焼成ガラスをアニールする必要があるのはなぜですか?

ガラスアニールは、ガラス成形または熱間加工のプロセスで発生する永久応力を低減または除去し、ガラスの性能を向上させるための熱処理プロセスです。ガラス繊維や薄肉の小中空製品を除き、ほとんどのガラス製品はアニールが必要です。

ガラスのアニーリングは、永久応力を持つガラス製品をガラス内部の粒子が移動できる温度まで再加熱し、粒子の変位を利用して応力を分散させ（応力緩和と呼びます）、永久応力を除去または弱めます。応力緩和速度はガラス温度に依存し、温度が高いほど緩和速度が速くなります。したがって、適切なアニール温度範囲は、ガラスの良好なアニール品質を得る鍵となります。

ガラスのアニーリングとは、主にガラスをアニーリング キルンに入れ、許容範囲を超える永久的および一時的な応力が発生しないように、またはゆっくりとした速度でアニーリング温度範囲を冷却するのに十分な時間処理することを指します。ガラスに発生する熱応力を可能な限り低減または排除します。最も重要な点がガラスのアニーリングである場合のガラスマイクロビーズの製造において、高温成形のガラス製品は、冷却プロセスでさまざまな程度の熱応力を生成します。熱応力のこの不均一な分布は、機械的強度と熱安定性を大幅に低下させます製品の、同時にガラスの膨張、密度、光学定数に影響を与えるので、製品は使用目的を達成できません。

ガラス製品のアニーリングの目的は、製品の残留応力と光学的不均一性を最小化または弱め、ガラスの内部構造を安定させることです。焼鈍後のガラス密度の変化など、焼鈍前のガラス製品の内部構造は安定した状態ではありませんでした。（アニール後のガラス製品の密度は、アニール前の密度よりも大きくなります）ガラス製品の応力は、熱応力、構造応力、および機械的応力に分けることができます。

したがって、適切なアニール温度範囲は、ガラスの良好なアニール品質を得る鍵となります。アニーリング温度の限界を超えると、ガラスは軟化して変形します。アニーリングに必要な温度の下限では、ガラス構造は実際には固定されていると見なすことができ、内部の粒子は移動できず、応力を分散または除去できません。

ガラスは、元の永久応力が除去されるように、一定期間アニーリング温度範囲に保たれます。その後、ガラスに新しい永久応力が発生しないように、適切な冷却速度でガラスを冷却する必要があります。冷却速度が速すぎると、永久応力が再生成される可能性がありますが、これはアニーリング システムの低速冷却ステージによって保証されます。徐冷段階は、最低アニーリング温度以下まで継続する必要があります。

ガラスがアニーリング温度未満に冷却されると、時間を節約し、生産ラインの長さを短縮するために一時的な応力のみが生成されますが、特定の冷却を速すぎるように制御する必要があるため、一時的な応力が最終的な強度よりも大きくなる可能性があります。ガラス自体が破裂し、製品の破裂につながります。