Жидкое стекло как застывает: Натриевое и калиевое жидкое стекло: особенности, применение, выбор

Сколько времени застывает жидкое стекло

Содержание

1. Особенности жидкого стекла
2. Плюсы и минусы использования жидкого стекла
3. Пропорции компонентов при использовании жидкого стекла
4. Технология приготовления раствора для гидроизоляции своими руками
5. Повышение водонепроницаемости и жаропрочности
6. Затвердевание
7. Заключение
8. Характеристики материала
9. Применение жидкого стекла
10. Жидкое стекло и бетон
11. Применение жидкого стекла вне строительства
12. Отвердитель для жидкого стекла. Что?
13. Отвердитель для жидкого стекла. Что?

Жидкое стекло используется как добавка в различные строительные смеси. Основное предназначение – создание поверхностного защитного покрытия, оно предотвращает проникновение влаги и улучшает декоративные качества материала. Жидкое стекло и цемент в соответствующей пропорции придают полезные свойства готовому материалу: антисептические, кислотоупорные, гидрофобные и огнезащитные качества.

Особенности жидкого стекла

Применение раствора жидкого стекла обусловлено составом материала, в его основе используется силикат натрия – это вещество без цвета, которое устойчиво к проникновению влаги. В дорогих составах применяется силикат калия, он обладает повышенными техническими характеристиками и склонен к формированию поверхностной плёнки. Для получения основных компонентов на предприятиях сплавляют соду, или поташ с кремниевым диоксидом. Без примесей материал абсолютно бесцветный, или имеет вид белых кристаллов.

Применение силикатного стекла в строительных растворах актуально в виде силикатных жидких смесей, которые относительно густые и вязкие. Затвердение состава происходит при контакте с углекислым газом, которого много в воздухе. В процессе застывания появляются аморфные гидратированные оксиды кремния.

Цемент и жидкое стекло совместно используются для обеспечения устойчивости к кислотным и механическим воздействиям. Штукатурка с указанной добавкой обеспечит создание гидрофобного покрытия. Особый вид стекла применяется для обработки поверхностей из дерева и бетона, его часто добавляют в краски. Цемент с силикатом разводятся в различных пропорциях в зависимости от необходимости водонепроницаемости покрытия, обычно в диапазоне 2-10% от общей массы.

Плюсы и минусы использования жидкого стекла

Добавление силикатного стекла в раствор приводит к повышению его технических и эксплуатационных характеристик.

Среди основных плюсов:

• повышенная текучесть состава. Благодаря текучести продукта, он способен к проникновению в мельчайшие трещины для создания надёжной поверхностной защиты. Равномерное распределение состава происходит при нанесении как на бетон, так и дерево;
• формирует качественную, водонепроницаемую плёнку. Смесь жидкого стекла с цементом может наноситься любым удобным способом, не зависимо от метода использования, плёнка будет целостной и сплошной. Производителем разрешено наносить стекло и цемент с большим перерывом;
• небольшой расход. Этот раствор используют для закрытия трещины любого размера не зависимо от способа нанесения. Силикат с цементом можно смешивать хоть на этапе приготовления бетона, хоть для поверхностного покрытия в составе изоляционного материала;

Средство является лидером по качеству и цене в своей сфере. В сравнении с другими материалами этот используется чаще из-за доступности и лёгкости нанесения, но у него есть недостатки.

К негативным сторонам относятся:

• ограниченное применение в строительных растворах. Помимо обработки бетона и дерева, его негде применять в строительстве;
• не используется как самостоятельное вещество. Применяется исключительно в совокупности с дополнительными веществами. Проблема кроется в хрупкости покрытия после застывания;
• сложность нанесения является относительно высокой, так как сделать раствор пригодным следует достаточно быстро. Важно иметь глубокие знания о тонкостях материала. Главная особенность – быстрое высыхание, состав готовят небольшими порциями, схватившийся материал становится непригодным к использованию. Важно понимать, сколько добавлять жидкого стекла в раствор, при превышении концентрации ухудшается качество бетона. Состав рекомендуется к использованию в течение 6 минут.

