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Vidrio de borosilicato
Vidrio de borosilicato: vidrio resistente al calor y a los productos químicos para aplicaciones industriales
el vidrio de borosilicato es un tipo de vidrio hecho de trióxido de boro (BO) y sílice (SiO) que tiene alta durabilidad, alta durabilidad química y es resistente a los golpes térmicos. Es lo que entra en los vasos de laboratorio, lo que queda detrás de las cubiertas de iluminación LED y lo que entra en los paneles de pantalla táctil industriales cuando ningún otro vidrio puede soportarlo.
3,3×10-6/K
Expansión Térmica
500°C
Temperatura de trabajo
>90%
Transmitancia de luz
Clase 1
Resistencia hidrolítica
¿qué es el vidrio de borosilicato?
Orígenes e ingredientes
el vidrio de borosilicato debe su existencia a un par de ingredientes: óxido de boro (B2O3) y sílice. El primer vidrio de silicato producido por el químico alemán Otto Schott en Jena en 1893, el vidrio de borosilicato se fabricó para remediar un problema de larga data en los mundos óptico y de laboratorio: la popular fractura del núcleo de vidrio sodocálcico durante los ciclos térmicos rápidos.
Aplicaciones modernas
Para el usuario moderno con estrés térmico, el vidrio de borosilicato está en todas partes: los vasos científicos, los viales farmacéuticos, las mirillas industriales, las cubiertas de iluminación y los elementos visuales de pantalla táctil se benefician de sus propiedades. A lo largo de los años, el Museo del Vidrio de Corning informa que el desarrollo de este dispositivo ha demostrado ser uno de los más importantes en la historia de la producción moderna de vidrio.
Resistencia térmica e innovación
El avance científico detrás del cristal.
La innovación de Schott fue la adición de trióxido de boro a la red de vidrio. Las moléculas de boroz generan boroz y grupos unidos a boroz dentro de la red de sílice,
producir un vidrio hermético y consistente que se expanda y contraiga menos que el vidrio tradicional en cambios rápidos de temperatura. Este es el secreto detrás de por qué el vidrio de borosilicato puede soportar un calentamiento y enfriamiento rápidos.
En 1915, la estadounidense Corning Glass Works había traído la tecnología de patentes alemanas
y famoso lo etiquetó bajo la marca Muzipa, llevándolo a producción en masa a un precio más asequible tanto para los laboratorios como para los utensilios de cocina de plasma caliente.
Composición química y estructura del vidrio de borosilicato
Todas las propiedades del vidrio de borosilicato dependen completamente de su fórmula química. A diferencia del vidrio típico (principalmente sílice, soda y cal), el vidrio de borosilicato sustituye la mayoría de los álcalis por óxido de boro. Esto se refleja a nivel molecular.
| Componente | Vidrio de borosilicato | Alto Borosilicato | Vidrio de soda-cal |
|---|---|---|---|
| SiO2 (Sílice) | 70-80% | 75-81% | 70-75% |
| B2O3 (Trióxido de Borón) | 7-13% | 12-15% | 0% |
| Na2O (óxido de sodio) | 4-8% | 3-5% | 12-16% |
| Al2O3 (óxido de aluminio) | 2-7% | 2-5% | 0,5-2% |
| CaO (óxido de calcio) | 0-1% | <0,5% | 5-12% |
Tras la solidificación de la masa fundida de vidrio, el óxido de boro funciona como fundente y formador de red. La molécula de BO crea enlaces de bor, bor,z y bor,z en la red de sílice, creando una estructura amorfa más condensada y regular. Es por eso que el boro Butilit muestra niveles tan bajos de reducción del coeficiente «los átomos blancos calientes no se separan tanto cuando se calientan. Por lo tanto, terminamos con un vidrio duradero de alta durabilidad química que constituye la mayoría de nuestros vasos de precipitados de laboratorio, envases farmacéuticos y equipos de procesos industriales.
