特集 国際ガラス年 2022 ～ SDGs に貢献するガラス～

ガラスの歴史とSDGs への貢献
History of Glass and Its Contribution to the SDGs
Key-words： Property, Function, Application

技法が確立されるとガラス容器の大量生産が可能となり，ガラスは一般にも広く普及していった 3）．吹きガラスの技法とは“吹き竿”と呼ばれる金属パイプの先端に溶けたガラスを巻き付け，息を吹き込んで膨らませ，その内圧とガラスの表面張力，重力，遠心力などとのつり合いを利用して形状を整える成形方法である．
その後，年月を重ねるとともに徐々に高い温度が得山崎博樹

Hiroki YAMAZAKI（Nippon Electric Glass Co., Ltd.）られるようになり，溶融時に泡や脈理などの欠陥を低減させることによって徐々に透明なガラスを作ることができるようになっていった．透明なガラス容器は中
身の量，色などの状態が容易に観察できる点が重宝さ

1. 有史以前のガラスから汎用ガラス

れた．陶磁器の釉薬もガラスであることを考えると，味や風味が重視される食べ物のかなりの割合は表面が

ガラスは人工的に作られた材料の中では最も古い部

ガラスの食器で配膳されると言っても過言ではなく，類の材料の一つとされており，ガラスが作られ始めた

50 年物のワインが安心して美味しく飲めるのもガラのは紀元前 2～3000 年頃のメソポタミアやエジプトなス瓶で保管されているからだと言える．

どの地域と言われている．製法発明のきっかけには諸

透明なガラスを見て人々はガラスを建物の窓に用い説あり，海岸で焚火をした際にその熱でアルカリとシることを考えた．ガラス窓の利用によって雨や風を遮リカが反応してできたという説，陶器の焼成時に釉薬断しながら光を部屋の中に取り入れることができるよが溶け落ちて固まったという説 1），青銅の精錬の際にうになり，人々の暮らしの質は大きく向上することに耐火物などの反応でできたという説などがある．当時なる．しかし，当時主流であった吹きガラスの技法はの人々は，ガラス表面の光沢や硬さ，長期に渡って色

球形や円筒に近い形状を作ることには適しているが，や表面状態が変化しない特長に着目し，ガラスを貴重

平らで厚みが均一であり，できるだけ大きな面積を持な装飾品として用いはじめた．事実，数々の遺跡など

つガラス板を得ることは難しかった．7 世紀頃，シリから発掘されたガラス物品は割れてさえいなければ，アで生み出されたクラウン法は遠心力を用いて平らな数千年前の当時の状態をほぼそのまま維持している．

ガラス板を得る成形法であり 4），現在でもベネチアのさらに液体や食べ物と接しても表面が変化せず，内容

サンマルコ寺院などで見ることができるが，現在のよ物の汚染もなく，表面が平滑で汚れが綺麗に落とせる

うに窓の外の景色をゆがみなく眺めることは難しい．

などの点も重宝され，食器や容器としての盃や壷が作

18 世紀頃にイギリスで開発された円筒法はクラウンられるようになった．

法よりも薄く，平らで大きな板ガラスを作ることを可

一方で，ガラスの製造には高温を必要とし，ガラス能にした（図 2）4）．円筒法で製造された窓ガラスは現が製造され始めた当初は現在ほど高い温度で溶融する

在でも古い寺院などに使われているものを見つけるこことが難しかった．当時のガラスはナトリウム，カルとができる．1950 年代の末頃にイギリスで開発されシウム，ケイ素を主成分とするソーダ石灰ガラスや鉛たフロート法は溶けた金属スズ上にガラスを広げて成とケイ素を主成分とする鉛ガラスが一般的であったが，形する画期的な製法で現在の主流となっている 5）．

当時の溶融温度では泡や不均質を十分に除去できるまで粘度を下げることが難しく，現在のように透明なガラスを得ることはできなかったようである．また，ガラスが軟化している状態では高い浸食性を示すことか
ら，初期の成形方法は粘土や砂など耐火性の材料を芯や型として利用し，溶融したガラスを耐火物の表面で固めた後に耐火物を取り除き，必要に応じて耐火物と2）．
反応した面を磨いて作る方法が用いられた（図 1）

