Verdampfungsvorgänge an einem Na₂O-CaO-SiO₂-Glas Dampfdruck- und Konzentrationsprofilmessungen

Abstract

Einleitend wird ein Vergleich zwischen der Knudsen-Effusions- und der Mitführungsmethode zur Messung von Dampfdrücken an Glasschmelzen angestellt. Die Verdampfung wird mit Hilfe zweier verschiedener Mitführungsapparaturen am 74 SiO₂ * 16 Na₂O * 10 CaO-Glas (Angaben in Gew.- %) zwischen 1075 und 1335 °C bei unterschiedlichen Wasserdampfpartialdrücken untersucht. An Hand von Verdampfungsmessungen als Funktion der Strömungsgeschwin-digkeit des Trägergases läßt sich der Bereich der Dampfsättigung ermitteln. Die höchsten Dampfdrücke werden gemessen, wenn die Schmelze gerührt wird, da dadurch eine Oberflächenverarmung der Glasschmelze an Na₂O vermieden wird. Nichtgerührte Schmelzen zeigen einen niedrigeren „effektiven" Dampfdruck, verhalten sich aber nach einer bestimmten Verdampfungszeit wie homogene Schmelzen. Mit einer Elektronenstrahlmikrosonde wurden im Anschluß an den Verdampfungsvorgang die Konzentrationsprofile von Natrium, Calcium und Silicium in den Glasproben gemessen, und zwar für verschiedene Verdampfungszeiten und -temperaturen. In Frage kommende Verdampfungsmechanismen bei gesättigter und ungesättigter Dampfphase werden diskutiert. Volatilization processes from a soda-lime-silica glass Measurement of vapour pressures and concentration profiles First the Knudsen effusion and transportation methods of determining vapour pressures of glass melts are compared. Two different sets of apparatus have been used to obtain data for a (wt %) 74 SiO₂, 16 Na₂O, 10 CaO glass, between 1075 and 1335 °C under different partial pressures of water vapour. The dependence of volatilization rate on velocity of flow of the carrier gas has been used to determine the range of vapour saturation. The highest vapour pressures were determined when the melt was stirred to avoid surface depletion of Na₂O. Unstirred melts show a lower effective vapour pressure which, however, behave like homogeneous melts after a particular time of volatilization. Electron microprobe data were used to determine concentration profiles of sodium, calcium and silicon in the glass samples, for different times and temperatures of volatilization. The mechanisms of evaporation with saturated and unsaturated vapour phases are discussed. Phénomènes de vaporisation dans un verre Na₂O-CaO-SiO₂ Mesure de pressions vapeur et profils de concentration On compare tout d'abord la méthode par effusion de Knudsen et la méthode par entrainement utilisées pour mesurer les pressions de vapeur dans des fontes de verre. On étudie la vaporisation à l'aide de deux appareils d'entrainement différents sur un verre de composition (en % pondéraux) 74 SiO₂-16 Na₂O-10 CaO entre 1075 et 1335 °C et pour différentes pressions partielles de vapeur d'eau. A partir de mesures de vaporisation réalisées en fonction de la vitesse d'écoulement du gaz porteur, on peut calculer le domaine de saturation en vapeur. Les pressions de vapeur maximales sont mesures en agitant la fonte, ce qui évite un appauvrissement en Na₂O de la surface de la fonte. Les fontes non agitées ont une pression de vapeur „effective" plus faible mais se comportent toutefois comme des fontes homognes aprs un certain temps de vaporisation. Complémentairement au processus de vaporisation, on mesure à l'aide d'une microsonde électronique les profils de concentration du sodium, du calcium et du silicium dans les échantillons de verre pour différentes durées et températures de vaporisation. On discute les mécanismes de vaporisation qui interviennent dans les phases vapeur saturées et non saturées.