Informationen zu DURAN®


Bechergläser, Erlenmeyerkolben, Rundkolben und Reagenzgläser sowie Aufbauten aus Kolben, Kühlspiralen, Destillierbrücken und anderen Glasbauteilen prägen das klassische Bild des chemischen Labors. Der Werkstoff Glas hat eine lange Tradition im Labor und wurde ständig weiterentwickelt, um die hohen Anforderungen des chemischen Labors optimal zu erfüllen:
  • Ausgezeichnete chemische Resistenz
  • Minimale Ionenabgabe
  • Höchste Form- und damit Volumenstabilität
  • Unempfindlichkeit gegen Erhitzung und Temperaturwechsel
  • Transparenz

Was ist Glas?
Glas ist ein anorganisches Schmelzprodukt, das ohne Kristallisation erstarrt. Die Grundbestandteile sind Netzwerkbildner und Netzwerkwandler. Typische Netzwerkbildner sind Kieselsäure (SiO2), Borsäure (B2O3), Phosphorsäure (P2O5) und unter gewissen Umständen auch Aluminiumdioxid (AI2O3). Diese Stoffe sind in der Lage, Anteile von Metalloxiden zu lösen, ohne den glasigen Charakter zu verändern. Die eingebauten Metalloxide sind also nicht glasbildend beteiligt, sondern verändern als „Netzwerkwandler“ bestimmte physikalische Eigenschaften der Glasstruktur. Zahlreiche chemische Substanzen haben die Eigenschaft, aus dem schmelzflüssigen Zustand glasig zu erstarren. Die Glasbildung setzt zwischen den Atomen oder Atomgruppen bestimmte Bindungsarten (Atombindung und Ionenbindung) voraus und ist abhängig von der Abkühlgeschwindigkeit. Schon in der Schmelze neigen sie dazu, sich durch Polymerisation weitgehend ungeordnet räumlich zu vernetzen. Glas bildet bei der Abkühlung aus dem flüssigen Aggregatzustand ein amorphes „Netzwerk“. Die an der Glasbildung hauptsächlich beteiligten Komponenten werden deshalb als „Netzwerkbildner“ bezeichnet. In dieses Netzwerk können Ionen eingebaut werden, die die Netzwerkstruktur und damit die Glaseigenschaften verändern. Sie werden daher „Netzwerkwandler“ genannt.

DURAN®-Glas
Sehr gute chemische Resistenz, nahezu inertes Verhalten, eine hohe Gebrauchstemperatur, minimale Wärmeausdehnung sowie die hierdurch bedingte hohe Temperaturwechsel­beständigkeit zählen zu den herausragenden Eigenschaften von DURAN®-Glas. Durch dieses optimale physikalische und chemische Verhalten ist DURAN®-Glas für den Einsatz im Laborbereich sowie für große Anlagen im chemischen Apparatebau hervorragend geeignet. Darüber hinaus gilt es als technisches Universalglas in allen Anwendungsbereichen, in denen extreme Hitzebeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit, mechanische Festigkeit sowie außergewöhnliche chemische Resistenz gefordert werden. Die Eigenschaften von DURAN® entsprechen den Vorgaben der DIN ISO 3585. Gegenüber anderen Borosilikat-Gläsern zeichnet sich DURAN® durch eine sehr konstante, technisch reproduzierbare Qualität aus.

Chemische Zusammensetzung von DURAN®
SiO2 81 Gew.-%
B2O3 13 Gew.-%
Na2O/K2O 4 Gew.-%
AI2O3 2 Gew.-%

DURAN®-Glas ist gegen Wasser, neutrale und saure Salzlösungen, starke Säuren und deren Mischungen, Chlor, Brom, Jod und organische Substanzen und auch gegen Halogene wie z.B. Chlor oder Brom sehr beständig. Auch gegen Laugen ist seine Beständigkeit gut. Lediglich Flusssäure, fluoridhaltige Lösungen, hoch erhitzte Phosphorsäure und stark alkalische Lösungen greifen mit steigender Konzentration und Temperatur zunehmend die Glasoberfläche an. Durch dasnahezu inerte Verhalten gibt es keine Wechselwirkungen (z.B. Ionenaustausch) zwischen Medium und Glas, und ein störender Einfluss auf die Experimente ist praktisch ausgeschlossen.

Hydrolytische Beständigkeit
Die hydrolytische Beständigkeit wird in zwei Verfahren, bei 98 °C und bei 121 °C bestimmt:
1. Nach DIN ISO 719 ist DURAN® der höchsten Wasserbeständigkeitsklasse 1 (von fünf Klassen) zugeordnet. Es wird die Menge Na2O/g Glasgries gemessen, die sich nach einer Stunde in Wasser bei 98 °C herauslöst. Bei DURAN® beträgt diese Menge weniger als 3 μg/g Glasgries.