これらの製法は手間や時間がかかるために当時のガラ
ス製品は大変貴重なものであった．
紀元前 1 世紀頃になって古代シリアで吹きガラスの図1

有脚杯 エジプト

紀元前 1350 年頃 2）© 日本セラミックス協会
126

セラミックス57（2022）No. 3

図2

クラウン法と円筒法 4）

2. 機能材料としてのガラス
2.1

図3

医薬用管ガラスと成形品でき，可視光を透過するが，人体に有害な X 線やガンマ線を吸収するため，レントゲン室や原子力発電所の観察窓などに用いられている 7）．

光学ガラス「透明」な材料となる理由をなるべくシンプルに述

2.2

べると，「光の反射，吸収，散乱が充分に小さく，材ケイ素と並んでガラスの重要な成分であるホウ素は

6）

医薬，理化学用ガラス

料内を光が直進できること」となる ．特に，一般的ガラスの用途をさらに広げることに重要な役割を担っなガラスの主成分である二酸化ケイ素の光の吸収域がた．13 世紀前半のアラビアでホウ砂を用いたガラス

人間の可視波長域になかったことが人類にとって極めの記録があり，17 世紀にはホウ砂を用いたガラスがて幸運であった．実際，波長 150 nm 以下の紫外域や人工宝石に用いられた．さらに，19 世紀後半からは

波長 5 μm 以上の赤外域では一般的なガラスは透明で特殊な光学特性によりレンズにも用いられている．

はない．ガラスの密度は空気よりも高く，光がガラス

酸化ホウ素はガラス中で酸化ケイ素と同様にガラス中を進む速さは空気よりも遅くなる．これにより光がの網目構造を形成する一方で，融点が 480 ℃と二酸

屈折し，その屈折を利用して発明されたのがレンズで化ケイ素の 1710 ℃と比較して低いことから，二酸化ある．

ケイ素を主成分とするガラスに酸化ホウ素を添加した

ガラスのレンズは紀元前三世紀頃にはインドやバビ

ホウケイ酸ガラスは量産可能な粘度で高い化学的耐久

ロニア，エジプト，ローマ，中国などで作られており，性と低い熱膨張係数を持つ．熱膨張係数の低下により凸レンズを用いて太陽の光を集めて火をおこすために急激な温度変化による破壊を生じにくくなり，ナトリ

用いられていたといわれている．13 世紀後半になって，ウムなどのアルカリ金属元素を伴って網目構造を形成

当時世界で最も透明度の高いガラスを作ることのできする組成範囲では水溶液に対する化学的耐久性が大きたイタリアのベネチアでガラスのレンズを用いた眼鏡

く向上する．これらの特性を利用して，20 世紀の初が発明された．その後 16 世紀から 17 世紀にかけて，

頭からホウケイ酸ガラスが医薬品の容器や理化学用機

各種のレンズを用いた望遠鏡や顕微鏡が発明され，天8）．これにより，器に用いられるようになった（図 3）

文学や生物学に大きな進展をもたらした．レンズの機

非常に繊細で特性の変化しやすい医薬品を長期に安心能を左右する屈折率や分散などの光学特性を各種の用して保管できるようになり，反応性の高い薬品を用い途に適合させるため，ホウ素や鉛などの成分を用いてた処理，分析，測定が正確に行えるようになった．ささまざまな組成のガラスが作られるようになった．

