67｜グラスの製造方法、成形方法、加工方法５

皆様、こんにちは🎵先週末は、お休みを頂き、嫁さんと群馬県にある四万温泉に行って来ました、千と千尋の舞台になった江戸時代から続く温泉宿でのんびりリフレツシュしてきました。

さて、グラスの素材によってソーダガラス、クリスタルガラスなどに分けられますが、今回は、理科の実験に使われるビーカーやフラスコ、電子レンジやオーブンなどにも使われる耐熱ガラスの素材、ホウケイ酸ガラスについてお話します。

ホウケイ酸ガラス（漢字では硼珪酸ガラス、ボロシリケイトガラス、英語では borosilicate glass）と呼ばれるものは、ホウ酸を5%以上グラスの材料に混ぜて熔融させ、軟化する温度や硬度を高めたガラスです。通常、耐熱ガラス、硬質ガラスと呼ばれています。熱膨張率が低いため、一般のガラスに比べて熱衝撃に強いまた。耐熱性・耐薬品性に優れていることから、理化学器具や台所用品などに用いられています。

化学的な説明になりますが、ホウケイ酸ガラスは、熱膨張係数が小さいので、熱衝撃温度が高く、熱衝撃や破損に強く耐久性があります、高温でも問題なく使用できる耐熱性があります。酸化ホウ素(B2O3)も多く含んでいるので、化学的にも大変耐久性があります。酸やアルカリと反応せず、化学的安定性があるので、内容物の純度を維持します。鉛や BPA を含まず、化学物質が浸出しないので健康上の安全性があります。また、本来水に侵されにくく、中性であるべきところから“中性ガラス”とも言われています。

ソーダガラスに比べて融解温度が高いため、製造設備やコストがかかります。また透明度がソーダガラスよりも劣ります、その反面、５２５℃以上でホウケイ酸ガラスが軟化し始め、８６０℃以上であれば流動化し始めることで、通常のグラスではできない、バーナーワークのような加工ができます。

熱膨張とは、字のごとく温度が上がると大きくなることの係数です、ホウケイ酸ガラスはホウ素原子を添加して軟化作用します。 そのため、ナトリウムが少なくなり、その結果はソーダ石灰ガラスに比べて３分の１程度の膨張になります。硝子は熱を伝えにくいため、グラスの中と外で温度が違うと、その温度差によって硝子に歪が生じて割れてしまいます。冷たいグラスに、熱いお湯を入れて割れるのは、グラス自体が冷たいままなのに、中に逢いお湯を入れるとグラスの中の部分だけ、熱いお湯の温度で伸びます、ところがグラス自体は未だ冷たく固まっているので、伸びる力と縮む力の間で歪が発生して、割れてしまいます。

一般的にソーダグラスは、温度差40度までとJIS(日本工業規格)で決まっています、グラスは製造工程で、1400度もの高温で造るので、熱、温度には強いです。
ところが、温度座に弱いです。冷やしたグラスに熱いものを注いだり、熱いグラスに氷を入れることは、割れる恐れがあるので、おやめください。