(写真 は沢井郁太郎 氏) は し が き 剛性 が,結 晶 と同 じ程 度 に大 き く,し か も そ の 固 さ,結 晶 の成 長,ま た あ る場 合 に は屈 折 率 の よ うな性 質 が 全 く方 向 性 をか い てい る時,わ れ わ れ は この物 質 を ガ ラ ス で あ る とい ろ1).実 際 ガ ラ ス とい う ものが 世 に 出て 以 来 数 千 年 とい う,長 い 間わ れ わ れ は ガ ラス を典 型 的 で,均 質 な物 質 と して取 扱 って きた,と ころが,実 は ガ ラス の微 視 的 構 造 は本 質 的 に不 均質 で あ る.よ く知 られ てい る よ うに,ガ ラス状 態 と結 晶状 態 とが も って い る エ ネル ギー差 は決 して大 き くな い.そ こで 例 え ば あ る瞬 間 熔 け た ガ ラス の 中 の原 子 の集 合 に あ る規 則 性 が 出来 た と して も,そ の規 則 性 を 保持 し よ うとす る力 は,原 子 の 熱 振 動 に よ る攪 乱 に 負 け て次 の瞬 間 には 全 く違 った 規 則 性 を 持つ よ うにな る.こ の よ うな液 体 を 冷 却 して行 くとき,こ の系 に構 造 の変 化 を もた らす よ うな運 動 エ ネル ギ ー の平 均 値 が,結 晶 の生 成 に必 要 な 原 子 の再 配 列 に対 す る エ ネ ル ギ ー障 壁 よ りも低 い と き は冷 え固 ま った もの は,短 い 距 離 の規 則 性 が 種 々違 っ た 構 造 が 集 合 した 物 とな る はず で あ る,こ の よ うな 構 造 の不 均 質 性 は,ガ ラス の 巨視 的 の不 均 性が 全 くな く な って も最 後 まで 残 すべ き最 も重 要 な基 本 的性 質 の1 つ で,も しわ れ わ れ が,こ の微 視 的 の 不均 質 性 を,自 由 に コ ン トロ ール す る こ とが 出 来 る よ うに なれ ば,わ れ わ れ が 今 まで 考 え も及 ば なか った よ うな用 途 に まで ガ ラスが 便 え る よ うに な る と思 わ れ るが,そ の前 に わ れ わ れ は大 量 生 産 の 過程 に おい て ガ ラス の 巨視 的の 不 均 質 性 を 自 由に コ ン トロー ル 出来 る よ うに な らなけ れ ば な らない.ア メ リカで も ヨー ロッパ で も現 在 多 くの ガ ラス技 術 者 が この 間題 と取 組 んで お り,最 近 数 年 間 に種 々 の こ とが わ か って 来 た.こ こで は ガ ラス の 巨視 的 不 均質 性 と均 質 度 の 向 上 に 関す る諸 問 題 につ い て簡 単 に の べ て見 た い と思 う. 1. ガ ラ ス の 巨 視 的 不 均 質 性 巨視 的 に見 れ ば,わ れ わ れ は完 全 に均 質 な ガ ラス を つ くる こ とが 出来 る はず で あ る.と ころが わ れわ れ が 毎 日製 造 して い る も のは,決 して この要 求 が 満足 され て お らず,種 々な い わ ゆ る欠 点(Debect)を も った も の が 出 て来 る. 1例 を あげ る と石(Stone),節(Knat), 脉 理(Cord),泡(Blister, Seed),失 透(Devitrifica tion),曇(Surface clouding)と い う よ うな不 均 質性 に よる欠 点 が,次 か ら次 え あ らわ れ て,わ れ わ れ は 送 迎 に 暇が ない とい うのが 現 在 の ガ ラス 技 術者 が 直 面 し て い る状 態 で は な い か と思 わ れ る.こ の よ うな 種 々の 欠 点 の起 る原 因 は,ほ とん どガ ラ ス製 造 工程 の各 段 階 に あ る とい って よ く,原 料 の混 合,輸 送,バ ッチ ビ ン 内 の貯 蔵,カ レッ トの混 合,原 料 の投 入 に いず れ も大 な り小 な り欠 点 の 発 生す る原 因 が 潜在 してい る.