らにホウケイ酸ガラスは家庭用としても高い耐熱衝撃

一方，ガラスの組成を変化させたり，特定の元素を性により調理器具や哺乳瓶としても広く使われている．

添加したりすることで，特定の波長の光を透過させた

特に現在世界中で需要がひっ迫しているコロナウイル

り，吸収させたりすることができる．紫外線を吸収す

スワクチンなど極低温で保管する必要のある薬剤にはることで内容物が変質することを抑制するビール瓶なガラスの容器が必須とされている．

どのアンバー色の容器，人が感知できない赤外線をカッ

2.3

トし，撮像素子の感度補正を行うデジタルカメラ用のガラスは同じく透明な特長を持つ樹脂と比較して極光学フィルターなど，枚挙にいとまがない．また，酸めて高い気密性を持ち，ガラス中の気体の拡散係数は

化鉛は 80 wt％程度までガラス中に含有させることが樹脂よりも数桁以上小さい．また，ガラスは常温ではセラミックス57（2022）No. 3電子，電気機器用ガラス

127

塑性変形をほとんど生じず，圧縮応力に対して高い強用いられた．その後フロート法による液晶ディスプレ度を有することから高い真空度を維持することができ

イ基板の成形も行われるようになったが，フロート法

る．さらにガラスは常温では高い電気絶縁性を持つ．

では研磨が必要とされるのに対し，オーバーフロー

ガラスの構造は主に共有結合からなり，原子間での電ダウンドロー フュージョン法では製品となる面が空子対の共有をともなう強い化学結合が網目状の骨格を気以外に触れず，自由表面で形成されるため極めて滑形成しており，電子，イオン，分子などの移動度が極

らかな表面を持ち 10），無研磨で用いることができる．

めて低い．これらの特長を併せ持つガラスは電気，電ガラスを平坦な形状に成形することを阻害していた表子を利用した数々の発明を可能にし，科学技術の進化

面張力が，最終的に極めて平滑な面を得るために重要にはなくてはならないものになっていった．

な役割を担った点は極めて興味深い．

1857 年にガイスラーが発明したガイスラー管は減電子，電気機器で気密な空間を得るために，特に重圧したガラス管に電極を設け，高い電圧をかけること要となるのが金属導線とガラスの封止技術である．ガにより放電させるもので，電子や X 線の発見につな

ラスはガラス転移点以上の温度で徐々に粘度が低下し，がり，後にネオン管や蛍光灯の基となった．1870 年

酸化物に対して高い反応性を持つ．金属とガラスを封代の後半には英国のスワンや米国のエジソンが相次い止するには金属表面に酸化膜を形成させ，粘度の低下

で白熱電球の開発に成功した．ガラスは高温のフィラしたガラスと接触した界面で元素の相互拡散を生じさメントが発する光を透過し，高温でも燃え尽きないよせる．その後温度が低下するとガラスは再び固化し，う，真空に近い環境を長期間維持する役割を担った．

接触した酸化層と強固に接合した状態が得られる．電エジソンの白熱電球が基となり 1904 年にフレミング

球に用いるガラスバルブではガラスの局所を加熱，軟が 2 極真空管を，1906 年にフォレストが 3 極真空管化させて電極材料と強固に接合させ，気密状態を得る．

を発明した．電子流の制御により増幅，検波，整流，一方，粉末ガラスはガラスを粉砕して粒径を調整し発振などが可能となり電子回路の発展に大きく寄与したもので，有機材料中に分散させることでスラリーやた．また，真空管の発明により数々の無線機，ラジオ，

ペースト状にして形状に自由度を与え，被接合物に塗オーディオアンプなどが開発されていった．並行して，布する（図 4）．熱処理により有機物の除去とガラス

1897 年にはブラウンが陰極線管を発明，1927 年にはの軟化流動を生じさせて封着，被覆，結合などに用い

高柳健次郎がブラウン管を使った受像装置の開発に成る．ガラスと金属の接着は紀元前から行われていた．

功し，ブラウン管は 2000 年頃までの長きに亘りテレ

11 世紀ころからイタリアやフランスで七宝工芸とし

9）

ビ画面の主流を占めた ．

て装飾品が作られ，19 世紀の初めころに鉄の表面を

これら各種の用途に合わせて，さまざまな種類のガガラスで被覆する琺瑯加工が行われるようになった．

ラスが開発されていった．鉛ガラスは比較的低温で熱琺瑯はガラスの化学的耐久性，表面平滑性，熱的安定加工できるにもかかわらず高い電気絶縁性を持つこと性，電気絶縁性と金属の機械的強度，放熱性を併せ持から電極部に用いられた．アルミノシリケートガラス

