琺瑯・グラスライニング（1866 年～現在）

琺瑯の歴史は非常に古く，現在でも身近な台所用品として存在している．一方，グラスライニングは 20 世紀に大きく進歩し，化学工業用反応機を中心に広く利用されている．
グラスライニングは優れた耐食性と洗浄性を持つガラスと高い機械強度を持つ金属の複Key-words： グ ラ ス
ライニング，琺瑯，ガラス，耐食性合材料であり，高温で軟化溶融させたガラスで金属を被覆する方法により製造される．
グラスライニング製機器は戦後には醸造分野で広く普及したが，今日ではカーボンニュー
トラル・洗浄性・金属イオンのコンタミネーションレスなど高度要求に対応して機能性グラスライニングの開発が進み，医薬・電子材料・ファインケミカル分野を中心に欠かすことの出来ない製品となっている．
1．製品適用分野
グラスライニング：化学工業用機器（反応機，熱交換器など）

ニングは，強い腐食環境である化学工業プロセスで利用されるため，琺瑯と比してケイ酸の含有量が多く，耐食性が極めて高い．

琺瑯：台所用品，調理用品，浴槽，建材など

4．製品
2．適用分野の背景

注1 液体や気体の流れを妨害し方向付けるための役割を有する部
位・部品．グラスライ
ニング製反応機では混合・伝熱効率が向上し，生産性が向上する．

①反応機

産業革命以降，鉄を素地とした琺瑯が一般に普及

耐食性など前述の特長を活かし，石油化学・ファし，今日では台所用品（食器類，調理器具，シンクインケミカル・医薬分野など化学工業で反応機としなど），浴槽，建材など幅広く利用されている．一て使用されるのが主な用途である．グラスライニン

方，工業製品であるグラスライニングは琺瑯から耐グは施工できる母材金属の形状に制限があるものの，酸琺瑯を経て独自に進化した技術である．戦後，我混合・伝熱効率の向上や広い粘度・液量範囲への適が国では石油化学工業・合成樹脂工業・医薬品工業用，洗浄性向上など顧客要望に合わせた撹拌翼やが急速に発展し，これに伴い，化学工業用途としてバッフル注1）などが開発されている．

耐食性に優れるグラスライニング製機器が広く普及

②熱交換器

1）

した ．

前述の反応機の周辺機器として，種々の材質・構

近年，国内化学工業は高付加価値製品を強みとし造の熱交換器が使用されている．プロセスの中心とており，多品種・少量生産のバッチプロセスが多い．

なる反応機と同様に，熱交換器についても耐食性やこの背景から，グラスライニングに対する要求は機金属イオンのコンタミネーション防止が要求される．

器寿命としての耐食性要望に留まらず『＋α』の高炭化ケイ素やカーボン製の機器では溶出性などの問機能性が要求されている．具体的には，製造される題があり，そのためグラスライニング製の多管式熱化学品の品質を保証するため金属イオンのコンタミ交換器・多重缶式熱交換器も多く利用されている．

ネーションを防止する低溶出性，医薬品分野を対象③乾燥機とした洗浄性・視認性，有機溶剤をより安全に使用

化学工業プロセスとして粉体の乾燥工程でも洗浄できる耐静電気性，そして，生産性向上・省エネル性・耐薬品性に優れるグラスライニング製品が利用ギーに貢献する高伝熱性など多岐にわたり，グラスされている．例としては，容器を直接回転させ粉体ライニング製プロセス機器メーカーでは新たなグラを撹拌・乾燥させるコニカルドライヤが挙げられ，ス種の開発による課題解決を目指している．

医薬分野で多用されている．粉体の乾燥工程では静電気の発生により製品搬出・回収率向上が課題とな

3．グラスライニングの特徴
グラスライニングは鋼の表面にガラスを結合させるが，近年は導電性グラスライニングを採用することで解決が図られている．

た複合材料である．金属が有する高い強度，ガラスが有する耐食性・洗浄性・耐付着性・耐熱性に留ま

5．製法

らず，線膨張の異なる異種材料が強く結合すること

グラスライニングは母材金属・下引きグラス層・で，グラスは圧縮応力の働く強化ガラスとなり，耐上引きグラス層から構成される．下引きグラス層は熱衝撃性や耐衝撃性にも優れる．また，グラスライ母材金属と上引きグラス層との密着性を担う．上引© 日本セラミックス協会
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図2
図1

グラスライニングの断面写真

グラスライニングの製造フロー

この後，外套や撹拌翼などを取り付ける組立工程を経て出荷される．

下引きグラスの茶色部分は焼成中に母材金属と化学反応を起こしており，密着性に寄与する．上引きグラスは要求される機能性グラスが施工される．仕様にもよるが，グラス層は耐久性を確保するため 1.2 ～ 1.5 mm まで複数回施工される．