2. Auch nach DIN ISO 720 entspricht DURAN® der Klasse 1 (von drei Klassen). Hier beträgt die nach einer Stunde bei
121 °C herausgelöste Menge Na2O weniger als 62 μg/g Glasgries. Aufgrund der guten hydrolytischen Beständigkeit
entspricht DURAN® den Richtlinien der USP, EP und JP und ist ein Neutralglas bzw. entspricht Glastyp I. Daher kann es 
nahezu uneingeschränkt in pharma-
zeutischen Anwendungen und in Kontakt
mit Lebensmitteln eingesetzt werden.
 
 
Säurebeständigkeit
Die Säurebeständigkeit kann in
zwei Verfahren bestimmt werden:
1. Nach DIN ISO 12116 entspricht
DURAN® der Säurebeständigkeits-
klasse I (von vier Klassen). Hierbei
wird an feuerblanken Glasober-
flächen der Säureabtrag als zeit-
abhängiger Gewichtsverlust unter
Einwirkung von 18 %iger Salzsäure
gemessen. Nach dreistündigem
Kochen liegt dieser bei DURAN®
bei nur 0,3 mg/dm2.

2. Nach DIN ISO 1776 wird die
angegriffene Schichtdicke des Glases
in Abhängigkeit von der Art der Säure
und ihrer Konzentration geprüft. Die Ergebnisse für vier Säuren sind in
nebenstehender Grafik dargestellt. Der größte Angriff findet bei Säuren mit
einer Konzentration von 4-7 n statt. Bei höheren Konzentrationen nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit deutlich ab, so dass die angegriffenen Schichtdicken auch nach Jahren nur im Bereich einiger μm liegen. Bei den typischen Wanddicken der Laborglasgeräte spielt dieser
Säureangriff keine nennenswerte Rolle.



Laugenbeständigkeit
DURAN® entspricht der Klasse 2 der nach DIN ISO 695 in drei Laugenklassen eingeteilten Gläser. Der Oberflächen-
abtrag nach dreistündigem Kochen in einer Mischung aus gleichen Volumenanteilen Natriumhydroxidlösung (Konzentration 1 mol/l) und Natrium-
carbonatlösung (Konzentration 0,5 mol/l) beträgt nur ca. 134 mg/100 cm². Der Laugenabtrag verhält sich direkt proportional zur Zeit. Er setzt jedoch erst bei Temperaturen über 60 °C spürbar ein. Bei niedrigeren Temperaturen ist auch über Jahre hinweg die Wanddicken-
verringerung kaum merkbar. Langzeit-
versuche bei 50 °C mit einer DURAN®-Rohrleitung, die ständig von einer NaOH-
Lösung mit 1 mol/l Konzentration
durchströmt wird, ergeben erst nach
25 Jahren einen Glasabtrag von 1 mm.

Temperaturbeständigkeit beim
Erhitzen und Temperaturwechselbeständigkeit
Die höchstzulässige kurzfristige Dauergebrauchstemperatur von DURAN® beträgt 500 °C, die empfohlene Dauergebrauchstemperatur von DURAN® beträgt 350 °C. Kurzzeitig kann diese überschritten werden. Ab 560 °C wird DURAN® weich und ab einer Temperatur von 820 °C geht es in den flüssigen Zustand über. DURAN® zeichnet sich aufgrund eines sehr kleinen Längenausdehnungskoeffizienten
(a = 3,3 x 10-6 K-1) durch hohe Temperaturwechselbeständigkeit (bis Δ = 100 K) aus. Das bedeutet, dass sich das Glas bei einer Temperaturänderung von 1 K um nur 3,3 x 10-6 relative Längeneinheiten verändert. Die Temperaturwechsel­beständigkeit ist abhängig von der Wandstärke und der Geometrie der Produkte.

 
Temperaturbeständigkeit beim Einfrieren
DURAN® kann bis zur maximal möglichen negativen Temperatur abgekühlt werden und eignet sich auch bei Verwendung in flüssigem Stickstoff (ca. -196 °C). Während des Einfrierens ist jedoch auch auf die Ausdehnung des Inhalts zu achten. Allgemein wird für DURAN®-Produkte der Einsatz bis -70 °C empfohlen. Dabei sind neben der Geometrie der Produkte auch die Eigenschaften der verwendeten Zusatzkomponenten zu beachten. Beim Abkühlen und Auftauen muss darauf geachtet werden, dass der Temperaturunterschied nicht größer als 100 K ist. In der Praxis empfiehlt sich deshalb ein stufenartiges Abkühlen und Erhitzen.