つ材料として現在も鍋，浴槽，台所などに使われていは粘度が高く高温に耐えることから，高輝度を得るた

る 11）．また，浸食性の高い薬品を供給する化学プラ

めの電球バルブに用いられた．バリウムストロンチウ

ントの金属パイプの内面のライニングにもガラスの被ムガラスは X 線を遮へいし，電子線が照射されても覆が利用されている．

長期間画面の着色を生じないことからブラウン管のパ粉末ガラスによる封着は気密性に優れ，高い信頼性

ネルガラスに用いられた．
その後，ディスプレイの主流となるカラー液晶や有機 EL ディスプレイの基板には各画素のスイッチとなるシリコン TFT（Thin Film Transistor）素子の特性を損なわないようにアルカリ金属を含まないアルミノ
シリケートガラスが用いられた．基板ガラスにはディ
スプレイパネルの高精細化やコストダウンのために高い寸法精度や大きなサイズ，軽量化のために薄さが求められ，その製造には極めて高い技術が必要とされた．
その成形にはフロート法とほぼ同時期に米国で開発されたオーバーフロー ダウンドロー フュージョン法が

128

図4

さまざまな粉末ガラス

セラミックス57（2022）No. 3

を必要とするさまざまな機器に用いられている．電子繊維の初期は断熱材や絶縁材料の用途が主であったが，材料として用いる場合にはガラスの粘度を低下させて直径数μm から数十μm の直径を持つガラスの糸を連も，できるだけ高い化学的耐久性や電気絶縁性を維持

続的に成形したガラス長繊維は成形直後に表面を集束するため，ガラスの成分として亜鉛，ホウ素，鉛など剤により被覆され，樹脂と複合化させることで樹脂のが用いられてきた．鉛が環境負荷物質であることから，

弾性，耐熱性，強度を大幅に向上させる材料としてさ削減への取り組みが進められ，ビスマス，リン，バナ

まざまな用途に用いられるようになった．このガラス

ジウム，スズ，テルル，銀などを用いたガラスが開発

繊維で強化された樹脂材料は，GFRP（Glass Fiber

されている．

Reinforced Plastic）と呼ばれる．

一般的に粘度の低いガラスほど熱膨張係数が高くな

ガラス繊維の形態もさまざまに工夫され，糸で作っる傾向があり，シリカガラスの歪点が約 1100 ℃，熱た織物（クロス）や不織布に樹脂を含侵させた材料は膨張係数が約 5×10 / ℃，なのに対し，ソーダ石灰ガ

成形性に優れ，プリント配線基板，浴槽，浄化槽など

ラスの歪点は約 500 ℃，熱膨張係数は約 90×10-7/ ℃，のタンクや船舶のボディなどに用いられる．また，長約 400 ℃で封着に用いられる鉛ガラスの歪点は約