Propiedades clave del vidrio resistente al calor de borosilicato
Propiedades térmicas
CTE 3,3 × 10-6/K
Resistencia química
Hidrolítico clase 1
Propiedades ópticas
>90% Transmitancia
Resistencia mecánica
Mohs 6.5
Tipos y clasificaciones de vidrio de borosilicato
No todo el vidrio de borosilicato es igual. El artículo ASTM E438 modifica el vidrio de laboratorio según tipos y el contenido de boro afecta el rendimiento. Las clasificaciones relevantes para la compra industrial son:
B2O3 12-15%
Borato Alto (Tipo I Clase A)
- CTE: 3.3 × 10-6/K “el estándar de ”vidrio 3.3”
- Máxima durabilidad química y resistencia al choque térmico
- Nombres comerciales: SCHOTT DURAN, Corning 7740, BOROFLOAT
- Aplicaciones: vasos de laboratorio, viales farmacéuticos, cristales, tubos de vidrio de borosilicato, cubiertas de iluminación
B2O3 7-10%
Borosilicato estándar
- CTE: aproximadamente 4,5-5,0 × 10-6/K
- Un menor contenido de boro reduce los costos
- Adecuado para ciclos de calor moderados
- Comúnmente utilizado en: utensilios de cocina, utensilios para hornear, cristalería de uso diario, vasos medidores
ESPECIALIDAD
Vidrio Marca Pyrex
- Pyrex europeo: todavía elaborado a partir de borosilicato (Arc International)
- Pirex moderno estadounidense: en 1998 pasó al vidrio templado de cal sodada
- Hoy en día, las composiciones de borosilicato ya no están asociadas con la marca pyrex.
- ¡verifica el scritte! “PYREX” (italico, europa: borosilicato) è glassa a soda-lime, “pyrex” (minúsculos, nosotros) no.
Aviso importante
Nunca utilice borosilicato normal en uso industrial y técnico, especifique siempre borosilicato con alto contenido de borato (ASTM E438 Tipo I Clase A, que cumpla con la norma ISO 3585). El borosilicato ordinario será adecuado para uso del consumidor, es decir, cristalería y utensilios de cocina de vidrio, pero no cumplirá con las tolerancias más exigentes requeridas por los equipos de laboratorio o el vidrio de proceso industrial.
Vidrio de borosilicato versus cal sodada
Los equipos de compras suelen comparar el vidrio de borosilicato con el vidrio de cal sodada. Ambos son vidrios de silicato, pero resuelven problemas diferentes. Aquí hay un gráfico de la diferencia medida en las propiedades, no de la exageración del marketing.
Ciclismo térmico y aplicaciones
Una diferencia de CTE de 3,3 frente a 9,0 nos dice que el borosilicato maneja los cambios de temperatura alrededor de 4 mejor que la cal sodada. Para aplicaciones como mirillas industriales, ventanas de horno o cubiertas de iluminación que se someten a ciclos térmicos todos los días, el vidrio de cal sodada simplemente fallará.
El error de templar
El vidrio sodocálcico se puede templar para aumentar la resistencia al impacto en un 4-5, pero el templado no hace nada para aumentar su resistencia al choque térmico. Si su aplicación se expone al calor, el borosilicato gana.
| Propiedad | Borosilicato | Cal sodada |
|---|---|---|
| CTE (×10-6/K) | 3.3 | 9.0 |
| Choque térmico | ~160°C | ~37°C |
| Temperatura máxima | 500°C | 250°C |
| Resistencia | Clase 1 | Clase 3 |
| Densidad (g/cm³) | 2.23 | 2.50 |
| Costo relativo | 3-5× | Línea base |
Aplicaciones industriales del vidrio de borosilicato
el vidrio de borosilicato se elige para aplicaciones donde se requiere resistencia al calor, resistencia química o claridad óptica (generalmente las tres): la siguiente lista está ordenada en términos de importancia para la industria, según los patrones de compra.
Equipo científico y de laboratorio
El trabajo de laboratorio es el caso de uso original. Vasos de vidrio de laboratorio de borosilicato (coceres, tubos de ensayo, matraces de laboratorio, tuberías de vidrio y matraces Erlenmeyer) utilizados para manipular autoclave repetido a 134 °C y exposición al ácido sin degradación. Fabricado con vidrio de borosilicato. Los vasos pasan ISO 3585,9ATastm E438.
