Was ist hitzebeständiges Glas?
Hitzebeständiges Glas ist ein Glas, das thermoschockbeständiger ist als gewöhnliches Glas. Es ist daher für Industrie-, Bau- und Kochanwendungen geeignet, bei denen Temperaturänderungen wahrscheinlich dazu führen würden, dass normales Glas zersplittert. Hitzebeständiges Glas ist normalerweise Borosilikatglas, gehärtetes Kalknatronglas oder Glaskeramik. Glasbackformen werden in der Öffentlichkeit häufig als Pyrex® bezeichnet. Dies ist jedoch eine Marke von Corning®, Inc., einem bedeutenden Hersteller von Glas- und Keramikprodukten.
Wenn die meisten Materialien erhitzt werden, dehnen sie sich aus. wenn sie abgekühlt sind, 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 beim Erhitzen sehr schnell ausdehnt. Diese schnelle Ausdehnung kann zum Zerbrechen des Glases führen, was als Thermoschock bezeichnet wird . Glas kann so hergestellt werden, dass es einem thermischen Schock widersteht, indem seine chemische Zusammensetzung, Herstellungsmethode 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 das Borosilikatglas, indem er der Mischung Bor hinzufügte.
Borosilikatglas ist leichter und fester als Kalknatronglas, hat einen höheren Schmelzpunkt und einen viel geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Es wird für hitzebeständige Glaslaborgeräte wie Reagenzgläser verwendet. für Backformen und Serviergeschirr; und in industriellen Anwendungen, bei denen eine hohe Beständigkeit gegen Wärmeschock erforderlich ist, wie zum Beispiel bei Wärmedämmplatten. Es wird auch als hochwertiges optisches Glas verwendet - zum Beispiel in großen Teleskopen - da es Licht gut durchlässt und Formänderungen widersteht.
Corning® hat die Verwendung von Borosilikatglas in Backgeschirr unter dem Markennamen Pyrex® bekannt gemacht, aber der größte Teil des in den Vereinigten Staaten verkauften Pyrex® ist gehärtetes Kalknatronglas. Gehärtetes Glas wurde während der Herstellung wärmebehandelt, wodurch sich der innere Teil des Glases zusammenzog und die Oberflächenspannung anstieg, was zu einem besseren Ausgleich der Spannungen im Glas führte. Gehärtetes Glas ist stärker als ungehärtetes Glas und widersteht Thermoschocks besser.
Hitzebeständiges gehärtetes Glas wird in Kochgeschirr und in Glaskaminabdeckungen verwendet. Der Hauptnachteil bei der Verwendung dieses Glastyps besteht darin, dass seine Form nach dem Abkühlen nicht mehr geändert werden kann. Das Schneiden oder Zerspanen von gehärtetem Glas gleicht die inneren Spannungen aus und lässt es leicht brechen. Wenn es zerbricht, zerbricht es eher in winzige Stücke als in große, scharfe Bruchstücke. Aus diesem Grund wird es häufig in Autowindschutzscheiben verwendet.
Glaskeramik ist Glas, das wärmebehandelt wurde, bis sich Kristalle im Glas bilden. Durch Variation der Kristallmenge ist es möglich, hitzebeständiges Glas mit einem breiten Bereich möglicher Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erzeugen. Glaskeramik wird hauptsächlich für Herd- und Kochflächen aus Glas, für Kaminabdeckungen und für feuerfeste Glasscheiben verwendet. Bei Fenstern oder Glasscheiben, die als "feuerbeständig" bezeichnet werden, handelt es sich normalerweise um Kalknatronglas, das mit Glaskeramik glasiert wurde oder aus zwei Scheiben besteht und mit einem feuerhemmenden Material gefüllt ist.