真空ガラス縁取り技術に関する一般向け解説記事シリーズ

はじめに：

真空ガラスは10年または20年間使用しても問題ないのか？また、その断熱性能は次第に低下するのだろうか？

答えはしばしばガラスそのものにではなく、肉眼ではほとんど見えない「縁取り」の中に隠されている。

本日、最もわかりやすい言葉を用いて、真空ガラス縁取り技術における本質的な違いをご紹介します。

一、真空ガラス縁取りとは何か？なぜこれほど重要なのでしょうか？

真空ガラスの仕組みは、二枚のガラスの間に真空中を形成し、この真空層によって熱伝導を遮断するものである。しかし、この真空状態を維持するためには、両ガラスの周囲を厳密に密閉しなければならない。この密閉工程を「縁部密閉」と呼ぶ。

次のように理解できます：

真空ガラス（原理は同様）＝デュワ瓶

縁取り（原理は同様）＝ ダウボトルの口部用シールリング

シールリングの機能喪失 → 真空状態の破壊 → 隔熱性能がゼロに低下

縁取り材および施工技術の品質は、直接的に以下の点を決定します：

真空ガラスはどれくらい使用可能ですか？

断熱性能は安定しているか？

温度変化、紫外線、酸性・アルカリ性環境といった長期的な環境ストレスに耐えられるか？

二、現在市場で主流として用いられている3種類の縁取り加工法

1. 工法1：ガラス粉用溶接材による縁部封止

簡単に言えば、特殊な「ガラス用接着剤」を用いて、2枚のガラスを加熱して接着する方法です。

材料構成：

タイプ 核心成分 軟化温度

鉛含有系 鉛酸化物 + 硅酸化物 + 硼酸化物 約 350–400°C

鉛フリー系 ビスマス酸化物 + ボロン酸三酸化物 + 炭化物酸化物 550°C以上

利点：材料の性質がガラスと類似しており、理論上、膨張係数が良好に一致します。

実際の問題：

ガラス粉体溶接材とガラスとの結合は、本質的に化学的結合ではなく、物理的な潤湿現象（水滴がガラス表面に付着するような現象）によるものである。ガラス粉体溶接材自体は脆性材料であるため、冷却過程において溶接部内部に残存する応力を除去することが極めて困難である。このため、温度変化や外力の衝撃にさらされると、溶接部がひび割れたり破損したりする可能性が高い。

2. 工法II：銀ペースト＋合金溶接材による端部封止（銀ペースト工法）

簡単に説明すると：

まず、ガラス表面に銀含有の導電性ペーストを「印刷」し、焼成により金属遷移層を形成した後、低温合金溶接材を用いて2枚のガラスを溶接・密閉する。

材料構成：

銀浆 = 60–90%のマイクロメートル・ナノメートルサイズの銀粉 + 玻璃粉溶接材 + リジン溶媒

↓ 絵版印刷（ガラス表面への印刷）

        ↓ 高温焼結（約700°Cでの硬化処理）

        ↓ 金属の溶接用遷移層を形成する

        ↓ 低温合金溶接材（SAC305）を用いて最終的な縁取り作業を完了します。

利点：

高温焼結処理により、結合強度が純粋なガラス粉による縁取り処理よりも優れています。

合金製溶接材には一定のクリープ耐性が備わっており、溶接部がより「柔軟」になります。

強化ガラスの製造工程と互換性があります。

ご注意事項：

銀粉自体はガラスと化学反応を起こさず、単に溶融したガラス粉によって「包み込まれ」固定されているだけである。

銀粉の存在は、むしろガラス粉およびガラス基板の濡れ面積を占めることで、接合強度に一定の影響を及ぼします。

さらに、後続の合金溶接工程における温度制御は極めて精密である必要があります。温度が高すぎると銀塗料層が侵食され、温度が低すぎると接合が不十分になります。いずれの状態も、シール機能の失効を引き起こします。

3. 工法III：全金属封止工法（赛特新材の完全子会社「SuperVIG维爱吉」のコア技術）

簡単に説明すると：

活性成分を含む特殊合金製溶接材を用いることで、この溶接材が直接ガラス表面と化学反応を起こし、界面にガラスと「一体となった」冶金的結合層を形成します。これにより、縁部の剥離や亀裂といった問題を根本的に解決できます。

