Normering van borosilicaatglas

"Borosilicaatglas" is een verzamelnaam voor verschillende glassoorten die als gemeenschappelijk kenmerk een boriumoxide-aandeel in de glassamenstelling hebben. Wat in het laboratorium doorgaans wordt aangeduid als borosilicaatglas is in werkelijkheid een specifieke kwaliteit: borosilicaat 3.3, genormeerd in ISO 3585. Daarnaast bestaan andere borosilicaatkwaliteiten (zoals 5.1) en aparte farmaceutische glaskwaliteiten (type I, II en III volgens USP en Ph. Eur.). Dit artikel zet alle relevante normen voor laboratoriumglas op een rij.

Voor algemene eigenschappen van laboratoriumglaswerk, zie laboratorium glaswerk. Voor slijpstukverbindingen specifiek: NS-slijpstukken DIN 12242.

ISO 3585: de norm voor borosilicaatglas 3.3

ISO 3585 heeft de titel Borosilicate glass 3.3 — Properties en specificeert de eisen aan het glastype dat wereldwijd als laboratoriumstandaard geldt. De norm regelt onder andere:

• Chemische samenstelling (oxidefracties).
• Thermische uitzettingscoëfficiënt.
• Maximale gebruikstemperatuur.
• Chemische bestendigheid (hydrolytische, zuur- en alkali-klassen).
• Mechanische eigenschappen.

De aanduiding "3.3" verwijst naar de thermische uitzettingscoëfficiënt: 3,3 × 10−&sup6; K−¹ bij 20 tot 300 °C. Deze waarde is bijna drie keer lager dan die van gewoon natronkalkglas (sodaglas), wat verklaart waarom borosilicaatglas zoveel beter bestand is tegen thermische schok.

De officiële samenstelling van borosilicaat 3.3

De typische samenstelling volgens ISO 3585:

Eigenschappen van borosilicaat 3.3

De kerneigenschappen volgens ISO 3585:

Is borosilicaatglas breekbaar?

Ja — borosilicaatglas is en blijft glas en is dus breekbaar. Het verschil met gewoon natronkalkglas zit in de soort breukgevoeligheid:

• Thermische schok — hier blinkt borosilicaatglas uit. Dankzij de lage uitzettingscoëfficiënt (3,3 × 10⁻⁶ K⁻¹) is het glas bestand tegen temperatuurverschillen tot 160 °C. Gewoon sodaglas breekt doorgaans al bij een ΔT van 40–60 °C. Hierop is ook de schokbestendigheidswaarde in de tabel hierboven gebaseerd.
• Mechanische schok (vallen, stoten) — hier is borosilicaat niet sterker dan gewoon glas. ISO 3585 specificeert wel mechanische eigenschappen (buigsterkte, dichtheid), maar een verhoogde valbestendigheid is geen onderdeel van de norm. Standaard laboratoriumglas breekt bij een stevige stoot of val in scherpe splinters; draag daarom altijd een labjas en handschoenen bij het werken met glaswerk.
• Gehard borosilicaatglas (DIN 7080 / DIN 7081) — aanzienlijk breukvaster. Voor industriële kijkglazen in drukvaten en procesinrichtingen wordt borosilicaatglas thermisch gehard geleverd. Dit geharde glas valt buiten de typische laboratoriumtoepassing; zie de paragraaf over kijkglazen verderop in dit artikel.

Voor een overzicht van de gangbare glassoorten en hun breukgedrag in de laboratoriumcontext, zie ook laboratorium glaswerk.

Hydrolytische, zuur- en alkaliklassen

De chemische bestendigheid van glassoorten wordt genormeerd in drie aparte ISO-normen:

• ISO 719 — hydrolytische bestendigheid bij 98 °C (afgifte van alkali aan water).
• ISO 720 — hydrolytische bestendigheid bij 121 °C (autoclaaftemperatuur), specifiek voor farma.
• ISO 1776 — zuurbestendigheid (zoutzuur 6 mol/l, kokend).
• ISO 695 — alkalibestendigheid (natriumcarbonaat en natriumhydroxide).

