Теплоупорное стекло: типы, применение и преимущества

Теплоупорное стекло — устойчивее к термическому шоку обычного. Подходит для промышленности, строительства, кулинарии, где перепады температур разбивают обычное стекло. Обычно: борсиликатное, закаленное натрий-кальциевое, стеклокерамика. Стеклянная посуда часто называют Pyrex®, но это ТМ Corning® Inc. — крупного производителя стекла/керамики.

Физика термического шока

При нагреве материалы расширяются, при охлаждении — сжимаются. Свойство — термическое расширение. Коэффициент термического расширения (КТР) — насколько расширяется/сжимается. У стекла высокий КТР → быстрое расширение при нагреве → трещины (термический шок). Сопротивление шоку достигают изменением химического состава, технологии производства или обоих.

Типы теплоупорного стекла

Обычное (натрий-кальциевое): SiO₂, известь, натр. карбонат, примеси. Бутылки, банки, окна. В конце XIX в. Отто Шотт (Германия) изобрел борсиликатное — добавка бора.

Борсиликатное: легче, прочнее, выше т. плавления, КТР намного ниже. Лабораторная посуда (пробирки), посуда для духовки/подачи, промышленность (высокая устойчивость к термошоку: теплоизоляционные плитки). Оптическое качество: крупные телескопы — хорошо пропускает свет, не меняет форму.

Закаленное натрий-кальциевое: Corning® популяризировало борсиликат под Pyrex®, но большинство Pyrex® в США сейчас — закаленное натрий-кальциевое. Закалка: термообработка → внутренние слои сжимаются, поверхностное напряжение растет → баланс напряжений. Закаленное прочнее незакаленного, лучше устоит к термошоку.

Применение: посуда, экраны каминов. Минус: форму нельзя менять после охлаждения. Резка/сбейка нарушает баланс → легкое разрушение. При ломке — мелкие кусочки, не крупные острые осколки. Поэтому — ветровые стекла авто.

Стеклокерамика: стекло, термообработанное до кристаллизации. Варируя кристаллизацию — широкий диапазон КТР. Плиты варочных панелей, экраны каминов, огнеупорные стеклопанели. В строительстве: «пожароупорное» окно/панель — обычно натрий-кальциевое, глазурованное стеклокерамикой, или двухстекольное с огнеупорным заполнителем.