ソーダ石灰ガラス

ソーダ石灰ガラスは、ソーダ石灰シリカガラスとも呼ばれ、窓ガラスや、飲料、食品、一部の日用品用のガラス容器（ボトルやジャー）に使用される透明 ガラスです。最も普及しているタイプのガラスです。一部のガラス製耐熱皿は、より一般的なホウケイ酸ガラスではなく、ソーダ石灰ガラスで作られています。^[1]ソーダ石灰ガラスは、製造されるガラスの約90％を占めています。^{[2] [3]}

ソーダ石灰ガラスの製造工程は、シリカ、ソーダ（ Na 2 _O）、消石灰（Ca(OH) ₂）、 ドロマイト（CaMg(CO ₃ ) ₂ 、酸化マグネシウムの原料）、酸化アルミニウムの原料を、少量の清澄剤（硫酸ナトリウム（Na ₂ SO ₄）、塩化ナトリウム（NaCl）など）とともに、局所的に1675 °Cまでの温度でガラス炉で溶かすことで行われる。 ^{[4]ソーダと石灰は、シリカの融点（1580 °C）を下げる}フラックスとして機能し、700 °Cという低温から加熱して混合物を軟化させる。温度は、炉の構造材料の品質とガラスの組成によってのみ制限される。純粋な化学物質の代わりに、トロナ、砂、長石などの比較的安価な鉱物が通常使用される。緑色と茶色のボトルは、酸化鉄を含む原料から作られています。原料の混合物はバッチと呼ばれます。

ソーダ石灰ガラスは技術的には窓用ガラス（板ガラス）と容器用ガラス（容器ガラス）に分けられます。この2種類は用途、製造方法（窓用はフロート法、容器用は吹き込み成形とプレス成形）、化学組成が異なります。板ガラスは容器用ガラスよりも酸化マグネシウムと酸化ナトリウムの含有量が多く、シリカ、酸化カルシウム、酸化アルミニウムの含有量は低くなっています。^{[5]容器用ガラス中の水に非常に溶けやすいイオン（ナトリウムとマグネシウム）の含有量が少ないため、水に対する}化学的耐久性が若干高くなっており、特に飲料や食品の保管に必要とされます。

ソーダ石灰ガラスは比較的安価で、化学的に安定しており、適度に硬く、加工性に優れています。何度も再軟化および再溶解できるため、ガラスのリサイクルに最適です。^[6]化学的に純粋なシリカ(SiO ₂ )、別名溶融石英よりも好んで使用されます。純粋なシリカは熱衝撃に対する耐性が優れており、赤熱した状態で水に浸しても耐えることができますが、融点 (1723  °C ) が高く粘性が高いため、加工が困難です。^[7]そのため、処理を簡素化するために他の物質が追加されます。1 つは「ソーダ」、つまり酸化ナトリウム(Na ₂ O) で、炭酸ナトリウムまたは関連前駆体の形で追加されます。ソーダはガラス転移温度を下げます。しかし、ソーダはガラスを水溶性にするため、通常は望ましくありません。化学的耐久性を高めるために、「石灰」も追加されます。これは酸化カルシウム(CaO) で、通常は石灰岩から得られます。さらに、酸化マグネシウム（MgO）と酸化アルミニウム（Al 2 O 3 ）であるアルミナが耐久性_に貢献_しています。結果として得られるガラスには、重量で約70〜74％のシリカが含まれています。

ソーダ石灰ガラスは、温度が下がるにつれて粘度が着実に上昇するため、操作の精度が着実に向上します。ガラスは、粘度が 10 ⁴ ポアズ(通常、900 °C 前後で達する) になると、容易に成形できます。粘度が 10 ⁸ポアズ (約 700 °C)未満になると、ガラスは軟化し、着実に変形します。ソーダ石灰ガラスは、表面上は硬化しているように見えますが、それでも 10 ¹⁴ポアズ (約 500 °C)で約 15 分間焼きなまし、内部応力を除去することができます。粘度と温度の関係は、主に対数的であり、アレニウスの式はガラスの組成に大きく依存しますが、活性化エネルギーは高温で増加します。^[8]

次の表はソーダ石灰ガラスの物理的性質の一部を示したものです。特に断りのない限り、ガラスの組成と実験的に決定された多くの性質は、1つの大規模な研究から取られています。^[5]斜体でマークされた値は、実験データが不足しているため、 類似のガラス組成（ガラス特性の計算を参照）から補間されたものです。

• 反発係数（ガラス球対ガラス壁）：0.97 ± 0.01 ^[11]
• 熱伝導率：0.7～1.3 W/(m·K) ^[12]
• 硬度（モース硬度）：6 ^[13]
• ヌープ硬度: 585 kg/mm ² + 20 ^{[引用が必要]}

• ガラスバッチ計算