Использовать материал можно самостоятельно, а для улучшения результата можно внести пластификатор. Чтобы избежать перерасхода материала, лучше его приготовлять в малых количествах.

Пропорции компонентов при использовании жидкого стекла

Преимущественно разводят силикатный состав, его развести относительно просто – добавить воду, вспомогательные компоненты и перемешать с цементом. Стоит учитывать, что в составе самого стекла уже содержится небольшое количество воды. Для строительства приготовляется состав из цемента, песка, стекла, также желательно вносить пластификаторы.

Технология приготовления раствора для гидроизоляции своими руками

На этапе подготовки необходимо иметь жидкое стекло в количестве достаточном для добавления в раствор и нанесения слоем до 3 мм. Цементный раствор с жидкостью чаще смешивается исходя из соотношения 10 к 1. Для использования в качестве гидроизоляции подобной концентрации будет достаточно. При использовании соотношения жидкого стекла с цементным раствором в массовом эквиваленте, важно учитывать значение плотности состава.

Масса в зависимости от плотности:

• стекло – 1,5 кг/л;
• смесь песка с цементом (1 к 4) – 2,6-2,7 кг/л;
• бетон– 2,2-2,5 кг/л, для лёгких бетонов вес отличается;
• песок кварцевого типа – 1,5-1,7 кг/л, в форме насыпи – 1,5 кг/л, а слежавшийся – 1,7 кг/л.

При соблюдении пропорции силиката в бетоне увеличиваются гидроизоляционные характеристики состава, что особенно важно для поверхностей, контактирующих с землёй и водой. Для придания прочности бетонам рекомендуется добавление силиката не только в раствор, но и использование в качестве наружного покрытия.

Материал широко используется для гидроизоляции колодца, стен зданий во влажных регионах и сооружений гидротехнического назначения. В отношении колодца и подобных строений рекомендуется использовать песок мелкой фракции с цементом в равных пропорциях. До нанесения выполняется главная подготовка – обработка поверхности силикатом.

Если поверхностная часть несущей конструкции пропитывалась раствором, не стоит дожидаться полного застывания состава. После формирования бетона поверхность, обработанная силикатом, покрывается плёнкой, которая ухудшает адгезию. На застывшее стекло плохо фиксируется даже грунтовка.

Повышение водонепроницаемости и жаропрочности

Раствор с жидким стеклом уменьшает пористость состава, и повышает водонепроницаемость. Бетонная конструкция и железобетонное изделие при нахождении в условиях повышенной влажности становятся уязвимыми к плесени и грибку. Благодаря антисептическому эффекту стекла, его нужно использовать в местах, контактирующих с водой, это защитит от образования плесени.

Приготовить такой состав можно лишь при добавлении небольшой концентрации раствора – 3% от общего объёма. Предпочтительно совмещать с крупнофракционными цементами. Смешивайте цемент в указанной пропорции, иначе при вымывании силикатного состава из бетона, он утратит часть прочностных характеристик и станет уязвимым к действию влаги.

Добавка применяется для получения жаропрочного искусственного камня. Если подвергнуть стандартный бетон воздействию жара, около 200°С, материал начнёт разрушаться. Если внести 1 литр кварцевого раствора на 3-3,5 л цемента, повышается жаропрочность до 1000-1400°С, что применяется для закаливания декоративного камня. В процессе расчета изготовления облицовочного камня закладывается 29-34% на жидкое стекло.

Состав требуется добавлять при кладке блоков в промышленных объектах, частном строительстве: возведение каминов, дымоходов, печей.

Затвердевание

Использовать цемент с добавлением силикатов допускается в любой сфере, но особенно рекомендуется в местах с необходимостью быстрого застывания состава. Действует закономерность, чем в большем количестве применяют жидкое, тем быстрее схватывается бетон.

Конкретные примеры:

• быстро застывать будет раствор с 10% силиката. Высыхание при температуре 20°С займёт порядка 4 часов, а время схватывания наступит через 5 минут;
• если смешать с водой 2% силикатного стекла, длительность застывания увеличится до суток, а время схватывания – до 40 минут.

