クラウン法とは何か？なぜ、表面が滑らかになるのか？

この記事で分かること

クラウン法

　ガラスの用途は多岐にわたります。主な用途は、建物の窓ガラスや自動車のフロントガラスなどの建築・輸送機器です。また、ビール瓶や食品容器などの包装材、テレビやスマホのディスプレイ基板、光ファイバーなどのエレクトロニクス分野でも不可欠な素材です。

　そのためガラス製造市場の規模は非常に大きく、2024年時点で2,350億米ドル（約35兆円）を超えると推定されており、今後も年平均成長率（CAGR）5%以上で着実に拡大すると予測されています。

　この成長は主に、世界的な建設・建築分野での需要増加や、包装（リサイクル可能なガラス瓶の需要増）および自動車分野での用途拡大に牽引されています。

　前回は鋳造法や吹きガラス技法に関する記事でしたが、今回は、クラウン法に関する記事となります。

クラウン法とは何か

　クラウン法（Crown Method）とは、中世ヨーロッパで用いられた手吹きの板ガラス製造法の一つです。吹きガラスの技法を応用し、遠心力を利用してガラスを平らな円盤状に成形します。

　この製法は、4世紀頃にシリアで発明されたとされ、中世の窓ガラス、特にステンドグラスの製造に貢献しました。

クラウン法の製造手順

　クラウン法の主な工程は以下の通りです:

1. ガラス球の成形: 吹き竿の先に溶けたガラス（ガラス種）を巻き取り、息を吹き込んで球状に膨らませます。
2. ポンテの取り付け: 膨らんだガラス球の、吹き竿とは反対側の中心にポンテ竿と呼ばれる別の鉄棒を溶着させます。
3. 切り離しと開口: 吹き竿を叩いてガラス球から切り離します。これにより、吹き竿がついていた部分に穴が開きます。
4. 回転・円盤化: ガラスを再度加熱して柔らかくし、ポンテ竿を持って勢いよく回転させます。すると、遠心力によってガラスが広がり、最終的に平らな円盤状の板ガラスが完成します .
5. 製品の切り出し: 完成した円盤を冷却した後、窓の大きさに合わせて切り出します。

特徴と影響

　クラウン法は、後に登場するシリンダー法（円筒法）と並んで、近代的な板ガラス製造技術の基礎を築きました。

紀元4世紀頃に発明された板ガラスの製造法で、吹き竿で膨らませたガラス球を回転させ、遠心力で平らな円盤状に広げる技法です。中心には竿の跡が残りますが、表面が滑らかで、中世の窓ガラスやステンドグラスに利用されました。

なぜ、表面が滑らかになるのか

　クラウン法で製造されたガラスの表面が滑らかになる主な理由は、ガラスが成形される際に他の固体表面と接触しないためです。

表面が滑らかになるメカニズム

　クラウン法では、高温で柔らかくなったガラスを高速で回転させ、遠心力で円盤状に広げます。この工程でガラスの表面は以下の状態になります。

1. 火造りの表面（Fire Polish）の維持:
   • ガラスは溶解炉で溶かされ、高温で吹き広げられた後、固まるまで空気中に晒されています。
   • 溶融ガラスの表面は、高温のため自然に非常に滑らかで光沢のある状態（火造り面、またはファイヤーポリッシュ）になります。
2. 遠心力による平面化:
   • 高速で回転させることにより、溶融ガラスが球から円盤へと物理的に均一に引き伸ばされ、重力の影響も相まって比較的平らな状態になります。

　これに対し、鋳造法では、溶けたガラスを鋳型（多くは粘土や砂でできた固体）に流し込むため、ガラスは型の表面の質感や微細な凹凸をそのまま受け継いでしまい、滑らかさが損なわれます。

　クラウン法は、この「表面を固体に触れさせない」という点が画期的であり、それまでの鋳造法に比べて格段に透明度と光沢の高い板ガラスを実現しました。

クラウン法では、高温で溶けたガラスを遠心力で回転させて広げる際、ガラス表面が型などの固体に一切触れません。そのため、ガラスが固まるまで火造りの自然な光沢（ファイヤーポリッシュ）が保たれ、非常に滑らかになります。

古代から中世にかけてガラスどうやって切り分けていたのか

　古代から中世にかけてガラスを切り分ける主な方法は、ダイヤモンドなどの硬い鉱物や鋭利な道具で表面に傷をつけ、その傷に沿って割る方法でした。現代のガラスカッターの基本的な原理と似ています。

　クラウン法でできたのは、中央にポンテ跡（王冠状の出っ張り）のある大きな円盤状の板ガラスでした。

• 切り分け: 完成した円盤の外周の、平坦で品質の良い部分から、窓枠の形に合わせて鋭利な道具（しばしばダイヤモンドの先端）を使って傷（スコア）をつけ、その傷に沿って切り出されました。
• 用途: 切り出した小片を鉛の枠でつなぎ合わせるステンドグラスや、小さな窓に使用されました。

クラウン法でステンドグラスはどのように色付けされたのか

　クラウン法自体はガラスの成形方法であり、ステンドグラスの色付けは、主にガラスの原料に金属酸化物を加えること、またはガラス製造後の加工によって行われていました。

　クラウン法は、質の良い板ガラスを円盤状に作る技術にすぎず、ガラスが着色されるのは、その製造プロセスに入る前の原料段階です。

1. 原料段階での着色

　ステンドグラスのガラスは、溶解する前の原料（珪砂、ソーダ灰など）に、特定の金属酸化物を混ぜ込むことで着色されます。これにより、ガラス全体が均一に色づきます。

　この着色されたガラスを、クラウン法で円盤状の板ガラスに成形し、ステンドグラスの素材として使用しました。

2. ガラス製造後の加工（ステンドグラスの技法）

　クラウン法で作られたガラスが窓に取り付けられる際、さらに色や模様が加えられました。

• エナメル絵付け（ガラス・ペイント）: ガラスの表面に、低融点のガラスの粉と顔料（金属酸化物）を混ぜた塗料で絵を描き、窯で焼き付けることで定着させます。これにより、ガラス自体の色とは別の、細かい線や濃淡（特に顔、衣服のシワなど）が表現されました。
• 銀ステイン（シルバー・ステイン）： ガラスの表面に銀の化合物（主に硫化銀）を塗布し、熱することでガラスの表面層に銀のイオンを浸透させ、黄色に着色する技法です。これは、初期のステンドグラスの黄色を出す重要な方法でした。

　ステンドグラスの最終的な色は、これらの着色ガラス片を鉛の枠（ケイム）でつなぎ合わせることで構成されました 。

クラウン法は成形法のため、色付けは、ガラスを溶かす前の原料に金属酸化物を混ぜて着色しました。成形後、細かい絵柄や濃淡は、ガラス表面にエナメル顔料を焼き付ける技法（ガラス・ペイント）で加えられました。