Voor borosilicaat 3.3 zijn de klassen vrijwel optimaal: hoogste hydrolytische klasse, hoogste zuurklasse, en de op een na beste alkaliklasse. Alleen tegen heet, geconcentreerd loog blijft glas (ook borosilicaat) gevoelig — dit is een fundamenteel kenmerk van silica-gebaseerd glas, niet specifiek voor borosilicaat.

Borosilicaat 5.1: het andere borosilicaatglas

Naast 3.3 bestaat borosilicaat 5.1, met een thermische uitzettingscoëfficiënt van 5,1 × 10−&sup6; K−¹. Dit glas heeft een hoger natrium- en boriumgehalte en een lagere productiekost. In Europa wordt het vrijwel uitsluitend gebruikt voor:

• Farmaceutische primaire verpakkingen van type I (zie verderop).
• Verlichtingsglas, oogspoelflessen.
• Goedkoper onderwijsglaswerk — al wordt ook in onderwijslaboratoria steeds vaker 3.3 gebruikt.

Borosilicaat 5.1 is duidelijk minder thermisch schokbestendig dan 3.3. Voor algemeen laboratoriumwerk is 3.3 daarom altijd de juiste keuze.

Wilt u voor uw reageerbuizen bepalen of Borosilicaat 3.3, Borosilicaat 5.1 of AR-glas de juiste keuze is? Onze reageerbuizen keuzewijzer koppelt de normverschillen tussen ISO 3585 en ISO 4142 direct aan uw toepassingscriteria: verhitting, autoclaaf, chemicaliën en hergebruik.

Farmaceutisch glas: type I, II en III

Voor primaire farmaceutische verpakkingen (injectieflacons, ampullen, infuusflessen) gelden aanvullende eisen voor de afgifte van alkali aan de inhoud. Zowel USP (Verenigde Staten) als de Europese Pharmacopoea (Ph. Eur.) classificeren farmaglas in drie typen:

De aanduiding HGA (Hydrolytic Glass class A) verwijst naar de test volgens ISO 720 bij 121 °C; HGB (Hydrolytic Glass class B) naar ISO 719 bij 98 °C. Voor regulier laboratoriumglas geldt doorgaans alleen de HGB-klasse.

Is borosilicaatglas gezond en veilig?

Ja. Borosilicaatglas 3.3 is chemisch inert: het geeft geen ionen, zware metalen of toxische stoffen af aan voedsel, water of geneesmiddelen. Dat is geen marketingclaim maar een genormeerde eigenschap, vastgelegd in meerdere erkende normen:

• Voedselveiligheid (FDA) — in de Verenigde Staten erkent de FDA borosilicaatglas als Generally Recognized As Safe (GRAS) voor contact met levensmiddelen. Het glas bevat van nature geen lood, cadmium of andere zware metalen die in goedkoper glaswerk weleens als vloeimiddel worden toegepast.
• Farmaceutische normen (USP Type I / Ph. Eur.) — zoals hierboven beschreven voldoet borosilicaatglas aan de strengste farmaceutische klasse voor primaire verpakkingen (HGA 1 conform ISO 720 bij 121 °C). De ionenafgifte aan de inhoud is minimaal, ook na herhaalde sterilisatiecycli.
• Hydrolytische klasse 1 (ISO 719) — de laagste meetbare alkali-afgifte aan water bij 98 °C. De pH van waterige inhoud wordt niet aangetast door het glas, wat borosilicaat 3.3 bij uitstek geschikt maakt voor het opslaan van biologische monsters en gevoelige waterige oplossingen.

Kanttekening: de chemische inertie geldt voor gangbare laboratorium- en voedselcontactomstandigheden. Geconcentreerd loog (NaOH > 30%) en watervrij fluorwaterstofzuur zijn de bekende uitzonderingen — deze tasten ook borosilicaatglas aan. Dat wordt in de norm uitgedrukt als alkaliklasse A2 (ISO 695) in plaats van de hoogste A1: een fundamenteel kenmerk van alle silica-gebaseerde glazen.

Hoe herken je type 3.3 versus 5.1?