Einsatz in der Mikrowelle
DURAN®-Laborgläser sind für den Einsatz in Mikrowellen geeignet.

Physikalische Eigenschaften von gebräuchlichen technischen Glassorten
Bezeichnung Linearer Ausdehungskoeffizient
(20 °C / 300 °C)
Transformationstemperatur
(°C)
Dichte
(g/cm³) 
DURAN® 3,3  525 2,23
Kalk-Soda-Glas 9,1 525 2,5
SBW 6,5 555 2,45

Optische Eigenschaften
DURAN® ist klar und farblos. Im Spektralbereich zwischen 310 und 2.200 nm ist die Absorption von DURAN® vernachlässigbar gering. Größere Schichtdicken (axiale Durchsicht bei Rohren) erscheinen leicht gelb/grünlich. Für lichtempfindliche Substanzen werden DURAN®-Oberflächen mit brauner Diffusionsfarbe eingefärbt. Dabei ergibt sich eine hohe Absorption kurzwelligen Lichts. Die Absorptionskante liegt bei ca. 500 nm. Bei fotochemischen Verfahren ist die Lichtdurchlässigkeit von DURAN® im ultravioletten Bereich von besonderer Bedeutung. Am Transmissionsgrad im UV-Bereich ist erkennbar, dass sich fotochemische Reaktionen durchführen lassen, z.B. Chlorierungen und Sulfochlorierungen. Das Chlormolekül absorbiert
im Bereich von 280 bis 400 nm und dient somit als Überträger der Strahlungsenergie.


Braunfärbung von DURAN®-Glas
Die Braunfärbung ermöglicht die Lagerung von lichtempfindlichen Substanzen in DURAN®-Laborgläsern. Um die Artikel einzufärben, wird eine spezielle Farbträger-Diffusionsfarbe ausschließlich auf die Außenseite des Glasartikels aufgebracht. Die Beschichtung wird anschließend eingebrannt und ist deshalb resistent gegen Chemikalien und die Reinigung in der Spülmaschine. Die DURAN®-Eigenschaften im Innern der Flasche bleiben erhalten, und eine Wechselwirkung zwischen Farbe und Inhalt ist ausgeschlossen.

Konformität mit Normen und Richtlinien
Neben der internationalen Norm DIN ISO 3585, in der die Eigenschaften des Borosilikatglases 3.3 festgelegt sind, entsprechen DURAN®-Laborgläser den Normen für Laborglasgeräte aus Glas. Auf den jeweiligen Produktseiten dieses Katalogs ist die jeweilige DIN-ISO-Norm angegeben. DURAN® ist ein Neutralglas hoher hydrolytischer Beständigkeit und gehört deshalb zur Glasart I nach dem Europäischen Arzneibuch (EP, Kap. 3.2.1), dem Japanischen Arzneibuch (JP, Kap. 7.01), der United States Pharmacopeia (USP, Section: 660) und
National Formulary.

Reinigung von Laborgeräten aus Glas
Laborgeräte aus DURAN®-Glas können manuell im Tauchbad oder maschinell in der Laborspülmaschine gereinigt werden. Da eine Verunreinigung der Laborgläser während des Transportes zum Kunden nie ganz auszuschließen ist, sollten Laborglasartikel vor der ersten Benutzung gereinigt werden. Um die Laborgeräte zu schonen, sollten sie unmittelbar nach dem Gebrauch bei niedriger Temperatur, kurzer Verweildauer und geringer Alkalität gereinigt werden. Laborglasgeräte, die mit infektiösen Substanzen oder mit Mikroorganismen in Berührung gekommen sind, müssen entsprechend den gültigen Richtlinien behandelt werden. In Abhängigkeit von der Substanz kann ein Autoklavieren (Abtöten von Mikroorganismen) vor der Reinigung erforderlich sein.

1. Manuelle Reinigung
Im Wisch- und Scheuerverfahren mit Lappen oder Schwamm und Reinigungslösung sind abrasive Scheuermittel zu vermeiden, da diese die Glasoberfläche verletzen. Eine Oberflächenverletzung kann die Glaseigenschaften beeinträchtigen und die weitere Verwendung der Produkte einschränken. Im Tauchbad können Laborgläser mit den üblichen Laborreinigungslösungen gereinigt werden. In der Regel sind Raumtemperatur und 20 bis 30 Minuten Einwirkzeit ausreichend. Abschließend wird das Glas mit Leitungswasser und dann mit destilliertem Wasser gespült. Nur bei hartnäckigen Verschmutzungen sollte die Temperatur erhöht und die Einwirkzeit verlängert werden. Bei Laborgläsern sind längere Einwirkzeiten bei über 70 °C in stark alkalischen Medien zu vermeiden, da dies zur Schädigung der Bedruckung führen kann. Starke mechanische Belastungen bei der Reinigung sind ebenfalls zu vermeiden.