В основе примера используется цемент марки М400. Некоторые источники рекомендуют для повышения прочности бетона и высокого качества состава рекомендуют добавлять 25% силиката, но химические и технические характеристики подобного раствора будут снижены. Всего за сутки готовый раствор начнёт рассыпаться, а добавка жидкого стекла в концентрации выше 25% вовсе не позволит застыть составу. На основании этого мы понимаем, что превышать концентрацию 10% силикатного клея для защиты от влаги не рекомендуется.

Заключение

При расчёте фундамента калькулятором и определении количества облицовочного кирпича важно учитывать необходимость в бетоне, а также силикатах. Техника строительства бетона с водопроницаемостью приведёт к быстрому разрушению строения. Для постройки долговечного здания важно соблюдать концентрацию песка, цемента и жидкого стекла. Разведение бетона – очень серьезная процедура, её можно выполнять без предварительного согласования с заказчиком или государственными органами, но в строгом соответствии с инструкцией.

Жидкое стекло по праву признано уникальным материалом, который применяется в различных сферах. Широкое применение жидкое стекло нашло и в строительстве.

Характеристики материала

Что такое жидкое стекло? Если говорить научным языком, то это раствор силиката натрия и силиката калия, то есть в состав рассматриваемого строительного материала входят те же компоненты, что и в обычное стекло. Другое название этого материала – силикатный клей, что делает сразу понятным его применение.

Жидкое стекло обладает очень высокими клейкими свойствами и отличается теплопроводностью – этот материал часто используется при проведении теплоизоляционных работ. Изоляция, в процессе изготовления которой было использовано жидкое стекло, может выдерживать температуру до 1200 градусов по Цельсию!

Применение жидкого стекла

Жидкое стекло нашло применение в различных сферах деятельности человека, поэтому быстро и компактно перечислить все моменты его применения невозможно. Но есть те сферы, которые обязательно нужно упомянуть:

1. Жидкое стекло используется для гидроизоляции. Этим материалом пропитывают и стены, и фундамент – жидкое стекло превращает такие поверхности в неподвластные воздействию влаги и перепадам температуры воздуха. Целесообразно применять данный материал при утеплении стен дома изнутри.
2. Жидкое стекло – отличное антисептическое средство. На стенах и потолке жилых помещений, да и вообще разных поверхностей, часто можно увидеть грибок и плесень – это последствия воздействия влаги. Чтобы избавиться от этого неприятного и вредного для здоровья человека явления, нужно использовать различные средства по уничтожению грибковых колоний. Если же обработать жидким стеклом поверхность уже поврежденную плесенью/грибком, то они просто исчезнут. С этой целью жидкое стекло применяется при подготовке стен к поклейке обоев.
3. Жидкое стекло отличается отменной адгезией. Это означает, что оно отлично склеивается с любой поверхностью. С помощью этого материала можно склеить абсолютно разные материалы – от картона до фарфора.
4. Жидкое стекло в разы повышает влагоустойчивость и пожаробезопасность дерева, бумаги и керамики – их специально покрывают этим средством.

Если рассматривать жидкое стекло исключительно со стороны строительных работ, то с этим материалом можно изготовить многие смеси. Материал нашел применение в следующих процессах:

