Ιστορία [ επεξεργασία ]
Το Borosilicate Glass αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον γερμανό γυαλί Otto Schott στα τέλη του 19ου αιώνα. Ο Otto Schott είναι επίσης ιδρυτής της σημερινής SCHOTT AG , η οποία έχει πουλήσει βορικοπυριτικό γυαλί με το εμπορικό σήμα DURAN από το 1893. Ένας άλλος κατασκευαστής του DURAN είναι ο όμιλος DURAN. Μετά την εισαγωγή του Pyrex από το Corning Glass Works το 1915, το όνομα έγινε συνώνυμο του βοριοπυριτικού γυαλιού στον αγγλόφωνο κόσμο. Ωστόσο, το βοριοπυριτικό γυαλί είναι το όνομα μιας οικογένειας γυαλιού με διάφορα μέλη που προσαρμόζουν εντελώς διαφορετικούς σκοπούς. Τα πιο κοινά σήμερα είναι το βοριοπυριτικό 3.3 γυαλί όπως το SCHOTT Duran και το Pyrex από την Corning .
Ο ευρωπαίος παραγωγός της Pyrex, Arc International , χρησιμοποιεί βοριοπυριτικό γυαλί στα προϊόντα κουζίνας Pyrex από γυαλί. [1] Ωστόσο, ο αμερικανός κατασκευαστής μαγειρικών σκευών Pyrex χρησιμοποιεί γυαλισμένο σόδας από ασβέστιο . [2] Έτσι, το Pyrex μπορεί να αναφέρεται είτε σε γυαλί σόδας είτε σε βοριοπυριτικό γυαλί όταν συζητά τα γυάλινα σκεύη κουζίνας, ενώ τα Pyrex, Bomex, Duran, TGI και Simax αναφέρονται όλοι σε γυαλί βοριοπυριτικού όταν συζητούν εργαστηριακά γυάλινα σκεύη . Η πραγματική διαφορά είναι το εμπορικό σήμα και η εταιρεία που κατέχει το όνομα Pyrex. Το αρχικό προϊόν Corning από βοριοπυριτικό γυαλί είχε εμπορικό σήμα με κεφαλαία γράμματα (PYREX). Όταν το τμήμα κουζίνας πωλήθηκε, το εμπορικό σήμα μετατράπηκε σε πεζά (pyrex) και μετατράπηκε σε γυαλί σόδας με ασβέστη χαμηλής θερμικής διαστολής. Το κάτω μέρος των νέων μαγειρικών σκευών και των παλιών μαγειρικών σκευών μπορεί να επιθεωρηθεί για άμεση διαφορά. [ Παραπομπή που απαιτείται ] Το επιστημονικό τμήμα της Pyrex χρησιμοποίησε πάντοτε βοριοπυριτικό γυαλί. [ Παραπομπή που απαιτείται ]
Εκτός από τον χαλαζία , το ανθρακικό νάτριο και το οξείδιο του αργιλίου που χρησιμοποιούνται παραδοσιακά στην παραγωγή γυαλιού, το βόριο χρησιμοποιείται στην κατασκευή του βοριοπυριτικού γυαλιού. Η σύνθεση του βοριοπυριτικού γυαλιού χαμηλής διαστολής, όπως τα εργαστηριακά γυαλιά που αναφέρθηκαν παραπάνω, είναι περίπου 80% διοξείδιο του πυριτίου , 13% οξείδιο βορίου , 4% οξείδιο νατρίου και 12-13% οξείδιο αργιλίου. Αν και πιο δύσκολο να γίνει από το παραδοσιακό γυαλί λόγω της απαιτούμενης υψηλής θερμοκρασίας τήξης (η Corning πραγματοποίησε μια σημαντική ανακατασκευή των εργασιών της για την κατασκευή της), είναι οικονομικό να παράγει. Η ανώτερη ανθεκτικότητά του, η χημική αντοχή και η αντοχή στη θερμότητα βρίσκει άριστη χρήση σε χημικό εργαστηριακό εξοπλισμό, μαγειρικά σκεύη, φωτισμό και, σε ορισμένες περιπτώσεις, παράθυρα.
Φυσικά χαρακτηριστικά [ επεξεργασία ]
Ο κοινός τύπος βοριοπυριτικού γυαλιού που χρησιμοποιείται για εργαστηριακά γυάλινα σκεύη έχει πολύ χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής (3,3 × 10 -6 K -1 ), [4] περίπου το ένα τρίτο του συνήθους γυαλιού από ασβέστιο. Αυτό μειώνει τις υλικές καταπονήσεις που προκαλούνται από τις διαβαθμίσεις θερμοκρασίας, γεγονός που καθιστά το βοροπυριτικό περισσότερο κατάλληλο τύπο γυαλιού για ορισμένες εφαρμογές (βλ. Παρακάτω). Το λιωμένο quartzware είναι ακόμη καλύτερο από αυτή την άποψη (έχοντας δεκαπέντε φορές χαμηλότερη θερμική διαστολή από το γυαλί σόδας), ωστόσο η δυσκολία εργασίας με λιωμένο χαλαζία κάνει τα quartzware πολύ πιο ακριβά. Borosilicate glass είναι ένας συμβιβασμός χαμηλού κόστους. Ενώ είναι πιο ανθεκτικό σε θερμικό σοκ από τους άλλους τύπους γυαλιού, το μποροπυριτικό γυαλί μπορεί ακόμη να σπάσει ή να θρυμματιστεί όταν υποστεί γρήγορες ή ανομοιόμορφες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Όταν σπάσει, το βοριοπυριτικό γυαλί τείνει να σπάει σε μεγάλα κομμάτια και όχι να θρυμματίζεται (θα σπάσει αντί να διασπάσει). [5]
Το σημείο μαλακώματος (θερμοκρασία στην οποία το ιξώδες είναι περίπου 10,66 poise ) του τύπου 7740 Pyrex είναι 820 ° C (1,510 ° F). [6]
Το βοριοπυριτικό γυαλί είναι λιγότερο πυκνό (περίπου 2,23 g / cm3) από το τυπικό γυαλί σόδας λόγω της χαμηλής ατομικής μάζας του βορίου.
