آزمایشگاهی, آموزشی

شیشه بوروسیلیکات

شیشه بوروسیلیکات

شیشه بوروسیلیکات

شیشه بوروسیلیکات (به انگلیسی: Borosilicate glass) نوعی شیشهٔ سیلیکاتی با مقدار اکسید بور بیش از ۴ درصد وزنی است.

این نوع شیشه‌ها ضریب انبساط حرارتی کم تا متوسط داشته، رفتار ویسکوزیته-دمای بلند و چگالی کمی دارند.

بسیاری از ظروف شیشه‌ای آزمایشگاهی، صنعتی و خانگی با استفاده از این نوع شیشه ساخته می‌شوند.

این شیشه‌ها در بازار با نام‌های تجارتی مانند پیرکس، سیماکس، ترکس و … شناخته می‌شوند.

روش ساخت:

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

فرایند شناوری :

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

فرایند ولو(vello process):

پس از ترکیب مواد مذاب در حمام قلع آن‌ها را در محفظه‌ای که در ان فشار هوا وجود دارد رها می‌کنیم. هم‌زمان محفظه در حال چرخش است و بسته به فشار هوا، سرعت چرخش و مقدار مذاب ضخامت لوله شکل گرفته متفاوت است. در کارخانه‌های تولید شیشهٔ بوروسیلیکات بسته به نوع کاربرد محصول با طراحی مناسب به ضخامت مناسب می‌رسند.

پس از تولید لوله به این روش آن را عملیات حرارتی می‌کنند تا به استحکام مورد نظر برسند و سپس آن را قطعه قطعه می‌کنند .

 

برای خرید محصولات آزمایشگاهی بر روی این لینک کلیک نمائید .

ویژگی‌ها

مهمترین ویژگی فیزیکی این نوع شیشه‌ها، کم بودن ضریب انبساط حرارتی آنهاست که در مطابق استاندارد ایزو برابر ۶- ۱۰ × (۱/۰±۳/۳) است. به همین دلیل این نوع شیشه به شیشه ۳–۳ نیز معروف است. وجود این خاصیت منجر به افزایش مقاومت این شیشه در مقابل شوک حرارتی می‌شود. مقاومت این نوع شیشه‌ها حدوداً سه برابر بیشتر از مقاومت شیشه‌های سودالایم است.

این شیشه‌ها دارای ضریب انبساطی پایین و مقاومت حرارتی زیاد می‌باشند. در نتیجه خطر شکستن آن‌ها در هنگام گرم کردن یا سرد کردن ناگهانی کمتر است. مقاومت این شیشه‌ها در تماس با مواد شیمیایی بسیار زیاد است و امکان خرابی سطح شیشه به مرور زمان کمتر است. شیشه‌های بوروسیلیکاتی همچنین از هدایت حرارتی بالایی برخوردارند.

به دلیل هدایت حرارتی بالا و مقاومت زیاد در برابر شوک حرارتی، بسیاری از ظروف شیشه‌ای در معرض حرارت (مانند ظروف آزمایشگاهی و ظروف پخت‌وپز) از این نوع شیشه ساخته می‌شوند.

 

شیشه بوروسیلیکات

شیشه بوروسیلیکات

دیگر ویژگی ها

این شیشه‌ها نسبت به شیشه‌های قلیایی سخت‌تر بوده و در مقابل افزایش فشار سطحی مقاومت مکانیکی آن‌ها بیشتر است. با توجه به این خواص، در ساختن وسایلی که مقاومت در برابر حرارت و مواد شیمیایی مهم باشد، می‌توان از این شیشه‌ها استفاده نمود. اشیای شیشه‌ای را می‌توان با جداره نازکتر درست کرد. بدون اینکه در مقاومت حرارتی آن تأثیری داشته باشد.

از معایب این شیشه‌ها می‌توان گفت که این شیشه‌ها گرانتر از شیشه‌های قلیایی هستند، در اتصالات شیشه‌های بوروسیلیکات باقیماندن سوراخ‌های سوزنی شکل رایج است و همچنین این شیشه‌ها برای کار به دمای بالایی نیاز دارند.