繊維を数 mm の長さに切断し，熱可塑性樹脂に混合

200 ℃，熱膨張係数は約 140×10 / ℃である．このよして射出成型した部品は樹脂単体の部品と比較して大うに，幅広い粘度や熱膨張係数を持つ材料が設計でき

幅に高い強度や耐熱性を持つ．これらを金属部品の代る点もガラスの大きな特徴である．

替として用いることで自動車の軽量化が可能となり，-7-7低い粘度を持つガラスの高い熱膨張係数を下げるた

燃費向上に大きく寄与している 13）．これらのガラス

めに，コーディエライトやユークリプタイトなどの低繊維には高い化学的耐久性が要求されるため，アルカ

膨張セラミックスを粉末にして混合することで被接合

リ金属酸化物の含有率を 1％未満に抑えたアルミノシ

物と熱膨張係数を整合させた，複合粉末ガラス材料がリケートガラスが用いられている．

多く用いられている．このように用途に応じてデザイ

一方，1973 年頃には英国でガラス繊維を用いてコンされたガラス材料は半導体の p-n 接合部の保護，

ンクリートを強化する技術が開発された．一般的なガIC セラミックスパッケージの気密封止，コンプレッサー

ラスはコンクリートのアルカリで浸食されるため，こに電気を供給する気密端子の封着などに用いられていの用途には酸化ジルコニウムを 16 wt％以上含有させる．また，粉末ガラスをセラミックス粉末と混合し，た耐アルカリ性ガラス繊維が用いられる．鉄筋を用いスラリー状にしてシート成形した材料は低温焼成多層る場合と比較して錆による汚れや割れの懸念がなく，基板（Low Temperature Cofired Ceramics: LTCC）

複雑な形状でデザイン性を重視した建造物に用いられとして電子回路の小型化に大きく寄与し，携帯電話なる．また，軽量で施工が容易であるため，トンネル天どには欠かせない材料となっている

12）．

このように電子，電気機器の安定した性能と高い信井の崩落を防ぐ用途などにも用いられている 14）．
2.5

強化ガラス

頼性を過酷な環境下で長期に維持するためにさまざま

強化ガラスの発見は 1660 年頃にさかのぼり，「ルパー

なガラスがあらゆる用途に広く用いられており，さらト王子の雫」や「オランダの涙」の名で知られていには素粒子ニュートリノを観測するためのスーパーカる 15）．当時は強化のメカニズムが理解されておらず，

ミオカンデに用いられる光電子増倍管などの最先端の土産物として扱われていたようである．1874 年にフ研究にいたるまで，ガラスの優れた特性が重要な役割

ランスのフランソワ・バスティが高温のガラスを油のを担っている．

加熱浴で急冷することによってガラスを強化する方法

2.4

ガラス繊維

を最初に開発した．1877 年にはドイツのフリードリヒ・

ガラスを繊維に成形する技術は紀元前からあったが，ジーメンスがガラスを冷たい型でプレスすることによ

長らく置物，玩具，装飾などに用いられる程度であっりバスティよりも高強度な強化ガラスを製造した．

た．ガラス繊維が工業的に生産されるようになったの1935 年にはルドルフ・セイデンにより最初の強化ガ

は 20 世紀に入ってからで，1917 年にドイツで断熱用ラスのプロセス特許が出願された．

の石綿の代替品として用いられたのが最初とされてい強化ガラスの原理はガラスの表面にあらかじめ圧縮

る．1930 年頃から米国を始めとして各国で工業的な応力層を形成することで表面の傷先端にかかる引張応

生産が本格的に始まり，日本でも 1930 年代の後半に力を相殺し，圧縮応力を上回る引張応力が生じないと生産が開始された．1940 年代に入ってからガラス繊破壊を生じないようにするものである．

維と樹脂を複合化した材料が開発され始めた．ガラス

セラミックス57（2022）No. 3

バスティらにより発明された強化ガラスは物理強化129

ガラスと呼ばれる．ガラスを軟化点近くの温度まで上された．集積法とは溶けたガラスを水砕し，1～5 mm

げ，その後表面を均一に内部よりも早く冷やすことにに分級したザラメ状のガラスを耐火物の枠中で熱処理

より表面が固まった後に内部が冷却され，内部の体積する方法である．ガラス粒同士が融着した界面から内収縮により表面に圧縮応力層を形成させる 16）．この部に向かって結晶が成長することで，マクロには結晶強化ガラスは比較的サイズや厚みの大きなガラスに適がランダムに析出し，高い強度と独特の外観が得られ用され，建物や自動車の窓に用いられている．