し か も例 え ば原 料 調 合 そ の もの の均 質 度 を 表 わす 標 準 さえ もわ か っ てい な い2).こ こで は 話 を脉 理 のみ に 限 る こ とにす る.そ れ は 脉理 は最 後 に 残 って 来 る欠 点 で,し か も今 後 あ らゆ る品 種 の ガ ラ ス に対 して ます ます そ の 重 要 性 を増 す もの と考 え られ るか らで あ る. a. 光 学 ガ ラ ス b. 板 ガ ラス c. び ん ガ ラ ス d. び ん ガ ラ ス 第1図 色 シ ュ リー レ ン顕 微 鏡 に よ る ガ ラ ス の 均 質 度 の 例 第1図 は均 質 度 を 異 にす る ガ ラ スの 脉 理 の状 態 を シ ュ リー レ ン顕 微 鏡 で 観察 した と ころを 示 した も ので あ るが, (1)レ ンズ素 材 の よ うな光 学 ガ ラス は 巨視 的 に み て ほ とん ど完 全 に 均質 で,全 然 脉 理 の 存在 が 見 られ な い.次 に均 質 なの は板 ガ ラスで,こ れ に も脉 理 は 出 てい な い.従 来 の考 え 方 で は板 ガ ラス,ガ ラス管 等 に 表 面 平行 な脉 理 は あ って も差 支 え ない と され て いた の で あ るが,最 近 の板 ガ ラス は面 に平 行 な 脉理 もな くな っ てい るの は大 き な進 歩 で あ る.び ん ガ ラス に は脉 理 が あ る.図 に は2種 類 出 て い る.び ん ガ ラス の 脉 理 この 記 事 は去 る4月16日 大 阪商 工 会 議 所 で 開 か れ た 総 会 に お け る特 別 講 演 の 要 旨で あ る. * 京 都 大 学 名 誉 教授 工 学 博 士
は,普 通 リン グセ ク シ ョンを つ く って観 察 す るが,戦 争 直 後 わ が 国 の び ん ガ ラ スの 脉理 の状 態 は複 雑 極 ま る も ので 全 然 解 析 が 出来 ない もの で あ ったが,近 頃 は リ グ セ ク シ ョンに よっ て作 業 管 理 が 出 来 る まで に な って い る.こ の よ うな ガ ラス の脉 理 は どん な 原 因 で 出来 る の で あ ろ うか?こ れ に は種 々 の説 が あ る. 例 えばJ. E. P. de Castro3)は,板 ガ ラス や ガ ラス 管 の 巨視 的構 造 が 全 く同 じパ ター ンを も って い る こ と か ら,ガ ラ スが 成 形 され る場 合 に分 子 の再 配 列 が 起 っ て, 2次 元 的 の拡 が りを もつ 層 が 出来 る とい って い る が,普 通 は ガ ラス生 成 の諸 反 応 が すべ て 同時 に 起 る も ので な く,原 料 バ ッチが タ ン クの 中 で加 熱 され 温 度 が 上 るに つ れ て,組 成 の違 った ガ ラス が 出来,そ れ らが 相 つ い で 熔 融 液 中 に 入 って行 くた め に,タ ン クの 中 に は組 成 の少 しつ つ違 った ガ ラ スが あ り,そ れ らが 集 合 した ま ま の状 態 で 加 工成 形 され るの で,表 面 に直 角 の 方 向 は少 しず つ 組 成 の 違 った うす い ガ ラス を重 ね 合 わ した よ うな構 造 を も って い る もの と解 釈 して い る 人 々 .が多 い.タ ンク窯 の中 に 浮 い て い る バ ッチ 山が 上 か ら の輻 射 熱 の み に よっ て加 熱 せ られ ガ ラス化 反 応 が 進 ん で ゆ くもの とす れ ば,こ の上 か らガ ラス とな っ て とけ てい くた め に 必要 な時 間 は簡 単 に 計 算す る こ とが 出来 る.し か し出 て来 る答 は けた 違 い の 大 きな値 とな り, 上 部 か らの 直 接 加 熱 だ けで は到 底 必 要 な だ け の ガ ラ ス を とか す ことが 出 来 な い こ とが わ か る.