Treatment of soda-lime-silica glass surfaces with fluorine-containing gases

Abstract

Laboratory investigations are carried out to elucidate the interaction between fluorine-containing gases and glass surfaces in the temperature range between 450 and 650 °C. The influence of tetrafluoromethane and difluoroethane (1 vol% in air atmosphere) is studied upon two soda-lime-silica glasses, a tube glass (Danner drawing process) and a flat glass (Fourcault drawing process). The reactions in the gas atmosphere are investigated mass-spectrometrically, the changes of the glass surfaces are studied by means of scanning electron microscopy and infrared reflection spectroscopy. The atmosphere doped with tetrafluoromethane has no effect on the glass surface, whereas the treatment with difluoroethane leads to dealkalized glass surfaces and to the incorporation of fluorine into the silicate network. A reaction mechanism is proposed to explain the dealkalization process and the fluorine incorporation. Es werden Laborversuche zur Aufklärung der Wechselwirkung zwischen fluorhaltigen Gasen und Glasoberflächen im Temperaturbereich zwischen 450 und 650 °C durchgeführt. Untersucht wird der Einfluß von Tetrafluormethan und Difluoräthan (Volumenanteil in Luftatmosphäre: 1 %) auf zwei Kalk-Natronsilicatgläser, ein Rohrglas (Danner-Ziehverfahren) und ein Flachglas (Fourcault-Ziehverfahren). Die Reaktionen in der Gasatmosphäre werden massenspektrometrisch, die Veränderungen der Glasoberflächen mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie und der Infrarot-Reflexionsspektroskopie verfolgt. Während die mit Tetrafluormethan dotierte Atmosphäre keine Veränderung der Glasoberfläche bewirkt, führt die Behandlung mit Difluoräthan zu entalkalisierten Glasoberflächen und zum Einbau von Fluor in das Silicatnetzwerk. Es wird ein Reaktionsmechanismus für den Entalkalisierungsvorgang und für den Fluoreinbau vorgeschlagen.