Borosilikatglas

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Gerätschaften aus Borosilikatglas

Borosilikatglas, auch Borsilikatglas, oder Borosilicatglas ist ein sehr chemikalien- und temperaturbeständiges Glas, das vor allem für Glasgeräte im Labor, der chemischen Verfahrenstechnik und im Haushalt eingesetzt wird. Die gute chemische Beständigkeit gegenüber Wasser, vielen Chemikalien und pharmazeutischen Produkten (hydrolytische Klasse 1) erklärt sich durch den Bor-Gehalt der Gläser. Die Unempfindlichkeit gegen plötzliche Temperaturschwankungen ist eine Folge des geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 3,3 × 10−6 K−1.

Zusammensetzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Borosilikatglas besteht aus

Der Name der Glasgruppe ist aus den beiden Komponenten mit den größten Anteilen abgeleitet.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die mechanischen, optischen und chemischen Eigenschaften von Borosilikatgläsern ähneln sich. Hier sind beispielhaft die Eigenschaften von Duran angegeben.[1]

Eigenschaft Wert Anmerkung
Brechungsindex für oranges Licht (587 nm) Deutlich niedriger als Flintglas
Abbe-Zahl Damit handelt es sich um ein typisches Kronglas
Dichte Etwa um 10 % leichter als Fensterglas.
E-Modul
Relative Dielektrizitätszahl
Wärmeausdehnungskoeffizient Etwa 40 % des Wertes von Fensterglas
Wärmeleitfähigkeit Ähnlich wie Zement
Spezifische Wärmekapazität
Maximale Arbeitstemperatur
Glasübergangstemperatur
Erweichungspunkt

Borosilikatglas verhält sich gegenüber den meisten Chemikalien nahezu inert. Der Abtrag des Glases ist sehr gering, aber nicht null. Es gibt Prüfverfahren nach: ISO 720 (Hydrolytische Beständigkeit), ISO 695 (Laugenbeständigkeit) und DIN 12116 (Säurebeständigkeit). Es wird bei dauerhafter Einwirkung von Flusssäure, konzentrierter, heißer Phosphorsäure und konzentrierten Laugen wie Natronlauge angegriffen.

Verwandte Gläser[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aus Gründen der Klassifizierung kann Borosilikatglas grob in die folgenden Gruppen, entsprechend seiner Oxidzusammensetzung (in Massenanteilen) eingeordnet werden. Charakteristisch für Borosilikatgläser sind erhebliche Mengen an Kieselsäure (SiO2) und Boroxid (B2O3, >8 %), die als Glasbildner fungieren. Die Menge an Boroxid beeinflusst die Glaseigenschaften in einer bestimmten Weise. Neben den hochresistenten Sorten (B2O3 bis maximal 13 %) gibt es noch Weitere, die aufgrund der unterschiedlichen Strukturierung des Boroxids im Strukturnetzwerk nur eine geringe Chemikalienbeständigkeit aufweisen (B2O3-Gehalt über 15 %). Daher unterscheidet man zwischen den folgenden Subtypen.

Erdalkalifreie Borosilikatgläser (Borosilikatglas 3.3)

Der B2O3-Gehalt bei Borosilikatglas liegt üblicherweise zwischen 12-13 % und der SiO2-Gehalt bei über 80 %. Die hohe Chemikalienbeständigkeit und geringe Wärmeausdehnung (3.3 × 10–6 K−1) – die niedrigste Ausdehnung aller handelsüblichen Gläser für umfassende technische Anwendungen - machen es zu einem vielseitig einsetzbaren Glasmaterial. Hochwertige Borosilikat-Flachgläser werden in einer Großzahl von Industriezweigen eingesetzt, hauptsächlich für technische Anwendungen, die entweder eine gute Wärmebeständigkeit, eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit oder eine hohe Lichtdurchlässigkeit in Kombination mit einer makellosen Oberflächenqualität fordern. Andere typische Anwendungsbereiche für verschiedene Formen von Borosilikatglas sind Glasröhrchen, Glasrohrleitungen, Glasbehälter usw., die insbesondere in der chemischen Industrie zum Einsatz kommen.

