３０-９．ソーダ系ガラスの科学

ガラス状遺物を出土した土壙が２４遺構も出土しているにも関わらず、弥生時代の百間川遺跡がガラス生産遺跡と認められていないのは、ガラスを溶融したと思われる坩堝が出土していないからだろう。奈良文化財研究所の肥塚隆保氏は『古代珪酸塩ガラスの研究』の中で、「ガラスの製造は原料物質の選定から原料を溶融する坩堝の製造、高温度を長時間維持できる技術など高度の技術が必要であることは言うまでもない。少なくとも須恵器や陶器の製造が可能な技術は必要である。」と述べている。日本でガラス素材の製造が始まったのは、古墳時代終末期の奈良飛鳥池遺跡で製造された鉛ガラスからというのが、ガラスの考古学での定説である。 

私は前章でカリガラスも、ソーダ系ガラスも素材の段階から日本で作ったと述べて来た。しかし、それらは素材の原料が弥生・古墳時代の日本で調達出来たという検証であって、ガラス素材の製造が技術的に可能であったかどうかを明らかにしていない。この章では弥生時代に、ソーダ系ガラス素材の溶融が、技術的に可能であったということを証明したい。 

図Ｇ８７はSiO₂ -Na₂Oの状態図である。縦軸の数字は温度を表わし、横軸の数字はSiO₂の成分比を表わしている。例えば数字の８０は、SiO₂が８０％でNa₂Oが２０％である。白色は液相（液体状態）を表わし、緑色は固相（固体状態）を表わしている。黄色は液相と固相が混じりあった半溶融状態である。白色の液相を見ると、SiO₂が１００％の時は１７００
℃で溶融するが、SiO₂が７５％でNa₂Oが２５％の時は７９０
℃で溶融している。 

古代のソーダ系ガラスの組成は、SiO₂とNa₂Oの成分のみで見ると赤線の所で、SiO₂：Na₂O＝８０：２０の割合である。この組成は１２００℃で溶融し、１２００～７９０℃までが液相と固相、７９０℃以下が固相である。古代人は７９０℃で完全に溶融するSiO₂：Na₂O＝７５：２５を知らなかったのではなく、液相と固相が混じりあった半溶融状態の温度範囲が広く、容易く成形が出来る組成を選んでいる。ガラス職人がパイプの先に溶けたガラスを巻き付け、息を吹き込み膨らませたあと、色々な形状を作っている映像を見る事があるが、まさにこの温度領域での作業である。 

SiO₂：Na₂O＝８０：２０の赤線の組成を９００℃まで加熱した時は、左の緑線が固相の割合（１６％）で、右の白線が液相の割合（８４％）である。この状態のものを固相まで冷却し組織を見ると、融けなかった石英の結晶（SiO₂）が１６％、融けて細かく分散しているSiO₂が２６％、そしてSiO₂とNa₂Oの化合物Na₂Si₂O₅が５８％であり、９００℃の加熱でガラス化が８４％も進んでいることが分かる。本来ならば１７００℃でしか溶融しない石英が、９００℃で８０％も融けることを理解いただければ、ソーダ系ガラス素材が日本で作られた可能性があると認めていただけると思う。