Aan het glas zelf is het type niet eenvoudig te herkennen. De manier waarop:

• Merknaam — DURAN, PYREX en SIMAX zijn alle 3.3. Schott Fiolax is 5.1 (voor farma).
• Productdocumentatie — fabrikanten vermelden het glastype in catalogi en datasheets.
• Brekingsindex — 3.3 heeft een lagere brekingsindex (1,473) dan 5.1 (1,479). Met een refractometer meetbaar, maar in de praktijk zelden gedaan.
• Dichtheid — 3.3 is iets lichter (2,23 g/cm³) dan 5.1 (2,34 g/cm³). Met nauwkeurige weegmethoden te onderscheiden.

In de praktijk vertrouwt men op de fabrikant en op de merknaaminscriptie. Geen merk = onbekend glastype.

Andere glassoorten in het lab

Naast borosilicaat komen in het laboratorium enkele andere glassoorten voor:

• Natronkalkglas (sodaglas) — eenvoudig vensterglas; lage chemische bestendigheid en hoge uitzettingscoëfficiënt. Komt voor in goedkoop wegwerpglaswerk (reageerbuizen, objectglaasjes).
• Kwartsglas (silicaglas) — bestaat vrijwel volledig uit SiO₂. Bestand tot ruim 1000 °C en transparant voor UV-licht tot 170 nm. Voor UV-cuvetten, hoge-temperatuurtoepassingen en thermogravimetrie. Veel duurder dan borosilicaatglas.
• Aluminosilicaatglas — voor speciale toepassingen waar nog hogere temperatuurbestendigheid en chemische resistentie vereist zijn. Komt voor in bepaalde ovenruiten en hoogtemperatuur-laboratoriumglas.
• Glaskeramiek — geen klassiek glas; een gekristalliseerd materiaal (Nextrema, Ceran). Voor kookplaten, kijkglas in hoge-temperatuurtoepassingen.

Kijkglazen voor industrieel gebruik: DIN 7080 en DIN 7081

Naast de generieke ISO-normen voor borosilicaatglas bestaan er specifieke DIN-normen voor gehard borosilicaatglas dat als kijkglas in industriële installaties, ovens en reactorvaten wordt toegepast:

• DIN 7080 — ronde kijkglazen van gehard borosilicaatglas. De norm legt de maatreeks (diameters), de maattoleranties, de minimale breuksterkte en het toegestane temperatuurbereik vast voor kijkglazen in drukvaten en industriële processen.
• DIN 7081 — rechthoekige (strokenvormige) kijkglazen van gehard borosilicaatglas. Wordt onder andere toegepast in vloeistofstandsmeters en doorstroomindicatoren.

Het thermisch harden verhoogt de mechanische breuksterkte beduidend ten opzichte van standaard laboratoriumborosilicaatglas, maar verandert de chemische samenstelling niet: de ISO 3585-eigenschappen voor chemische bestendigheid blijven van toepassing. DIN 7080 en DIN 7081 zijn in de laboratoriumcontext minder gangbaar; ze zijn relevant voor procesinstallaties waarbij directe visuele inspectie van het lopende proces is vereist.

Markering en herkenning

Hoogwaardig laboratoriumglas draagt een ingegoten of ingeëtste merknaam (DURAN, PYREX, SIMAX). Daarnaast staan op maatglaswerk klasse-aanduidingen (A of B), op slijpstukglaswerk de NS-maat (bijv. NS 29/32), en op flessen de GL-maat van de schroefdraad. Voor farmaceutisch glas wordt soms aanvullend het type vermeld ("Type I borosilicate").

Een productdatasheet of catalogus van de fabrikant is de definitieve bron voor de toegepaste glassoort. Bij twijfel: vraag het materiaalcertificaat aan.

Het assortiment laboratoriumglaswerk van Labvakhandel is grotendeels vervaardigd uit borosilicaatglas 3.3 — van bekers en erlenmeyers tot laboratoriumflessen en reageerbuizen.

Disclaimer: dit artikel geeft een toelichting op normen en standaarden zoals die op het moment van schrijven gangbaar zijn. Normen worden periodiek herzien en ingetrokken. Raadpleeg voor de actuele, juridisch bindende versie altijd de officiële uitgevende instantie (zoals NEN, ISO, DIN, ASTM of USP) of een geaccrediteerde adviseur. Labvakhandel.nl aanvaardt geen aansprakelijkheid voor beslissingen genomen op basis van deze informatie.