1. Грунтовка с жидким стеклом. Используется для обработки поверхности перед покраской, нанесением обоев. Естественно, в чистом виде рассматриваемый вариант использовать нельзя – его просто смешивают с цементом в следующей пропорции: на 10 кг цемента берется такое же количество жидкого стекла. Сначала нужно смешать цемент с водой, а затем полученный раствор вливается в жидкое стекло.
2. Раствор для гидроизоляционных работ. Нужно смешать в равных пропорциях цемент, песок и рассматриваемый материал. Полученную смесь можно использовать для гидроизоляционных работ любой сложности.
3. Огнеупорный раствор. Сначала готовится цементно-песчаная смесь – на 1 часть цемента берут 3 части песка просеянного. Затем в полученную смесь добавляют немного жидкого стекла (примерно 20% от общего объема сухой смеси). Используют огнеупорный раствор с жидким стеклом для кладки каминов и печей.
4. Защитное средство от грибка и плесени. Необходимо развести рассматриваемый материал в воде (пропорции 1:1). Используется полученный раствор в качестве антисептика для обработки деревянных, каменных, оштукатуренных и других поверхностей.
5. Пропитка для обработки материалов в ходе подготовительных работ. Нужно будет 400 г жидкого стекла разбавить в литре воды и смазать поверхность два-три раза. Но учтите: каждый слой должен полноценно высохнуть и только после этого можно приступать к нанесению следующего слоя.

Жидкое стекло и бетон

Жидкое стекло для бетона – это улучшение качественных характеристик последнего материала. Рекомендуется добавлять рассматриваемый вариант в бетон для тех конструкций, которые будут подвергаться постоянному воздействию влаги – такой прием продлит срок эксплуатации бетонного изделия, предотвратит его разрушение. Не забывайте, что жидкое стекло обладает антисептическими свойствами и при добавке в бетон оно делает последний устойчивым к вредному воздействию грибка и плесени.

Важно: жидкое стекло очень быстро застывает (практически моментально), поэтому опытные строители предлагают не добавлять его в бетонный раствор, а пропитывать уже готовые конструкции.

Если бетонная конструкция предназначена для покраски, то использовать жидкое стекло для улучшения качеств основного материала нельзя. При высыхании рассматриваемый материал образует на поверхности любого предмета/изделия тонкую защитную пленку – нанести отделочный материал будет невозможно.

Применение жидкого стекла вне строительства

Используется жидкое стекло для гидроизоляции, повышения качественных характеристик сложных/тяжелых материалов и считается незаменимым в строительной сфере. Но этот уникальный материал нашел свое применение в других направлениях:

• для укладки линолеума, плиток ПВХ;
• для изготовления замазок, предназначенных для металлических труб;
• для пропитки тканей и других материалов в целях понижение пожароопасности;
• для проведения прививок деревьям – жидким стеклом обрабатывают раневую поверхность на стволе дерева;
• для полировки – жидкое стекло делает практически любую поверхность абсолютно ровной и блестящей.

Использование жидкого стекла – это повышение качественных характеристик многих материалов, обеспечение гидроизоляции, теплоизоляции, автоматическое проведение антисептических работ.

Отвердитель для жидкого стекла. Что?

Отвердитель для жидкого стекла. Что?

Сообщение ТРАМПАМПУША » Пн фев 24, 2014 1:06 am

Здравствуйте.
При использовании жидкого стекла возникла некоторая проблема.
При большом объёме материала, ЖС не застывает внутри.
Если конкретно, то берётся ЖС и добавляется в опилки, т.е. делается «тесто», которое затем выкладывается в формочки.
При высоте формочек в пару сантиметров проблем с высыханием нет, но если формочка высотой более 5 см., то высыхает только верхняя часть и получается типа скорлупы. В итоге готовое изделие становится очень хрупким и если его случайно придавить, то рассыпается.
ЖС используется по трём причинам: 1. Хорошо клеит дерево. 2. Обладает хорошей водоотталкиваемостью. 3. Доступно.

Может добавить что в ЖС для того, чтобы не теряя первых двух выше перечисленных качеств, добиться его застывания по всему объёму?
Не плохо было бы уменьшить и Время застывания, но не очень сильно, чтобы успеть использовать всё «тесто», т.е. не раньше 10 минут от начала замеса.

Пробовал разные другие клеи, но они не понравились.
ПВА тоже не сохнет в объёме.
Akfix только после интенсивного перемешивания застывает по всему объёму (видимо реакция с воздухом или влажностью), но очень липучий как к рукам, так и к перчаткам, к тому же цена
Пробовал даже обойный, но он как мне кажется сделан на основе ЖС.
С казеиновым, по-старинке, связываться не стал, т.к. его надо варить.

