Over borosilicaatglas

WAT IS GLAS?

Glas is een anorganisch mengsel gesmolten bij hoge temperatuur dat vast wordt bij afkoeling maar niet kristalliseert. De basiscomponenten, netwerkvormers en modificatoren, zijn aanwezig in gewoon glas in de vorm van oxiden. Typische glasvormers (netwerkvormers) zijn siliciumdioxide (SiO2), boortrioxide (B2O3), fosforpentoxide (P2O5) en aluminiumoxide (Al2O3). Deze stoffen zijn in staat om metaaloxiden tot een bepaalde proportie te absorberen (oplossen) zonder hun glazige karakter te verliezen. Dit betekent dat de geïncorporeerde oxiden niet betrokken zijn bij de vorming van het glas, maar bepaalde fysische eigenschappen van de structuur van het glas wijzigen als “netwerkmodificatoren”. Een groot aantal chemische stoffen hebben de eigenschap dat ze uit de gesmolten toestand in een glasachtige toestand stollen. De vorming van glas hangt af van de koelsnelheid en een noodzakelijke voorwaarde is het bestaan ​​van gemengde soorten bindingen (covalente bindingen en ionische bindingen) tussen de atomen of groepen atomen. De vorming van glas hangt af van de koelsnelheid en veronderstelt bestaande bindingstypen (atomaire binding en ionische binding) tussen de atomen of atoomgroepen. Deze situatie zorgt ervoor dat glasvormende producten, zelfs in de smelt, de neiging hebben om ruimtelijk te verknopen op een grotendeels ongeordende wijze als gevolg van polymerisatie. Kristallen worden gevormd wanneer de individuele atomen een regelmatige driedimensionale ordening vormen in een zogenaamd “kristalrooster” zodra de specifieke substantie verandert van de vloeibare naar de vaste toestand. Glas vormt echter een grotendeels amorf “netwerk” wanneer het afkoelt van de gesmolten toestand. De componenten die voornamelijk betrokken zijn bij de vorming van het glas worden daarom beschreven als “netwerkvormers”. De glasvormende moleculen in dit netwerk kunnen ionen bevatten die op bepaalde punten het netwerk openen, waardoor de structuur en dus de eigenschappen van het glas veranderen. Ze worden daarom “netwerkmodifiers” genoemd.

WAT IS DURAN®?

De speciale kenmerken van DURAN® borosilicaatglas
Zeer hoge chemische weerstand van boro 3.3, bijna inert gedrag, een hoge gebruikstemperatuur, minimale thermische uitzetting en de resulterende hoge weerstand tegen thermische schokken zijn de belangrijkste eigenschappen. Deze optimale fysische en chemische prestaties maken DURAN® borosilicaatglas het ideale materiaal voor gebruik in het laboratorium en voor de vervaardiging van chemische apparaten die worden gebruikt in grootschalige industriële installaties. Het wordt ook op grote schaal gebruikt in alle andere toepassingsgebieden waarin extreme hittebestendigheid, weerstand tegen thermische schokken, mechanische sterkte en uitzonderlijke chemische weerstand vereist zijn.
Chemische samenstelling van DURAN®
DURAN® heeft de volgende geschatte samenstelling:

De eigenschappen van DURAN® komen overeen met de specificaties van DIN ISO 3585. Vergeleken met andere borosilicaat 3.3-glazen, wordt DURAN® gekenmerkt door een zeer constante, technisch reproduceerbare kwaliteit.

Chemische eigenschappen

De chemische bestendigheid van met name DURAN®-glas is uitgebreider dan die van alle andere bekende materialen. DURAN® borosilicaatglas is zeer goed bestand tegen water, zuren, zoutoplossingen, organische stoffen en ook halogenen zoals chloor en broom. De weerstand tegen alkali is ook relatief goed. Alleen fluorwaterstofzuur, kokend fosforzuur en sterke basen zorgen voor een aanzienlijke oppervlakteaantasting van het glas (glascorrosie) bij verhoogde temperaturen (> 100 °C). Vanwege het bijna inerte gedrag, zijn er geen interacties (bijvoorbeeld ionenuitwisseling) tussen medium en glas en elke negatieve invloed op experimenten wordt daardoor effectief uitgesloten.

Hydrolytische weerstand

DURAN® komt overeen met Klasse 1 van de glazen die zijn verdeeld in in totaal 5 hydrolytische weerstandsklassen in overeenstemming met ISO 719 (98 °C). De hoeveelheid Na2O/g glasgruis uitgeloogd na 1 uur in water bij 98 °C wordt gemeten. Voor DURAN® is de uitgeloogde hoeveelheid Na2O minder dan 31 μg/g glasgruis. DURAN® komt ook overeen met Klasse 1 van de glazen verdeeld in een totaal van 3 hydrolytische weerstandsklassen in overeenstemming met ISO 720: (121 °C). De hoeveelheid Na2O uitgeloogd na 1 uur in water bij 121 °C is minder dan 62 μg/g glasgruis. Vanwege de goede hydrolytische weerstand voldoet DURAN® aan de eisen van USP, JP en EP voor een neutraal glas dat overeenkomt met glastype 1. Het kan daarom op een vrijwel onbeperkte manier worden gebruikt in farmaceutische toepassingen en in contact met voedingsmiddelen.

