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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.

Laborglas-Produktion erstmals automatisiert

Nach dem zweiten Weltkrieg musste die Firma in Jena aufgegeben und ein neuer Standort im Westen Deutschlands gefunden werden. Der neue Standort sollte eine Universitätsstadt sein und optimale Verkehrsanbindungen zu Lande und zu Wasser haben. Die Wahl fiel auf Mainz. 1945 brachten amerikanische Truppen mit dem legendären „Zug der 41 Glasmacher“ Spezialisten dorthin.

Ein wichtiges Merkmal von Duran-Gläsern ist die technische Reproduzierbarkeit. So wurde 1955 in Mainz zum ersten Mal weltweit Laborglas automatisiert hergestellt. 1972 wurde dann das bis heute wichtigste Produkt im Duran Sortiment entwickelt – die Duran GL 45 Gewindeflasche.

Im Jahre 2005 erfolgte die Ausgründung des Labor- und Industrieglasgeschäftes aus der Schott AG. Die Geschäfte dieser Bereiche wurden seitdem erfolgreich unter dem Dach der Duran Group an den Standorten Mainz, Wertheim und Pula/Kroatien geführt und die Produkte weltweit vertrieben. Im Juni 2017 haben sich die Firmen Duran Group, Wheaton Industries und Kimble Chase dann zu einem neuen globalen Unternehmen zusammengeschlossen – DWK Life Sciences.

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Vielfältige Produkte auch abseits des Laborglases

DWK Life Sciences vereint die Expertise der renommierten Produktmarken Duran, Wheaton und Kimble und ist heute einer der weltweit führenden Hersteller von hochwertigem Laborglas.

Das Produktportfolio von DWK Life Sciences umfasst allein 13 Flaschentypen (s. www.duran-bottle-system.com) und ist auch sonst breit gefächert. Von klassischen Einmalartikeln bis hin zu wiederverwendbaren Präzisionsgläsern: Insgesamt mehr als 30.000 Produkte, werden an 11 Standorten in Europa, Nordamerika und Asien gefertigt. Dazu gehört auch eine große Auswahl an Laborprodukten aus Kunststoff, Spezialprodukte für Life-Science-Anwendungen sowie Verpackungs- und Aufbewahrungslösungen für die pharmazeutische Industrie. Weltweit arbeiten mehr als 1.700 Mitarbeiter an der Entwicklung und Herstellung neuer Produkte und Dienstleistungen, um den hohen Ansprüchen der Kunden in den Laboren dieser Welt gerecht zu werden.

Tradition und Innovation auf einer Stufe

Der Erfolg der Produkte ist noch heute untrennbar verbunden mit dem Begründer Otto Schott. Heute steht die daraus hervorgegangene Firma DWK Life Sciences für ein modernes, globales Unternehmen, das seinen Kunden zuhört, flexibel auf deren Wünsche reagieren kann und viel Wert auf Innovationen und die Verbesserung der Arbeitsabläufe im Labor legt.

So wurde beispielsweise in mittlerweile 40 Produktionsjahren die Duran GL 45 Laborglasflasche weiterentwickelt und verbessert. Hier ist z.B. die ergonomische und mehrfach ausgezeichnete Duran Youtility Laborflasche zu nennen (s. Abb.3a in der Bildergalerie). Mit zahlreichen Varianten und umfangreichem Originalzubehör steht eine breite Palette hochwertiger Produkte und Systeme zur Verfügung. Und die Kombination von Duran Laborglasflaschen mit dem Originalzubehör bietet bis ins Detail abgestimmte Systeme, die optimale Ergebnisse liefern. Ob Temperaturbeständigkeit, chemische Resistenz, USP-Konformität oder Dichtigkeit – mit dem umfangreichen Sortiment an Verschlüssen und Anschluss-Systemen gibt es für jede Anwendung die richtige Lösung.

Es gibt aber nicht nur Weiterentwicklungen rund um die Flasche. Auch einen Laborbecher oder Erlenmeyerkolben kann man verbessern. Zum Beispiel indem man deren Wandstärke erhöht und den oberen Rand verstärkt. Denn so wird das Glas noch widerstandsfähiger und mechanisch stabiler. Auch neue Geometrien, Zusatzeigenschaften oder Beschichtungen werden geprüft und weiterentwickelt. Für diese Innovationen hat das Unternehmen sein Ohr ganz nah an seinen Kunden. Heute beträgt der Anteil an neuen Produkten 6%, vor 2005 waren es 0%. Und die Entwicklungen gehen weiter – für Kunden weltweit.

Duranglas aus den 1940er-Jahren

Anlässlich des Jubiläums „120 Jahre Laborglas“ hat die ehemalige Duran Group 2013 mit einem Gewinnspiel nach dem ältesten Duran-Laborglas gesucht. 40 Betriebe sendeten auf diesen Aufruf hin Fotos ein. Die Galerie der alten Laborgläser ist online abrufbar und zeigt die Fotografien der Fundstücke.

Anhand des aufgedruckten Logos konnte das Alter des Glases bestimmt werden. Das Ergebnis: Die elf ältesten Gläser stammten aus der Zeit vor 1945. Das Los kürte dann Alexandra Lampe, Chemielaborantin bei Akzo Nobel in Ibbenbüren, zur Siegerin des Gewinnspiels. „Meine Kollegen und ich hätten nie gedacht, dass das Glas schon so alt ist. Aber nun erhält es natürlich einen Ehrenplatz bei uns und darf seinen Ruhestand genießen.“ Als Preis für dieses über 60 Jahre alte Fundstück gab es ein Apple Ipad 3.

Weitere Hintergrundinformationen zu den eingereichten Fundstücken finden Sie in folgendem Beitrag:

* K. Speicher: DURAN Group GmbH, 55122 Mainz

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