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 изменение температуры может привести к разрушению обычного стекла. Термостойкое стекло обычно представляет собой боросиликатное стекло, закаленное известково-натриевое стекло или стеклокерамику. Стеклянная посуда для выпечки часто упоминается широкой публикой как Pyrex®, но на самом деле это торговая марка Corning®, Inc., крупного производителя изделий из стекла и керамики.

При нагревании большинство материалов расширяются; при охлаждении они сжимаются. Это свойство известно как тепловое расширение. , а число, обозначающее, 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. Это быстрое расширение может привести к разрушению стекла, что называется термическим ударом. . Стекло можно сделать устойчивым к тепловому удару, изменив его химический состав, метод производства или и то, и другое.

Обычное стекло производится путем смешивания диоксида кремния, извести, карбоната натрия и небольшого количества других минералов. Оно известно как известково-натриевое стекло и используется для изготовления 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, чем известково-натриевое стекло, имеет более высокую температуру плавления и гораздо более низкий коэффициент теплового расширения. Применяется для лабораторного оборудования из термостойкого стекла, например пробирок; для выпечки и сервировочных блюд; и в промышленных применениях, где необходима высокая устойчивость к тепловому удару, например, в теплоизоляционных плитах. Оно также используется в качестве высококачественного оптического стекла — например, в больших телескопах — потому что оно хорошо пропускает свет и сопротивляется изменению формы.

Corning® популяризировала использование боросиликатного стекла в формах для выпечки под своей торговой маркой Pyrex®, но большая часть Pyrex®, продаваемых сегодня в Соединенных Штатах, представляет собой закаленное известково-натриевое стекло. Закаленное стекло подвергается термообработке во время производства, в результате чего внутренняя часть стекла сжимается, а поверхностное натяжение увеличивается, что приводит к лучшему уравновешиванию напряжений в стекле. Закаленное стекло прочнее незакаленного и лучше противостоит тепловому удару.

Термостойкое закаленное стекло используется в посуде и стеклянных каминных экранах. Основным недостатком использования этого типа стекла является то, что его форма не может быть изменена после охлаждения. Резка или скол закаленного стекла разбалансируют его внутренние напряжения, из-за чего оно легко ломается. Когда он ломается, он имеет тенденцию распадаться на мелкие кусочки, а не на большие острые осколки. По этой причине он часто используется в лобовых стеклах автомобилей.

Стеклокерамика – это стекло, прошедшее термическую обработку до тех пор, пока в стекле не начнут образовываться кристаллы. Варьируя количество кристалла, можно создавать термостойкие стекла с широким диапазоном возможных коэффициентов теплового расширения. Стеклокерамика в основном используется для стеклянных плит и варочных поверхностей, экранов для каминов и огнеупорных стеклянных панелей. В строительстве окно или стеклянная панель, которые описываются как «огнестойкие», обычно представляют собой известково-натриевое стекло, покрытое стеклокерамикой, или состоят из двух стекол и заполнены огнестойким материалом.