ガラスの製造プロセス:古代の起源から現代の技術まで

ガラスの製造プロセスは紀元前 3500 年に遡り、陶器の表面にガラスの釉薬がコーティングされていました。産業用および科学用のガラス製造プロセスには現代の多くのバリエーションがありますが、窓、食べ物や飲み物の容器、装飾品の形状の製造に使用される伝統的なガラスは、依然として古代に使用されていたものと同じ 3 つの材料から作られています。砂、「ソーダ灰」と呼ばれるアルカリ性重曹、石灰石からなる石灰です。これら 3 つの主成分は、約 2,500°F (摂氏 1,371°) の温度で炉内で一緒に融合され、その後、ガラスの色や輝きを変えるためにいくつかの副成分が追加されます。その後、数百度まで冷却され、パイプ、ボウル、鏡、窓などに吹き込んだり、押し込んだり、絞り込んだりして成形することができます。

ガラス製造プロセスにソーダ灰を導入することは、初期融点を華氏 4,100 度 (摂氏 2,200 度) 付近のピークから華氏 2,700 度 (摂氏 1,482 度) まで下げる方法として早くから発見されました。しかし、ソーダ灰はガラスをある程度水溶性にしてしまうため、これを防ぐために石灰石からの石灰が添加され、現在では化学的安定性が高い酸化アルミニウムなどの他の化学物質が石灰の代わりに使用されています。ソーダ石灰ガラスは今でも製造されたガラス全体の 90% を占めています。

ガラスは冷却されると成形しやすくなりますが、割れないように強度を高めるためにガラスの製造プロセス中に継続的に再加熱する必要があります。この手順はアニーリングとして知られています。ガラスを再加熱した後、冷気の吹き付けで急冷することにより、ガラスを強化する追加の強化プロセスも採用されています。

古代のガラス製造プロセスで最も一般的な成形方法は、長い中空のパイプの端にある溶融ガラスの球に空気を吹き込むことであり、ローマ人が美しい花瓶やボウルを作るためにこれを完成させました。フロートガラスの製造は、1959 年に英国の企業によって発明され、表面に溶けた錫を備えたタンクに溶けたガラスを流し込むことによって行われる、現在の最大の製造方法です。ガラスは缶の上に浮かび、非常に滑らかなシートになり、その後窓の形に切断できます。ドロマイトは、ガラスの無色の品質を維持するために、板ガラスの製造に 0.1% 未満のレベルで含まれることがよくあります。金属シリンダーが回転して空気が送り込まれるときに、その内側に溶けたガラスの流れを描くという工程も、電球、真空管、研究室で使用されるガラス器具などのさまざまなガラス パイプの製造によく使用されるガラス製造プロセスです。

他の種類の特殊なガラスには、少なくとも 20% の酸化鉛が含まれており、カットやファセット加工を行うと輝きを放つ鉛ガラスが含まれます。調理ボウルや実験器具に使用される耐熱ガラス製品は、酸化ホウ素またはアルミノケイ酸塩化合物を5％添加して作られています。色ガラス製品は、茶色と琥珀色には硫化鉄、緑色にはクロム酸鉄、青色には白コバルトを添加して作られます。天然の吹きガラスは、化学添加物を必要とせずに赤からオレンジ色をしています。

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