こ れ は バ ッチ 山 が熔 け て行 く機 構 は別 に 大切 な も のが あ る こ とを示 して い る. a. 中 央 縦 断 面 b. 表 面 第2図 低 温 の バ ッチ 附近 の流 れ a. 中央 縦 断 面 b. 表 面 第3図 泡 の 運 動 第2図 は模 型 実 験 に よ っ て,バ ッチ 山 が 熔 け て行 く あ りさ ま を再 現 した も ので あ り,第3図 は大 きな 泡 の 運 動 を 示 す も ので あ るが, ガ ラ スの 流 れ が 半 熔 け の ガ ラス を削 りと って行 くあ り さ まが よ く再 現 せ られ て い る.バ ッチ か ら ガ ラス が 出 来 る と き,原 料 の分 解 反 応 に よる熱 の 吸収 が あ り,原 料 か ら高 温度 の ガ ラスが 出 来 るた め に は多 量 の熱 を 必 要 とす るか ら,タ ン ク窯 の 中に 浮 い て い る,バ ッチ 山 は,温 度 の 低 い熱 の 吸収 源 と見 る こ とが 出来 る.上 層 の ガ ラ ス の流 れ は 温度 の低 い 所 に 集 まる性 質 が あ るか ら,図 に示 す よ うに,ガ ラス の流 れ が バ ッチ 山 に 向 っ て 集 ま り,こ の流 れ が まだ ガ スを 含 ん だ 半熔 け の ガ ラ ス を 削 りとっ て下 層 の 流れ に のせ て運 び 去 って行 く. 流 れ に の った 直 後 の ガ ラス は まだ 温 度 が 低 い が,泡 を た くさん 含 んで い る ので,比 重 は軽 い.こ の た め 半熔 け の ガ ラス は底 まで 沈 む 前 に浮 き上 る.こ の よ うな も のが ゆ っ く り動 い て行 く間 に,温 度 が 上 る と共 に,泡 も上 昇 して表 面 に 出 る.第3図 に 示 した の は上 昇 した 泡 が バ ッチ 山 を 中心 として,集 ま って い る あ りさ まで あ る.一 方 ガ ラス の生 成 反 応 を 見 る と,こ れ は温 度 域 を異 にす る種 々の化 学 反 応 が 相 次 い で起 り,最 後 の珪 砂 が熔 融 ガ ラ スに 熔 け こんで 始 め て 所要 の成 分 を もつ ガ ラスが 出来 上 るの で あ るか ら,ア ル カ リの多 い,熔 融 点 の低 い ガ ラ スが,ま ず バ ッチ 山か ら とけ 出 して ゆ き,こ れが 次 か ら次 え流 れ に の って行 くとす れ ば,タ ン ク窯 の 中 に は多 くの組 成 の違 った ガ ラ スが 流 れ て い る はず で,も し タ ンク窯 自身 の均 質 化 作 用 が な け れ ば ガ ラ ス製 品 に詠 理 が あ る の は当 然 の こ とにな る.こ れ が反 応 槽 と して見 た タ ンク窯 の 姿 で あ る.こ れ は 多 く の人 に考 え られ て い る脉 理 生 成 の 原 因 で,果 して 実 際 に この よ うな 原 因 で脉 理 が 出来 るか ど うか は,ま だ 反 応 して い ない 珪 砂 が 熔 け て ガ ラ ス とな った と ころか ら 分離 す るか どうか に よる もので あ るが, Kroger, Mar wan4), J.: Loffler5)は 珪 砂 と アル カ リとの 反応 は激 し い の で,熔 融 ガ ラ ス とバ ッチ 山 との界 面 に 組成 の ちが う ガ ラスが 出来 る様 子 は な く,そ れ よ りも原 料 調 合 そ の もの の均 質 度 が 重 要 で あ る とい っ てい る.た だ し, 亜 鉛,鉛,硼 酸 等 を ふ くむ ガ ラスで も 同様 で あ るか ど うか は 今 の と ころわ か って い な い. ガ ラス の 中 に珪 砂 が とけ こむ 反応 につ い て は均 質 性 の立 場 か らH. Jebsen-Marwede16), J. Loffler7)等に よ って くわ しい 研 究 が行 なわ れ て い て珪 砂 とガ ラ ス と の境 界 層 に 出来 る アル カ リ含 有 量 の違 った ガ ラ ス の層 が 脉理 の原 因 とな る こ とを 明 らか に して い る. 