حداکثر دمایی که شیشه تحمل می‌کند، در حدود ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد و با بعضی ترکیبات خاص تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. شیشه‌های بوروسیلیکات برحسب نوع ترکیبات آن در دمای بالای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد فرم می‌گیرند و نرم می‌شوند. دمای عملیات حرارتی تاباندن این شیشه به منظور بادوام کردن آن بر حسب نوع ترکیب از ۶۵۰- ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد متغیر است.

شیشه بوروسیلیکات نسبت به تقریباً تمامی مواد به جز اسید هیدروفلوریک، اسید فسفوریک و محلول‌های سوزش‌آور داغ قوی از نظر واکنش دهی خنثی است . از بین این موارد اسید هیدروفلوریک بیشترین و جدی‌ترین تأثیر را بر روی این شیشه می‌گذارد، حتی هنگامی که غلظت آن بسیار کم و در اندازهٔ بخش در میلیون است .

اسید فسفوریک و محلول‌های سوزش‌آور هنگامی که سرد می‌باشند مشکلی ایجاد نمی‌کنند ولی در دماهای بالاتر ممکن است سبب بروز خوردگی شوند . به عنوان نمونه، در مورد محلول‌های سوزش‌آور تا حداکثر غلظت ۳۰ درصد آن‌ها را می‌شود با خیال راحت در دمای محیطی حمل کرد .

کاربرد
علوم و بهداشت:

هم اکنون تمامی شیشه‌های استفاده شده در ازمایشگاه‌ها از جمله بشر، ارلن مایر و … از جنس بوروسیلیکات است.

همچنین در سرنگ‌های از پیش پر شده، پکیج داروهای پرنترال و انواع داروهای تزریقی کاربرد دارد.

همچنین در مصارف پزشکی که قطعه‌ای در بدن قرار می‌گیرد از جمله ایمپلنت دندان، مفصل، استخوان‌های سیمانی و چشم‌های پروستتیکی نیز از بوروسیلیکات استفاده می‌شود.

به دلیل ضریب انبساط کم و مقاومت بالای آن‌ها نسبت به حملهٔ شیمیایی، شیشه آلات آزمایشگاهی بوروسیلیکاتی در تولید کالاهای آزمایشگاهی همانند با بشرها، فلاسک‌ها، کتری‌ها، لوله‌های آزمایش، بست‌های آزمایشگاهی و دیگر محصولات علمی به کار گرفته می‌شوند . با مراقبت صحیح، آن‌ها نسبت به تقریباً هر نوع حرارتی که در کاربرد معمولی آزمایشگاهی استفاده می‌شود، مقاومت نشان می‌دهند .

الکترونیک:

در قرن بیستم برای خنک کرد وکیوم تیوب‌های قدرت بالا از لوله‌های بوروسیلیکاتی که در آن‌ها اب جریان داشت استفاده می‌شد. همچنین در صنعت سمیکونداکتورها در زمینه سیستم‌های میکرو الکترو مکانیکال کاربرد دارد.

روشنایی و لنز ها:

در چراغ قوه‌های کیفیت بالا از لنزهای بوروسیلیکات استفاده می‌شود. در صنعت روشنایی از شیشه‌های بوروسیلیکات در عدسی‌های نورشکن (refractors) استفاده می‌شود.

همچنین در دیودهای ساطع‌کننده نور نیز شیشه‌های بوروسیلیکات کاربرد دارد.

در تلسکوپ‌های فضایی از شیشه‌های بوروسیلیکات استفاده می‌شود زیرا ضریب انبساط گرمایی آن پایین است و با انتقال حرارت به آن تغییرات قطر عدسی کم خواهد بود.

در کنار این طبقه‌بندی‌ها این نوع شیشه‌ها کاربردهای دیگری نیز دارند که می‌توان به شیشه گردان کف مایکروویو، شیشه‌های مخصوص پخت و پز در مایکروویو، هیترهای آکواریوم، پایپ‌های شیشه‌ای برای مصرف تنباکو، گیتار سلایدر ،عایق حرارتی شاتل‌ها و .. اشاره کرد.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *