ガラス ピックアップ 特殊加工

耐熱ガラスってどんなガラス?徹底解説します。

2020/02/13


みなさん、こんにちは!安藤です。

突然ですが、「耐熱ガラス」というものをご存じでしょうか?言葉だけなら聞いたことがあるかもしれません。
しかし、「何度まで耐えられるのか」「普通のガラスとどう違うのか」「どんな用途に適しているか」などはよく知らない方も多いのではないでしょうか。

今回は、あまり詳しく知られていない「耐熱ガラスとは何か」をプロ目線でしっかり解説します。

耐熱ガラスが生まれた理由

「なんだか割れやすそう」そんなイメージがあるガラス。
では、ガラスが割れるのは一体どんな時なのでしょうか?

衝撃だけじゃない!熱でもガラスは割れてしまいます。

ガラスに強い衝撃を加えたら当然、ガラスは割れてしまいます。しかしガラスが割れる原因はそれだけではありません。
急激な温度の変化も、ガラスが割れる原因になるのです。では、一体なぜ温度変化で割れるのでしょうか?

その答えは、ガラスの内部で大きな力がかかってしまうからです。

例えば、ガラスの一部分を炎などで温めるとしましょう。
ガラスは熱伝導率(熱の伝わりやすさ)が低いため、熱した場所から遠い部分は温まらず、冷たいままになってしまいます。
物質は温めると体積が大きくなる性質がある(しぼみかけた風船を温めると膨らむイメージ)ため、ガラスも熱した場所は体積が増えていきます。しかし遠い部分は冷たく、体積は増えていきません

その結果、熱した場所そうでない部分の境目に大きな力が発生し、ガラスが割れてしまうのです。

耐熱ガラスと普通のガラスの違いは?

では耐熱ガラスと一般的なガラスには、どのような違いがあるのでしょうか。

その違いは熱膨張率です。熱膨張率を小さくすることで、温度変化による体積の変化が小さくなり、内部でかかる力を抑えることができます。
そのため、温度変化に対して割れにくくなります。

普通のガラスに他の材料を添加することで熱膨張率を小さくしたものが耐熱ガラスと定義されています。
また、耐熱ガラスの中には普通の板ガラスとは見た目が異なるものもあります。種類にもよりますが、普通のガラスに比べ、少し褐色がかった色合いになっているものもあります。

耐熱ガラスと強化ガラスの違いは?

一般に、割れにくいガラスとして強化ガラスが挙げられますが、耐熱ガラスと強化ガラスは何が違うのでしょうか?

強化ガラスは衝撃など外からの力に対して強くしてあるのに対し、耐熱ガラス温度変化による割れに対して強くしてあります。

そのため、例えば30度~50度くらいの、少し熱い程度の温度であれば、通常の強化ガラスでも十分に割れにくいと感じることができるでしょう。しかしやはり強化ガラスは温度変化に対して強度を上げているわけではありませんので、火のそばなど高温になる場所では耐熱ガラスを使ったほうがいいでしょう。

サウナの窓など、強度と耐熱性の両方が必要になるシーンでは、耐熱強化ガラスを選ぶという方法もあります。

徹底解説!耐熱ガラス

耐熱ガラスが温度の変化に強いことは分かりましたが、一体どれくらいの温度まで耐えることができるのでしょうか?また、耐熱ガラスはどのように作られるのでしょうか?

耐熱ガラスの製造方法

熱によってガラスが割れる原因は、ガラスの熱伝導率と膨張率にあります。
ですから、ガラスの割れを防ぐためには、ガラス全体が均一に温まりやすくするか、熱を加えても膨張しないようにする必要があります。伝導率を変えたガラスの製造は困難ですので、耐熱ガラスでは熱膨張率を下げる製造方法が利用されています。

耐熱ガラスの作り方は、材料にホウ素などの結晶を成分として混ぜているのがポイントです。ホウ素は熱を加えると体積が小さくなる性質を持った素材です。そのためホウ素を混ぜたガラスは、ガラス成分の膨張ホウ素の収縮に吸収されて、熱による膨張が起こりにくい仕組みになっています。

耐熱ガラスは何度まで耐えられる?直火はOKなの?

では耐熱ガラスの耐熱温度はどれくらいなのでしょうか。

耐熱ガラスの種類によって変わりますが、板状に加工されたガラスの場合、低くても500度ものによっては800度から1200度まで耐えることができます。

薪などのような暗いオレンジ色の炎の温度は500度程度です。ですから800度まで耐えることのできる耐熱ガラスであれば、炎が直接触れても問題はないでしょう。
しかしガスコンロのような炎の場合、炎の温度は1500度ほどにもなります。そのため、鉄板のように板ガラスを直火に当てて使うことはできません。
直接炎が当たる環境であれば暗いオレンジ色の炎であるか、かまどの覗き穴のように直火からは少し離れた環境で使うことが望ましいでしょう。

一方、直火用に作られている耐熱ガラスもあります。板ガラスではなくポットや鍋、フラスコとして加工されているガラスであれば、直火にも耐えることも可能です。熱湯用や直火用など、用途に合わせたガラスを使用することが大切です。ただし耐熱温度以下であっても、温度差が大きい場合には割れが発生する可能性もありますので、注意が必要です。

耐熱ガラスは割れるとどうなる?

