Borosilikatglas

Gitarrenzug aus Borosilikatglas ⓘ

Borosilicatglas ist eine Glasart mit Siliciumdioxid und Bortrioxid als den wichtigsten glasbildenden Bestandteilen. Borosilicatgläser sind bekannt für ihren sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (≈3 × 10-6 K-1 bei 20 °C), der sie widerstandsfähiger gegen Wärmeschocks macht als alle anderen gängigen Gläser. Solches Glas ist weniger thermischen Belastungen ausgesetzt und kann Temperaturunterschiede von etwa 165 °C (300 °F) aushalten, ohne zu zerbrechen. Es wird häufig für den Bau von Reagenzienflaschen und -kolben sowie für Beleuchtung, Elektronik und Kochgeschirr verwendet. ⓘ

Borosilikatglas wird unter verschiedenen Handelsnamen verkauft, darunter Borosil, Duran, Pyrex, Glassco, Supertek, Suprax, Simax, Bellco, Marinex (Brasilien), BSA 60, BSC 51 (von NIPRO), Heatex, Endural, Schott, Refmex, Kimax, Gemstone Well und MG (Indien). ⓘ

Einseitig gesockelte selbstzündende Lampen sind mit einer Glimmerscheibe isoliert und befinden sich in einer Gasentladungsröhre aus Borosilikatglas (Brenner) und einem Metallsockel. Zu ihnen gehört die Natriumdampflampe, die häufig in der Straßenbeleuchtung verwendet wird. ⓘ

Erstmals hergestellt wurde Borosilikatglas 1887 von dem deutschen Chemiker und Glastechniker Otto Schott. ⓘ

Geschichte

Borosilikatglas wurde erstmals vom deutschen Glasmacher Otto Schott Ende des 19. Jahrhunderts in Jena entwickelt. Dieses frühe Borosilikatglas wurde daher als Jenaer Glas bekannt. Nachdem Corning Glass Works 1915 Pyrex auf den Markt gebracht hatte, wurde der Name im englischen Sprachraum zum Synonym für Borosilicatglas (in Wirklichkeit wird ein großer Teil des unter der Marke Pyrex hergestellten Glases seit den 1940er Jahren auch aus Kalk-Natron-Glas hergestellt). Borosilikatglas ist der Name einer Glasfamilie mit verschiedenen Mitgliedern, die für völlig unterschiedliche Zwecke geeignet sind. Am gebräuchlichsten ist heute Borosilikatglas 3.3 oder 5.0x wie Duran, Corning33, Corning51-V (klar), Corning51-L (bernsteinfarben), NIPRO BSA 60 von International Cookware und BSC 51. ⓘ

Herstellungsverfahren

Borosilikatglas wird durch die Kombination und das Schmelzen von Boroxid, Quarzsand, Soda und Aluminiumoxid hergestellt. Da Borosilikatglas bei einer höheren Temperatur schmilzt als gewöhnliches Silikatglas, waren für die industrielle Produktion einige neue Techniken erforderlich. ⓘ

Neben Quarz, Natriumkarbonat und Aluminiumoxid, die traditionell in der Glasherstellung verwendet werden, kommt bei der Herstellung von Borsilikatglas auch Bor zum Einsatz. Borosilicatglas mit geringer Ausdehnung, wie die oben genannten Laborgläser, besteht zu etwa 80 % aus Siliciumdioxid, 13 % Boroxid, 4 % Natrium- oder Kaliumoxid und 2 bis 3 % Aluminiumoxid. Obwohl es aufgrund seiner hohen Schmelztemperatur schwieriger herzustellen ist als herkömmliches Glas, ist es wirtschaftlich. Seine überragende Haltbarkeit, Chemikalien- und Hitzebeständigkeit wird in chemischen Laborgeräten, Kochgeschirr, Beleuchtungen und bestimmten Fenstern verwendet. ⓘ

Das Herstellungsverfahren hängt von der Produktgeometrie ab und kann in verschiedene Methoden wie Floating, Rohrziehen oder Formen unterteilt werden. ⓘ