Η διαφορά θερμοκρασίας που μπορεί να αντέξει το βοριοπυριτικό γυαλί πριν από τη θραύση είναι περίπου 165 ° C (329 ° F). Αυτό συγκρίνεται καλά με γυαλί ανθρακικού νατρίου, το οποίο μπορεί να αντέξει μόνο την αλλαγή θερμοκρασίας στους 37 ° C (99 ° F) και γιατί τα τυπικά μαγειρικά σκεύη από παραδοσιακό γυαλί από σόδα-ασβέστη θρυμματίζονται εάν τοποθετηθεί πάνω σε πάγο ένα δοχείο που περιέχει βραστό νερό Pyrex ή άλλο εργαστήριο βοριοπυριτικού γυαλιού δεν θα είναι. [7]
Τα οπτικά, βοριοπυριτικά γυαλιά είναι γυαλιά με χαμηλή διασπορά ( αριθμοί Abbe περίπου 65) και σχετικά χαμηλοί δείκτες διάθλασης (1,51-1,54 σε όλη την ορατή περιοχή).
Χρήση [ επεξεργασία ]
Το Borosilicate Glass έχει μια ευρεία ποικιλία χρήσεων που κυμαίνεται από μαγειρικά σκεύη έως εξοπλισμό εργαστηρίου, καθώς και ένα συστατικό προϊόντων υψηλής ποιότητας, όπως εμφυτεύσιμες ιατρικές συσκευές και συσκευές που χρησιμοποιούνται στην εξερεύνηση του διαστήματος
Υγεία και επιστήμη [ επεξεργασία ]
Επιπρόσθετα, η βορικοπυριτική σωλήνωση χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την παραγωγή παρεντερικής συσκευασίας φαρμάκου, όπως φιαλίδια και προγεμισμένες σύριγγες , καθώς και αμπούλες και οδοντικά φυσίγγια . Η χημική αντοχή του βοριοπυριτικού γυαλιού ελαχιστοποιεί τη μετανάστευση των ιόντων νατρίου από τη γυάλινη μήτρα, καθιστώντας την κατάλληλη για εφαρμογές ενέσιμων φαρμάκων . Αυτός ο τύπος γυαλιού αναφέρεται τυπικά ως USP / EP JP Type I. Σχεδόν όλα τα σύγχρονα γυάλινα σκεύη εργαστηρίου κατασκευάζονται από βοριοπυριτικό γυαλί. Χρησιμοποιείται ευρέως σε αυτή την εφαρμογή λόγω της χημικής και θερμικής του αντοχής και της καλής οπτικής διαύγειας, αλλά το γυαλί μπορεί να αντιδράσει με υδρίδιο του νατρίου κατά τη θέρμανση για να παράγει βοροϋδρίδιο του νατρίου , έναν κοινό εργαστηριακό αναγωγικό παράγοντα. Ο συγχωνευμένος χαλαζίας βρίσκεται επίσης σε κάποιο εργαστηριακό εξοπλισμό, όταν απαιτείται υψηλότερο σημείο τήξης και μετάδοση UV (π.χ. για επενδύσεις φούρνου και κυψελών UV), αλλά το κόστος και η δυσκολία εργασίας με χαλαζία το καθιστούν υπερβολικό για την πλειοψηφία του εργαστηριακού εξοπλισμού.
Το Borosilicate χρησιμοποιείται ευρέως σε εμφυτεύσιμα ιατρικά βοηθήματα , όπως προσθετικά μάτια, τεχνητές αρθρώσεις ισχίων, οστικές τσιμέντα, οδοντικά σύνθετα υλικά (λευκές κηλίδες) [9] και ακόμη και σε εμφυτεύματα στήθους .
Πολλές εμφυτεύσιμες συσκευές επωφελούνται από τα μοναδικά πλεονεκτήματα της εγκαψούλωσης βοριοπυριτικού γυαλιού. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν κτηνιατρικές συσκευές παρακολούθησης , νευροδιεγέρτες για τη θεραπεία της επιληψίας, εμφυτεύσιμες αντλίες φαρμάκων, κοχλιακά εμφυτεύματα και φυσιολογικούς αισθητήρες. [10]