Hydrolytische aantasting van DURAN® als een functie van tijd (h)

Zuurbestendigheid

DURAN® komt overeen met Klasse 1 van de glazen verdeeld in 4 zuurklassen volgens DIN 12116. Omdat de oppervlakteaantasting na 6 uur koken in normaal HCl minder is dan 0,7 mg/100 cm2, wordt DURAN® geclassificeerd als zuurbestendig borosilicaatglas. De hoeveelheid uitgeloogde alkalimetaaloxiden volgens ISO 1776 is minder dan 100 μg Na2O/100 cm2.

Aantasting door zuur van DURAN® als een functie van zuurconcentratie

Alkalibestendigheid

DURAN® komt overeen met klasse 2 van de glassoorten verdeeld in 3 alkaliklassen volgens DIN ISO 695. De erosie van het oppervlak na 3 uur koken in een mengsel van gelijke hoeveelheden volumes natriumhydroxideoplossing (concentratie 1 mol/l) en natriumcarbonaatoplossing (concentratie 0,5 mol/l) is slechts 134 mg / 100 cm2.

Aantasting door logen van DURAN® als een functie van temperatuur (°C)

Overzicht van de chemische eigenschappen van technische glazen

Fysische eigenschappen

Temperatuurbestendigheid bij verhitting en thermische schokbestendigheid

De maximale temperatuur voor kortstondig gebruik van DURAN® glas is 500 °C. Boven een temperatuur van 525 °C verweekt het glas en boven een temperatuur van 860 °C gaat het over in de vloeibare toestand. Omdat het een zeer lage lineaire uitzettingscoëfficiënt heeft (α = 3,3 x 10-6 K-1), heeft DURAN® een zeer hoge thermische schokbestendigheid tot ΔT = 100 K. Voor een temperatuurverandering van 1 K is de uitzetting niet meer dan 3,3 x 10-6 relatieve lengte eenheden, resulterend in lage niveaus van mechanische spanning als er een thermische gradiënt bestaat. De thermische schokbestendigheid wordt beïnvloed door de wanddikte en de geometrie van het product.

Temperatuurbestendigheid bij lage temperaturen

DURAN® kan worden afgekoeld tot de maximaal mogelijke negatieve temperatuur en is daarom geschikt voor gebruik met vloeibare stikstof (ongeveer – 196 °C). Tijdens gebruik / invriezen moet speciale aandacht worden besteed aan de uitzetting van de inhoud. Over het algemeen worden DURAN®-producten aanbevolen voor gebruik tot -70 °C.
Wanneer u werkt bij lage temperaturen, moet rekening worden gehouden met het effect van de uitzetting van de inhoud van een DURAN®-recipiënt. Zorg ervoor dat tijdens het koelen en ontdooien het temperatuurverschil de 100 K niet overschrijdt. Daarom wordt in de praktijk stapsgewijs koelen en verwarmen aanbevolen. Bij het invriezen van stoffen in voorwerpen zoals DURAN®-flessen of DURAN®-reageerbuizen, mag de container slechts tot maximaal 3/4 van zijn capaciteit worden gevuld. Bovendien moet het schuin worden bevroren onder een hoek van 45 ° (om het oppervlak te vergroten). De minimale bedrijfstemperatuur is afhankelijk van de eigenschappen van eventuele schroefdoppen of andere gebruikte componenten. Voor de blauwe PP schroefdop is de minimumtemperatuur – 40 °C.

Gebruik in de magnetron

DURAN® laboratoriumglaswerk is geschikt voor gebruik in magnetrons. Dit geldt ook voor DURAN®-producten met een kunststofcoating.

Overzicht van de fysische eigenschappen van technische glazen

Optische eigenschappen

In het spectrale bereik van ongeveer 310 tot 2200 nm is de absorptie van DURAN® verwaarloosbaar laag. Het is helder en kleurloos. Vrij grote laagdiktes (axiaal zicht door buizen) zien er enigszins geel/groenig uit. Amberkleurige DURAN®-producten zijn geschikt om te gebruiken met lichtgevoelige stoffen (zie bruin kleuren van DURAN®). Dit resulteert in een sterke absorptie in het korte golf gebied tot ongeveer 500 nm. Bij fotochemische processen is de lichttransmissie van DURAN® in het ultraviolette bereik van bijzonder belang. De mate van lichttransmissie in het UV-bereik geeft het gemak aan waarmee fotochemische reacties kunnen worden uitgevoerd, bijvoorbeeld chloreringen en sulfochlorering. Het chloormolecuul absorbeert licht in het bereik van 280 tot 400 nm en dient dus als een transmitter van de stralingsenergie.

Bruin kleuren van DURAN® laboratoriumglaswerk

Amberkleuring maakt opslag van lichtgevoelige stoffen in DURAN®-producten mogelijk. Lichttransmissie in het golflengtegebied tussen 300 en 500 nm is, in vergelijking met DURAN® helder glas, <10%. Bijgevolg beantwoordt amber DURAN®-glas aan de USP/EP specificaties.

Om de producten te kleuren, wordt een speciale diffusiekleur met een innovatieve spuitmethode op het buitenoppervlak van producten uit helder glas gespoten. Deze technologie resulteert in een zeer uniforme bruine kleur. Nadien is de coating ingebrand en is daarom bestand tegen chemicaliën en reiniging in een vaatwasser. De bewezen DURAN®-eigenschappen op het binnenoppervlak blijven onaangetast; er is geen contact of interactie tussen inhoud en ambercoating. De stabiliteit van het kleuringsproces wordt gewaarborgd door continue kwaliteitscontroles en verzekert de kwaliteit van de bruine kleur.

Lichttransmissiecurves voor DURAN®-glas (fles van 500 ml)

Lichttransmissiecurves voor DURAN®-glas (fles van 5000 ml)