Was ist ein Thermoschock?

Glas dehnt sich beim Erwärmen aus und zieht sich beim Abkühlen zusammen.

Erfolgt die Temperaturänderung im gesamten Glas relativ gleichmäßig, bleiben die Spannungen normalerweise geringer.

Ändert ein Bereich seine Temperatur jedoch deutlich schneller als ein anderer, entstehen unterschiedliche Ausdehnungs- oder Schrumpfbewegungen.

Dadurch werden innere Spannungen erzeugt.

Mögliche Folgen sind:

  • Mikrorisse,
  • sichtbare Risse,
  • Oberflächenschäden,
  • plötzlicher Glasbruch.

Entscheidend ist daher nicht nur die Temperatur selbst, sondern auch, wie schnell und ungleichmäßig sie sich verändert.

Hauptursachen eines Thermoschocks

1. Heißes Glas auf einer kalten Oberfläche

Wird ein heißes Becherglas oder ein Kolben direkt auf Metall, Stein oder eine kalte Keramikfläche gestellt, kann der Boden deutlich schneller abkühlen als der obere Bereich.

Dadurch können erhebliche Spannungen entstehen.

2. Kalte Flüssigkeit in heißem Glas

Wird eine sehr kalte Flüssigkeit plötzlich in ein heißes Glasgefäß gegeben, kühlen die Kontaktflächen schnell ab.

Das Eintauchen von heißem Glas in kaltes Wasser kann einen besonders starken Thermoschock verursachen.

3. Zu schnelles Erwärmen von kaltem Glas

Ein Thermoschock kann auch beim Erwärmen auftreten.

Sehr kaltes Glas sollte nicht unmittelbar einer intensiven Wärmequelle ausgesetzt werden.

4. Ungleichmäßiges Erwärmen

Wird Wärme auf einen kleinen Bereich konzentriert, können innerhalb des Glases große Temperaturunterschiede entstehen.

5. Erwärmen von nassem Glas

Wassertropfen auf der Außenseite können lokale Temperaturunterschiede begünstigen. Vor Anwendungen bei hohen Temperaturen sollte daher auch der Oberflächenzustand berücksichtigt werden.

Warum Borosilikatglas 3.3?

Borosilikatglas 3.3 besitzt einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Dadurch entstehen bei Temperaturänderungen geringere Dimensionsänderungen als bei vielen anderen Glasarten.

Deshalb wird Borosilikat 3.3 häufig für Bechergläser, Erlenmeyerkolben, Rundkolben, Laborflaschen und Reaktionsgefäße verwendet.

Die hohe Temperaturwechselbeständigkeit ist jedoch nicht unbegrenzt.

Welchen Einfluss hat die Wandstärke?

Dickwandiges Glas benötigt länger, bis Innen- und Außenseite eine ähnliche Temperatur erreichen.

Wird ein heißes, dickwandiges Glasgefäß außen sehr schnell abgekühlt, kann die Außenseite bereits schrumpfen, während der Innenbereich noch heiß ist.

Eine größere Wandstärke bedeutet deshalb nicht automatisch eine höhere Thermoschockbeständigkeit.

Kratzer und Mikrorisse

Kratzer, Mikrorisse und kleine Stoßschäden können Spannungskonzentrationen erzeugen.

Unter thermischer Belastung können sich solche Defekte vergrößern und schließlich zum Bruch führen.

Laborglas sollte deshalb vor dem Erhitzen kontrolliert werden.

Wie lässt sich ein Thermoschock vermeiden?

Grundsätzlich sollten abrupte und ungleichmäßige Temperaturänderungen vermieden werden.

Laborglas sollte kontrolliert erwärmt und abgekühlt werden. Heißes Glas sollte nicht direkt auf sehr kalte oder nasse Flächen gestellt werden.

Außerdem sollten die Temperaturgrenzen und Anwendungshinweise des Herstellers beachtet werden.

Wie sollte heißes Glas abkühlen?

Heißes Laborglas sollte möglichst langsam auf einer geeigneten, trockenen und hitzebeständigen Oberfläche abkühlen.

Ziel ist es, große Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Bereichen des Glases zu vermeiden.

Kann thermisch geschädigtes Glas weiterverwendet werden?

Glasgeräte mit sichtbaren Rissen, Absplitterungen oder anderen relevanten Schäden sollten nicht weiterverwendet werden.

Besondere Vorsicht gilt bei Anwendungen mit Druck, Vakuum oder hohen Temperaturen.

Fazit

Ein Thermoschock entsteht vor allem durch schnelle und ungleichmäßige Temperaturänderungen.

Borosilikatglas 3.3 bietet aufgrund seiner geringen Wärmeausdehnung eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit, besitzt jedoch ebenfalls praktische Grenzen.

Kontrolliertes Erwärmen, langsames Abkühlen und regelmäßige Sichtkontrollen tragen wesentlich dazu bei, Thermoschäden zu vermeiden.