Was ist hitzebeständiges Glas?

Hitzebeständiges Glas ist Glas, das gegenüber Thermoschock widerstandsfähiger ist als gewöhnliches Glas. Es eignet sich daher für Industrie-, Bau- und Kochanwendungen, bei denen Temperaturänderungen wahrscheinlich dazu führen würden, dass gewöhnliches Glas zerbricht. Hitzebeständiges Glas ist normalerweise Borosilikatglas, gehärtetes Kalknatronglas oder Glaskeramik. Backformen aus Glas werden von der Öffentlichkeit oft als Pyrex® bezeichnet, aber dies ist eigentlich ein Warenzeichen von Corning®, Inc., einem bedeutenden 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 thermischen Ausdehnungskoeffizienten, d.h. es dehnt sich beim Erhitzen sehr schnell aus. Diese schnelle Ausdehnung kann dazu führen, dass das Glas zerbricht, eine Folge, die als thermischer Schock bekannt ist. Glas kann thermisch schockbeständig gemacht werden, indem seine chemische Zusammensetzung, das 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 das Borosilikatglas, indem er der Mischung Bor hinzufügte.

Borosilikatglas ist leichter und fester als Kalknatronglas, hat einen höheren Schmelzpunkt und einen viel niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Es wird für hitzebeständige Laborgeräte aus Glas wie Reagenzgläser verwendet; für Back- 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 USA verkauft wird, ist gehärtetes Kalknatronglas. Gehärtetes Glas wurde während der Herstellung wärmebehandelt, wodurch sich der innere Teil des Glases zusammenzieht und die Oberflächenspannung erhöht, 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 gläsernen Kaminschirmen verwendet. Der Hauptnachteil dieser Art von Glas 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 und lässt es leicht brechen. Wenn es bricht, zerbricht es eher in kleine Stücke als in große, scharfe Fragmente. Aus diesem Grund wird es häufig 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 thermischer Ausdehnungskoeffizienten herzustellen. Glaskeramik wird hauptsächlich für Glaskochfelder und Kochflächen, für Kaminblenden und für feuerbeständige Glasscheiben verwendet. Im Bauwesen handelt es sich bei einer als „feuerbeständig“ bezeichneten Fenster- oder Glasscheibe meist um Kalknatronglas, das mit Glaskeramik verglast oder aus zwei Scheiben aufgebaut und mit einem feuerhemmenden Material gefüllt ist.