Τι είναι το ανθεκτικό στη θερμότητα γυαλί;

Το ανθεκτικό στη θερμότητα γυαλί είναι γυαλί που είναι πιο ανθεκτικό σε θερμικό σοκ από το συνηθισμένο γυαλί. Ως εκ τούτου, είναι κατάλληλο για βιομηχανικές, κατασκευαστικές και μαγειρικές εφαρμογές όπου οι αλλαγές στη θερμοκρασία πιθανόν να προκαλέσουν θραύση του συνηθισμένου γυαλιού. Το ανθεκτικό στη θερμότητα γυαλί είναι συνήθως βοριοπυριτικό γυαλί, γυαλί με σκληρυμένο νάτριο ή υαλοκεραμικό. Τα γυάλινα σκεύη ψησίματος αναφέρονται συχνά από το ευρύ κοινό ως Pyrex®, αλλά αυτό είναι σωστά σήμα κατατεθέν της Corning®, Inc., ενός μεγάλου κατασκευαστή γυαλιού και κεραμικών προϊόντων.

Όταν τα περισσότερα υλικά θερμαίνονται, διαστέλλονται. όταν κρυώσουν, συστέλλονται. Αυτή η ιδιότητα είναι γνωστή ως θερμική διαστολή και ο αριθμός που δηλώνει πόσο διαστέλλεται ή συστέλλεται ένα δεδομένο υλικό ονομάζεται συντελεστής θερμικής διαστολής του. Το γυαλί έχει υψηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, που σημαίνει ότι διαστέλλεται πολύ γρήγορα όταν θερμαίνεται. Αυτή η γρήγορη διαστολή μπορεί να προκαλέσει θραύση του γυαλιού, μια συνέπεια γνωστή ως θερμικό σοκ. Το γυαλί μπορεί να κατασκευαστεί για να αντέχει στο θερμικό σοκ αλλάζοντας τη χημική του σύνθεση, τη μέθοδο κατασκευής ή και τα δύο.

Το πιο συνηθισμένο γυαλί κατασκευάζεται με ανάμειξη διοξειδίου του πυριτίου, ασβέστη, ανθρακικού νατρίου και μικρών ποσοτήτων άλλων ορυκτών. Αυτό είναι γνωστό ως γυαλί σόδα-λάιμ και χρησιμοποιείται για γυάλινα μπουκάλια και βάζα, τζάμια παραθύρων και άλλες κοινές εφαρμογές. Στα τέλη του 19ου αιώνα, ο Γερμανός χημικός Otto Schott εφηύρε το βοριοπυριτικό γυαλί προσθέτοντας βόριο στο μείγμα.

Το βοριοπυριτικό γυαλί είναι ελαφρύτερο και ισχυρότερο από το γυαλί νατράσβεστου, έχει υψηλότερο σημείο τήξης και έχει πολύ χαμηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολής. Χρησιμοποιείται για εργαστηριακό εξοπλισμό από γυαλί ανθεκτικό στη θερμότητα, όπως δοκιμαστικοί σωλήνες. για σκεύη ψησίματος και πιάτα σερβιρίσματος. και σε βιομηχανικές εφαρμογές όπου απαιτείται υψηλή αντοχή σε θερμικό σοκ, όπως θερμομονωτικά πλακίδια. Χρησιμοποιείται επίσης ως οπτικό γυαλί υψηλής ποιότητας — σε μεγάλα τηλεσκόπια, για παράδειγμα — επειδή μεταδίδει καλά το φως και αντιστέκεται στην αλλαγή του σχήματος.

Η Corning® έκανε δημοφιλή τη χρήση βοριοπυριτικού γυαλιού σε σκεύη αρτοποιίας με την επωνυμία Pyrex®, αλλά τα περισσότερα Pyrex® που πωλούνται στις Ηνωμένες Πολιτείες σήμερα είναι γυαλί με σκληρυμένο νάτριο. Το σκληρυμένο γυαλί έχει υποστεί θερμική επεξεργασία κατά την κατασκευή, με αποτέλεσμα το εσωτερικό τμήμα του γυαλιού να συστέλλεται και να αυξάνεται η επιφανειακή τάση, με αποτέλεσμα την καλύτερη εξισορρόπηση των τάσεων στο γυαλί. Το σκληρυμένο γυαλί είναι ισχυρότερο από το μη σκληρυμένο γυαλί και αντιστέκεται καλύτερα στο θερμικό σοκ.

Το ανθεκτικό στη θερμότητα σκληρυμένο γυαλί χρησιμοποιείται σε μαγειρικά σκεύη και σε γυάλινες οθόνες τζακιού. Το κύριο μειονέκτημα στη χρήση αυτού του τύπου γυαλιού είναι ότι το σχήμα του δεν μπορεί να τροποποιηθεί μετά την ψύξη. Το κόψιμο ή το θρυμματισμένο γυαλί αποδυναμώνει τις εσωτερικές του πιέσεις, με αποτέλεσμα να σπάει εύκολα. Όταν σπάει, τείνει να σπάει σε μικροσκοπικά κομμάτια παρά σε μεγάλα, αιχμηρά θραύσματα. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται συχνά σε παρμπρίζ αυτοκινήτων.
Το γυαλί-κεραμικό είναι γυαλί που έχει υποστεί θερμική επεξεργασία μέχρι να αρχίσουν να σχηματίζονται κρύσταλλοι στο ποτήρι. Μεταβάλλοντας την ποσότητα του κρυστάλλου, είναι δυνατό να δημιουργηθεί γυαλί ανθεκτικό στη θερμότητα με ένα ευρύ φάσμα πιθανών συντελεστών θερμικής διαστολής. Το γυαλί-κεραμικό χρησιμοποιείται κυρίως για γυάλινες εστίες και επιφάνειες μαγειρέματος, για σήτες τζακιού και για πυρίμαχα γυάλινα πάνελ. Στην κατασκευή, ένα παράθυρο ή ένα γυάλινο πάνελ που περιγράφεται ως «πυράντοχο» είναι συνήθως γυαλί νατράσβεστου που έχει υαλωθεί με υαλοκεραμικό ή είναι κατασκευασμένο από δύο υαλοπίνακες και γεμάτο με πυρίμαχο υλικό.