Physikalische Eigenschaften

Das übliche Borosilikatglas, das für Laborgeräte verwendet wird, hat einen sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (3,3 × 10-6 K-1), der etwa ein Drittel desjenigen von gewöhnlichem Kalknatronglas beträgt. Dadurch werden die durch Temperaturunterschiede verursachten Materialspannungen verringert, so dass Borosilikatglas für bestimmte Anwendungen besser geeignet ist (siehe unten). Geschmolzenes Quarzglas ist in dieser Hinsicht sogar noch besser (es hat ein Fünfzehntel der Wärmeausdehnung von Kalk-Natron-Glas); die schwierige Verarbeitung von geschmolzenem Quarzglas macht Quarzglas jedoch sehr viel teurer, so dass Borosilikatglas einen kostengünstigen Kompromiss darstellt. Borosilikatglas ist zwar widerstandsfähiger gegen Wärmeschocks als andere Glastypen, kann aber dennoch bei schnellen oder ungleichmäßigen Temperaturschwankungen brechen oder zerspringen. ⓘ

Zu den charakteristischen Eigenschaften dieser Glasfamilie gehören:

• Die verschiedenen Borosilicatgläser decken ein breites Spektrum unterschiedlicher Wärmeausdehnungen ab, was direkte Dichtungen mit verschiedenen Metallen und Legierungen wie Molybdänglas mit einem WAK von 4,6, Wolfram mit einem WAK von etwa 4,0 und Kovar mit einem WAK von etwa 5,0 ermöglicht, da der WAK mit dem Dichtungspartner abgestimmt ist
• hohe Höchsttemperaturen von typischerweise etwa 500 °C (930 °F) zulassen
• Sie weisen eine extrem hohe chemische Beständigkeit in korrosiven Umgebungen auf. Normprüfungen, z. B. zur Säurebeständigkeit, schaffen extreme Bedingungen und zeigen sehr geringe Auswirkungen auf das Glas ⓘ

Der Erweichungspunkt (Temperatur, bei der die Viskosität etwa 107,6 Poise beträgt) von Pyrex Typ 7740 liegt bei 820 °C (1.510 °F). ⓘ

Borosilikatglas hat aufgrund der geringen Atommasse von Bor eine geringere Dichte (etwa 2,23 g/cm³) als typisches Kalknatronglas. Seine mittlere spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck (20-100 °C) beträgt 0,83 J/(g⋅K), etwa ein Fünftel der von Wasser. ⓘ

Der Temperaturunterschied, den Borosilikatglas aushalten kann, bevor es bricht, beträgt etwa 180 °C (330 °F), während Kalk-Natron-Glas nur einer Temperaturänderung von 55 °C (100 °F) standhalten kann. Aus diesem Grund zerspringt typisches Küchengeschirr aus herkömmlichem Kalk-Natron-Glas, wenn ein Gefäß mit kochendem Wasser auf Eis gestellt wird, Pyrex oder anderes Borosilikat-Laborglas jedoch nicht. ⓘ

Optisch gesehen sind Borosilikatgläser Krongläser mit geringer Dispersion (Abbe-Zahlen um 65) und relativ niedrigen Brechungsindizes (1,51-1,54 im sichtbaren Bereich). ⓘ

Familien

Zur Klassifizierung lassen sich Borosilicatgläser nach ihrer Oxidzusammensetzung (in Massenanteilen) grob in die folgenden Gruppen einteilen. Charakteristisch für Borsilicatgläser ist das Vorhandensein erheblicher Mengen an Kieselsäure (SiO₂) und Boroxid (B₂O₃, >8%) als Glasnetzbildner. Die Menge an Boroxid beeinflusst die Glaseigenschaften in besonderer Weise. Neben den hochresistenten Sorten (B₂O₃ bis maximal 13%) gibt es solche, die aufgrund der unterschiedlichen Einbindung des Boroxids in das Strukturnetz nur eine geringe chemische Beständigkeit aufweisen (B₂O₃-Gehalt über 15%). Man unterscheidet daher die folgenden Untertypen. ⓘ