核心反応原理：

活性成分（M）＋ 玄関材中のSiO₂ → MO₂ + Si

活性成分（M）+ Si → MSi₂            活性成分（M）+ Si → MSi₂

生成物の膨張係数：

MO₂  ≈ 9.5×10⁻⁶/°C

MSi₂ ≈ 8.2×10⁻⁶/°C

ナトリウム・カルシウム・シリカガラスの膨張係数：（8.5～9）×10⁻⁶/°C

✅ 素晴らしい適合性 → 温度変化に適応 → 焼接縫にひび割れが生じない

最大の強み：

溶接材がガラスと反応する際、追加の工程を必要とせずに自動的に遷移層が形成されます。

反応生成物の膨張係数はガラスとの天然的な適合性を備えており、反応が完全で結合が密則、製造工程における誤差許容範囲が広くなり、品質もより安定します。

三、構造的安定性の比較——データが証明する

3種類の製造プロセスにおける溶接縁のせん断強度の実測値の比較：

封止工程 せん断強度 直感的な理解

🔵 玻璃粉封入法 3.45 MPa 脆弱で、ひび割れしやすい

🟡 銀浆封入 12 MPa 中程度、約ガラス粉の3.5倍

🔴 全金属封止 20 MPa 最大値で、ガラス粉の約5.8倍です。

イメージによる比喩（比喩は、封じ込みの原理を理解し、類推を想像するのに役立ちます）：

ガラス粉で縁を封じる = 一般的な接着剤で貼り付けるのと同様です。

銀浆縁取り = 结構用接着剤を用いた接合と同様です。

全金属縁取り = 焊接によって一体構造に、化学結合によって接合

柔軟な縁取り材のメリット：

銀浆工法および全金属工法で形成される溶接縁部はいずれも「蠕食耐性」（長期間の荷重下でも緩やかな変形や破壊が生じない特性）を有しており、ガラス粉封縁方式による剛性構造と比較して、熱応力による曲げ変形や外部からの機械的衝撃に対してより優れた耐性を示します。この特性により、「柔軟性封縁」と呼ばれます。

四、本記事をまとめます：3種類の縁取り工法の核心的違い一覧

比較基準 ガラス粉で縁取り 銀浆縁取り処理 全金属縁取り

結合方法 物理的濡れ付け 物理的濡れ付け 化学冶金的結合

溶接部の靭性 脆さ 柔軟性 柔軟性

せん断強度 3.45MPa 12MPa 20MPa

プロセスのフィールドエラー対応 低 中央 高

総合的安定性⭐⭐ ⭐⭐ ⭐⭐⭐⭐ ⭐⭐⭐⭐⭐

下篇予告：

縁取り材は、紫外線、酸性・アルカリ性環境、高温・高湿度環境下でどのように耐性を示しますか？

鉛入り縁取り材がなぜ市場から排除されているのか？

全金属縁取り法を用いた硬化ガラスの安全性をどのように確保するか？

端部の断熱性能にはどのような違いがあるのでしょうか？次回の記事で、すべて詳しく解説します。

📌 名詞の定義（上篇）

用語 説明

VIG 真空断熱ガラス：2枚のガラス間に設けられた真空層によって、極めて低い熱伝導率を実現した断熱材です。

ガラス粉溶接材 ガラスを基本成分とする密封材で、加熱して溶かし、その後冷却・硬化させることで密封を実現する。

銀ペースト 高含有率の銀粉を含む導電性ペーストを焼結することで、金属遷移層が形成される。

SAC305溶接材 鉛フリーの低温合金溶接材で、組成は錫（Sn）、銀（Ag）、銅（Cu）です。

冶金的結合 界面において化学反応により形成される金属結合は、物理的濡れ現象よりもはるかに高い結合強度を有する。

せん断強度（MPa） 溶接部が横方向のせん断力に耐える能力を測定するものであり、この値が高いほど、溶接部はより頑固である。

クレリメント 材料が長期にわたる応力作用下で緩やかな変形を示す現象であり、この変形に対する耐性が高ければ高いほど、耐久性も高くなります。

膨張係数 材料の寸法変化率（温度変化に伴う寸法変化の割合）：縁取り材とガラスの膨張係数が近いほど、溶接部のひび割れが発生しにくくなります。

物理的濡れ付け 液体材料が固体表面に付着する物理的現象であり、これは水滴がガラスに付着する現象と同様であり、化学的結合は存在しない。