Co to jest szkło żaroodporne?

Szkło żaroodporne to szkło, które jest bardziej odporne na szok termiczny niż zwykłe szkło. Dlatego nadaje się do zastosowań przemysłowych, budowlanych i gotowania, w których zmiany temperatury prawdopodobnie spowodowałyby rozbicie zwykłego szkła. Szkło żaroodporne to zwykle szkło borokrzemowe, hartowane szkło sodowo-wapniowe lub szkło-ceramika. Szkło do pieczenia jest często określane przez ogół społeczeństwa jako Pyrex®, ale jest to właściwie znak towarowy Corning®, Inc., głównego producenta szkła i wyrobów ceramicznych.

Gdy większość materiałów jest podgrzewana, rozszerzają się; po ochłodzeniu kurczą się. Ta właściwość jest znana jako rozszerzalność cieplna , a liczba określająca stopień rozszerzania się lub kurczenia danego materiału nazywana jest jego współczynnikiem rozszerzalności cieplnej . Szkło ma wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej, co oznacza, że ​​bardzo szybko rozszerza się po podgrzaniu. Ta gwałtowna ekspansja może spowodować rozbicie szkła, czego konsekwencją jest szok termiczny . Szkło może być odporne na szok termiczny poprzez zmianę jego składu chemicznego, metody produkcji lub obu.

Większość zwykłego szkła wytwarza się przez zmieszanie dwutlenku krzemu, wapna, węglanu sodu i niewielkich ilości innych minerałów. Jest to znane jako szkło sodowo-wapniowe i jest używane do szklanych butelek i słoików, szyb i innych typowych zastosowań. Pod koniec XIX wieku niemiecki chemik Otto Schott wynalazł szkło borokrzemowe, dodając bor do mieszanki.

Szkło borokrzemowe jest lżejsze i mocniejsze niż szkło sodowo-wapniowe, ma wyższą temperaturę topnienia i ma znacznie niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej. Służy do szkła laboratoryjnego odpornego na ciepło, takiego jak probówki; do pieczenia i serwowania potraw; oraz w zastosowaniach przemysłowych, w których konieczna jest wysoka odporność na szok termiczny, takich jak płytki termoizolacyjne. Jest również stosowany jako wysokiej jakości szkło optyczne - na przykład w dużych teleskopach - ponieważ dobrze przepuszcza światło i jest odporny na zmieniający się kształt.

Corning® spopularyzował stosowanie szkła borokrzemowego w wyrobach do pieczenia pod marką Pyrex®, ale większość Pyrex® sprzedawana obecnie w Stanach Zjednoczonych to hartowane szkło sodowo-wapniowe. Szkło hartowane zostało poddane obróbce cieplnej podczas produkcji, powodując kurczenie się wewnętrznej części szkła i wzrost napięcia powierzchniowego, co skutkuje lepszym zrównoważeniem naprężeń w szkle. Szkło hartowane jest mocniejsze niż szkło niehartowane i lepiej odporne na szok termiczny.

Żaroodporne szkło hartowane stosuje się w naczyniach kuchennych i szklanych ekranach kominkowych. Główną wadą korzystania z tego rodzaju szkła jest to, że jego kształt nie może być modyfikowany po schłodzeniu. Cięcie lub odpryskiwanie szkła hartowanego równoważy jego naprężenia wewnętrzne, dzięki czemu łatwo pęka. Kiedy pęka, ma tendencję do rozpadania się na małe kawałki, a nie na duże, ostre fragmenty. Z tego powodu jest często stosowany w szybach samochodowych.

Ceramika szklana to szkło, które zostało poddane obróbce cieplnej, dopóki kryształy nie zaczną tworzyć się w szkle. Zmieniając ilość kryształu, można stworzyć szkło żaroodporne o szerokim zakresie możliwych współczynników rozszerzalności cieplnej. Ceramika szklana jest najczęściej stosowana do szklanych blatów kuchennych i powierzchni kuchennych, ekranów kominkowych i ognioodpornych paneli szklanych. W budowie okno lub panel szklany określany jako „ognioodporny” to zwykle szkło sodowo-wapniowe, które zostało oszklone szkłem ceramicznym lub jest zbudowane z dwóch szyb i wypełnione materiałem ognioodpornym.