À propos du verre borosilicate

QU’EST-CE QUE LE VERRE ?

Le verre est un matériau inorganique qui peut être porté à fusion et qui, en refroidissant, se solidifie sans cristalliser. Dans les verres ordinaires, les composants de base, les formateurs et transformateurs de la structure réticulée, sont présents sous forme d’oxydes. Les formateurs typiques du verre (formateurs de la structure réticulée) sont l’acide silicique (SiO2), l’acide borique (B2O3), l’acide phosphorique (P2O5) et, dans certaines circonstances, également l’alumine (Al2O3). Ces substances sont capables d’absorber (de dissoudre) les oxydes métalliques dans certaines proportions, sans perdre pour autant leur caractère vitreux. Les oxydes incorporés ne sont donc pas formateurs de verre, mais, en tant que «transformateurs de la structure réticulée», ils modifient certaines propriétés physiques de la structure de verre. De nombreuses substances chimiques ont la propriété de se solidifier sous forme vitreuse à partir de l’état en fusion. La vitrification dépend de la vitesse de refroidissement et suppose l’existence de liaisons variées (liaisons atomiques et ioniques) entre les atomes ou les groupes d’atomes. Il en résulte que les produits qui se vitrifient ont, déjà en fusion, une forte tendance à se réticuler de façon tridimensionnelle et de manière très désordonnée par polymérisation. Des cristaux se forment lorsque les différents atomes se rangent de façon régulière en trois dimensions dans ce que l’on appelle un «réseau cristallin», dès que la substance en question passe de l’état liquide à l’état solide. En refroidissant de l’état liquide, le verre forme cependant une «structure réticulée» très désordonnée. C’est pourquoi, les composants qui participent principalement à la formation du verre sont désignés en tant que «formateurs de la structure réticulée». Lorsque des ions sont incorporés dans cette structure de molécules formatrices du verre, ils déchirent le réseau à certains endroits et modifient la structure réticulée et donc les propriétés du verre (par exemple sa résistance chimique). On les appelle de ce fait «transformateurs de la structure réticulée».

QU’EST-CE QUE DURAN® ?

La particularité de DURAN®, verre borosilicaté 3.3

Les propriétés de DURAN® boro 3.3 se distinguent par une très bonne résistance chimique, attitude presque inerte, une température d’utilisation élevée, une dilatation thermique minimale et de ce fait par une grande résistance aux chocs thermiques. Ce comportement physique et chimique optimal prédestine le verre borosilicaté DURAN® à un emploi dans les laboratoires ainsi que dans des installations industrielles dans le secteur de la construction d’appareils chimiques. DURAN® constitue en outre un verre industriel d’emploi universel dans tous les autres secteurs qui exigent une stabilité extrême à
l’action de la chaleur, une résistance aux chocs thermiques, une résistance mécanique élevée ou encore une résistance exceptionnelle aux agents chimiques.

Composition chimique de DURAN®

DURAN® présente la composition approximative suivante:

Les propriétés de DURAN® sont conformes aux définitions de la norme DIN ISO 3585. Par rapport aux autres verres borosilicatés 3.3, DURAN® se distingue par une qualité très constante et reproductible de manière technique.

Caractéristiques chimiques

La résistance chimique du verre borosilicaté DURAN® est plus étendue que celle de tous les autres matériaux connus. Le verre borosilicaté DURAN® est extrêmement résistant à l’eau, aux acides, aux solutions salines, aux substances organiques et aux halogènes, tels que le chlore ou le brome. Il résiste également très bien aux liquides alcalins. Seuls l’acide fluorhydrique, l’acide phosphorique bouillant et les solutions alcalines fortes attaquent sensiblement la surface du verre (corrosion du verre) à des températures élevées (> 100 °C). Le comportement quasiment inerte n’occasionne aucune interaction (par ex. échange d’ions) entre le liquide et le verre et un effet néfaste sur l’expérimentation peut pratiquement être exclu.

Résistance hydrolytique

DURAN® est conforme à la classe hydrolytique 1 selon DIN ISO 719 (98 °C) sur un total de 5 classes de résistance hydrolytique pour les verres. On mesure la quantité de Na2O/g de verre en grains libérée après 1 heure dans l’eau à 98 °C. Avec le verre DURAN®, la quantité de Na2O libérée est inférieure à 31 µg/g de verre en grains. DURAN® est également conforme à la classe hydrolytique 1 selon DIN ISO 720 (121 °C) sur un total de 3 classes de résistance hydrolytique pour les verres. La quantité de Na2O libérée après 1 heure dans l’eau à 121 °C est inférieure à 62 µg/g de verre en grains. En raison de sa bonne résistance hydrolytique, DURAN® est un verre neutre conforme aux pharmacopées USP. USP et EP entrant dans la classe de verre 1. Il peut être utilisé de façon quasiment illimitée dans les applications pharmaceutiques et les applications en contact avec les produits alimentaires.