Erdalkalihaltige Borosilikatgläser

Zusätzlich zu einem SiO2-Gehalt von ungefähr 75 % und 8-12 % B2O3, enthalten diese Gläser einen Anteil von bis zu 5 % an Erdalkalien und Aluminiumoxid (Al2O3). Dies ist ein Subtyp von etwas weicheren Gläsern (vergleichbar mit nicht-erdalkalihaltigen Borosilikatglas), der thermische Ausdehnungen im Bereich (4.0–5.0) × 10–6 K−1 aufweist.

Hochborsäurehaltige Borosilikatgläser

Gläser, die zusätzlich B2O3 und 65–70 % SiO2 enthalten sowie geringe Mengen an Alkalien und Al2O3, weisen niedrigere Erweichungspunkte und eine geringe Wärmeausdehnung auf. Verschmelzanpassung an Metalle des Bereichs Wolfram-Molybdän sowie eine hohe elektrische Isolation sind die wichtigsten Eigenschaften dieser Gläser. Der erhöhte B2O3-Gehalt verringert die chemische Beständigkeit; In dieser Hinsicht unterscheiden sich die Borosilikatgläser weitgehend von erdalkalifreien und erdalkalihaltigen Borosilikatgläsern. Zu den hochborsäurehaltigen Gläsern gehören auch Borosilikatgläser, die UV-Strahlung auf 180nm übertragen und dabei die besten Eigenschaften von Borosilikat- und Quarzglas kombinieren.[2]

Anwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Borosilikatglas wird vielfach als Behälterglas in der Chemie und allgemein in der Industrie verwendet.

Borosilikatglas wird auch als Flachglas hergestellt. Ein Herstellungsverfahren hierfür ist unter dem Namen Borofloat (Zusammenziehung der Worte Borosilikatglas und Floatglasverfahren) bekannt.

Borosilikatglas ist die Trägersubstanz zur inerten Lagerung radioaktiver Abfälle. Im Schmelzverfahren werden Glasmasse und radioaktive Substanz gemischt und abgefüllt (beispielsweise bei Eurochemic in Mol (Belgien) bis 1974, Verglasungseinrichtung Karlsruhe (Deutschland) bis 1990, Atelier Vitrification Marcoule in der Nuklearanlage Marcoule (Frankreich) bis heute, Wiederaufarbeitungsanlage La Hague in La Hague (Frankreich) bis heute, Sellafield bei Seascale (UK) bis heute).

Borosilikatglas findet ebenfalls als dünne Deckschicht bei Hitzeschutzkacheln Verwendung, welche zum Beispiel bei Space Shuttles zum Einsatz kamen.

Handelsnamen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Logo von Duran, auf Laborgläsern aufgedruckt

Borosilikatglas wird in leicht unterschiedlichen Zusammensetzungen unter verschiedenen Handelsnamen angeboten:

  • Borofloat von Schott, ein Borsilikatglas, das wie Fensterglas in einem Floatprozess zu flachen Scheiben gegossen wird.
  • BK7 von Schott, ein Borosilikatglas mit besonders großer Reinheit. Haupteinsatzgebiet sind Linsen und Spiegel für Laser, Kameras und Teleskope.
  • Duran von der DURAN Group, ähnlich wie Pyrex, Simax oder Jenaer Glas.
  • Fiolax von Schott; Haupteinsatzgebiet sind Behälter in der Medizin.
  • Ilmabor von TGI (2014 Insolvenz); Haupteinsatzgebiet waren Gefäße und Geräte in Laboren und für Medizin.
  • Jenaer Glas von Zwiesel Kristallglas, ehemals Schott AG. Haupteinsatzgebiet ist Küchengeschirr.
  • Pyrex von Arc International Cookware, ehemals Corning; Haupteinsatzgebiet ist Küchengeschirr, ehemals auch Laborbehälter.
  • Rasotherm von VEB Jenaer Glaswerk Schott & Genossen, fand breite Anwendung als Technisches Glas.
  • Simax von Pegasus Industrial Specialties[3] oder Kavalier Glaswerke[4], ähnlich wie Pyrex oder Jenaer Glas.
  • Willow Glass ist ein alkalifreies, sehr dünnes und biegsames Borosilikatglas der Firma Corning.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Wiktionary: Borosilikatglas – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Borosilicate glass – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. DURAN-Eigenschaften.html, Datenblatt von Duran
  2. Technische Gläser: Physikalische und chemische Eigenschaften
  3. Simax Borosilicate Glass 3.3 bei pegasus-glass.com.
  4. Simax glass mass: Technical Information bei simax.com.