В общем как ни странно, но в плане работы жидкое стекло понравилось больше всех, как впрочем и ПВА, вот только добиться бы их застывания по всему объёму.
Может кто подскажет что в качестве альтернативы, не очень экзотическое и доступное по цене, или посоветует какую добавку, с которой клей реагирует и твердеет без воздуха.
Буду очень признателен.
Спасибо.

Жидкое стекло –добавка, улучшающая свойства строительных смесей

Формула жидкого стекла, изобретенного в далеком 1818 году, дошла до наших дней практически без изменений. Уже более двухсот лет этот проверенный временем материал активно используют во многих сферах нашей жизни. Каким же образом?

Как ни странно, «жидкое стекло» не имеет со стеклом ничего общего. Это название материал получил за внешний вид. Он представляет собой бесцветный или желтоватый гель, который после застывания становится прозрачным. По сути же это не что иное, как… канцелярский клей. Тот самый силикатный клей, который мы знаем по школьным урокам труда, и который можно купить в любом канцелярском магазине за смехотворно низкую цену. Казалось бы, в строительстве он совершенно бесполезен. Но его используют, и весьма активно. Как это возможно?

Жидкое стекло — это водный раствор силикатов натрия и калия. Жидкости такого рода отличаются прекрасной адгезией к любым пористым поверхностям. Застывая, они наглухо запечатывают поры материала, и такая защита не боится ни воды, ни ультрафиолета, ни резких перепадов температур. Это делает жидкое стекло отличной упрочняющей добавкой для бетона, кладочных смесей и проч.

Жидкое стекло стоит относительно недорого, и не требует большого расхода. С ним можно работать в условиях повышенной влажности

Но куда важнее то, что жидкое стекло обладает водоотталкивающими свойствами. Оно заметно продлевают жизнь отмосткам, бетонированным дорожкам, автомобильным площадкам, колодцам и даже бассейнам, эффективно защищая их от атмосферной и почвенной влаги.

Кроме того, жидкое стекло заметно сокращает период застывания раствора. Например, если добавить в цементно-песчаную смесь всего 2% силикатного клея, затвердевание начнется всего через 40 минут. Что, стоит отметить, может быть и плюсом, и минусом, ведь рабочего времени смеси может попросту не хватить. Именно поэтому присадки такого рода не используют при заливке фундамента. В этом случае преждевременно схватившийся бетон станет настоящей катастрофой.

Но даже в менее рискованных ситуациях нужна определенная осторожность. Перед началом работ с жидким стеклом следует подготовить все необходимое и тщательно продумать план действий, чтобы не суетиться в процессе и не терять драгоценные минуты.

При использовании жидкого стекла желательно замешивать столько смеси, сколько можно использовать за 20–25 минут работы

Но вернемся к бесспорным достоинствам. Жидкое стекло является эффективным антисептиком. Силикатные растворы убивают вредоносные микроорганизмы и предотвращают образование плесни. Именно поэтому их добавляют в грунт, которым обрабатывают бетонные стены перед поклейкой обоев или оштукатуриванием. А также применяют в садоводстве при подрезке деревьев и кустарников для защиты от вредителей. Используют его и в мебельной промышленности для защиты пиломатериала от биологического разрушения,

Еще одно полезное свойство жидкого стекла — неподверженность огню. Именно поэтому его применяют для повышения пожароустойчивости конструкций. И даже пропитывают ткани, чтобы сделать их негорючими.

Но и этим область применения не ограничивается. Жидкое стекло входит в состав смесей для наливных полов с эффектом 3D, а также замазок, которыми герметизируют металлические трубы при прокладке коммуникаций. Его используют для укладки линолеума и плитки ПВХ. Оно приносит пользу в автомобильной промышленности, так как хорошо защищает металл от коррозии.

Впрочем, разговор о жидком стекле был бы неполным, если бы мы не упомянули недостатки. Прежде всего, это ограниченный и довольно небольшой срок жизни — порядка 5-7 лет. И хотя производители уверяют, что силикатные препараты защищают от влаги раз и навсегда, лучше использовать их вкупе с другими гидроизолирующими материалами.

