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フロートガラスは、溶融ガラスを低融点の溶融金属（通常は錫）の床に浮かべて作られるガラス板です。[ 1 ]ただし、過去には鉛が使用されていました。 [ 2 ]この方法では、板の厚さが均一で、表面が非常に平らになります。[ 3 ]フロートガラス製造法は、英国のガラスメーカーであるピルキントン社にちなんでピルキントン法とも呼ばれています。 [ 4 ]ピルキントン社は、1950年代にマージーサイド州セントヘレンズの生産拠点でこの技術を先駆的に開発しました。[ 5 ] [ 6 ]
現代の窓は通常フロートガラスで作られていますが、 [ 7 ]コーニング社はオーバーフローダウンドロー方式を採用しています。[ 8 ]
フロートガラスのほとんどはソーダ石灰ガラスであるが[ 9 ]、比較的少量の特殊ホウケイ酸ガラス[ 10 ]やフラットパネルディスプレイガラスもフロートガラス製法で製造されている。
16世紀まで、窓ガラスやその他の板ガラスは、一般的にクラウンガラスの大きな円盤（またはロンデル）から切り出されていました。より大きなガラス板は、大きな円筒を吹き込んで切り開き、平らにしてから板状に切断することで作られました。19世紀初頭の窓ガラスのほとんどは、この円筒法を用いて作られていました。「円筒」は長さ6～8フィート（180～240cm ）、直径10～14インチ（25～36cm ）で、ガラス板の幅が制限され、結果として窓は欄間によって長方形のパネルに分割されました。[ 6 ]： 36～37
ガラス製造の自動化における最初の進歩は、1848 年にヘンリー・ベッセマーによって特許が取得されました。[ 11 ]彼のシステムは、ローラーの間でリボンを形成することによって、連続した平らなガラスのリボンを製造しました。ガラスの表面を研磨する必要があったため、これは高価なプロセスでした。ガラスを、静かな液体の開いた鍋の表面のような、完全に滑らかで平らな物体の上に置くことができれば、コストを大幅に削減できます。ベッセマーを含む人々が、ガラスの製造に必要な高温でも静止している数少ないガラスよりも密度の高い液体の 1 つである溶融スズの浴槽で平らなガラスを成形する試みが、特に米国で行われました。いくつかの特許が付与されましたが、[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]このプロセスは当時実用的ではありませんでした。
フロートガラスが開発される以前は、大きな板ガラスは鉄の表面に大量のガラスを流し込み、両面を研磨することで作られており、コストのかかる工程でした。1920年代初頭からは、連続した板ガラスのリボンを一連の長いインライングラインダーと研磨機に通すことで、ガラスの損失とコストを削減しました。[ 15 ]
低品質のガラス、引き抜きガラスまたは広幅板ガラスは、溶融ガラスのプールから薄いシートをローラーで端を支えながら引き上げることで作られました。上昇するシートは冷えると固まり、切断できるようになりました。2つの表面はフロートガラスほど滑らかでも均一でもなく、品質が劣っていました。この製法はフロートガラスの開発後も長年にわたって使用され続けました。[ 16 ]
1953年から1957年にかけて、ランカシャー州セントヘレンズのカウリーヒル工場で、英国のピルキントン・ブラザーズのサー・アラステア・ピルキントンとケネス・ビッカースタッフは、溶融スズ浴槽を用いて連続したガラスリボンを形成する最初の商業的に成功した方法を開発した。溶融スズ浴槽では、溶融ガラスが重力の影響で妨げられることなく流れる。[ 17 ]このプロセスの成功は、浴槽に供給されるガラスの量を慎重にバランスさせることにあり、そこでガラスは自重で平らになった。[ 18 ]フロートガラスの本格的な収益性の高い販売は1960年に初めて達成され、1960年代にはこのプロセスは世界中でライセンスされ、以前の生産方法に取って代わった。[ 19 ]
フロートガラスは、一般的に砂、ソーダ灰（炭酸ナトリウム）、ドロマイト、石灰石、塩ケーキ（硫酸ナトリウム）などからなる、一般的なガラス製造原料を使用します。着色剤、精製剤、またはガラスの物理的および化学的特性を調整するために、他の材料が使用される場合があります。原料はバッチプロセスで混合され、制御された割合のカレット（廃ガラス）とともに炉に投入され、そこで約1,500 ℃まで加熱されます。一般的なフロートガラス炉は幅9m、長さ45mで、1,200トン以上のガラスを処理できます。溶融後、ガラスの温度は約1,200 ℃に安定化され、均一な密度が確保されます。
溶融ガラスは、供給水路から「錫浴槽」と呼ばれる溶融錫の浴槽（幅約3～ 4m、 長さ50m、 深さ6cm）に供給され、注ぎ口と呼ばれるセラミック製の縁から錫浴槽に注がれます。[ 20 ]溶融錫に注がれるガラスの量は、トゥイールと呼ばれるゲートによって制御されます。
溶融スズはガラスよりも密度が高いため、溶融ガラスがスズの上に浮くことから、フロートガラス製造法に適しています。スズの沸点はガラスの融点よりも高く、製造温度における蒸気圧は低いです。しかし、スズは自然雰囲気中で酸化して二酸化スズ（SnO₂ ）を生成します。製造工程ではドロスと呼ばれるこの二酸化スズはガラスに付着します。酸化を防ぐため、スズ浴には窒素と水素からなる正圧の保護雰囲気が設けられます。
ガラスは錫の表面に流れ込み、両面とも完全に滑らかな、均一な厚さの浮遊リボンを形成します。ガラスが錫浴に沿って流れるにつれて、温度は1,100 ℃から徐々に低下し、約600 ℃でシートを錫からローラー上に持ち上げることができます。ガラスリボンは、ローラーによって制御された速度で浴槽から引き抜かれます。流速とローラー速度を変化させることで、厚さの異なるガラスシートを成形できます。溶融錫の上に配置された上部ローラーを使用することで、ガラスリボンの厚さと幅の両方を制御できます。
溶融浴から取り出したガラス板は、約100メートルの長さの焼成炉（リーア） を通過し、そこで徐々に冷却されます。これにより、歪みが生じたり、温度変化によるひび割れが生じたりすることなく、ガラスは焼きなましされます。焼成炉の「低温側」から出たガラスは、機械によって切断されます。
今日、フロートガラスは最も広く生産されているガラスの形態であり、[ 21 ]数多くの商業用途があります。[ 22 ]追加の研磨を必要としない高品質[ 23 ]と、製造中の構造的柔軟性の両方により、加熱されたシロップ状の状態でさまざまな形状に簡単に成形および曲げることができます。[ 24 ]このため、次のようなさまざまな用途に最適です。
強化ガラス[ 29 ] 、フロストガラス[ 30 ]、合わせ安全ガラス[ 31 ]、防音ガラス[ 32 ]などの特殊ガラスのほとんどは、さらに加工された標準フロートガラスで構成されています。