Some physical and chemical properties of a massive 96 % SiO₂ glass block

Abstract

Sections cut from a thick block of porous 96 % SiO₂ glass were subjected to surface area and pore size evaluation. Some also were consolidated to clear impervious glass, and then checked for water content (OH groups) or analyzed for Na₂O and B₂O₃ in efforts to determine whether structural and compositional gradients result on leaching thick blocks of heat-treated alkaliborosilicate glass. The study shows that small systematic changes in surface area, pore size, and soda content exist. However, none of them are attributable to the leachant. Arguments are set forth that they simply are caused by longer heat retention in the interior of the block and the temperature gradient that will exist between the inside and the outside surface. The dewatering characteristics (removal of OH groups) of the porous glass remain unaffected by the thickness of the base glass. However, the hydroxyl content in the final 96 % SiO₂ glass increases with distance from its external surface, reaching a maximum at the center of the block. A plausible explanation for the hydroxyl gradient is given.

Dünne, von einem dicken Block aus porösem 96 % SiO₂-Glas stammende Scheiben wurden der Bestimmung der spezifischen Oberfläche und der Porengröße unterworfen. Einige Scheiben wurden zu dichtem klarem Glas zusammengesintert und dann auf ihren Wassergehalt (OH-Gruppen) oder Na₂O- und B₂O₃-Gehalt hin untersucht. Mit Hilfe der Messungen sollte ermittelt werden, ob durch das Auslaugen dicker Blöcke aus wärmebehandeltem Alkali-Borosilicatglas strukturelle Änderungen und Konzentrationsgradienten entstehen. Die Untersuchung zeigt, daß geringe systematische Veränderungen der spezifischen Oberfläche, der Porengröße und des Sodagehaltes auftreten. Jedoch kann keine von ihnen dem Auslaugungsmedium zugeschrieben werden. Es wird dargelegt, daß sie auf der längeren Wärmespeicherung im Inneren des Blockes sowie auf dem Temperaturunterschied, der sich während der Wärmebehandlung zwischen der inneren und äußeren Oberfläche ausbildet, beruhen. Die Entwässerungseigenschaften (Abspaltung von OH-Gruppen) des porösen Glases werden nicht von der Dicke des Grundglases beeinflußt. Aber der OH-Gehalt des gesinterten 96 % SiO₂-Glasblockes steigt mit der Entfernung von seiner äußeren Oberfläche an und erreicht in seinem Zentrum ein Maximum. Eine überzeugende Erklärung für den OH-Gradienten wird gegeben.