Для бетонного раствора с жидким стеклом рекомендуется использовать бетон не ниже М300

Также стоит отметить, что жидкое стекло «конфликтует» с обычным кирпичом, что приводит к взаимному разрушению этих материалов. И наконец, при добавлении в растворы и грунты (а в чистом виде этот препарат практически не используется) крайне важно соблюдать рецептуру. «Недолив» заметно снижает эффективность препарата, а «перелив» чреват образованием трещин.

В качестве примера приведем несколько распространенных формул. Если нужно загрунтовать бетонную стяжку, жидкое стекло разводят водой в пропорции 1:2. Антисептический раствор для дерева делают, размешивая одну часть стекла в одной части воды. Для создания гидроизолирующего раствора нужна одна часть портландцемента, одна часть песка и одна часть жидкого стекла. При этом специалисты советуют сначала засыпать сухие компоненты, и только после медленно заливать жидкость, перемешивая строительным миксером или дрелью с соответствующей насадкой. Тогда получится однородный и пластичный раствор.

И в завершении — практический совет. Работать с силикатными препаратами лучше всего в одежде, которую потом не жалко будет выбросить. Отстирать жидкое стекло практически невозможно.

Почему вода замерзает, а кремний образует стекло — ScienceDaily

Всем известно, что вода замерзает при 0°C. Жизнь на Земле была бы совсем другой, если бы это было не так. Однако многие менее знакомы с двоюродным братом воды, кремнеземом, чье своенравное поведение при охлаждении долгое время озадачивало ученых.

В отличие от воды, диоксид кремния (SiO ₂ ) не замерзает легко. Когда жидкий кремнезем охлаждается, его атомы не могут образовать упорядоченный кристалл. Вместо этого при понижении температуры жидкое состояние сохраняется даже намного ниже номинальной температуры замерзания; это явление называется переохлаждением. В конце концов, атомы просто фиксируются на месте, где бы они ни находились, сохраняя структурный беспорядок жидкости. Получающееся в результате замороженное состояние материи — механически твердое, но микроскопически жидкое — представляет собой стекло.

Предпочтение кремнезема образованию стекла имеет серьезные последствия, поскольку он является одним из самых распространенных соединений на нашей планете, наряду с водой. В некотором смысле эти две жидкости похожи — у них похожая координационная геометрия с тетраэдрической симметрией, и обе проявляют необычную тенденцию становиться менее плотными при температуре ниже определенной температуры при охлаждении, но более жидкими при повышении давления. Они даже показывают аналогичные кристаллические структуры, когда кремнезем можно уговорить заморозить.

Недавно исследователи из Института промышленных наук Токийского университета обнаружили жизненно важный ключ к пониманию того, почему вода и кремний так сильно расходятся, когда становятся холодными. В исследовании, опубликованном в PNAS , их моделирование выявило влияние локального симметричного расположения атомов в жидком состоянии на кристаллизацию. Оказывается, атомы правильно расположены в воде, а не в кремнеземе.

Когда жидкости охлаждаются, порядок возникает из случайности, когда атомы собираются в узоры. С точки зрения любого отдельного атома, по мере того, как его соседи собираются вокруг, появляется ряд концентрических оболочек. И в воде, и в кремнеземе первая оболочка (вокруг каждого атома O или Si соответственно) имеет тетраэдрическую форму — случай «ориентационного упорядочения или нарушения симметрии». Ключевое отличие заключается во второй структуре оболочки. Для воды он по-прежнему правильно расположен с ориентационным порядком, но для кремнезема вторая оболочка размазана случайным образом с небольшим ориентационным порядком.