均 質性 の重 要 な関 係 の あ る も の に,ガ ラス表 面 か ら の 揮 発 の 問題 が あ る.熔 融 ガ ラス の表 面 か らの揮 発 が 均 質 性 に 大 き く影 響 す るの は,こ れ まで に も よ く知 ら れ てい る鉛 ガ ラス のみ の問 題 で は ない.普 通 の ガ ラス で も成 分 の 違 った表 面 層 が,タ ン クの 中 の流 れ に よ っ て,ま た 成 形 加 工 の 際 に 内部 に巻 き こ まれ る よ うな こ とが あれ ば 脉 理 とな って現 わ れ る.タ ンク窯 の ガ ラス は 直接 焔 に ふれ て い るので そ の表 面 は水 分 やSO3を 多 く含 み ア ル カ リ,そ の他 の揮 発 性 成 分 が少 な く失 透
傾 向 の 強 い表 面 層 が 出来 る8).し た が って清 澄 過 程 で 適 当 な 泡 の上 昇 を利 用 して,こ の 表面 層 を 出来 るだ け 薄 くす る必 要 が あ る. また耐 火 物 が ガ ラ ス に熔 け こん で ガ ラスが 不 均 質 に な る こ とは よ く知 られ てい る.ガ ラス の 中 に とけ こむ もの と してAl2O3とSiO2と が 考 え られ るが, A12O3 が とけ こめ ば ガ ラス の粘 性 と熱 的性 質 に大 き な影 響 を 与 え, SiO2は 主 と して 光 学 的性 質 を 左 右 す る とい わ れ てい る9). 2. ガ ラ ス の 均 質 度 の 表 現 以 上 述 べ た よ うな,種 々 の原 因 に よ って,ガ ラス は 不 均 質 にな り易 い ものが あ るが,こ れ か ら出来 るか ぎ り均 質 な ガ ラス を得 る に は ど うす れ ば よい か とい う問 題 に少 し触 れ て見 る こ とにす る. タ ンク窯 は ガ ラス化 反 応 の行 なわ れ る反応 槽 と して 見 る こ とが 出来 る と同 時 に,熔 けた ガ ラ スが この 中 に 滞 留 してい る間 に 均 質 化 が行 なわ れ る攪 拌 槽 と して の 役 目を果 してい る もの とい え る. この攪 拌 槽 とし ての タ ン ク窯 の機 能 を明 らか に す る た め に あ るい は実 際 の タ ン クに よ り,ま た は模 型 を使 って1931年 頃10)か ら現 在 に い た る まで 方 々で 行 わ れ て い る.タ ンク窯 で の ガ ラス の均 質化 につ い て述 べ る 前 に流 れ の性 質 につ い て極 く簡 単 に ふれ て お く. まつ第 一 に明 らか に して お か な けれ ば な らな い こ と は タ ン ク窯 の 中 の ガ ラスの 流 れ を知 ろ う と して普 通 わ れ わ れ が使 う手 段 は,実 際 の タ ン ク 窯 を使 う 場 合 で も,模 型 を使 う場 合 で も例 えば 一 塊 の ガ ラス の 中 の場 所 に よ って 異 な る性 質 の平 均 値 の 変化 を求 め てい るに す ぎ ない とい う こ とで あ る. 第4図 模 型 の 投 入 口 に おけ る瞬 間 的 濃 度 変 動 が 引上 口 に現 わ れ る様 子 第4図 は 模 型 実 験 の 1つ の例 で あ る条 件 の 下 に作 業 を してい る 途 中黒 く着 色 した グ リセ リ ンを1滴 入 れ て模 型 か ら出 て来 る グ リセ リ ンが 着 色 す るあ りさ ま を示 した もの で あ る が,曲 線(a)は 全 く温 度 を 与 えず た だ単 に 模 型 の 一方 か ら一定 の割 合 で グ リセ リンを供 給 して他 方 か ら取 り だ す 場 合 で,実 際 に は こん な場 合 は起 り得 な い. (b) は実 際 の タ ン ク窯 と同様 の 温 度 分布 を与 えた 場 合 で あ る.