Hittebestendig glas begrijpen: typen, toepassingen en voordelen

Hittebestendig glas is glas dat meer weerstand biedt tegen thermische schok dan normaal glas. Het is daarom geschikt voor industriële, bouw- en kooktoepassingen waar temperatuursveranderingen normaal glas zouden laten bersten. Hittebestendig glas is meestal borosilicatenglas, gehard sodakalkglas, of glas-keramiek. Glas bakwerk wordt vaak door het grote publiek Pyrex® genoemd, maar dit is eigenlijk een handelsmerk van Corning®, Inc., een grote fabrikant van glas- en keramiekproducten.

Wanneer de meeste materialen verwarmd worden, zakken ze uit; bij afkoeling krimpen ze. Deze eigenschap heet thermische uitdijting, en het getal dat aangeeft hoeveel een materiaal uitdijt of krimpt, heet de thermische uitdijtingscoëfficiënt. Glas heeft een hoge thermische uitdijtingscoëfficiënt, wat betekent dat het bij verwarmen zeer snel uizet. Deze snelle uitdijting kan het glas laten bersten, een gevolg bekend als thermische schok. Glas kan gemaakt worden om thermische schok te weerstaan door de chemische samenstelling, de productiemethode, of beide te veranderen.

Meeste normaal glas wordt gemaakt door siliciumdioxide, kalk, natriumcarbonaat en kleine hoeveelheden andere mineralen te mengen. Dit heet sodakalkglas en wordt gebruikt voor glasflessen, potten, vensterramen, en andere veelvoorkomende toepassingen. In de late 19e eeuw ontdekte de Duitse chemicus Otto Schott borosilicatenglas door boor toe te voegen aan de mengsel.

Borosilicatenglas is lichter en sterker dan sodakalkglas, heeft een hogere smeltpunt, en een veel lagere thermische uitdijtingscoëfficiënt. Het wordt gebruikt voor hittebestendig laboratoriumglaswerk, zoals buisjes; voor bak- en serveringschalen; en in industriële toepassingen waar hoge weerstand tegen thermische schok nodig is, zoals thermische isolatietegels. Het wordt ook gebruikt als hoogwaardig optisch glas – in grote telescopen, bijvoorbeeld – omdat het licht goed doorlaat en vormverandering weerstaat.

Corning® populariseerde het gebruik van borosilicatenglas in bakwerk onder de merknaam Pyrex®, maar de meeste Pyrex® die in de VS verkocht wordt, is gehard sodakalkglas. Gehard glas is tijdens de productie warmtebehandeld, waardoor het interne deel van het glas krimpt en de oppervlaktespanning toeneemt, wat resulteert in een betere balans van spanningen in het glas. Gehard glas is sterker dan ongehard glas, en weerstaat thermische schok beter.

Hittebestendig gehard glas wordt gebruikt in kookgerei en in glas open haard schermen. Het hoofdnadeel van dit type glas is dat de vorm na afkoeling niet meer gewijzigd kan worden. Snijden of krabben van gehard glas ontwricht de interne spanningen, waardoor het gemakkelijk breekt. Wanneer het breekt, neigt het ertoe in kleine stukjes te breken in plaats van grote, scherpe fragmenten. Om die reden wordt het vaak gebruikt in autoruiten.

Glas-keramiek is glas dat warmtebehandeld is tot kristallen in het glas beginnen te vormen. Door de hoeveelheid kristallen te variëren, is het mogelijk om hittebestendig glas te creëren met een breed bereik aan mogelijke thermische uitdijtingscoëfficiënten. Glas-keramiek wordt meestal gebruikt voor glas kookplaten en kookoppervlakken, voor open haard schermen, en voor vuurvaste glaspanelen. In de bouw is een raam of glaspaneel dat als "vuurvast" beschreven wordt, meestal sodakalkglas dat met glas-keramiek ge glasuurd is, of bestaat uit twee ruiten gevuld met een brandvertragend materiaal.