Vidrio de cubierta LED e iluminación
Los módulos LED con alta potencia y accesorios halógenos producen una gran cantidad de flujo de calor hacia la superficie de la lente. Con una temperatura superficial continua máxima de 350 C, efecto invernadero. con cubierta óptica de vidrio puede mantener >91%transmitancia de borosilicato. Fabricamos vidrio de cubierta para reflectores de exterior, iluminación de escenario e incluso pantallas de lámparas de conjunto de soldadura de faros que los vidrios blandos se vuelven amarillos y se agrietan después de unos meses.
Vidrio de cubierta de pantalla y pantalla táctil industrial
Para paneles HMI industriales, monitores médicos y terminales interactivos para exteriores, el vidrio de cubierta de borosilicato ofrece estabilidad térmica y buen aislamiento eléctrico. El vidrio reforzado con productos químicos (intercambio iónico) puede complementar la dureza de la superficie de más de 700 HV y tiene una considerable precisión para las interfaces táctiles de mayor tráfico. Nuestro CNC cortó con una precisión de 0,05 mm en vidrio de cubierta de exhibición a 800 600 mm.
Paneles de electrodomésticos
Las puertas de los hornos, los depósitos de las máquinas de café, las tapas de la freidora y las placas de la mesa giratoria del horno microondas se benefician de la resistencia al choque térmico de los borosilicatos. Esta es el área de contacto con el vidrio de borosilicato que más ven los clientes y que compran/utilizan sin darse cuenta conscientemente. Se adapta a las temperaturas de un horno superiores a 200 C+ y al enfriamiento rápido cuando se abre la puerta. Utilizado frecuentemente en utensilios de cocina y utensilios para hornear, el vidrio de borosilicato es apto para lavavajillas y no se siente atraído naturalmente por los olores de los alimentos.
Fabricación y procesamiento de vidrio de borosilicato Pyrex
Fabricar vidrio a partir de borosilicato requiere un horno mucho más caliente y controles de proceso más estrictos en comparación con los productos de vidrio sodocálcico. Además del paso de inducción, cada fase en la fábrica de UW tiene sus propias tolerancias que, en última instancia, afectarán su producto final.
Mezcla por lotes
Arena de cuarzo + bórax + carbonato de sodio + alúmina pesada a ±0,1%
Derritiendo
1.648°C en horno eléctrico o revestido de platino
Formando
Flotar, tirar, soplar o presionar según el producto
Recocido
Enfriamiento controlado a 560°C para aliviar la tensión interna
Fabricación
Corte CNC, taladrado, rectificado de bordes, pulido
Tratamiento superficial
Fortalecimiento químico, recubrimiento AG/AR/AF, impresión en seda
Como se muestra a 1.648 °C frente a aproximadamente 1.000 Celsius; Es fácil ver por qué el vidrio de borosilicato sufre una mayor fusión en relación con la cal sodada debido a la potencia especial del horno. Además de eso, temperaturas de fusión más altas trabajan tiempos para sedimentar las burbujas (semillas) de la fusión del vidrio.
En SW Glass, es nuestra cabina de procesos donde sabemos que usted gana el mayor valor. Nuestros servicios de proceso incluyen:
¿es seguro el vidrio de borosilicato?
“¿Es tóxico el vidrio de borosilicato?” ha aparecido en aumento en los resultados en foros y búsquedas realizadas por consumidores, y es simple tener esta respuesta: el vidrio de borosilicato es un material seguro en contacto con el alimento, para fabricantes médicos y exámenes científicos. Las listas están aquí después de la explicación.
Sin BPA, sin plomo, sin cadmio
El plástico no es necesario con el vidrio; no contenemos ningún metal pesado; los componentes principales del vidrio de borosilicato, las tesílicas, el óxido de boro), el Gizz(bes) de aluminio y el Gizz(bes) de sodio, son inertes al recipiente productor de la posforma.
La lixiviación química no tiene pegamento
La resistencia hidrolítica Clase 1 (DIN ISO 719) 1 es para el control de películas con la superficie de un vidrio que libera muy pocas limas en los líquidos compartidos. El vidrio de cal sodada de Clase 3 se libera en 4 medidas peligrosas de aluminio y azufre. Muchos medicamentos extraños recetan borosilicato 5 como paquetes en medicamentos.
