Wat is hittebestendig glas?
Hittebestendig glas is glas dat beter bestand is tegen thermische schokken dan gewoon glas. Het is daarom geschikt voor industriële, bouw- en kooktoepassingen waar veranderingen in temperatuur waarschijnlijk leiden tot het verbrijzelen van gewoon glas. Hittebestendig glas is meestal borosilicaatglas, gehard natronkalkglas of glaskeramiek. Bakvormen van glas worden door het grote publiek vaak aangeduid als Pyrex®, maar dit is terecht een handelsmerk van Corning®, Inc., een belangrijke fabrikant van glas- en keramische producten.
Wanneer de meeste materialen worden verwarmd, zetten ze uit; wanneer afgekoeld, trekken ze samen. Deze eigenschap staat bekend als thermische expansie en het getal dat aangeeft hoeveel een bepaald materiaal uitzet of krimpt, wordt de thermische expansiecoëfficiënt genoemd . Glas heeft een hoge thermische uitzettingscoëfficiënt, wat betekent dat het zeer snel uitzet bij verhitting. Door deze snelle expansie kan het glas barsten, een gevolg dat bekend staat als thermische schok . Glas kan worden gemaakt om thermische schokken te weerstaan door de chemische samenstelling, de productiemethode of beide te veranderen.
Het meeste gewone glas wordt gemaakt door siliciumdioxide, kalk, natriumcarbonaat en kleine hoeveelheden andere mineralen te mengen. Dit staat bekend als natriumkalkglas en wordt gebruikt voor glazen flessen en potten, ruiten en andere veel voorkomende toepassingen. In de late 19e eeuw vond de Duitse chemicus Otto Schott borosilicaatglas uit door boor aan de mix toe te voegen.
Borosilicaatglas is lichter en sterker dan natronkalkglas, heeft een hoger smeltpunt en heeft een veel lagere thermische uitzettingscoëfficiënt. Het wordt gebruikt voor hittebestendig glazen laboratoriumapparatuur, zoals reageerbuizen; voor bakvormen en serveerschalen; en in industriële toepassingen waar een hoge weerstand tegen thermische schokken noodzakelijk is, zoals thermische isolatietegels. Het wordt ook gebruikt als hoogwaardig optisch glas - bijvoorbeeld in grote telescopen - omdat het licht goed doorlaat en bestand is tegen veranderende vormen.
Corning® maakte het gebruik van borosilicaatglas in bakvormen populair onder de merknaam Pyrex®, maar de meeste Pyrex® die tegenwoordig in de Verenigde Staten wordt verkocht, is gehard natronkalkglas. Gehard glas is tijdens de productie met warmte behandeld, waardoor het interne gedeelte van het glas samentrekt en de oppervlaktespanning toeneemt, wat resulteert in een beter evenwicht tussen de spanningen in het glas. Gehard glas is sterker dan ongemonteerd glas en is beter bestand tegen thermische schokken.
Hittebestendig gehard glas wordt gebruikt in kookgerei en in glazen haardschermen. Het belangrijkste nadeel van het gebruik van dit type glas is dat de vorm na afkoeling niet kan worden gewijzigd. Het snijden of versnipperen van gehard glas zorgt voor onbalans in de interne spanningen, waardoor het gemakkelijk breekt. Wanneer het breekt, heeft het de neiging om in kleine stukjes te breken in plaats van in grote, scherpe fragmenten. Om deze reden wordt het vaak gebruikt in autoruiten.
Glaskeramiek is glas dat met warmte is behandeld totdat zich kristallen in het glas beginnen te vormen. Door de hoeveelheid kristal te variëren, is het mogelijk om hittebestendig glas te maken met een breed scala aan mogelijke thermische uitzettingscoëfficiënten. Glaskeramiek wordt meestal gebruikt voor glazen kookplaten en kookoppervlakken, voor open haardschermen en voor brandwerende glazen panelen. In de bouw is een raam of glaspaneel dat wordt beschreven als 'brandwerend' meestal sodakalkglas dat is geglazuurd met glaskeramiek, of is opgebouwd uit twee ruiten en gevuld met een brandvertragend materiaal.