Nicht-alkalische Erden

Der B₂O₃-Gehalt liegt bei Borosilikatglas typischerweise bei 12-13% und der SiO₂-Gehalt bei über 80%. Die hohe chemische Beständigkeit und die geringe Wärmeausdehnung (3,3 × 10-6 K-1) - die niedrigste aller handelsüblichen Gläser für großtechnische Anwendungen - machen es zu einem vielseitigen Glaswerkstoff. Hochwertige Borosilicat-Flachgläser werden in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, hauptsächlich für technische Anwendungen, die entweder eine gute thermische Beständigkeit, eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit oder eine hohe Lichtdurchlässigkeit in Kombination mit einer makellosen Oberflächenqualität erfordern. Weitere typische Anwendungen für verschiedene Formen von Borosilicatglas sind Glasrohre, Glasrohre, Glasbehälter usw., insbesondere für die chemische Industrie. ⓘ

Erdalkalisch

Neben etwa 75% SiO₂ und 8-12% B₂O₃ enthalten diese Gläser bis zu 5% Erdalkalien und Tonerde (Al₂O₃). Es handelt sich um eine Unterart der etwas weicheren Gläser, deren Wärmeausdehnung im Bereich von (4,0-5,0) × 10-6 K-1 liegt. ⓘ

Sie sind nicht zu verwechseln mit einfachen Borosilikatglas-Aluminiumoxid-Verbundwerkstoffen. ⓘ

Hochborat

Gläser, die 15-25 % B₂O₃, 65-70 % SiO₂ und kleinere Mengen an Alkalien und Al₂O₃ als zusätzliche Bestandteile enthalten, haben niedrige Erweichungspunkte und eine geringe Wärmeausdehnung. Die Dichtheit gegenüber Metallen im Ausdehnungsbereich von Wolfram und Molybdän und die hohe elektrische Isolation sind ihre wichtigsten Eigenschaften. Der erhöhte B₂O₃-Gehalt verringert die chemische Beständigkeit; in dieser Hinsicht unterscheiden sich die hochborathaltigen Borosilicatgläser deutlich von den erdalkalischen und erdalkalischen Borosilicatgläsern. Dazu gehören auch Borosilicatgläser, die UV-Licht bis 180 nm durchlassen und das Beste aus der Welt der Borosilicatgläser und der Quarzgläser vereinen. ⓘ

Verwendung

Borosilicatglas hat eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten, die von Kochgeschirr bis hin zu Laborgeräten reichen, und ist Bestandteil hochwertiger Produkte wie implantierbarer medizinischer Geräte und Geräte für die Weltraumforschung. ⓘ

Gesundheit und Wissenschaft

Bechergläser aus Borosilikatglas ⓘ

Praktisch alle modernen Laborgeräte werden aus Borosilikatglas hergestellt. Aufgrund seiner chemischen und thermischen Beständigkeit und seiner guten optischen Klarheit wird es in diesem Bereich häufig verwendet. Allerdings kann das Glas beim Erhitzen mit Natriumhydrid reagieren und Natriumborhydrid bilden, ein übliches Reduktionsmittel im Labor. Quarzglas wird auch in einigen Laborgeräten verwendet, wenn sein höherer Schmelzpunkt und seine UV-Durchlässigkeit erforderlich sind (z. B. für Rohrofenauskleidungen und UV-Küvetten), aber die mit Quarzglas verbundenen Kosten und Herstellungsschwierigkeiten machen es für die meisten Laborgeräte zu einer unpraktischen Investition. ⓘ

Darüber hinaus werden Borosilikatrohre als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Verpackungen für parenterale Arzneimittel wie Fläschchen und vorgefüllte Spritzen sowie Ampullen und Dentalkarpulen verwendet. Die chemische Beständigkeit von Borosilikatglas minimiert die Migration von Natriumionen aus der Glasmatrix, wodurch es sich gut für Anwendungen mit injizierbaren Arzneimitteln eignet. Diese Glasart wird üblicherweise als USP / EP JP Typ I bezeichnet. ⓘ

Borosilikatglas wird häufig in implantierbaren medizinischen Geräten wie Augenprothesen, künstlichen Hüftgelenken, Knochenzementen, zahnmedizinischen Kompositmaterialien (weißen Füllungen) und sogar in Brustimplantaten verwendet. ⓘ