«В воде локально упорядоченные структуры являются предшественниками льда, то есть тетраэдрическими кристаллами h3O», — объясняет соавтор Руи Ши. Ориентационное упорядочение или нарушение вращательной симметрии в жидком состоянии объясняет, почему вода так легко замерзает. Однако в переохлажденном кремнеземе отсутствие ориентационного упорядочения препятствует кристаллизации, что приводит к легкому образованию стекла. Другими словами, вращательная симметрия сложнее. разрушать жидкую структуру кремнезема и с меньшим ориентационным порядком».

Исследователи объясняют эту разницу, сравнивая связи в двух веществах. Вода состоит из отдельных молекул h3O, связанных прочными ковалентными связями, но взаимодействующих более слабыми водородными связями. Стабильная молекулярная структура воды ограничивает свободу атомов, что приводит к высокому ориентационному порядку в воде. Кремнезем, однако, не имеет молекулярной формы, и в результате атомы связаны менее направленным образом, что приводит к плохому ориентационному порядку.

«Мы показали, что макроскопические различия между водой и кремнеземом возникают в микроскопическом мире связи», — говорит автор-корреспондент Хадзиме Танака. «Мы надеемся распространить этот принцип на другие вещества, такие как жидкий углерод и кремний, которые структурно подобны воде и кремнезему. Конечная цель состоит в том, чтобы разработать общую теорию того, чем стеклообразующие вещества отличаются от кристаллообразователей. что до сих пор ускользало от ученых».

Успешное замораживание жидкостей в стеклянных бутылках

Перейти к основному содержанию

Стеклянная бутылка DURAN® PURE™, содержащая АФС, которая вышла из строя во время лиофилизации в результате переполнения.

Алистер Рис

Алистер Рис

Адвокат формованной фармацевтической стеклянной упаковки

Опубликовано 25 марта 2023 г.

+ Подписаться

Формованные бутылки из боросиликатного стекла 3.3 обладают многими преимуществами в качестве промышленной упаковки для АФС, включая высокую светопроницаемость, хорошо изученный профиль экстрагируемых веществ и непроницаемость для газов и водяного пара. Однако стекло может быть уязвимо к воздействию жидкой воды, которая является противником из-за ее коррозионного (гидролитического) поведения. Но у «универсального растворителя» есть в рукаве и еще одна хитрость, проявляющаяся при замерзании – расширение. Это делает замораживание водных жидкостей в стеклянных бутылках сложной задачей из-за риска поломки из-за расширения льда. В этой статье я расскажу об этих проблемах и рассмотрю возможные решения для снижения риска. Бутылки DURAN® часто используются для хранения и транспортировки HPAPI, высокая стоимость этих материалов и опасный характер означают, что выход из строя бутылок во время замораживания может привести к значительным экономическим потерям, простою производства и серьезной угрозе для технолога. безопасность.

Проблемы

Поломка

Стеклянные бутылки хрупкие и могут разбиться в экстремальных условиях, например при резких перепадах температуры. Когда жидкость замерзает в стеклянной бутылке, она расширяется и оказывает давление на стеклянные стенки. Если давление превысит прочность стекла, бутылка разобьется.

Расширение

Водные жидкости расширяются при замерзании, что может привести к разрыву стеклянной бутылки. Величина расширения зависит от типа жидкости и температуры, при которой она замерзает. Например, вода расширяется примерно на 9% при замерзании, что может создать значительное давление на стеклянную бутылку. Анализ показывает, что водяной лед — очень прочный материал. При обычном замерзании воды первоначально образовавшийся лед образует оболочку вокруг неподвижной незамерзшей воды. При последующем замерзании в еще незамерзшей воде возникает давление, и в какой-то момент ледяная оболочка разрывается. Характер этого разрыва и толщина ледяного покрова в месте разрыва зависят от начального объема воды. Чем больше начальный объем воды, тем толще ледяная оболочка и тем взрывоопаснее отрыв [1].

Решения

Выберите правильный тип стекла

Тип стекла, из которого изготовлена ​​бутылка, может повлиять на ее способность выдерживать термический шок при замерзании. Боросиликатное стекло 3.3 — это тип стекла, устойчивое к тепловому удару и обычно используемое для изготовления лабораторной посуды. Он имеет низкий коэффициент теплового расширения, что делает его менее восприимчивым к поломке или разрыву из-за перепадов температуры. Использование бутылок из боросиликатного стекла 3.3 типа I может снизить риск поломки.