2. Maschinelle Reinigung
Die Reinigungsprogramme der Laborspülmaschinen sind schonender als das Tauchbad, denn nur während der Spülphasen kommen die Instrumente mit der Reinigungslösung in Kontakt. Glasoberfläche und Beschriftung werden dadurch geschont. Anwendbar sind die üblichen maschinellen Reinigungslösungen.

Desinfektion von Laborgeräten aus Glas
Laborgeräte aus Glas können desinfiziert werden. Bei manueller Reinigung wird dies mit Desinfektionsreinigern erreicht. Bei maschineller Reinigung sind physikalisch-thermische Verfahren (10 Minuten Haltezeit bei 93 °C lt. BGA) oder chemo-thermische Verfahren anwendbar. Sofern erforderlich, können die Laborgeräte danach dampfsterilisiert werden.

Dampfsterilisation von Laborgeräten aus Glas
Nach DIN 58900, Teil 1, 1986 und DIN 58946, Teil 1/2, 1987 versteht man darunter „das Abtöten bzw. das irreversible Inaktivieren aller vermehrungsfähigen Mikroorganismen“ unter Einwirkung von „gesättigtem Wasserdampf von mindestens 120 °C und 2 bar“. Als Mindesteinwirkzeit (Abtötungszeit + Sicherheitszuschlag) werden te = 20 Minuten bei 121 °C genannt. Die erhöhte Dampftemperatur von 121 °C ist nur bei erhöhtem Druck von 2 bar zu erreichen. Gefäße dürfen nur mit geöffnetem Verschluss dampfsterilisiert werden, um einen zusätzlichen Druckaufbau und ein damit verbundenes Bersten zu vermeiden.

Hinweise zur Sterilisation
  • Verschmutzte Laborgeräte müssen vor der Dampfsterilisation gründlich gereinigt werden.
  • Schmutzreste backen während des Dampfsterilisierens an und schließen Mikroorganismen ein, so dass diese in der Schmutzmatrix geschützt werden und nicht wirksam abgetötet werden können. Chemikalien, die in der Schmutzmatrix eingebettet sind, können aufgrund der hohen Sterilisationstemperatur die Glasoberfläche schädigen.
  • Behälter sind während der Dampfsterilisation zu öffnen, um Überdruck zu vermeiden.
  • Eine wirksame Sterilisation wird nur dann erreicht, wenn der Dampf gesättigt ist und ungehindert an alle kontaminierten Stellen gelangen kann.


Wichtige Sicherheitshinweise für den Anwender
  • Vor Verwendung von DURAN®-Glasartikeln sollten diese auf Eignung überprüft werden.
  • Defektes Laborglas stellt eine nicht zu unterschätzende Gefahrenquelle dar (z.B. Schnittverletzungen, Verätzungen, Infektionsrisiko). Ist eine fachgerechte Reparatur wirtschaftlich nicht sinnvoll oder nicht möglich, muss das Laborglas ordnungsgemäß entsorgt werden.
  • Eine Reparatur sollte nur von Fachleuten vorgenommen werden, um eine weitere sichere Verwendung zu gewährleisten.
  • Glasgeräte nur unter Berücksichtigung der Temperaturwechselbeständigkeit T = 100 K abrupten Temperaturänderungen aussetzen.
  • Apparaturen durch geeignetes Stativmaterial standsicher und spannungsfrei aufbauen.
  • Glasgeräte, die unter Druck oder Vakuum stehen, müssen vorsichtig berührt werden, um Oberflächenbeschädigungen zu vermeiden.
  • Um Spannungen im Glas zu vermeiden, dürfen evakuierte bzw. druckbelastete Glasgefäße nicht einseitig oder mit offener Flamme erhitzt werden.
  • Vor jeder Evakuierung bzw. jeder Druckbelastung sind die Glasgefäße einer Sichtkontrolle auf einwandfreien Zustand zu unterziehen.
  • Glasgeräte nie abrupten Druckänderungen aussetzen, z.B. evakuierte Glasgeräte nie schlagartig belüften.


Entsorgung
DURAN®-Laborglas auf keinen Fall zur Entsorgung in die normale Altglassammlung geben, da es aufgrund seines hohen Schmelzpunktes Probleme beim Einschmelzen mit den anderen Recyclingscherben (Kalk-Soda-Glas) verursacht. Der Anwender hat Sorge zu tragen, dass das Glas rückstandsfrei über den Hausmüll oder abhängig von möglicher Kontamination ordnungsgemäß entsprechend der gültigen Richtlinien entsorgt wird.
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