Aprobado por la FDA/UE
el vidrio de borosilicato cumple con todas las regulaciones pertinentes de contacto con alimentos FDA 21 CFR y el Reglamento UE (CE) no 1935/2004 para el uso de materiales destinados a entrar en contacto con productos alimenticios.
Autoclave y esterilización seguros
el vidrio de borosilicato de calidad de laboratorio se puede esterilizar en autoclave de forma segura hasta 134 °C sin pérdida de estructura ni toxicidad.
Una palabra de precaución
el vidrio de borosilicato no es ‘irrompible’. Se romperá en fragmentos de bordes afilados si se rompe, a diferencia del vidrio templado, que se rompe en gránulos más pequeños y opacos. Tenga cuidado al limpiar vidrio de borosilicato roto como lo haría con cualquier vidrio. En su forma de material, es sin duda una de las composiciones vidrieras químicamente más estables y menos tóxicas conocidas por el hombre moderno.
Soluciones personalizadas de vidrio de borosilicato de SW Glass
SW GLASS (Dongguan Saiwei Glass Co., Ltd) ha estado trabajando en el procesamiento de vidrio de borosilicato para clientes industriales durante los últimos 10 años. Somos capaces de realizar toda la cadena de fabricación, incluido el corte de láminas en bruto hasta el revestimiento final, Tvisthad, pero listos para la instalación de la línea.
Producción anual
1.000.000+ uds
Rango de espesor
0,5-25 mm
Tolerancia CNC
±0,05 mm
Tamaño máximo del panel
1500×1000 mm
Clientes Fabricante de electrodomésticos multinacionales, fabricantes de equipos originales de accesorios de iluminación europeos y equipos médicos Integrador de I+D Nuestro equipo produce para la fabricación de ISO 9001:2015 y tiene experiencia con la especificación de vidrio de seguridad de iluminación CE de EE. UU. y Europa EN 12150. No importa si 500 piezas cortadas a medida de tubos de vidrio de borosilicato o 50.000 al mes llegan a sus líneas de fabricación. Podemos escalar nuestra producción.
ISO 9001:2015
EN 12150
Cumple con RoHS
Cumple con REACH
Vidrio de borosilicato en acción: estudios de casos de proyectos
Fabricante europeo de iluminación LED « Cover Glass
Ubicación: Alemania | Cronología: 2024 Q2-Q3 | Volumen: 35.000 uds/mes
Un fabricante alemán de iluminación OEM necesitaba una cubierta de vidrio conmutable para sus aplicaciones de iluminación exterior, con una temperatura superficial continua de 250 °C. fueron suministrados por un proveedor anterior cuyos vasos de cal sodada se estaban amarillentando después de sólo 6 meses de exposición a los rayos UV + al calor.
Vidrio alimentado con alto contenido de borosilicato de 4 mm con AR en un lado, marcas de marca serigrafiadas. El vidrio con borosilicato no mostró degradación de la superficie después de la operación a 250 °C y a -20 °C en invierno para potenciar el ciclo térmico. Pase de prueba de aumento de caída de fortalecimiento químico de 60% (recocido) a 97%.
Resultado: Retornos de campo cero para craqueo térmico durante 12 meses. La transmitancia se mantuvo en 93,2% después de una prueba de envejecimiento acelerado de 5000 horas. Impresionado por los resultados, el cliente amplió el pedido para incluir su línea de iluminación de pista cubierta.
Integrador de equipos médicos « Paneles de visualización HMI
Ubicación: Corea del Sur | Cronología: 2024 cuarto trimestre | Volumen: 8.000 unidades/trimestre
Un fabricante de dispositivos médicos nos pidió que proporcionáramos un cristal de cubierta para monitores de pacientes, que debía poder tolerar la desinfección química diaria con ForGizers y ácido peracético. El vidrio de cubierta actual mostraba novatadas en la superficie después de tres meses con el ciclo de limpieza.
