坩堝

無料辞書のウィクショナリーで「crucible」を調べてください。

るつぼは、金属やその他の物質を溶かしたり、非常に高い温度にさらしたりするための容器です。るつぼは歴史的に粘土で作られる傾向がありましたが、^[1]内容物を溶かしたり変化させたりするのに十分な高温に耐えられるものであれば、どのような材料でも作ることができます。

るつぼの形状は時代とともに変化しており、そのデザインは使用方法や地域の違いを反映している。最も古いるつぼの形状は、東ヨーロッパとイランで紀元前6千年紀から5千年紀に遡る。^[2]

銅の 製錬に使われたるつぼは、一般的に幅広で浅い容器で、耐火性のない粘土で作られており、当時の他の陶器に使われていた粘土の種類に似ていました。^[3]銅器時代、るつぼは吹き管を使って上から加熱されていました。^[4]この時代の陶器のるつぼは、ハンドル、ノブ、注ぎ口など、デザインに若干の変更が加えられており^[5]、より簡単に取り扱い、注ぐことができました。この習慣の初期の例は、ヨルダンのフェイナンで見ることができます。^[4]これらのるつぼには、扱いやすくするためにハンドルが追加されていますが、るつぼの保存状態が悪いため、注ぎ口の証拠はありません。この時代のるつぼの主な目的は、熱が集中する領域に鉱石を留め、成形前に不純物から分離することでした。^[6]

紀元前2300～1900年頃の青銅鋳造用のるつぼ炉がケルマの宗教的区域で発見されている。^[7]

鉄器時代のるつぼの使用法は青銅器時代と非常に似ており、銅と錫の精錬によって青銅が生産されました。鉄器時代のるつぼのデザインは青銅器時代と同じままです。^[要出典]

ローマ時代には技術革新が見られ、新しい合金を製造するための新しい方法のるつぼが使用されました。製錬と溶解のプロセスも加熱技術とるつぼのデザインの両方で変化しました。るつぼは、より円錐形をした丸いまたは尖った底の容器に変わりました。これらは下から加熱され、不規則な形で上から加熱された先史時代のものとは異なりました。これらのデザインにより、木炭内の安定性が向上しました。^[8]これらのるつぼは、場合によっては壁が薄く、耐火性が高くなっています。^[9]

ローマ時代には、真鍮の製造に使用される新しい金属加工法、セメンテーションが開始されました。この方法では、金属とガスを組み合わせて合金を生成します。^{[10]真鍮は、固体の銅金属を、}カラミンまたはスミソナイトの形で存在する酸化亜鉛または炭酸亜鉛と混合することによって作られます。^[11]これを約 900 °C に加熱すると、酸化亜鉛が気化してガスになり、亜鉛ガスが溶融銅と結合します。^[12]この反応は、部分的に密閉された容器または密閉された容器で行う必要があります。そうしないと、亜鉛蒸気が銅と反応する前に逃げてしまいます。したがって、セメンテーションるつぼには、るつぼからのガス損失量を制限する蓋またはキャップが付いています。るつぼのデザインは、当時の製錬および溶解るつぼと同じ材料を使用しており、円錐形と小さな口があるため、蓋を取り付けることができました。これらの小さなるつぼはドイツのコロニア・ウルピア・トラヤナ（現在のクサンテン）で見られ、るつぼの大きさは約4cmですが、これらは小さな例です。^[13]大量の真鍮を処理するために、調理鍋やアンフォラなどのより大きな容器がセメンテーションに使用された例があります。反応は低温で起こるため、より低温で焼成されたセラミックを使用できます。^[6]使用されるセラミック容器は、容器が壁を通してガスを放出できなければならず、そうでなければ圧力で容器が壊れてしまうため重要です。セメンテーション容器が大量生産されるのは、反応が終わったらるつぼを壊して真鍮を取り出さなければならないためです。ほとんどの場合、蓋が容器に焼き付いて固まっていたり、真鍮が容器の壁に付着している可能性があります。

銅や鉛入り青銅などの銅合金の製錬と溶解は、ローマ時代のものと似た、炉内に置く壁が薄く底が平らなるつぼで行われました。このタイプの製錬技術は、中世末期にセラミックるつぼ用の新しい焼き入れ材料の導入により変化し始めました。これらの銅合金るつぼの一部は鐘の製造に使用されました。鐘鋳造用のるつぼは約60cmと大きくなければなりませんでした。^[14]これらの中世後期のるつぼは、より大量生産された製品でした。