きグラス層は顧客の使用用途によって選択して利用され，耐食性のみならず高伝熱性や耐静電気性など高機能・多機能なグラスの選択が広がっている．グ
ラスライニング層の断面写真を図 1 に示した．
グラスライニングの製造 2）は，製缶工程を経て，その後ブラスト工程にて母材金属表面のスケールを除去する．次に，グラスの原料を混合し高温で溶融させた後に冷却してフリットとし，これを粉砕して水と混合し泥漿状にする．これを金属母材へスプレー塗布（施釉）して，乾燥後に軟化溶融する温度（800～900 ℃）で焼成が行われる．まずは下引き

図3

焼成されるグラスライニング製反応機

治具で吊られ，800～900 ℃で焼成される．この後，線膨張の異なる母材金属とガラスが冷却することで，ガラスに圧縮応力が生じる．

グラスが施釉・焼成され，同様に上引きグラスが施釉・焼成される．上引きグラスは顧客仕様のグラス

撹拌翼を同時に採用することで，缶内境膜係数が向厚みが得られるまで複数回繰り返される．最後に，上し，昇温所要時間を約 3 割削減可能な製品も上目視検査・高電圧ピンホール検査などが実施され，市されている．

完成となる．製造フローを図 2 に，グラスライニ②医薬用グラス

ング製反応機の焼成直後の写真を図 3 に示した．

従来の標準グラスは濃紺色もしくは白色であり，内容物の色相から視認性に問題が生じることがあっ6．製品性能・スペックた．そこで視認性に優れたライトブルーのグラスが①高伝熱性グラス開発され，反応機内の付着等を確認しやすくなり，気候変動問題の解決という地球規模の課題に対し，洗浄性が向上した．特に白色に近い製品の製造が多カーボンニュートラルが目指されていることは周知

く，GMP（Good Manufacturing Practice）により品質の事実である．化学プラントにおけるグラスライニ管理基準の厳格な医薬分野で多く採用されている．

ング機器も例外ではなく，より CO2 排出量を抑制③耐静電気用グラスする生産機器が求められている．しかし，グラスラグラスは絶縁体であり，有機溶剤や絶縁体粉末をイニング機器はグラスの低い熱伝導度が律速となり，撹拌・混合する際には静電気が発生し，これが放電伝熱に課題があった．これを解決するためにグラスに繋がり，グラスが破損する懸念がある．これを解の原料・配合・構造等が改良され，伝熱性能の高い決するため導電性グラスが開発され，反応機ではプグラスライニング機器が開発されている．高効率なロセスの安全性向上，乾燥機ではこれに加えて回収セラミックス

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率向上を目的に，顧客用途によっては必要な機能性グラスライニングを採用される顧客は年々増加してグラスとなっている．

いる．

④低溶出グラス
半導体産業の高度化が著しく，僅かな金属イオンのコンタミネーションすら歩留まり低下の原因とな
注2 一般にはエッチングに耐える性能を有するポリマー．特に半導体産業ではウエハ上へ微細回路を生成するために使用され，高純度であることが要求される．

注2）

7．現在・将来展望
本稿ではグラスライニングの概要およびその高機向け原料や洗浄用薬液など多くの能化・多機能化の現状について紹介し，グラスライ関連材料で品質要求が上がっており，これらを製造ニング製機器が化学工業に貢献していることを述べする機器であるグラスライニングもまた低溶出であた． 製 品 の 高 付 加 価 値 化， 産 業 安 全， カ ー ボ ン

ることが強く求められる．このような背景の中，従ニュートラル，品質管理などさまざまな高度要求か

来は機器寿命を延ばすことを課題意識としてきたが，ら，高機能・多機能性グラスはより進化し普及する

これとは異なる視点で開発が行われ，その結果としものと考えられる．各社とも更なるグラスライニンて低溶出グラス製品が上市されている．電子材料はグ技術の向上を以て産業界を通じて世界的な課題解

言うまでもなく，高純度が要求される半導体産業や決に貢献できるものと確信している．

る．レジストファインケミカル分野でも多く採用されている．
⑤高機能性グラスライニング
前述の通り顧客ニーズはますます高まっており，近い未来，複数機能を同時に満足する仕様が当たり前となる可能性を秘めている．2017 年には世界初

文 献1）“琺瑯工業史”， 社団法人日本琺瑯工業会（1986）pp.912，117-120
2）“ほうろう技術ガイドブック”，社団法人日本琺瑯工業会（1996）pp.117-119を謳うハイブリッドグラスライニング® 製品が上市［連絡先］ 岡井 光信（おかい みつのぶ）
前背戸 智晴（まえせと ともはる）
株式会社神鋼環境ソリューション性』，『高伝熱性＋高洗浄性』，『高伝熱性＋低溶出性』
プロセス機器事業部が実現されており，これら多機能性のハイブリッド〒 675-0155 兵庫県加古郡播磨町新島 19

された．現在，耐食性に加え『高伝熱性＋耐静電気482

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