超音波アシスト溶融ガラス精製は、標準的なプロセスよりも大幅に低い温度で、しかも非常に重要なことであるが、処理時間を延長する必要なしに、溶融ガラスからガスバブルを除去するために使用できる可能性がある。溶融ガラス精製工程は非常にエネルギー集約的であるため、ガラス精製温度を下げることで大幅なエネルギー節約が可能となる。ここでは、超音波ガラス精製が 総エネルギーコストを最大20％削減する可能性があることを示す。

ガラス溶解とガラス精製

ガラスの製造は、溶融と精製の両方を含むエネルギー集約型のプロセスである。溶解とは、原料からガラスを形成する際に起こる化学反応を制御することであり、精製とは、形成された溶融ガラスから気泡を除去するプロセスを指す。

ソーダ石灰ガラスの溶融は約1,300℃の温度で達成されるが、精製には約1,450℃というかなり高い温度が必要である。この高温では、溶融ガラスの粘度が十分に低いため、ガラス中の気泡を表面に浮上させることができる。

1,300℃から1,450℃の精製温度への昇温は、完全な溶融およびガラス精製工程で使用される全エネルギーの約40％を消費する。通常、熔解と精製を合わせて約24時間かかるため、かなりのエネルギーを消費する。

気泡の大きさ、ガラスの精製温度、時間の間には強い相関関係があります。簡単に表現すると、大きい気泡は小さい気泡より早く上昇し、精製温度が高いほど溶融ガラスの粘度が低下し、粘度が低いほど気泡は早く上昇する。従って、精製プロセスの効率を向上させるためには、気泡径を大きくするか、溶融ガラスの粘度を下げる必要がある。後述するように、超音波精製では、溶融ガラスの温度を上げることなく、気泡径を大きくし、効率的に気泡を除去することができる。