ローマ時代末期から中世初期にかけて失われたセメント化のプロセスは、真鍮では同じように継続されました。中世には、その背後にある技術の理解が深まったため、真鍮の生産量が増加しました。さらに、真鍮のセメント化を行うプロセスは、19世紀まで大きく変化しませんでした。^[15]

しかし、この時期に、セメント法、るつぼ鋼の製造という広範かつ極めて重要な技術革新が起こりました。鉄と炭素を使用した鋼の生産は真鍮と同様に機能し、金属鉄を炭素と混合して鋼を生産します。セメント鋼の最初の例はインドのウーツ鋼で、^[16]るつぼには良質の低炭素錬鉄と、葉や木などの有機物の形の炭素が詰められていました。しかし、るつぼ内に木炭は使用されていませんでした。これらの初期のるつぼは、プロセスが終了したら壊さなければならなかったため、少量の鋼しか生産しませんでした。

中世後期までに、鉄鋼生産はインドから現代のウズベキスタンに移り、そこでは鋼鉄るつぼの生産に新しい材料が使用され、例えばムライトるつぼが導入されました。^[17]これらは、布製の管の周りに形成された砂質粘土るつぼでした。^[17]これらのるつぼは他のセメント容器と同じように使用されましたが、容器の上部に圧力を逃がすための穴が開いていました。

中世の終わりから中世後期にかけて、新しいタイプのるつぼのデザインとプロセスが始まりました。製錬と溶解のるつぼのタイプは、少数の専門家によって製造されるデザインがより限定されるようになりました。中世後期に使用された主なタイプは、ドイツのヘッセン地方で作られたヘッセンるつぼです。これらは、高アルミナ粘土を使用してろくろの上または鋳型内で作られ、純粋な石英砂で焼き入れされた三角形の容器です。 ^[18]さらに、同時期に作られた別の特殊なるつぼは、南ドイツの黒鉛るつぼです。これらはヘッセン産の三角形のるつぼと非常によく似たデザインでしたが、円錐形も見られます。これらのるつぼは、ヨーロッパ全土と新世界で取引されました。

中世および後中世にかけての手法の改良により、小さな卵カップに似たキューペルが発明されました。これは陶器または骨灰で作られ、卑金属を貴金属から分離するために使用されました。このプロセスは灰吹き法として知られています。灰吹き法は後中世よりはるか以前に始まりましたが、このプロセスを実行するために作られた最初の容器は16世紀に始まりました。^[19]同じプロセスに使用される別の容器はスコルファイアーです。これはキューペルに似ていますがわずかに大きく、鉛を取り除き貴金属を残します。キューペルとスコルファイアーは、還元するたびに容器がすべての鉛を吸収して完全に飽和するため、大量生産されました。これらの容器は、貴金属をコインまたは金属の重りから取り除き、物体内の貴金属の量を決定する 冶金分析のプロセスでも使用されました。

るつぼは、実験室で化合物を非常に高い温度に加熱して封じ込めるために使用されます。るつぼにはいくつかのサイズがあり、通常はそれに応じた大きさの蓋が付いています。^{[20]炎で加熱する場合、るつぼは}パイプクレイの三角形の中に入れられ、それ自体が三脚の上に固定されていること が多いです。

るつぼとその蓋は耐熱性材料で作られており、通常は磁器、アルミナ、または不活性金属です。白金の最も初期の用途の1つはるつぼの製造でした。アルミナ、ジルコニア、特にマグネシアなどのセラミックスは、最高温度に耐えます。^[21]しかし、るつぼ内の材料との化学反応を念頭に置く必要があります。融点を下げる共晶系の出現は特に重要な考慮事項です。^{[22]最近では、}ニッケルやジルコニウムなどの金属が使用されています。蓋は通常、内部のサンプルの加熱中にガスが逃げられるようにゆるくフィットします。るつぼとその蓋には高形と低形の形状があり、さまざまなサイズがありますが、重量化学分析では10〜15 mlサイズのかなり小さな磁器るつぼが一般的に使用されます。これらの小型のるつぼと磁器製のカバーは、研究室に大量に販売されると非常に安価であり、精密な定量化学分析で使用された後は廃棄されることもあります。趣味の店で個別に販売される場合は、通常、大幅な値上げが行われます。