こ の2組 の 曲線 を比 較 す る と,模 型 に あ る温 度 分 布 を与 えた(b)の 場 合 の方 が 曲 線 の 山が 広 く,か つ 低 くな っ てい て,こ れ は タ ンク窯 の 中 の 対流 の攪 拌 効 果 に よっ て着 色 され た グ リセ リ ンの濃 度 が 平均 化 きれ, した が って一 般 に ガ ラス は タ ンク の中 に 滞 留 してい る 間 に均 質 化 の作 用 を うけ る と解 釈 す る こ とが 出来 る よ うに見 え る.例 えば週 期 的 に等 量 の着 色 グ リセ リ ンを 加 え て行 く実 験 を や れ ば,模 型 か ら 出て 来 る もの の濃 度 変化 は全 く消 え去 って,タ ンク窯 の 流 れ は均 質 化 に 大 き な役 割 を果 して い る よ うに見 え る.し か し これ は グ リセ リ ンの着 色 の 度 合 の変 化 を測 る装 置 が透 明 な グ リセ リ ンの 中 に光 を さえ ぎ る黒 い グ リセ リンが入 っ て 来 て,全 体 とし て光 の 透過 量 が 減 っ てい る場 合 で も,ま た この着 色 が 均 等 に 拡 が って全 体 が 例 えば 薄 黒 くな っ た ものが 出 て来 る場 合 で も同 じよ うに見 え る こ とか ら 来 る間違 いで あ って,実 の処 は ガ ラ スの 対 流 の均 質 化 の 効 果 は この実 験 に出 て い る程 大 き な も ので は な い. タ ン ク窯 の 中 の ガ ラス の流 れ は非 常 にお そ く,レ イ ノル ズ数 が小 さい ので 熱 的 な 原 因 で上 下 の流 れ が交 錯 す る こ とは あ るが,ま ず 層 流 で あ る と 考 えて よい. (a)の よ うに全 然 対 流 が な い場 合 で も ドッ グハ ウス か ら入 った 着 色 した グ リセ リンが模 型 の 中 に分 散 し,こ れ が 長 短 種 々 の距 離 を 流 れ る流 れ に の っ て次 々 と出 て 来 る時 間 的 のず れ に よ って 測 定 装置 を通 る黒 い グ リセ リンの 量 の 時 間 的変 化 が この 図 の よ うに表 わ れ た の で あ っ て,実 際 に装 置 を 通 って い る の は全 く透 明 な グ リ セ リン と真 黒 な グ リセ リン との"す じ"で あ る.こ の 事 情 は(b)の よ う に対 流 の あ る場 合 も全 く同 様 で主 と して ドッ グハ ウス とフ ォアハ ウス に両 端 を も っ てい る 流 線 で 代 表 され る流 れ の距 離 が,対 流 のた め に長 くな っ てい る効果 が 表 わ れ てい る と見 る べ き で あ る. 実 際 の タ ン クや,模 型 に よ って 上 に述 べ た よ うな 研 究 を す る こ とは タ ンク窯 の性 質 を 知 る とい う目的 に は 非 常 に よい 手段 で あ る と思 う11).し か し例 えば 比 重 そ の も の の時 間 的変 化 を測 っ てい た の で は ガ ラス の均 質 度 の測 定 とは な り得 な い.こ の場 合 均質 度 の時 間 的 変 化 を知 ろ う とす れ ば少 な くと も直 接 比 重 分布 を測 る必 要 が あ る12).タ ン ク窯 の 中 の ガ ラス の流 れ は層 流 で, 熔 融 ガ ラ スの 拡 散係 数 は非 常 に小 さい もの で あ る こと を念 頭 に止 め て お く必 要 が あ る と思 う. 3. タ ン ク 窯 の 機 械 的 撹 拌 タ ンク窯 が 反 応槽 と して用 い られ る以 上 そ の 中に 温 度 差 が 存 在 し,し たが っ て対 流 をな くす る こ とは出 来 な い.実 際 タ ン ク窯 の 中 に は温 度 分 布 の違 い に よ り, ガ ラス の性 質 の 違 い に よ っ て種 々模 様 の異 な る複 雑 な 流 れ が 存 在 す る もので あ る13). この よ うな 流 れ の一 部 を と って 見 る と第5図 に示 し た よ うに流 れ の 方 向Wに 直角 なZ方 向 に 流 速 の 違 いが あ る ことが見 られ る.あ るい は 流速 の勾 配 に よ っ