る．集積法では型枠とガラス量を調整することにより，

一方，リチウムやナトリウムなどのアルカリ金属イ

厚みやサイズの自由度が高い板を得ることができる．

オンを含むガラスをガラス転移点以下の温度で硝酸カ

この材料は天然石材の 2 倍以上の強度や高い耐候性をリウムなどの溶融塩中で熱処理しガラス中のアルカリ持つことから，ビルや地下鉄の駅の壁材として用いら金属イオンを溶融塩中のイオン半径の大きなアルカリれている 19）．1991 年には小久保正らにより集積法をイオンで置き換えることで表面に圧縮応力層を形成さ応用して，粉末状のガラス中に水酸アパタイトとウォせる方法を化学強化という 17）．比較的サイズや厚み

ラストナイトを析出させ，生体親和性と高強度を併せの小さなガラスに適用され，腕時計の風防ガラスなど持つ人工骨材料が開発された 20）．この材料は 2000 年に用いられてきた．現在，ほとんどのスマートフォン

までに 6 万人の患者の手術に用いられている．また，のカバーガラスに化学強化ガラスが用いられている．

封着時に結晶を析出させることで耐熱性を向上させる

2.6

結晶化ガラス

ことのできる結晶性粉末ガラスは高い耐熱性と信頼性

フランスのレオミュールは 18 世紀にガラス瓶を砂に埋め熱処理することでガラス表面から結晶が配向しが必要とされる燃料電池のシール材などに用いられている．

て析出し陶磁器調のガラスが得られることを見出した．

2.7

この材料は結晶のへき開により強度が低下し実用化にシリカガラスは最もシンプルな組成の実用ガラスで，シリカガラスは至らなかったが，この研究は後の結晶化ガラスの開SiO2 のみからなる．溶融には 2000 ℃以上の高温を必発のきっかけとなった．結晶化ガラスとはガラス中に要とし，1800 年代前半に酸水素炎の研究開発により所望の種類，量，大きさの結晶を均一に析出させたもシリカガラスを溶かせる温度が得られるようになった．

ので，析出させる結晶の設計によりガラスの強度，熱1800 年代後半から 1900 年代初頭にかけ，アーク放電

膨張係数，耐熱性，外観などを大きく変化させることや抵抗加熱などの電気的熱源も利用されるようになり，ができる材料である．

徐々に純度の高いシリカガラスが得られるようになっ

1950 年に米国の Stookey は貴金属を結晶核とするていった．シリカガラスはその高い歪点と低い熱膨張ことによりガラス中に均一な結晶を析出させることに係数から耐熱性，耐熱衝撃性の高い材料として重宝さ成功した．その後，Stookey は 1956 年に酸化チタン

れ，炉心管，治具，耐熱基板として用いられる．特にを 結 晶 核 と し て 用 い，Li2O-Al2O3-SiO2 や MgO-

半導体用 Si 単結晶作製用の溶融用るつぼにはシリカ

Al2O3-SiO2 結晶を析出させることにより，耐熱衝撃ガラスが必須とされている．その後，室温では液体で性や強度を大幅に向上させた材料を発明し，これらの蒸留ができる四塩化ケイ素（SiCl4）の気体から化学結晶化ガラスはミサイルのノーズコーンや耐熱食器と気相蒸着（CVD: Chemical Vapor Deposition）によるして製品化された．その後，相次いでリチウムアルミ

製造方法が開発されたことによりシリカガラス中の不ノシリケート系ガラスを用いたゼロ膨張結晶化ガラス

純物量が大きく低減し，均質性も向上したことから紫が開発され，調理器具や大型天体望遠鏡の反射鏡など

外線域や近赤外線域の透過特性に優れた材料が得られの製品が開発されていった．現在ではストーブの前面るようになり，レンズやプリズムなどの光学部品用材

窓，電磁調理器のトッププレート，防火窓，超精密測料として，また，半導体や液晶製造用フォトマスクと定器の支持ベースなどに用いられている

18）．

しても使われるようになった．さらに，光ファイバ用

また，紫外線照射により選択的に結晶化させて，エッの材料として高い透過率と低い損失を目指して，よりチングにより複雑な形状を加工する感光性結晶化ガラ

不純物量や欠陥の少ない製法の開発競争が盛んに行わ

ス，雲母を析出させて機械加工を可能にした快削性結れるようになる．

晶化ガラスなどガラスでは成しえないユニークな特性を持つ結晶化ガラスが開発されている．

光ファイバ通信の研究は 17 世紀のスネルによる屈折の研究を端緒とし，フレネル，バビネ，ベル，デバ

一方，日本では 1974 年に核形成剤を用いずにガライなど名だたる科学者の研究による要素技術が蓄積さスの表面を結晶核として結晶化する「集積法」が開発れ，1958 年にナリンダー・シン・カパニーによるコ