Viele implantierbare Geräte profitieren von den einzigartigen Vorteilen der Verkapselung von Borosilikatglas. Zu den Anwendungen gehören tierärztliche Ortungsgeräte, Neurostimulatoren für die Behandlung von Epilepsie, implantierbare Medikamentenpumpen, Cochlea-Implantate und physiologische Sensoren. ⓘ

Elektronik

Mitte des 20. Jahrhunderts wurden Rohre aus Borosilikatglas verwendet, um Kühlmittel (häufig destilliertes Wasser) durch elektronische Hochleistungsgeräte auf Vakuumröhrenbasis zu leiten, z. B. in kommerziellen Rundfunksendern. Es wurde auch als Hüllmaterial für Glassenderöhren verwendet, die bei hohen Temperaturen arbeiten. ⓘ

Borosilikatgläser werden auch in der Halbleiterindustrie bei der Entwicklung von mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) verwendet, und zwar als Teil von Stapeln geätzter Siliziumscheiben, die mit dem geätzten Borosilikatglas verbunden sind. ⓘ

Kochgeschirr

Backformen von Arc International ⓘ

Kochgeschirr ist eine weitere häufige Verwendung für Borosilikatglas, einschließlich Backformen. Es wird für einige Messbecher verwendet, die mit siebgedruckten Markierungen versehen sind, die abgestufte Messungen ermöglichen. Borosilikatglas wird manchmal für hochwertige Getränkegläser verwendet, vor allem für solche, die für heiße Getränke bestimmt sind. Gegenstände aus Borosilikatglas können dünn und dennoch haltbar sein, oder dicker für zusätzliche Festigkeit, und sie sind mikrowellen- und spülmaschinengeeignet. ⓘ

Beleuchtung

Viele hochwertige Taschenlampen verwenden Borosilikatglas für die Linse. Dies erhöht die Lichtdurchlässigkeit der Linse im Vergleich zu Kunststoffen und minderwertigem Glas. ⓘ

Mehrere Arten von Hochdruckentladungslampen (HID), wie Quecksilberdampf- und Halogenmetalldampflampen, verwenden Borosilikatglas als äußeres Hüllmaterial. ⓘ

Neue Lampenbearbeitungstechniken führten zu künstlerischen Anwendungen wie den modernen Glasmurmeln. Die moderne Studioglasbewegung hat auf die Farbe reagiert. Borosilikatglas wird häufig in der Glasbläserei verwendet, und die Künstler schaffen eine Reihe von Produkten wie Schmuck, Küchengeräte, Skulpturen und künstlerische Glaspfeifen. ⓘ

Beleuchtungshersteller verwenden Borosilikatglas für einige ihrer Linsen. ⓘ

Organische Leuchtdioden (OLED) (für Anzeige- und Beleuchtungszwecke) verwenden ebenfalls Borosilikatglas (BK7). Die Dicke der BK7-Glassubstrate für die OLED-Fertigung beträgt in der Regel weniger als 1 Millimeter. Aufgrund seiner optischen und mechanischen Eigenschaften im Verhältnis zu den Kosten ist BK7 ein gängiges Substrat für OLEDs. Je nach Anwendung werden jedoch auch Substrate aus Kalk-Natron-Glas mit ähnlicher Dicke für die OLED-Herstellung verwendet. ⓘ

Optik

In vielen astronomischen Spiegelteleskopen werden Glasspiegelkomponenten aus Borosilikatglas verwendet, da es einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat. Dies ermöglicht sehr präzise optische Oberflächen, die sich mit der Temperatur nur geringfügig verändern, und angepasste Glasspiegelkomponenten, die Temperaturschwankungen "mitgehen" und die Eigenschaften des optischen Systems beibehalten. ⓘ