Attaque hydrolytique du DURAN® en fonction du temps (100 °C)

Résistance aux acides

DURAN® correspond à la classe 1 des verres répartis en 4 classes de résistance aux acides selon DIN 12 116. Étant donné que la perte de surface après 6 heures de cuisson dans de l’HCI 6 N est inférieure à 0,7 mg/100 cm2, DURAN® est reconnu comme verre borosilicaté résistant aux acides. La quantité libérée d’oxydes métalliques alcalins selon DIN ISO 1776 est inférieure à 100 µg Na2O/100 cm2.

Attaque acide du DURAN® en fonction de la concentration

Résistance aux alcalins

DURAN® correspond à la classe 2 des verres répartis en 3 classes de résistance aux alcalins selon DIN ISO 695. La perte de surface après 3 heures de cuisson dans un mélange à parts égales de solution d’hydroxyde de sodium (concentration 1 mol/l) et de solution de carbonate de sodium (concentration 0,5 mol/l) est de seulement 134 mg/100 cm2 environ.

Attaque alcaline du verre DURAN® en fonction de la température

Aperçu des caractéristiques chimiques des verres techniques

Propriétés physiques

Résistance thermique à la chaleur et aux chocs thermiques

La température maximale admissible de DURAN® est de 500 °C pendant un laps de temps très court. A partir d’une température de 525 °C le verre passe de l’état solide à l’état visqueux et à partir d’une température de 860 °C, il passe à l’état liquide. En raison d’un coefficient de dilatation linéaire très bas (α=3,3 x 10-6 K-1), DURAN® se distingue par une très grande résistance aux chocs thermiques atteignant ΔT = 100 K. Ceci signifie que le verre soumis à une modification de température de 1 K ne se dilate que de 3,3 x 10-6 unités linéaires relatives. La résistance aux chocs thermiques dépend de l’épaisseur de paroi et de la géométrie des produits.

Résistance thermique à la congélation

DURAN® peut être refroidi jusqu’à la température négative maximale pouvant être atteinte et se prête par conséquent également à l’utilisation dans de l’azote liquide (env. - 196 °C). Lors de l’utilisation/de la congélation, il convient cependant de surveiller également la dilatation du contenu. En règle générale, il est conseillé d’utiliser les produits DURAN® à une température minimale ne dépassant pas - 70 °C. De même, il faudra veiller non seulement à la géométrie des produits mais également aux propriétés des composants supplémentaires utilisés (par exemple les capuchons à visser). Lors du refroidissement et de la décongélation, il faut veiller à ce que la différence de température ne soit pas supérieure à 100 K. Dans la pratique, il est recommandé dès lors de procéder par paliers au refroidissement et au réchauffement. A la congélation de substances dans des flacons ou des tubes à essais DURAN®, le récipient ne pourra être rempli qu’au ¾ maximum. En outre, il est souhaitable de congeler le récipient en position inclinée à 45 ° (agrandissement de la surface) et en respectant les propriétés des capuchons à visser ou de tout autre composant. Pour le capuchon à visser en PP bleu, la température minimale est de - 40 °C.

Utilisation dans le four à micro-ondes

Les verres de laboratoire DURAN® se prêtent à l’utilisation dans le four à micro- ondes. Ceci s’applique également pour les produits DURAN® à gainage synthétique.

Aperçu des caractéristiques physiques des verres techniques

Caractéristiques optiques

Dans la plage spectrale d’environ 310 à 2200 nm, l’absorption de la verrerie DURAN® est pratiquement négligeable. Le verre a un aspect clair et incolore. Les épaisseurs de couche plus importantes (vue axiale à travers des tubes) ont une apparence légèrement jaune/verdâtre. Les produits DURAN® teintés en brun (voir teinture en brun de DURAN®) se prêtent aux manipulations de substances sensibles à la lumière. On obtient ainsi une forte absorption dans la plage des courtes longueurs d’onde jus qu’environ 500 nm. Dans les procédés photochimiques, la transmission de DURAN® dans la zone ultraviolette est particulièrement importante. Le coefficient de transmission dans la zone UV montre que les réactions photochimiques sont réalisables, par exemple les chlorations et les sulfochlorations. La molécule de chlore absorbe dans la plage située entre 280 et 400 nm et sert ainsi de transmetteur de l’énergie radiante.

Coloration brune du verre de laboratoire DURAN®

La coloration brune permet d’entreposer des substances sensibles à la lumière dans les articles de verrerie DURAN®. Contrairement au verre clair DURAN®, la transmission est < 10 % dans une plage d’ondes longues située entre 300 et 500 nm. Le verre brun DURAN® correspond ainsi aux pharmacopées USP/EP.

Pour teinter les articles, une couleur de diffusion spéciale porteuse de couleur est appliquée exclusivement sur l’extérieur de l’article en verre clair par un procédé innovateur de pulvérisation. De ce fait, on obtient une coloration brune particulièrement uniforme. Le revêtement est ensuite recuit et résiste donc aux produits chimiques et au nettoyage au lave-vaisselle. Les propriétés éprouvées du verre DURAN® sont maintenues à l’intérieur des flacons, ce qui exclut toute interaction entre couleur et contenu. La stabilité du processus de coloration brune et donc la qualité homogène de la coloration est garantie par des contrôles permanents.

Courbes transmission du flacon de laboratoire DURAN® (500 ml)

Courbes transmission du flacon de laboratoire DURAN® (5000 ml)