130

セラミックス57（2022）No. 3

アとクラッドによって構造される石英ガラスファイバ

おり（図 5）21），容器に対しても破損解析や傷防止コーの考案により光通信の基礎が確立された．1966 年のチャー

ティングなどの対策などにより，積極的な軽量化が進ルズ・カオの論文は光ファイバの実用化に大きく貢献

められている．

したとしてノーベル賞の受賞につながった．しかし，電子，電気機器のエネルギー消費削減の観点からは，

1964 年に西澤潤一により申請された自己収束型光ファ

白熱電球や蛍光灯に代わる LED 照明において，自動イバの特許がカオに先行して光ファイバの概念を示し

車のヘッドライトや屋外照明など高輝度を必要とするていたことは日本の関係者にとって非常に残念な事実

用途でハイパワー青色 LED 光の波長を変換し，自由として語り継がれている．その後も材料，製造方法，

な色調を得られるガラスを用いた波長変換材料 22）が伝送方法などの研究，開発，テストなどが精力的に進使われている．住宅やオフィスでは窓ガラスを通過す

められ，1980 年代後半から普及し始めた光通信は，る熱量が冷暖房効率低下の大きな原因の一つとされていまや世界中の大容量通信を支えている．

きたが，可視光を透過する窓の機能を維持したまま，

3. ガラスと SDGs
ここまでガラス製品開発の歴史について機能，用途，製法に着目して駆け足で述べてきた．ガラスは他の材

熱線反射コーティング（Low-E: Low Emissivity），
複層ガラス，真空ペアガラスなどの技術を用いることにより，放射や伝導による熱の移動を大きく低減させ，冷暖房エネルギーの削減に貢献している．

料では得られない優れた特性や機能により『産業と技発電分野では日本でも重要な課題となっている原子術革新の基盤を作る』うえでなくてはならない材料で力発電所から出る高レベル放射性廃棄物の処理においある．ガラスが今後も人類にとって必要不可欠な材料ても，ガラスの高い化学的耐久性を利用し，廃棄物をであり続けるためには『持続可能な開発目標（SDGs）』

ガラス化して固化させることにより長期間安定して貯についても強く認識してゆく必要がある．

蔵する検討が進められている．化石燃料に代わる再生

世界で最も多く作られているソーダ石灰ガラスの原可能エネルギーの創出にもガラスは重要な役割を担っ料は地表から最も潤沢に得ることのできる上位 8 位以ており，太陽電池のカバーガラスを始めとして，風力内の成分から構成されている．また，ガラスはリユー

発電ブレードの強度向上に用いられるガラス繊維，太ス，リサイクルの実績も豊富で，ビール瓶や一升瓶は

陽熱発電用の集光ミラーや熱媒体を通すための管ガラ

50 年以上前からリユースの仕組みがある．また，同スなどにも用いられている．

一の材料であれば，それを無限にリサイクル原料とし現在開発中の創エネ技術としては，バイオマスリアて使用することができ，品種にもよるが最大 90％のクターとしての藻類の繁殖容器，また，図 6 に示すよリサイクル率で生産されている．また，ガラスは環境親和性が高く，万が一環境に放出されても環境汚染や生態系への影響が極めて小さい環境対応型材料である．
一方でガラスの溶融，成形には高温を必要とし，多くのエネルギーを消費することから，製品の製造に必要なエネルギーや温室効果ガス排出量の削減が課題とされてきた．ガラスメーカー各社はこれらの課題に対して，数々のプロセス技術の開発によりエネルギー効率の改善を進め，エネルギー消費量を大きく削減する
ことに加え，エネルギー源を石炭，重油から天然ガス，
電気などに転換することにより CO2 の排出量削減を

