ống nghiệm, bình, bát và các vật dụng khác dùng trong y học và hỗ trợ kỹ thuật của các trung tâm nghiên cứu. Trên thiết bị đặc biệt, quá trình cắt và đánh bóng phôi được thực hiện bằng cơ học, từ đó thu được các dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm ở nhiều dạng khác nhau. Trên thực tế, sự khác biệt chính giữa việc sản xuất vật liệu này và các chất tương tự silicat thông thường là tổ chức quy trình làm việc ở nhiệt độ cao hơn.

Tính năng chínhkính

Kính loại này có lợi về nhiều đặc tính và đặc tính hoạt động. Trước hết, đây là một phạm vi nhiệt độ rộng của môi trường mà thủy tinh có thể được sử dụng. Theo tiêu chuẩn, vật liệu chịu được sương giá xuống -80ºC và nhiệt lên đến 525ºC. Từ quan điểm hoạt động trong điều kiện phòng thí nghiệm, khả năng chống lại ảnh hưởng của hóa chất được đặt lên hàng đầu. Chính những phẩm chất này đã được trời phú cho ống nghiệm y tế. Thủy tinh borosilicat với độ trơ của nó đủ để người dùng bảo vệ đáng tin cậy bên trong khỏi axit, muối, kiềm và các hợp chất hữu cơ. Tính ổn định cơ học của vật liệu này cũng được lưu ý. Vì hệ số mật độ của lớp nền borosilicat cao hơn so với kính silicat, nên nó được bảo vệ tốt hơn khỏi nguy cơ hư hỏng vật lý. Ngoài ra, các hiệu ứng nhiệt mạnh không phá hủy bề mặt kính thành các mảnh nhỏ, nhưng làm vỡ các tấm, tạo thành các cạnh cùn và an toàn.

Kích thước và định dạng của vấn đề

Dụng cụ thủy tinh chuyên dụng thường được sản xuất theo đơn đặt hàng của các phòng thí nghiệm và xí nghiệp y tế. Tuy nhiên, việc sản xuất vật liệu dạng tấm cung cấp một số tiêu chuẩn phát hành. Đặc biệt, độ dày của tấm kính có thể từ 6-12 mm. Trong trường hợp này, sai số thường không vượt quá 0,3 mm. Định dạng tối đa mà kính chịu nhiệt dạng tấm được sản xuất được thể hiện bằng kích thước 150x300 cm. Nhưng, một lần nữa, theo đơn đặt hàng đặc biệt, nhiều doanh nghiệp, nếu có khả năng về mặt công nghệ, mở rộng các thông số nàychế tạo. Đối với các giá trị tối thiểu, thông thường coi định dạng 10x10 cm là đơn vị sản xuất thủy tinh nhỏ nhất.

Khu vực ứng dụng

Như đã lưu ý, các đặc tính của vật liệu phù hợp nhất để sử dụng trong phòng thí nghiệm, trang bị cho văn phòng y tế, v.v. Với những mục đích như vậy, các nhà sản xuất sản xuất bình, bình, ống nghiệm và các sản phẩm khác. Ống chân không thủy tinh borosilicat, ngoài các đặc tính vật lý đặc biệt, còn có một tính năng thiết kế. Mặc dù bề ngoài có vẻ như đây là một ống nhưng trên thực tế có hai trong số chúng và chúng tạo thành chân không. Tấm kính loại này cũng tìm thấy ứng dụng của nó. Nó thường được sử dụng làm vách ngăn, trong công nghệ quang học và khi trang bị hàng rào bảo vệ cho các phòng.

Kính borosilicat chống cháy

Chất lượng của khả năng chống cháy được đánh giá cao đặc biệt - một trong những đặc điểm chính của vật liệu borosilicat. Các nhà sản xuất sản xuất các tấm đặc biệt để dán kính và các tấm cửa đi và cửa sổ với chất lượng bảo vệ nâng cao. Đồng thời, ví dụ, kính nhện được phân biệt không chỉ bởi các đặc tính chống cháy, mà còn bởi khả năng chống cơ học. Trong một bộ hoàn chỉnh của hệ thống cửa sổ nhựa tiêu chuẩn, kính cản nhiệt cũng được sử dụng để bảo vệ nhiệt. Vật liệu chống cháy để trang trí bề mặt trần và sàn cũng đang được ưa chuộng.

Hạn chế sử dụng kính

Mặc dù có nhiều đặc tính kỹ thuật và vận hành thuận lợi,các sản phẩm borosilicate có một số hạn chế trong việc sử dụng chúng. Đối với tương tác với ngọn lửa trần, vật liệu có thể giữ lửa không quá một giờ. Sắc thái này không cho phép sử dụng kính như vậy trong các phòng có yêu cầu cao hơn về an toàn cháy nổ. Cũng có những hạn chế cho các ứng dụng khác. Đặc biệt, dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm không chịu được tiếp xúc với axit flohydric và hydrofluoric. Kiềm xút, tác dụng của nó được tăng cường bởi nhiệt độ cao, cũng ảnh hưởng tiêu cực đến các ống nghiệm có bình cầu. Bản thân, điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt không phá hủy kính, nhưng những thay đổi đột ngột không cho phép vật liệu thích ứng cấu trúc kịp thời.

Kết

Các sản phẩm thủy tinh borosilicat không nên được coi là vật liệu đặc biệt để chống hóa chất và chống cháy. Có thể nói đây là những đặc tính phụ, thậm chí là phụ trợ mà các sản phẩm truyền thống được ưu đãi để tăng tính thiết thực. Tuy nhiên, thủy tinh borosilicat, ngoài các phẩm chất bảo vệ, vẫn giữ được các đặc tính như trong suốt và truyền ánh sáng. Do đó, sự kết hợp của khả năng chống cơ học, chống cháy và độ trong suốt cho phép chúng tôi coi vật liệu này là duy nhất. Ít nhất thì dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm là như vậy, ngoài các đặc điểm trên, còn có độ trơ tối ưu.