て タ ン クの 中 に あ る ガ ラ スの 筋 が 引延 ば され る と考 え て も よい.熔 融 ガ ラス の拡 散 係 数 は10-6cm2/see∼10-7 cm/secと い う程 度 の小 さい もの で あ るが,ガ ラ スの 流 れ に と もな う筋 の引 延 し効 果 で 拡 散面 が増 大 す るの みな らず 濃 度 勾配 が 大 き くな り,結 局 は拡 散 に よ る均 質 化 が 無 視 出 来 な い量 と な る.す な わ ち,タ ンク窯 の 流 れ 模 様 は不 均質 な ガ ラス の性 質 の 平均 値 を左 右 す る と共 に流 速 勾 配 に よる筋 の引 延 し効 果 は 分 子拡 散 を助 け て実 際 に ガ ラス を 均質 にす る上 に 役 立つ.こ の2つ の効 果 を あわ せ た ものが 攪 拌 槽 と して の タ ン クの役 割 で あ る. A (1) (2) (3) (4) (5) 第5図 不 均 質 な筋 の 勇 断 変 形 の様 子 と,筋 に垂 直 な方 向 の 拡散 式 第6図 は細 長 い 箱 の 中 に薄 い 塩 酸 を 加 え た グ リセ リ ンを下 向 に流 し,一 定 の 時 間 ご とに苛 性 ソー ダ を加 え た グ リセ リ ンに フ ェ ノル フ タ レ ンで 赤 色 を つ け た細 い 筋 を水 平 に引 き,こ れ が 流 れ に の って 動 く間 に 拡 散 に よ って筋 が 消 え てゆ くあ りさま を示 した もの で あ る. この 問 題 の考 え方 と解 析 の 方法 はW. Geffcken14)の も の に 殆 ん ど同 じで あ るが,第7図 に見 られ る よ うな例 えば 幅 が1mmの 筋 が 拡散 だ けで 消 える の に105sec よ りも長 くか か るが,流 れ の引 伸 し効 果 が 働 い て 速度 勾 配g=0.1と なれ ば5×102secで 筋 が 同程 度 まで 消 え去 る とい う こ とが 示 され てい る. Geffckenは 速 度 勾 配 が あれ ば10年 か か る筋 の消 失 が16分 に短 縮 さ れ る ことが あ る との べ て い る. 筋 の引 延 しが タ ン ク窯 の 中 の熱 対 流 に よ って行 なわ れ る こ とは上 に述 べ た 通 りで あ るが,こ の効 果 をさ ら に 高 め る た め に機 械 的 に 攪 拌 を行 うとい う こ とが考 え られ る. 第6図 HCI酸 性 グ リ セ リ ン 中 のNaOH塩 基 性 グ リセ リ ン の 筋 の 消 失 の 様 子 a. 剪断変形のない場合の拡散 b. 速度勾配g=0.1の 場合 の拡散 第7図 幅1mmの 筋 の 中 央 部 の 濃 度 1953年Corningの グ ラ ス セ ン タ ー で デ ー タ ン ク の 攪 拌 を し て い る の を 見 て,攪 拌 の 模 型 実 験 を や っ て み た.第8図 は そ の 実 験 結 果 の1例 で,模 型 タ ン ク の 作 業 室 の流 れ の パ タ ー ンで あ る.上 の 図 は攪 拌 を 行 なわ な い場 合 で,ス ロ ー トか ら立 上 った ガ ラス の表 面 流 が フ ォ アハ ー スに 向 って走 っ てい るのが 見 られ る.下 の 図 は作 業 室 を ゆ っ く り攪 拌 した 場 合で 筋 の引 延 し効 果