図5

進めている．また，ガラス自体の軽量化も進められて

超薄板ガラスおり，例えば液晶ディスプレイ用の基板ガラスの厚み
は 1.1 mm からスタートしたが，徐々に薄板化を進め，現在では 0.4～0.5 mm になっている．さらに，将来のフレキシブルディスプレイやロール・ツー・ロールプ
ロセスに対応するために厚みが 0.2 mm 以下の超薄板
ガラスの製造にも成功している．現在，0.05～0.1 mmの超薄板ガラスを用いたデバイスの開発が進められてセラミックス57（2022）No. 3

図6

オール酸化物 Na 全固体二次電池

131

うなエネルギー貯蔵のための全固体 Na 二次電池の電極として機能する結晶化ガラス

23）や水素の貯蔵や運搬のためのガラスビーズの開発なども進められている．
また，世界の人口増加に伴い安全で清浄な水の確保は大きな課題となりつつあり，ガラスの化学的安定性と成形の自由度を利用して，ガラスの発泡体や多孔体を用いたフィルターや触媒担持用材料として高効率で安定した反応を維持するための材料が開発されている．
我々の生活をより豊かで安全なものにするために，新規の医療技術を可能にする機能性ガラス材料，世界中に瞬時に大量の情報を伝達し，保管するための光通
信用デバイスやストレージ用ガラス，仮想現実や複合現実を可能にする数々の高品質なレンズやプリズム用ガラス，よりハイパワーなレーザー技術を可能とする
レーザー増幅用ガラスや磁力により光の偏光状態を回転させることのできる光アイソレーター用ガラス 24），
動物や人間の体温が発する赤外線を透過するガラスをレンズとして用いることにより暗くても道路上の人や動物が見えるようにするためのガラスレンズ 25）など，
さまざまな新規のガラスが開発されている．ガラスの材料設計者は，まだ明らかになっていないガラスの無限の可能性を見出し，実用化につなげることで『持続可能な開発目標』の達成を目指して現在も精力的に開発を続けている．
ガラスは太古の昔から人々の暮らしの中で大切な役割を担い，人々の暮らしを豊かにしてきた．人類は何よりもガラスそのものの美しさとその変幻自在な形の

4） 日本の板ガラス，板硝子協会（2014）pp.8-12.
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13） 石野光洋，エンジニアプラスチック用ガラス繊維，繊維と工業，64［10］，2008.
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24） 佐藤史雄，磁気光学ガラスを用いた光アイソレーターの開発，NEW GLASS，34［127］，40-42（2019）.
25） 佐藤史雄，赤外線透過ガラスの開発，日本セラミックス協会 2019 年年会 講演予稿集

自由度に魅了され，現在も数多くのガラス造形や工芸
作家が匠の技で我々の生活に潤いを与え続けている．
ガラスはこれからも人類に趣とともに進化や発展をもたらす役割を担い続けることを確信している．
文献1） 作花済夫，とことんやさしいガラスの本，日刊工業新聞社（2004）pp.10-13.
2） 友部 直，ガラス大百科，ぎょうせい（1993）p.22．
3） 島田 守，古代吹きガラスの実験考古学的研究，文化財学報，26，29-62（2008-03）.

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筆 者 紹 介
山崎 博樹（やまざき ひろき）
1984 年東北大学工学部化学工学科卒業，日本
電気硝子（株）入社，ガラス，結晶化ガラスの組成開発に従事．2016-18 技術本部長， 現 取締役
常務執行役員，2014- 同志社大学理工学部嘱託講師，2020-21 セラ協ガラス部会長，2021- 電気硝子工業会副会長［連絡先］ 〒 520-8639 大津市晴嵐二丁目 7-1
日本電気硝子株式会社
E-mail：hyamazaki@neg.co.jp

セラミックス57（2022）No. 3