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石英ガラス
熱に強いガラスや、熱湯を注いでも割れにくいガラスといえば、一般的に耐熱ガラスが思い浮かぶと思います。では、なぜ熱湯を入れても割れにくいのか?そもそもなぜ熱が加わると割れてしまうのか不思議に思われる方も多いと思います。今回の記事では、そんな疑問点をわかりやすいようにまとめてみました。
耐熱ガラスの耐熱温度は、低いものでも約450℃、高いものだと1200℃くらいまで耐えられるものがあります。一般的なソーダガラスは常用使用温度で100℃、最高使用温度が380℃と言われているので、比較すると耐熱性が非常に高いことがわかります。詳しくは、記事の最後に代表的な耐熱ガラスを紹介しますのでそちらをご覧ください。
それでは、なぜガラスが割れてしますのか解説していきます。
ガラスが割れる原因は主に2つあります。
上記の2つが基本的な原因です。今回は耐熱ガラスに関してなので、急激な温度変化があった場合についての例を挙げます。
ガラスに限らずどんな物質も、温度が上がると膨張し下がると収縮します。冷たいガラスコップに熱湯を注ぐと、内側のお湯が当たった面は膨張しますが、そと外側には熱が伝わりにくいので、すぐには膨張しません。そのため、ガラスの内側には膨張によって横に広がろうとする力が働き、外側はすぐには膨張しないので広がるのを押しとどめようとする力が働き、破損の原因となるのです。
上記の原因から、熱による膨張が大きいもの=熱に弱く割れやすいガラスということになるので、熱による膨張が少ない=熱に強く割れにくいガラス=耐熱ガラスという結論になるのです。ではなぜ耐熱ガラスは強いのでしょうか?その理由は、ガラスにホウ素という物質を混ぜてあるからなんです。ホウ素は熱を加えると体積が小さくなる性質を持っています。そのため、ガラスの熱による膨張をホウ素が吸収し、膨張を抑えてくれているのです。
ここからは代表的な耐熱ガラスを2つ紹介したいと思います。
いかがだったでしょうか。耐熱ガラスは、種類によって耐熱温度や特性がそれぞれ違いますので、用途に合わせて選ぶことが大切になってきます。今後もガラスの種類別で特長などを記事にしていく予定なので是非ご覧になってみて下さい。