ホウケイ酸ガラス

ホウケイ酸ガラスの物理的特性と化学データ

ホウケイ酸ガラスの種類

ソーダライムガラス

ソーダ石灰ガラスは最も一般的 (ガラスの 90% が製造) であり、最も安価なガラスの形式です。 通常、60-75% シリカ、12-18% ソーダ、5-12% 石灰が含まれています。 高温や急激な温度変化に対する耐性はあまり良くなく、腐食性化学物質に対する耐性はまあまあです。

 

 

 

鉛ガラス

鉛ガラスには酸化鉛が多く含まれています (バッチの少なくとも 20%)。 比較的柔らかく、その屈折率により輝きが生まれ、カットによって利用できる可能性があります。 ソーダ石灰ガラスよりも若干高価ですが、電気絶縁性に優れているため、電気用途に好まれています。 温度計のチューブやアート ガラスも、一般に鉛ガラスと呼ばれる鉛アルカリ ガラスから作られています。 このガラスは高温や急激な温度変化には耐えられません。

ホウケイ酸ガラス

ホウケイ酸ガラスは、組成中に少なくとも 5% の酸化ホウ素を含む任意のケイ酸ガラスです。 温度変化や化学腐食に対して高い耐性を持っています。 石灰ガラスや鉛ガラスほど製造が便利ではなく、石灰ほどコストも安くありませんが、ホウケイ酸塩のコストは、その有用性と比較すると中程度です。 パイプライン、電球、フォトクロミックガラス、シールドビームヘッドライト、実験器具、ベーキングウェアなどがホウケイ酸塩製品の例です。

アルミノケイ酸ガラス

アルミノケイ酸ガラスは、その組成に酸化アルミニウムを含んでいます。 ホウケイ酸ガラスに似ていますが、化学的耐久性が高く、より高い動作温度にも耐えることができます。 ホウケイ酸塩と比較して、アルミノケイ酸塩は製造がより困難です。 導電性フィルムでコーティングされたアルミノケイ酸ガラスは、電子回路の抵抗器として使用されます。

96% 石英ガラス

96% のシリカガラスはホウケイ酸ガラスであり、従来の方法で溶融および成形された後、処理されてガラス片からほぼすべての非ケイ酸塩元素が除去されます。 1200度まで再加熱すると、生じた細孔が強化されます。 このガラスは900度までの熱衝撃に耐えます。

溶融石英ガラス

溶融石英ガラスは、非結晶状態の純粋な二酸化ケイ素です。 製造が非常に難しいため、すべてのガラスの中で最も高価です。 短時間であれば最大 1200 度の動作温度に耐えることができます。 (参照: ガラスと宇宙探査機 )

 

コントラストを理解する: ホウケイ酸ガラスとソーダ石灰ガラス

ホウケイ酸ガラスの応用

実験用ガラス器具
ホウケイ酸ガラスは、高い寸法安定性と、同時に異なる温度への曝露に耐える能力により、ラボウェアとも呼ばれる実験用ガラス製品を作成するための天然素材の選択肢となっています。 シャーレ、顕微鏡スライド、ボトル、ビーカー、フラスコ、試験管、漏斗、メスシリンダーなどの測定器具はすべて一般的な例です。 ホウケイ酸ガラスは、優れた熱特性に加えて、非常に耐性があり、ほとんどの化学薬品に対して反応しません。

科学レンズとホットミラー
ホウケイ酸ガラスは、望遠鏡やその他の精密光学機器で使用されるレンズなどの高精度光学部品に成形できます。 ホウケイ酸ガラスの熱膨張係数が低いということは、ガラスレンズの寸法が大きく変化しないため、温度が変化してもレンズの光学特性が安定していることを意味します。 このガラスは、赤外線を反射するホットミラーでの使用にも最適です。

耐熱皿と調理器具
その最初の最も一般的な用途は、家庭用調理器具や耐熱皿の作成です。 ホウケイ酸塩調理器具の熱特性により、割れたり砕けたりする心配なく、熱いオーブンから冷たいカウンタートップに持ち運ぶことができます。 計量カップなどにも使われており、電子レンジや食器洗い機の使用も可能です。

断熱性
ホウケイ酸ガラスの熱特性を利用して、スペースシャトルを地球大気圏への大気圏突入の熱から保護する断熱タイルが製造されました。

高輝度照明製品
映画業界で使用される舞台照明や照明製品には、ホウケイ酸ガラスのレンズが使用されています。これらの照明は、何時間も連続して動作させると高温になる可能性があるためです。 水銀灯やメタルハライドランプなど、高輝度放電 (H​​ID) を使用する他のランプ製品では、ホウケイ酸レンズや外囲器が使用されます。

サイトグラス
工業プロセスでは、タンクはホウケイ酸ガラスから製造されることが多いのぞき窓を使用します。 これらのサイトグラスを使用すると、タンクや貯蔵容器を開けたり、プロセスを中断したりすることなく、物質やプロセスを視覚的に監視できます。

航空機の外装レンズ
航空機の外部ランプには、透明な光学特性 (透過率) と高高度飛行中に経験する温度差に耐える能力があるため、ホウケイ酸ガラス レンズが使用されています。 下の図 1 は、ある種類のホウケイ酸ガラスの光透過特性の例を示しています。 300 ～ 1200 nm の波長の全スペクトルにわたって非常にフラットなパフォーマンスに注目してください。