Der 200-Zoll-Spiegel des Hale-Teleskops ist aus Borosilikatglas gefertigt. ⓘ

Das am häufigsten für die Herstellung von Instrumentenlinsen verwendete optische Glas ist Schott BK-7 (oder das Äquivalent anderer Hersteller, z. B. das chinesische Kronglas K9), ein sehr feines Borosilikat-Kronglas. Nach seinem Brechungsindex von 1,517 und seiner Abbe-Zahl von 64,2 wird es auch als Glas 517642 bezeichnet. Andere, weniger kostspielige Borosilikatgläser wie Schott B270 oder ein gleichwertiges Glas werden für die Herstellung von Brillengläsern aus Kronglas verwendet. Gewöhnliches, preiswerteres Borosilicatglas, wie es zur Herstellung von Küchengeräten und sogar spiegelnden Teleskopspiegeln verwendet wird, kann wegen der Schlieren und Einschlüsse, die bei minderwertigen Gläsern dieser Art üblich sind, nicht für hochwertige Linsen verwendet werden. Die maximale Arbeitstemperatur beträgt 268 °C (514 °F). Während es ab 288 °C (550 °F) in eine Flüssigkeit übergeht (kurz bevor es rotglühend wird), ist es erst bei über 538 °C (1.000 °F) bearbeitbar. Das bedeutet, dass für die industrielle Herstellung dieses Glases Sauerstoff-/Brennstoffbrenner verwendet werden müssen. Die Glasbläser haben die Technologie und die Techniken von den Schweißern übernommen. ⓘ

Schnelles Prototyping

Borosilicatglas ist zum bevorzugten Material für FDM- (Fused Deposition Modeling) oder FFF- (Fused Filament Fabrication) Bauplatten geworden. Sein niedriger Ausdehnungskoeffizient macht Borosilikatglas in Kombination mit widerstandsbeheizten Platten und Pads zu einem idealen Material für die beheizte Bauplattform, auf die Kunststoffmaterialien Schicht für Schicht extrudiert werden. Die erste Schicht muss auf eine im Wesentlichen flache, beheizte Oberfläche aufgetragen werden, um die Schrumpfung einiger Baumaterialien (ABS, Polycarbonat, Polyamid usw.) durch Abkühlung nach dem Auftragen zu minimieren. Die Bauplatte wechselt bei jedem gebauten Prototyp von Raumtemperatur auf 100 °C bis 130 °C. Die Temperatur und verschiedene Beschichtungen (Kaptonband, Malerband, Haarspray, Klebestift, ABS+Aceton-Slurry usw.) sorgen dafür, dass die erste Schicht auf der Platte haften bleibt, ohne sich zu verziehen, wenn die erste und die folgenden Schichten nach der Extrusion abkühlen. Im Anschluss an die Herstellung werden die Heizelemente und die Platte abgekühlt. Die Eigenspannung, die entsteht, wenn sich der Kunststoff beim Abkühlen zusammenzieht, während das Glas aufgrund des geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten in seinen Abmessungen relativ unverändert bleibt, ist eine bequeme Hilfe beim Entfernen des ansonsten mechanisch haftenden Kunststoffs von der Bauplatte. In einigen Fällen trennen sich die Teile von selbst, da die entstehenden Spannungen die Klebeverbindung des Aufbaumaterials mit dem Beschichtungsmaterial und der darunter liegenden Platte überwinden. ⓘ

Andere

Aquarienheizer werden manchmal aus Borosilikatglas hergestellt. Aufgrund seiner hohen Hitzebeständigkeit kann es den erheblichen Temperaturunterschied zwischen dem Wasser und dem Nichrom-Heizelement verkraften. ⓘ

Spezielle Glaspfeifen für Cannabis und Tabak können aus Borosilikatglas hergestellt werden. Die hohe Hitzebeständigkeit macht die Pfeifen haltbarer. Einige Organisationen zur Schadensminimierung geben auch Borosilikatpfeifen für das Rauchen von Crack aus, da die Hitzebeständigkeit verhindert, dass das Glas bricht und Schnitte und Verbrennungen verursacht, die Hepatitis C übertragen können. ⓘ

Die meisten vorgefertigten Gitarrengläser sind aus Borosilikatglas hergestellt. ⓘ

Wegen seiner hohen Festigkeit und Hitzebeständigkeit ist Borosilikatglas auch das Material der Wahl für die Vakuumröhren-Solarthermie. ⓘ

