Что такое термостойкое стекло?

Термостойкое стекло - это стекло, которое более устойчиво к тепловому удару, чем обычное стекло. Поэтому он подходит для промышленных, строительных и кулинарных применений, где изменения температуры могут привести к разрушению обычного стекла. Термостойким стеклом обычно является боросиликатное стекло, закаленное натриево-известковое стекло или стеклокерамика. Стеклянные формы для выпечки часто упоминаются широкой публикой как Pyrex®, но это по праву является торговой маркой Corning®, Inc., крупного производителя изделий из стекла и керамики.

Когда большинство материалов нагреваются, они расширяются; при охлаждении они сжимаются. Это свойство известно как тепловое расширение , а число, которое обозначает, насколько данный материал расширяется или сжимается, называется его коэффициентом теплового расширения . Стекло имеет высокий коэффициент теплового расширения, что означает, что оно очень быстро расширяется при нагревании. Такое быстрое расширение может привести к разрушению стекла, что известно как тепловой удар . Стекло может быть изготовлено таким образом, чтобы противостоять тепловому удару, путем изменения его химического состава, способа изготовления или обоих.

Самое обычное стекло изготавливается путем смешивания диоксида кремния, извести, карбоната натрия и небольшого количества других минералов. Это известно как натриево-натриевое стекло и используется для стеклянных бутылок и банок, оконных стекол и других распространенных применений. В конце 19 века немецкий химик Отто Шотт изобрел боросиликатное стекло, добавив в смесь бор.

Боросиликатное стекло легче и прочнее натриево-кальциевого стекла, имеет более высокую температуру плавления и имеет гораздо более низкий коэффициент теплового расширения. Используется для лабораторного оборудования из термостойкого стекла, такого как пробирки; для выпечки и сервировки блюд; и в промышленных применениях, где необходима высокая стойкость к тепловому удару, таких как теплоизоляционные плитки. Он также используется в качестве высококачественного оптического стекла - например, в больших телескопах - потому что он хорошо пропускает свет и противостоит изменяющейся форме.

Corning® популяризировал использование боросиликатного стекла в формах для выпечки под своей торговой маркой Pyrex®, но большинство Pyrex®, продаваемых в Соединенных Штатах сегодня, - это закаленное натриево-известковое стекло. Закаленное стекло было подвергнуто термообработке во время производства, в результате чего внутренняя часть стекла сжимается и поверхностное натяжение увеличивается, что приводит к лучшей балансировке напряжений в стекле. Закаленное стекло прочнее, чем незакаленное, и лучше противостоит тепловому удару.

Термостойкое закаленное стекло используется в посуде и в стеклянных каминных экранах. Основным недостатком использования этого типа стекла является то, что его форма не может быть изменена после охлаждения. Резка или скалывание закаленного стекла приводит к дисбалансу его внутренних напряжений, что делает его легко ломающимся. Когда это действительно ломается, это имеет тенденцию разбиваться на крошечные части, а не на большие, острые фрагменты. По этой причине его часто используют в автомобильных ветровых стеклах.

Стеклокерамика - это стекло, которое было подвергнуто термообработке до тех пор, пока в нем не начнут образовываться кристаллы. Изменяя количество кристаллов, можно создать термостойкое стекло с широким диапазоном возможных коэффициентов теплового расширения. Стеклокерамика в основном используется для стеклянных плит и варочных поверхностей, для каминных экранов и для огнеупорных стеклянных панелей. В конструкции окно или стеклянная панель, которая описывается как «огнестойкая», обычно представляет собой натриево-известковое стекло, которое было покрыто стеклокерамикой или изготовлено из двух стекол и заполнено огнезащитным материалом.