Используйте новые, неиспользованные стеклянные бутылки

Прочность стекла и его склонность к разрушению зависят от наличия поверхностных дефектов и величины приложенного растягивающего напряжения, а не от самой композиции стекла [2]. Уравнение Гриффита и другие теоретические формулы можно использовать для установления двух общих принципов: а) чем больше поверхностных дефектов, тем меньше растягивающее напряжение может быть приложено до разрушения стекла, и б) стеклянные изделия с минимальными дефектами могут выдерживать гораздо более высокие уровни растягивающее напряжение перед разрушением. Использование новых, неиспользованных стеклянных бутылок для замораживания приведет к меньшему количеству царапин на поверхности, чем старые использованные бутылки. Хорошей практикой является тщательный визуальный осмотр бутылок перед использованием и не использование бутылок со следами царапин, сколов или производственных дефектов, таких как пузырьки или камни.

Оставьте место для расширения

Во избежание повышения давления внутри бутылки оставьте место для расширения жидкости при замерзании. Как правило, рекомендуется заполнять бутылку до 75% емкости, чтобы обеспечить возможность расширения. В идеале бутылки следует замораживать, наклонив их под углом 45°, чтобы увеличить площадь поверхности и обеспечить возможность расширения замораживающей жидкости. В качестве альтернативы используйте бутылки большего диаметра, чтобы уменьшить давление на стеклянные стенки.

Медленное/ступенчатое охлаждение и оттаивание

Быстрое охлаждение может привести к тепловому удару, который может привести к разрушению стекла. Медленное охлаждение может помочь снизить риск поломки или разрыва. При работе при низких температурах необходимо учитывать эффект любого расширения содержимого бутыли DURAN®. При охлаждении и оттаивании необходимо следить за тем, чтобы разница температур не превышала 100 °C. Поэтому на практике рекомендуется поэтапное охлаждение и оттаивание.

Заключение

Замораживание водных жидкостей в стеклянных бутылках может быть сложной задачей, но при соблюдении правильных мер предосторожности ее можно выполнить безопасно. Выбор правильной стеклянной бутылки, оставление места для расширения и медленное охлаждение могут снизить риск поломки или разрыва. Следуя этим решениям, исследователи и ученые могут с уверенностью замораживать водные жидкости в стеклянных бутылках.

Ссылки:

[1] Сусанта Чаттерджи, Аспекты процесса замерзания в системе пористый материал-вода: Часть 1. Замерзание и свойства воды и льда, Исследование цемента и бетона, Том 29, выпуск 4, апрель 1999 г., страницы 627-630, ISSN 0008-8846, http://dx.doi.org/10.1016/S0008-8846(99)00035-6

[2] Шелби, Дж. Э. Введение в науку о стекле и технологии. 2-е изд. Лондон: RSC 2005 Страница 191

#FreezingLiquids #GlassBottle #SurfaceFlaws #TensileStress #GriffithEquation 903040

39 #HA I #Заморозка #Хранение лекарств #Холодная цепь # Биопрепараты #TemperatureSensitive #DiscoveryToDelivery #Pharmaceuticals #StabilityTesting #FreezeThaw #PackagingSolutions 900 #04Quality Разработка #GMPCompliant #Storage #DURAN #DWK #Боросиликат #BestInGlass DWK Life Sciences

• Тема осторожно: улучшение пользовательского опыта лабораторных бутылок — часть 2
  

  10 апр.

  2023 г.

• Приступаем к делу: улучшение пользовательского опыта лабораторных бутылок — часть 1
  

  1 апр. 2023 г.

• Искусство тьмы: как янтарное стекло защищает фармацевтическое качество
  

  18 марта 2023 г.

• Точки давления: риски использования запечатанных стеклянных бутылок ISO для стерилизации жидкостей
  

  4 марта 2023 г.