Die Wärmedämmplatten des Space Shuttle wurden mit Borosilikatglas beschichtet. ⓘ

Borosilicatgläser werden für die Immobilisierung und Entsorgung radioaktiver Abfälle verwendet. In den meisten Ländern werden hochradioaktive Abfälle seit vielen Jahren in Alkaliborosilikat- oder Phosphatgläsern eingelagert; die Verglasung ist eine etablierte Technologie. Die Verglasung ist wegen der hohen chemischen Beständigkeit des verglasten Glases ein besonders attraktiver Weg der Immobilisierung. Aufgrund der chemischen Beständigkeit von Glas kann es in einer korrosiven Umgebung viele Tausende oder sogar Millionen von Jahren überdauern. ⓘ

Rohre aus Borosilikatglas werden in speziellen WIG-Schweißbrennerdüsen anstelle von Standard-Aluminiumoxiddüsen verwendet. Dies ermöglicht eine klare Sicht auf den Lichtbogen in Situationen, in denen die Sicht eingeschränkt ist. ⓘ

Handelsnamen

Borosilikatglas wird in leicht unterschiedlichen Zusammensetzungen unter verschiedenen Handelsnamen angeboten:

• Boran von Mennes, Borosilicatglasrohre, -stäbe und -kappilare, gerade und gebogen, für Armaturenbau, Apparatebau, Maschinenbau, Anlagenbau und Leuchtenherstellung
• 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 DWK Life Sciences, 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 oder Kavalier Glaswerke, ähnlich wie Pyrex oder Jenaer Glas.
• Willow Glass ist ein alkalifreies, sehr dünnes und biegsames Borosilikatglas der Firma Corning.
• Suprax von Schott (hergestellt durch Auer Lighting), ein Borosilikatglas für Linsen, Kollimatoren, Reflektoren und Schaugläser.
• Borcam von Paşabahçe. Haupteinsatzgebiet ist Küchengeschirr. ⓘ

Borosilikat-Nanopartikel

Ursprünglich war man der Meinung, dass Borosilikatglas nicht zu Nanopartikeln geformt werden kann, da ein instabiler Boroxid-Vorläufer die erfolgreiche Bildung dieser Formen verhindert. Im Jahr 2008 gelang es einem Forscherteam der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne jedoch, Borsilikat-Nanopartikel mit einem Durchmesser von 100 bis 500 Nanometern zu bilden. Die Forscher bildeten ein Gel aus Tetraethylorthosilikat und Trimethoxyboroxin. Wenn dieses Gel unter geeigneten Bedingungen Wasser ausgesetzt wird, kommt es zu einer dynamischen Reaktion, die zu den Nanopartikeln führt. ⓘ

In der Lampenbearbeitung

Borosilikat (oder "Boro", wie es oft genannt wird) wird in großem Umfang bei der Glasbläserei verwendet; der Glasbläser verwendet einen Brenner, um Glas zu schmelzen und zu formen, wobei er eine Vielzahl von Metall- und Graphitwerkzeugen einsetzt, um es zu formen. Borosilikatglas wird als "Hartglas" bezeichnet und hat einen höheren Schmelzpunkt (ca. 1648 °C) als "Weichglas", das von Perlenmachern zum Glasblasen bevorzugt wird. Rohglas, das bei der Lampenbearbeitung verwendet wird, gibt es in Form von Glasstäben für massive Arbeiten und Glasröhren für Hohlkörper und Gefäße/Behälter. Die meisten großen Universitäten verfügen über eine Glasbläserei, in der sie ihre Glasgeräte herstellen und reparieren können. Für diese Art von "wissenschaftlicher Glasbläserei" müssen die Spezifikationen genau sein, und der Glasbläser muss hochqualifiziert und in der Lage sein, mit Präzision zu arbeiten. Die Glasbläserei wird auch als Kunstform betrieben, und es werden häufig Pokale, Briefbeschwerer, Pfeifen, Anhänger, Kompositionen und Figuren hergestellt. ⓘ