を期 待 出来 る よ うな 全 く 違 った パ タ ー ンが 表 わ れ て い る.ガ ラ ス の機 械 的 攪 拌 に は フ ォア ハ ー スの 入 口に 螺旋 状 の攪 拌 機 を つ け るハ ー トフ ォー ドの や り方 が あ って,こ の方 法 が ヨ ー ロ ッパ で も使 わ れ てい る と聞 い て い る. 機 械 的攪 拌 に つ い て は多 くの実 験 を して い な いが 作 業 室 攪 拌 に よ って1つ の フ ォア ハ ー スの 引 上 の 変 化 が 他 に影 響 を 及 ぼ さ な い よ うにす る ことが 出 来 る こ とは,非 常 に 興 味 が あ る. a. 攪捧せぬ場合 b. 攪伴 の1例 M: 攪拌棒 攪拌棒に関す る レイノルズ数=0.28 第8図 成 形 部 表 面 の 流 れ 4. 泡 に よ る ガ ラ ス の 攪 拌 亜 砒 酸 や酸 化 ア ンモ ンが 高 温 度 で酸 素 を放 出 し,そ の泡 に よ って ガ ラス の清 澄 作 用 を す る こ とはわ れ わ れ が 日常 利 用 して い る と ころで あ るが,こ こに述 べ る の は熔 融 ガ ラス の 中 にわ ざ とガ スを 吹 き こん で そ の泡 に よっ て ガ ラ スの 清 澄 を助 け よ うとい うや り方 で,田 村 博 士 か ら も最 近 ヨ ー ロ ッパ で これ を 見 て 来 られ た話 を 聞 い た.ガ ラ スの 中 に ガ ス を 吹 き こむ や り方 の 一例 は J. Widtmann15)が1955年 の ドイ ツ の ガ ラ ス技 術協 会 の席 上で か な り詳 し く述 べ て い る が,そ の後 数 年 間 に この 方法 が充 分 実 用 に な る まで に発 展 した も の と思 わ れ る.高 温度 で ガ スを 出す 亜 砒 酸 や酸 化 ア ンチ モ ンが ガ ラス の 清澄,こ とに そ の均 質 化 を 助 け る原 因 の1つ ぎ は ガ ラ スの 中 を 泡 が上 昇 す る間 の 筋 の引 伸 し効 果 に よ っ て拡 散 を 助 け る こ とに あ る と思 わ れ る.第6図cに 泡 に よ って 筋 の 消 失 が,促 進 され る様 子 が 示 され てい る. Widtmannの 与 え てい る作業 条 件 は,深 さ40cm の タ ン クの清 澄 部 の所 に 直径 約1mm位 の泡 を 含 んで い る流 れ が表 面 か ら20cmの 間 の部 分 で 起 る よ うに, 毎 秒50∼100の イ ンパ ル スを 与 え て 吹 き こむ もの で, 毎 秒10000個 の泡 が 出 来 る よ うにす れ ば0.4m3の ガ ラ スを 均質 にす る ことが 出来 る と述 べ てい る. 実 は 筆者 も数 年 前 にWidtmannと 同 じよ うな 実 験 を 行 な った の で あ るが,固 定 ノ ズル か ら吹 き 出 した 泡 の流 れ は始 終 一定 の道 筋 を通 るの で,そ のた め の流 れ が 出来,泡 が 筋 に対 して直 角 の 方 向 に上 昇 して 筋 を引 伸 す効 果 は あ ま り期 待 出来 な い と い う 結 果 を 得 て い る.そ れ 故 ガ スの 吹 き こみ に よ って ガ ラス の均 質 度 を 向 上 させ るた め に は こまか な と ころ に種 々工 夫 が い る の で は ない か と思 われ る. 結 語 タ ン ク窯 の流 れ を 制 御 す る方 法 として は さ らに電 熱 の併 用 とい う問題 が あ る.流 れ を制 御 す る 目的 に電 熱 を 利 用 し,機 械 的攪 拌 に よ って拡 散 速 度 を 大 と し,ざ ら に適 当 な 方法 で ガ スを 吹 き こむ こと に よ って ガ ラ ス 自身 に とけ こんで い るガ ス成 分 や,前 に述 べ た表 面 層 に よ る不 均 質性 を改 善 す る こ とが 出来 れ ば,今 まで よ りも は るか に 均質 な ガ ラ スを つ くる こ とが 出 来 るので は ない か と考 え て い る. 均 質 度 が 最 も強 く要 求 され る光 学 ガ ラスで さ え も立 派 に連 続 製 造 に 成功 してい る今 日,普 通 の ガ ラ スで も 均 質 度 の 向上 を 等 閑視 す る ことは 決 して許 され な い と 思 う.
