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Was Laborglas so besonders macht

120 Jahre Borosilikatglas – ein Werkstoff schreibt Geschichte

| Autor/ Redakteur: Kathrin Speicher* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Borosilikatglas hat eine extrem hohe chemische Resistenz, minimale Wärmeausdehnung sowie eine hierdurch bedingte hohe Temperaturwechselbeständigkeit. Damit ist es heute im Labor nicht mehr wegzudenken. Der folgende Beitrag gibt Einblicke in die Entstehungsgeschichte und Herstellung des Laborglases.

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Abb.1: Seit 120 Jahren zuverlässiger und langlebiger Begleiter im Labor: das Borosilikatglas
Abb.1: Seit 120 Jahren zuverlässiger und langlebiger Begleiter im Labor: das Borosilikatglas
(Bild: DWK Life Sciences)

Laboranten nutzen heute wie selbstverständlich Glasgeräte für anspruchsvolle Experimente. Ob Säuren und Laugen oder große Hitze von mehreren hundert Grad Celsius: Das Laborglas muss all das unbeschadet aushalten. Doch erst 1887 wurde es möglich, in Grenzbereiche der Chemie vorzustoßen, die vorher unerreicht waren. Denn in diesem Jahr entwickelte der Chemiker und Glastechniker Dr. Otto Schott eine neuartige Art von Glas: Das Borosilikatglas.

In systematischen Schmelzversuchen im eigenen Labor stellte Schott bereits seit 1879 die Glasherstellung auf wissenschaftliche Grundlagen. Ihn interessierten besonders die optischen Eigenschaften im Zusammenspiel mit den verwendeten Materialien. Im September 1881 gelang ihm schließlich mit dem „Boratglas“ für die Optik die Entwicklung eines neuen Glastyps. Aber er hatte ein weiteres Ziel: Die Verbesserung der technischen Gläser. Denn die bis dahin verwendeten Kalknatron- und Bleigläser waren anfällig für Säuren und Laugen und hatten zudem keine ausreichende hydrolytische Beständigkeit. Sie hielten weder höheren Temperaturen noch schnellen Temperaturwechseln stand. Dies machte diese Gläser für den Einsatz im Labor unbrauchbar. So begann Schott 1887, weiter zu forschen und auszuprobieren.

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Auf dem Weg zum Borosilikatglas

Schott nahm Kontakt zum Physiker Ernst Abbe in Jena auf, der gleichzeitig Teilhaber an der Werkstatt für Feinmechanik und Optik von Carl Zeiss war. 1884 gründeten Schott und Abbe gemeinsam mit Zeiss in Jena das „Glastechnische Laboratorium Schott und Genossen“ (die heutige Schott AG). Das Unternehmen schmolz zunächst nur optische Gläser und Thermometerglas. 1889 dann ein wichtiger Schritt in der Entwicklung des Borosilikatglases: Schott mischte 12% Boroxid zu den Rohstoffen der Glasschmelze. Dies machte das Glas besonders hitzebeständig und erstmals waren Messungen bis 500 °C möglich.

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Herstellung von Borosilikatglas

Wie bei normalem Fensterglas wird auch für die Herstellung von Borosilikatglas hauptsächlich gereinigter Sand verwendet, also Siliziumdioxid (SiO2). Als Zusätze kommen vier bis acht Prozent Alkalimetalloxide (Na2O, K2O) hinzu, um den hohen Schmelzpunkt des Siliciumoxids von ca. 1700 °C herabzusetzen. Zwei bis sieben Prozent beigemengtes Aluminiumoxid (Al2O3) verringern die Sprödigkeit im Glas. Das namensgebende Bor kommt in Form von 7-13% Boroxid (B2O3) dazu.

Die Mischung wird bei 1550 °C eingeschmolzen. Etwaige Verunreinigungen werden durch eingeleitetes Chlorgas an die Oberfläche getragen und aus der Schmelze entfernt. Nach dem Erkalten ist das Borosilikatglas aufgrund der beigemischten Bor-Atome besonders temperaturstabil. Erst ab 525 °C beginnt es zu erweichen und ab 860 °C geht es in den flüssigen Zustand über.

Mit seinem Ziel, das perfekte Glas zu entwickeln, und seinem stetigen Forscherdrang trieb er die Entwicklung voran, die insgesamt sechs Jahre dauerte. 1893 brachte er dann erstmalig Laborgläser aus Borosilkatglas auf den Markt. Diese waren nicht nur besonders hitze- und temperaturwechselbeständig, sondern auch chemisch sehr resistent. Die Produktpalette, die anfangs nur aus „Kochbechern“ und „Kochflaschen nach Erlenmeyer“ bestand, wurde rasch um Reagenz- und Aufbewahrungsbehälter erweitert. Schon 1897 veröffentlichte Schott eine katalogähnliche Preisliste mit Produktskizzen und Maßangaben. Die Erfolgsgeschichte nahm ihren Lauf: Das Glaswerk Schott & Gen. beschäftigte 1909 bereits über 1000 Menschen und galt damit zu der damaligen Zeit als industrieller Großbetrieb.

Ein weiterer wichtiger Meilenstein in der Geschichte ist die Anmeldung der Marke Duran im Jahre 1938 beim Reichspatentamt in Berlin. Duran leitet sich von dem Adjektiv „durable“ (lat. Durus) für widerständig ab. Bis heute ist die Marke Duran in Laboratorien weltweit verbreitet. Duran Laborglas ist aufgrund seiner guten Eigenschaften und Langlebigkeit ein zuverlässiger Begleiter im Laboralltag.

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