Im Jahr 1968 brachte der englische Metallurge John Burton sein Hobby, Metalloxide von Hand in Borosilikatglas zu mischen, nach Los Angeles. Burton eröffnete am Pepperdine College einen Glas-Workshop mit der Lehrerin Margaret Youd. Einige der Kursteilnehmer, darunter Suellen Fowler, entdeckten, dass eine bestimmte Kombination von Oxiden ein Glas ergibt, das je nach Hitze und Flammenatmosphäre von Bernstein zu Violett und Blau changiert. Fowler teilte diese Kombination mit Paul Trautman, der die ersten Rezepturen für farbiges Borosilikatglas in Kleinserien herstellte. Er gründete dann Mitte der 1980er Jahre Northstar Glassworks, die erste Fabrik, die sich ausschließlich der Herstellung von farbigen Borosilikatglasstäben und -röhren zur Verwendung durch Künstler in der Flamme widmete. Trautman entwickelte auch die Techniken und Technologien zur Herstellung von farbigem Boro in kleinen Mengen, die von einer Reihe ähnlicher Unternehmen verwendet werden. ⓘ

Perlenherstellung

In den letzten Jahren ist Borosilikat mit dem Wiederaufleben des Lampworking als Technik zur Herstellung handgefertigter Glasperlen zu einem beliebten Material in den Ateliers vieler Glaskünstler geworden. Borosilikat für die Perlenherstellung wird in dünnen, bleistiftartigen Stäben geliefert. Beliebte Hersteller sind Glass Alchemy, Trautman Art Glass und Northstar, aber es gibt auch andere Marken. Die Metalle, die zum Färben von Borosilikatglas verwendet werden, insbesondere Silber, führen oft zu auffallend schönen und unvorhersehbaren Ergebnissen, wenn sie in einer Sauerstoff-Gasflamme geschmolzen werden. Da Borosilikatglas stoßfester und fester als Weichglas ist, eignet es sich besonders für die Herstellung von Pfeifen, Figuren und großen Perlen. Die Werkzeuge für die Herstellung von Glasperlen aus Borosilikatglas sind die gleichen wie für die Herstellung von Glasperlen aus Weichglas. ⓘ

Zusammensetzung

Borosilikatglas besteht aus

• 70 % bis 80 % Siliciumdioxid (SiO₂)
• 7 % bis 13 % Bortrioxid (B₂O₃).
• 4 % bis 8 % Alkalioxiden (Natriumoxid Na₂O; Kaliumoxid K₂O)
• 2 % bis 7 % Aluminiumoxid (Al₂O₃)
• 0 % bis 5 % Erdalkalioxiden (CaO, MgO, …) ⓘ

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

Eigenschaften

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

Eigenschaft	Wert	Anmerkung ⓘ
Brechungsindex für oranges Licht (587 nm)	$n=1{,}473$	Deutlich niedriger als Flintglas
Abbe-Zahl	$\nu =65$	Damit handelt es sich um ein typisches Kronglas
Dichte	$\rho =2{,}23~\mathrm {g\;cm^{-3}}$	Etwa um 10 % leichter als Fensterglas.
E-Modul	$E=64\cdot 10^{3}~{\rm {N~mm^{-2}}}$
Relative Dielektrizitätszahl	$\varepsilon _{\text{r}}=4{,}6$	Für f = 1 MHz bei T = 25 °C
Wärmeausdehnungskoeffizient	$\alpha =3{,}3\cdot 10^{-6}~\mathrm {K^{-1}}$	Etwa 40 % des Wertes von Fensterglas
Wärmeleitfähigkeit	$k=1{,}2~{\rm {W~K^{-1}~m^{-1}}}$	Ähnlich wie Zement
Spezifische Wärmekapazität	$C=830~{\rm {J~kg^{-1}~K^{-1}}}$
Maximale Arbeitstemperatur	$T_{\rm {max}}=500~{\rm {^{\circ }C}}$
Glasübergangstemperatur	$T_{\rm {glas}}=525~{\rm {^{\circ }C}}$
Erweichungspunkt	$T=825~{\rm {^{\circ }C}}$

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. ⓘ

Anwendung

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

Borosilikatglas nach DIN 7080 wird in Schauglasarmaturen eingesetzt, welche oft in Behälterschaugläsern und Durchflussschaugläsern verwendet werden. ⓘ

Borosilikatglas nach DIN 7081 wird in Längsschauglasarmaturen 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 1999, 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. ⓘ