熱や温度の変化に強い耐熱ガラスですが、どのような使用条件にも耐えるものではありません。あまりに急激すぎる温度変化が起こると、普通のガラスと同じように割れてしまうことがあります。また、耐熱ガラスが割れるときは、普通のガラスと同じように割れます。強化ガラスのように割れたガラスが粉々になったり、爆発的な割れ方をすることはありません。

耐熱ガラスの割れ方については、こちらの記事を参考にしてください。

評価の高い耐熱ガラス

耐熱ガラスにはいくつかのメーカーや種類があり、それによって耐熱温度も違います。日本で多く使われる耐熱ガラスで評価が高いのはどのようなガラスなのでしょうか。

耐熱ガラスの代表的なメーカー

日本で代表的な耐熱ガラスメーカーは、schott(ショット)社と電気硝子建材です。

ショット社はテンパックスという耐熱ガラスを製造しています。テンパックスの耐熱温度は500度透明度が高く、キッチンのコンロ周りやサウナの窓、照明器具などに使われます。

一方電気硝子建材はファイアライトという耐熱ガラスを製造しています。ファイアライトは少し褐色がかった色をしています。耐熱温度は800度で、薪ストーブの窓やオーブンの覗き窓に使われています。

薪ストーブのガラスの交換とお手入れ

薪ストーブの覗き窓やピザの焼き窯など、直火の近くで使うのであればファイアライトがおすすめです。テンパックスに比べて耐熱温度が高いからです。窓が割れてしまったり、汚れが落ちなくなってしまった場合、ファイアライトを購入してきて自分で交換する人もいるようです。その場合にはサイズを正しく伝えるだけでなく、金具の取り付け位置など、加工が必要な場所も事前に伝えるようにしましょう。

すすなどでガラスが汚れてしまった場合には、火が消えてガラスが冷えたのを確認してから濡らした新聞紙などを使って掃除しましょう。ガラスがまだ熱いうちに拭いてしまうと、温度差によって割れが発生することがあります。またクレンザーなどを使用すると、表面に生じた微細な傷から割れに発展することもあるのでおすすめできません。

工務店のプロも認める耐熱ガラス

焼鳥屋やたこ焼き屋など、焼いている様子をショーウィンドウで見せるならばテンパックスがおすすめです。テンパックスはファイアライトに比べて透明度が高く、普通のガラスと比較しても遜色のない色合いが特長です。また歪みの少ない美しい見た目をしていますので、店舗のような装飾性の高いシーンで、工務店のプロからも選ばれています。

予想外のニーズ!各種研究機関でのご利用

耐熱ガラスの利用は住宅や店舗だけに留まりません。研究機関など特殊な用途でも広く使われています。

研究機関でも使われる耐熱ガラス

例えば研究のため、炉の内部や燃焼室の観察するためにも耐熱ガラスは使用されます。またガラスが酸やアルカリに強いという化学的性質を持っているため、顕微鏡用のスライドガラスなどにも使われています。少し変わったところでは、DNA泳動プレートというDNAを調べる際に使う装置にも耐熱ガラスが利用されています。

広がる、耐熱ガラスの用途

今、耐熱ガラスの用途として注目が集まっているのが、防災・減災を目的とした防火ガラスです。防火扉や防火ガラスは、火災が起きた際、炎が広がっていくことを防ぐことで火災の被害を最小限に抑える機能を持っています。
一般的なガラスの場合、炎にさらされると割れてしまい、そこから炎が広がってしまいます。しかし耐熱ガラスであれば割れずに耐えることができるため、防火装置として機能することができるのです。景観の美しさや視界の広がりが求められるショッピングセンターや公共施設に使われています。

まとめ

耐熱ガラスは熱を加えてもほとんど膨張しないという性質をもっています。そのため温度の変化に強く、熱を加えても割れにくいのが特徴です。薪ストーブの窓や、焼鳥店のように直火を扱うショーウィンドウなどに使われています。メーカーや種類によって耐熱温度などが変わりますので、目的に合わせた耐熱ガラスを選ぶことが大切になります。
購入を検討されている方は以下の記事も参考にしてくださいね。



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ライター

安藤

安藤

この道30年。ガラス、鏡のことなら何でもおまかせ! 寝ても覚めても頭の中はガラスと鏡でいっぱい(笑) 正しい知識でガラスと鏡の購入をしっかりサポートします。