Terminamos paneles boroniatorulte de 2,5 mm con grabado AG (antideslumbrante) y recubrimiento AF (antihuellas dactilares). La resistencia química fue lo suficientemente fuerte como para evitar las novatadas superficiales que habían arruinado las cubiertas de cal sodada en el pasado. Simulaciones del ciclo de limpieza de 4 meses posteriores a la instalación con desinfectante de calidad hospitalaria sin cambios detectables en el deslumbramiento o la sensibilidad al tacto.
Resultado: La neblina superficial se redujo de 3,2% a menos de 0,5% después de 6 meses de uso clínico. El producto pasó las pruebas de seguridad eléctrica IEC 60601-1 con la nueva cubierta de borosilicato. Ahora, el cliente especifica borosilicato para todas las nuevas líneas de productos de monitores.
Electrodomésticos OEM (Grupo SEB) « Paneles de puerta de horno
Ubicación: Francia (producción en China) | Cronología: 2023-en curso | Volumen: más de 20.000 unidades/mes
SEB Group, fabricante de electrodomésticos en una empresa Fortune Global 500, exigió que los paneles internos de las puertas del horno resistieran la temperatura de funcionamiento de 280 C de los hornos de convección, pero aun así brindaran una buena imagen visual al consumidor. También exigieron que las marcas de seguridad serigrafiadas fueran duraderas y no se pelaran ni se desvanecieran después de muchos años de condiciones de trabajo calurosas.
Proporcione paneles Muso-mivitorulte de 5 mm con impresión en seda a alta temperatura (cocido a 520 C), pulido de bordes finos (ya que el dibujo no es brillante). Por lo general, cada pieza se inspecciona tres veces, como después del corte, después de la impresión y después del pulido con AQL 1.0 para detectar defectos clave.
Resultado: Suministro constante desde 2023 con una tasa de defectos inferior a 0,3%. Las marcas de serigrafía mostraron cero degradación después de 2000 horas de envejecimiento térmico acelerado a 300°C. SW Glass es ahora un productor de vidrio aprobado en la lista de proveedores calificados de SEB para componentes de borosilicato.
Herramientas de ingeniería de vidrio de borosilicato
Herramienta de comparación de tipos de vidrio
Seleccione 2 o 3 tipos de vidrio para comparar sus propiedades una al lado de la otra.
Herramienta de comparación de accesoCalculadora de expansión térmica de vidrio de borosilicato
Calcule cuánto se expandirá o contraerá una pieza de vidrio con los cambios de temperatura.
Calculadora de accesoPreguntas frecuentes
¿es seguro el vidrio de borosilicato para alimentos y bebidas?
Sí, no contiene BPA, plomo ni cadmio para usted. No se filtran productos químicos a los alimentos/fluidos ni siquiera a temperaturas elevadas. Cumple con los requisitos de contacto con alimentos de la FDA 21 CFR y UE 1935/2004. A prueba de lavavajillas.
¿por qué Pyrex dejó de usar vidrio de borosilicato?
Corning vendió la licencia de la marca pyrex a Corelle Brands (anteriormente World Kitchen) en 1998 para el mercado estadounidense, y los nuevos propietarios cambiaron el proceso de fabricación de borosilicato a vidrio templado de cal sodada para minimizar los costos. La cal sodada es más barata de generar y más resistente a las caídas de impacto. Sin embargo, el Pyrex de la UE (Arc International) todavía se calienta con vidrio de borosilicato. Y es por eso que el Pyrex estadounidense moderno pide gotas menos bien pero resiste el choque térmico peor que su ancestro estable del borosilicato.
¿cuál es la temperatura máxima para el vidrio de borosilicato?
500 C (932 F) para uso continuo. Punto de deformación; 515C; punto de recocido: 560C; punto de reblandecimiento: 820C. Muchos ingenieros mantienen el peso extendido por debajo de 450C para agregar margen. Nuestras cubiertas de iluminación tienen una clasificación de 350 C en uso continuo para tener en cuenta los puntos de acceso durante la instalación cerca de la configuración LED.
¿cuáles son las desventajas del vidrio de borosilicato?