化学分析の分野では、るつぼは定量的重量化学分析（分析対象物またはその誘導体の質量を測定する分析）に使用されます。るつぼの一般的な使用法は次のとおりです。化学分析方法における残留物または沈殿物は、特別な「無灰」ろ紙上のサンプルまたは溶液から収集またはろ過できます。使用するるつぼと蓋は、分析天秤で事前に正確に計量されます。このろ液を必要に応じて洗浄および/または予備乾燥させた後、ろ紙上の残留物をるつぼに入れて焼成（非常に高温で加熱）し、るつぼ内のサンプル残留物からすべての揮発性物質と水分を追い出します。このプロセスで「無灰」ろ紙は完全に燃え尽きます。サンプルと蓋の入ったるつぼは、デシケーター内で冷却されます。サンプルを入れたるつぼと蓋は、室温まで完全に冷えた後にのみ、再度非常に正確に計量されます (温度が高いと天秤の周囲に空気の流れが生じ、不正確な結果が出ます)。この結果から、事前に計量した空のるつぼと蓋の質量を差し引くと、るつぼ内の完全に乾燥した残留物の質量が算出されます。

底に小さな穴が開けられたるつぼは、特に前述のような重量分析のための濾過用に特別に設計されており、発明者のフランク・オースティン・グーチにちなんでグーチるつぼと呼ばれています。

完全に正確な結果を得るためには、指紋によってるつぼに重量が加わる可能性があるため、るつぼを清潔なトングで取り扱ってください。磁器製のるつぼは吸湿性があり、空気中の水分を少し吸収します。このため、磁器製のるつぼと蓋も、事前計量を行う前に質量が一定になるまで事前焼成（高温で予熱）します。これにより、完全に乾燥したるつぼと蓋の質量が決まります。るつぼと蓋の質量が一定（完全に乾燥）していることを確認するには、少なくとも 2 回の焼成、冷却、計量を行ってまったく同じ質量になる必要があります。るつぼ、蓋、内部のサンプル残留物についても同様です。るつぼと蓋はそれぞれ質量が異なるため、新しいるつぼ/蓋を使用するたびに事前焼成/事前計量を行う必要があります。デシケーターには内部の空気から水分を吸収する乾燥剤が入っているため、内部の空気は完全に乾燥しています。

• ヘッセンるつぼ
• マイクロプルダウン
• 取鍋（冶金）
• ワックス溶解装置

1. Craddock P., 1995, 「初期の金属採掘と生産」、エディンバラ大学出版局、エディンバラ
2. ハウプトマン A.、T. レーレン、シュミット・シュトレッカー S.、2003 年、「シャーリ・ソフタ（イラン）における初期青銅器時代の銅冶金、再考」、T. ストルナー、G. コルリン、G. ステフェンス、J. シェルニー編、「人間と鉱業、ゲルト・ヴァイスゲルバーの 65 歳の誕生日を記念した研究」、ドイツ鉱業博物館、ボッフム
3. Martinon-Torres M. & Rehren Th., 2009,中世以降のるつぼの生産と流通: 材料と物質性の研究, Archaeometry Vol.51 No.1 pp49–74
4. O. Faolain S.、2004、「後期青銅器時代アイルランドにおける青銅器工芸品の生産：調査」、英国考古学レポート、英国シリーズ 382、Archaeopress、オックスフォード
5. Rehren, Th. および Papakhristu, O., 2000, 「最先端技術 - 中世のるつぼ鋼製錬におけるフェルガナ法」 Metella、ボッフム、7(2) pp55-69
6. Rehren T. & Thornton C. P, 2009, 「第 4 千年紀のテペ ヒサール、イラン北東部の真に耐火性のるつぼ」、考古学科学ジャーナル、第 36 巻、pp2700–2712
7. Rehren Th., 1999, 「ゲルマニア・インフェリオルにおける小規模、大規模ローマ時代の真鍮製品」考古学科学誌、第26巻、pp 1083–1087
8. Rehren Th., 2003, 「古代冶金学における反応容器としてのるつぼ」、P. Craddock および J. Lang 編著『時代を超えた鉱業と金属生産』、大英博物館出版、ロンドン、pp207–215
9. ロバーツ BW、ソーントン CP、ピゴット VC、2009、「ユーラシアにおける冶金学の発展」、古代第 83 巻、pp 1012–1022
10. Scheel B.、1989年、「エジプトの金属加工と道具」、Shire Egyptology、Bucks
11. Vavelidis M. & Andreou S., 2003, 「後期青銅器時代北ギリシャの金と金細工」、Naturwissenschaften、第95巻、pp 361–366
12. Zwicker U.、Greiner H.、Hofmann K.、Reithinger M.、1985、「先史時代からローマ時代までのるつぼ炉における銅および銅合金の製錬、精製、合金化」、P. Craddock、M. Hughes、「古代の炉と製錬技術」、大英博物館、ロンドン