焼成した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、ガラスの成形または熱間加工のプロセスで発生する永久応力を軽減または除去し、ガラスの性能を向上させるための熱処理プロセスです。ガラス繊維および薄肉の小さな中空製品を除く、ほとんどすべてのガラス製品はアニールする必要があります。

ガラスのアニーリングとは、永久応力がかかった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（応力緩和といいます）して永久応力を除去または弱めることです。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は速くなります。したがって、ガラスの良好なアニール品質を得るには、適切なアニール温度範囲が鍵となります。

ガラスアニーリングとは主に、アニーリング温度範囲内で冷却するのに十分な時間、または低速でガラスをアニーリング窯に入れて、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するプロセスを指します。ガラスに発生する熱応力を可能な限り軽減または排除します。ガラスマイクロビーズの製造において最も重要なポイントはガラスアニーリングであり、高温成形中のガラス製品は冷却プロセス中にさまざまな度合いの熱応力を生成し、この熱応力の不均一な分布により機械的強度と熱安定性が大幅に低下します。製品の膨張、密度、光学定数に影響を与えると同時に、製品が使用目的を達成できなくなることがあります。

ガラス製品のアニールの目的は、製品内の残留応力や光学的不均一性を最小限または弱め、ガラスの内部構造を安定化することです。アニール前のガラス製品は、アニール後のガラス密度の変化など、内部構造が安定していません。（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大きくなります） ガラス製品の応力は熱応力、構造応力、機械応力に分けられます。

したがって、ガラスの良好なアニール品質を得るには、適切なアニール温度範囲が鍵となります。アニーリング温度制限を超えると、ガラスは変形を和らげます。アニーリングに必要な温度の最低温度では、ガラス構造は実際には固定されていると見なされ、内部粒子は移動できず、応力を分散または除去できません。

ガラスは一定期間アニーリング温度範囲に保持され、元の永久応力が除去されます。その後、ガラスに新たな永久応力が発生しないように、ガラスを適切な冷却速度で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発生する可能性がありますが、これはアニーリングシステムのゆっくりとした冷却段階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になる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以下に冷却されると、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、特定の冷却を制御する必要があり、その冷却速度が速すぎるため、一時的な応力がガラスの極限強度よりも大きくなる可能性があります。ガラス自体が破損し、製品の破裂につながります。