El costo es el factor clave aquí, y el borosilicato ocupa entre 3 y 5 co$t del vidrio de cal sodada para las mismas dimensiones. Además, las temperaturas de fusión son más altas (alrededor de 1.648 C frente a 1.000 C para la cal sodada), lo que resulta en mayores costos de energía. Su resistencia al impacto, si bien es comparable al vidrio templado de cal sodada, es más frágil en caso de impacto; Es muy probable que un vaso de precipitados de borosilicato derramado se rompa en pedazos en lugar de romperse en pedazos pequeños como el vidrio templado de cal sodada. Otra preocupación es que no se puede reciclar con desechos estándar de vidrio de cal sodada debido a su mayor punto de fusión. Para la mayoría de los usos químicos o no térmicos, la cal sodada tiene más sentido económico.
¿se puede romper el vidrio de borosilicato
Sí. El vidrio de borosilicato es resistente a golpes térmicos de hasta 160 C sin agrietarse, mucho mejor que el vidrio de cal sodada (37 C). Sin embargo, no resistirá ningún tipo de rayado duro y es bastante legendario por ser quebradizo. Hay una ventaja; Sin embargo, se vuelve más predecible en su impacto visual: no explota en pedazos como los templados; más bien, se ducha en piezas afiladas pero distintivas. Para la resistencia térmica y al impacto, lo mejor es utilizar refuerzo químico, que puede aumentar los niveles de compresión de la superficie para permitir cargas moderadas de caída y vibración.
¿cuál es la diferencia entre borosilicato y vidrio normal?
Además, el vidrio normal (vidrio de cal sodada) se compone de sílice 70%, soda 15% (NaO) y cal 10% (CaO). El borosilicato casi sustituye a la mayoría de los refrescos y cal por trióxido de boro 7-13%, lo que disminuye la expansión térmica en 3. Esto significa que el vidrio de borosilicato puede vivir cambios repentinos de temperatura sin agrietarse, es mucho más resistente a los ácidos y productos químicos y transmite más luz en los espectros UV y IR cercanos. El vidrio de cal sodada es menos costoso y más resistente cuando se templa, y es lo que utilizamos para la fabricación de ventanas, botellas y frascos.
¿cómo se puede saber si el vidrio es borosilicato?
Tres pruebas en el campo: ¡Primero, inspecciónelo! En situaciones de laboratorio, la cristalería suele tener una marca que se asemeja a un “Boro 3.3” o tiene el sello DURAN, pyrex (europeo) o Kimble. En segundo lugar, darle un ligero toque producirá un anillo de cada material, en el borosilicato la nota tendrá un tono ligeramente mayor debido al diferente módulo elástico. En tercer lugar, la prueba más fiable en este campo es un polariscopio: el silicato de boro produce muy poca birrefringencia de tensiones en comparación con el vidrio templado de cal sodada, que tiene importantes patrones de tensiones de color. Como se espera en una situación de control de calidad de fabricación, una densidad de medición (silicato de boro de cal sodada de 2,50 g/cm y 2,23 g/cm) da una respuesta clara.
¿es el vidrio de borosilicato mejor que el vidrio templado?
2 tipos de ampco para diversas aplicaciones. Utilice Mumsomivitorulte si el problema es el ciclo de calor: congelador al horno, funcionamiento en autoclave, gabinetes de iluminación. Utilice cal sodada templada si la protección contra impactos es la prioridad: pantallas de teléfonos, puertas de ducha y vidrio de escaparate. El templado alcanza 4-5 la resistencia al impacto, pero se romperá con una oscilación térmica inferior a 70 C.
¿qué es el vidrio con alto contenido de borosilicato
El vidrio con alto contenido de borosilicato (también conocido como borosilicato con alto contenido de borato) tiene trióxido de boro (BO) 12-15% a diferencia del 7-10% del borosilicato normal. El alto contenido de boro disminuye el coeficiente de expansión térmica y mejora la durabilidad química. El vidrio con alto contenido de borosilicato es ASTM E438 Tipo I Clase A y cumple con la norma ISO 3585 para aparatos de laboratorio. Los nombres comerciales típicos incluyen SCHOTT DURAN, Corning 7740 y BOROFLOAT. Los vasos de laboratorio, los viales farmacéuticos y las lentes de iluminación de alta temperatura utilizan este material como estándar.
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