ガラスはどうやってつくるの?

ガラスはどうやってつくるの?

こたえ:材料(ざいりょう)を高温(こうおん)でどろどろに溶(と)かしてから冷(ひ)やして固(かた)めます。

ガラスは、ケイシャやソーダ灰(ばい)、石灰石(せっかいせき)を1500~1600℃の釜(かま)の中(なか)でどろどろにとかし、それを引(ひ)きのばしてつくります(関連(かんれん)記事(きじ)「ガラスは何(なに)からできているの?」)。水(みず)あめのようにどろどろになったガラスの“もと”をパイプの先(さき)につけて、職人(しょくにん)が息(いき)をはきながらビンなどを作(つく)っている光景(こうけい)を見(み)たことがありませんか? これは、紀元(きげん)前(ぜん)1世紀(せいき)からある「手(て)吹(ふ)きガラス」という方法(ほうほう)です※1)。こうした手作(てづく)りの方法(ほうほう)は、一度(いちど)にたくさんの量(りょう)が必要(ひつよう)なガラス(工業(こうぎょう)用(よう)ガラス)をつくることはできません。そこで20世紀(せいき)になると、機械(きかい)を使(つか)ってガラスを大量(たいりょう)につくる方法(ほうほう)がいくつも考(かんが)えられました。

その1つが「フロート法(ほう)」と呼(よ)ばれるもので、窓(まど)やテレビ画面(がめん)などに使(つか)う板(いた)ガラスをつくる標準的(ひょうじゅんてき)な方法(ほうほう)です※2)。この工法(こうほう)では、錫(すず)という金属(きんぞく)をとかした大(おお)きな槽(そう)に、まだ赤(あか)く熱(あつ)いガラスの“もと”をうかべます。ういたガラスは平(たい)らに広(ひろ)がりながら冷(ひ)えて固(かた)まっていくので、それをローラー・コンベアーで引(ひ)き出(だ)して延(の)ばすと、厚(あつ)さと幅(はば)が均一(きんいつ)な板(いた)ガラスができるのです。

ほかには、網入(あみい)りガラスや型板(かたいた)ガラスをつくる「ロールアウト法(ほう)」もあります。これは、とけたガラスの”もと”を2本(ほん)のロールで上下(じょうげ)からはさみ、引(ひ)き伸(の)ばして板(いた)ガラスにするものです。ロールではさむ前(まえ)に金網(かなあみ)をガラスと合体(がったい)させると、網入(あみい)りガラスになってロールから出(で)てくるというしくみです。

びんをつくる場合(ばあい)は、まず、ガラスの“もと”を小(ちい)さなかたまりにしてから金型(かながた)(高温(こうおん)でもとけない金属(きんぞく)でできた型(かた))に流(なが)し込(こ)み、ビンの原形(げんけい)をつくります※3)。その後(あと)、棒状(ぼうじょう)の型(かた)でつき上(あ)げて口(くち)の広(ひろ)いビンに形(かたち)づくったり、高圧(こうあつ)の空気(くうき)でふくらませて口(くち)の細(ほそ)いビンに仕上(しあ)げたりします。

このように、いくつもの材料(ざいりょう)を組(く)み合(あ)わせて、目的(もくてき)に合(あ)った工法(こうほう)を使(つか)うことにより、さまざまな大(おお)きさや形(かたち)のガラスをつくれるのです。

ところで、なぜガラスは透明(とうめい)なのでしょうか。

ガラスの主(おも)な材料(ざいりょう)であるケイシャは、光(ひかり)を吸収(きゅうしゅう)せず透明度(とうめいど)が高(たか)い鉱物(こうぶつ)です。けれども、ガラスが透明(とうめい)な理由(りゆう)はそれだけではありません。

ガラスの材料(ざいりょう)は、溶(と)けたときに粒子(りゅうし)と粒子(りゅうし)の境(さかい)目(め)がなくなります。そして、溶(と)けた材料(ざいりょう)を冷(ひ)やしていくと、分子(ぶんし)は寄(よ)り集(あつ)まっただけで規則的(きそくてき)に並(なら)ばない状態(じょうたい)のまま固(かた)まります(この液体(えきたい)でも固体(こたい)でもない状態(じょうたい)を「ガラス状態(じょうたい)」と呼(よ)びます)※4)。すると、中(なか)に入(はい)ってきた光(ひかり)が散乱(さんらん)することなく通(とお)りぬけられるので、ガラスは透明(とうめい)に見(み)えるというわけです。

参考(さんこう)資料(しりょう)

1)日本(にほん)硝子(がらす)製品(せいひん)工業(こうぎょう)界(かい)、「ガラスのはじまり」

http://www.glassman.or.jp/know_01.html

2 )AGC、「板(いた)ガラスの製造法(せいぞうほう)・加工法(かこうほう)」『板(いた)ガラス建材(けんざい)総合(そうごう)カタログ 技術(ぎじゅつ)資料(しりょう)編(へん)』

https://www.asahiglassplaza.net/catalogue/

3)東洋(とうよう)ガラス、「ガラスびんができるまで」

https://www.toyo-glass.co.jp/making_process/

4)高(こう)エネルギー加速器(かそくき)研究(けんきゅう)機構(きこう)(KEK)、「【KEKエッセイ#6】チコちゃんは知(し)ってる!? ガラスが透明(とうめい)な理由(りゆう)」

https://www.kek.jp/ja/newsroom/2019/04/12/1317/

監修者(かんしゅうしゃ):大山(おおやま)光晴(みつはる)

1957年(ねん)東京都(とうきょうと)生(う)まれ。東京(とうきょう)工業(こうぎょう)大学(だいがく)大学院(だいがくいん)修士(しゅうし)課程(かてい)修了(しゅうりょう)。高等(こうとう)学校(がっこう)の物理(ぶつり)教諭(きょうゆ)、千葉県(ちばけん)教育(きょういく)委員会(いいんかい)指導(しどう)主事(しゅじ)、千葉(ちば)県立(けんりつ)長生(ちょうせい)高等(こうとう)学校(がっこう)校長(こうちょう)等(など)を経(へ)て、現在(げんざい)、秀明大学(しゅうめいだいがく)学校(がっこう)教師(きょうし)学部(がくぶ)教授(きょうじゅ)として「理数(りすう)探究(たんきゅう)」や「総合的(そうごうてき)な学習(がくしゅう)の時間(じかん)」の指導(しどう)方法(ほうほう)について講義(こうぎ)・演習(えんしゅう)を担当(たんとう)している。科学(かがく)実験(じっけん)教室(きょうしつ)やテレビの実験(じっけん)番組等(ばんぐみなど)への出演(しゅつえん)も多数(たすう)。千葉市(ちばし)科学館(かがくかん)プロジェクト・アドバイザー、日本(にほん)物理(ぶつり)教育(きょういく)学会(がっかい)常務(じょうむ)理事(りじ)、日本(にほん)科学(かがく)教育(きょういく)学会(がっかい)及(およ)び日本(にほん)理科(りか)教育(きょういく)学会(がっかい)会員(かいいん)、月刊(げっかん)『理科(りか)の教育(きょういく)』編集(へんしゅう)委員(いいん)等(など)も務(つと)める。

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