Mis on kuumakindel klaas?

Kuumuskindel klaas on klaas, mis on termilisele šokile vastupidavam kui tavaline klaas. Seetõttu sobib see tööstus-, ehitus- ja toiduvalmistamisrakendustes, kus temperatuurimuutused võivad tõenäoliselt põhjustada tavalise klaasi purunemist. Kuumuskindel klaas on tavaliselt borosilikaatklaas, karastatud sooda-lubiklaas või klaaskeraamika. Üldsus nimetab klaasist küpsetusnõusid sageli Pyrex®-iks, kuid see on ettevõtte Corning®, Inc. kaubamärk, mis on suur klaasi- ja keraamikatoodete tootja.

Kui enamik materjale kuumutatakse, need laienevad; jahtudes tõmbuvad kokku. Seda omadust nimetatakse soojuspaisumiseks ja arvu, mis näitab, kui palju antud materjal paisub või kokku tõmbub, nimetatakse selle soojuspaisumisteguriks. Klaasil on kõrge soojuspaisumistegur, mis tähendab, et see paisub kuumutamisel väga kiiresti. See kiire paisumine võib põhjustada klaasi purunemise, mille tagajärjeks on termiline šokk. Klaasi saab muuta termilisele šokile vastupidavaks, muutes selle keemilist koostist, tootmismeetodit või mõlemat.

Enamik tavalist klaasi valmistatakse ränidioksiidi, lubja, naatriumkarbonaadi ja väikese koguse muude mineraalide segamisel. Seda tuntakse sooda-lubiklaasina ning seda kasutatakse klaaspudelite ja -purkide, aknaklaaside ja muude levinud rakenduste jaoks. 19. sajandi lõpus leiutas saksa keemik Otto Schott boorsilikaatklaasi, lisades segule boori.

Borosilikaatklaas on kergem ja tugevam kui sooda-lubiklaas, sellel on kõrgem sulamistemperatuur ja palju väiksem soojuspaisumistegur. Seda kasutatakse kuumakindlast klaasist laboriseadmete, näiteks katseklaaside jaoks; küpsetiste ja serveerimisnõude jaoks; ja tööstuslikes rakendustes, kus on vajalik kõrge vastupidavus termilisele šokile, näiteks soojusisolatsiooniplaadid. Seda kasutatakse ka kvaliteetse optilise klaasina — näiteks suurtes teleskoopides —, kuna see laseb hästi valgust läbi ja peab vastu kuju muutumisele.

Corning® populariseeris borosilikaatklaasi kasutamist küpsetistes oma kaubamärgi Pyrex® all, kuid enamik praegu USA-s müüdavast Pyrex®-ist on karastatud sooda-lubiklaas. Karastatud klaasi on valmistamise ajal kuumtöödeldud, mille tõttu klaasi sisemine osa tõmbub kokku ja pindpinevus suureneb, mille tulemuseks on klaasi pingete parem tasakaal. Karastatud klaas on tugevam kui karastamata klaas ja talub paremini termilist šokki.

Kuumuskindlat karastatud klaasi kasutatakse kööginõudes ja klaasist kaminaekraanides. Seda tüüpi klaasi kasutamise peamine puudus on see, et selle kuju ei saa pärast jahutamist muuta. Karastatud klaasi lõikamine või purustamine viib selle sisepinged tasakaalust välja, mistõttu see puruneb kergesti. Kui see puruneb, kipub see purunema väikesteks tükkideks, mitte suurteks teravateks kildudeks. Sel põhjusel kasutatakse seda sageli autode tuuleklaasidel.
Klaaskeraamika on klaas, mida on kuumtöödeldud seni, kuni klaasis hakkavad tekkima kristallid. Kristalli kogust muutes on võimalik luua kuumakindlat klaasi, millel on lai valik võimalikke soojuspaisumiskoefitsiente. Klaaskeraamikat kasutatakse enamasti klaasist pliidiplaatide ja küpsetuspindade, kaminaekraanide ja tulekindlate klaaspaneelide jaoks. Ehituses on “tulekindlaks” nimetatud aken või klaaspaneel tavaliselt lubi-naatriumklaas, mis on klaasitud klaaskeraamikaga või on valmistatud kahest klaasist ja täidetud tulekindla materjaliga.