Was ist hitzebeständiges Glas?

Hitzebeständiges Glas ist Glas, das widerstandsfähiger gegen Temperaturwechsel ist als gewöhnliches Glas. Es eignet sich daher für Industrie-, Bau- und Kochanwendungen, bei denen Temperaturänderungen wahrscheinlich dazu führen würden, dass gewöhnliches Glas zersplittert. Hitzebeständiges Glas ist normalerweise Borosilikatglas, gehärtetes Kalknatronglas oder Glaskeramik. Backformen aus Glas werden von der breiten Öffentlichkeit oft als Pyrex® bezeichnet, aber dies ist eigentlich eine Marke von Corning®, Inc., einem großen Hersteller von Glas- und Keramikprodukten.

Wenn die meisten Materialien erhitzt werden, dehnen sie sich aus; beim Abkühlen ziehen sie sich zusammen. Diese Eigenschaft wird als Wärmeausdehnung bezeichnet , und die Zahl, die angibt, wie stark sich ein bestimmtes Material ausdehnt oder zusammenzieht, wird als Wärmeausdehnungskoeffizient bezeichnet . Glas hat einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, was bedeutet, dass es sich bei Erwärmung sehr schnell ausdehnt. Diese schnelle Ausdehnung kann zum Zerbrechen des Glases führen, eine Folge, die als thermischer Schock bekannt ist . Glas kann so gemacht werden, dass es Temperaturschocks widersteht, indem seine chemische Zusammensetzung, sein Herstellungsverfahren oder beides geändert wird.

Das meiste gewöhnliche Glas wird durch Mischen von Siliziumdioxid, Kalk, Natriumcarbonat und kleinen Mengen anderer Mineralien hergestellt. Dies ist als Kalknatronglas bekannt und wird für Glasflaschen und -gläser, Fensterscheiben und andere übliche Anwendungen verwendet. Ende des 19. Jahrhunderts erfand der deutsche Chemiker Otto Schott Borosilikatglas, indem er der Mischung Bor hinzufügte.

Borosilikatglas ist leichter und stärker als Kalknatronglas, hat einen höheren Schmelzpunkt und einen viel niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Es wird für Laborgeräte aus hitzebeständigem Glas wie Reagenzgläser verwendet; für Backgeschirr und Serviergeschirr; und in industriellen Anwendungen, bei denen eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit erforderlich ist, wie z. B. Wärmedämmplatten. Es wird auch als hochwertiges optisches Glas – zum Beispiel in großen Teleskopen – verwendet, da es Licht gut durchlässt und Formänderungen widersteht.

Corning® hat die Verwendung von Borosilikatglas in Backformen unter seinem Markennamen Pyrex® populär gemacht, aber das meiste Pyrex®, das heute in den Vereinigten Staaten verkauft wird, ist gehärtetes Kalknatronglas. Gehärtetes Glas wurde während der Herstellung wärmebehandelt, wodurch sich der innere Teil des Glases zusammenzieht und die Oberflächenspannung zunimmt, was zu einem besseren Ausgleich der Spannungen im Glas führt. Gehärtetes Glas ist stärker als ungehärtetes Glas und widersteht Wärmeschocks besser.

Hitzebeständiges gehärtetes Glas wird in Kochgeschirr und in Glaskaminschirmen verwendet. Der Hauptnachteil bei der Verwendung dieses Glastyps besteht darin, dass seine Form nach dem Abkühlen nicht mehr verändert werden kann. Das Schneiden oder Absplittern von gehärtetem Glas bringt seine inneren Spannungen aus dem Gleichgewicht, wodurch es leicht bricht. Wenn es bricht, zerbricht es eher in winzige Stücke als in große, scharfe Fragmente. Aus diesem Grund wird es oft in Autowindschutzscheiben verwendet.

Glaskeramik ist Glas, das wärmebehandelt wurde, bis sich Kristalle im Glas zu bilden beginnen. Durch Variation der Kristallmenge ist es möglich, hitzebeständiges Glas mit einem breiten Bereich möglicher Wärmeausdehnungskoeffizienten herzustellen. Glaskeramik wird vor allem für Herd- und Kochflächen aus Glas, für Kaminblenden und für feuerfeste Glasscheiben verwendet. Im Bauwesen ist ein als „feuerfest“ bezeichnetes Fenster oder eine Glasscheibe meist Kalk-Natron-Glas, das mit Glaskeramik verglast ist oder aus zwei Scheiben besteht und mit einem feuerhemmenden Material gefüllt ist.