JP2005504710A - 溶融したガラス溶融塊を非接触に成形するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガラスもしくはガラスセラミックからなるゴブを、ガス浮上法により非接触式に成形するための方法であって、プレフォームを作製し、このプレフォームを、該プレフォームに面した部分が開放気孔型の多孔性とされていてかつ該プレフォームとの間にガス・クッションを形成するためにガス圧力源に接続可能とされた成形器具の方に移動させ、この成形器具を、少なくとも成形プロセスの一部途中に、直接的に加熱する工程を有している方法に関する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる浮上法（浮揚法）を用いてガラスからなる物品を生成するための方法及び装置に関する。このとき、ガラスもしくはガラスセラミックからなるプレフォームは、多孔性の膜として形成されかつガス接続部（ガス導入部）を備えている成形器具を使って成形される。このガス導入部によって、浮上式成形型（Levitationsform）の、プレフォームに向いた側の面と、プレフォーム自身との間にガスのクッションが形成される。これにより、プレフォームと浮上式成形型との間が直接接触することがないようになっている。この方法は、長所が多い。例えば、とりわけ浮上式成形型の型の表面へのガラスの付着を防げる。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許出願公開第０７０７６０号明細書は、ガラスの成形体（ブランク）を製造するための方法ならびに装置を開示しかつ記載している。上記明細書の場合、高温溶融物の塊が型の中に流し込まれる。この型は、浮上式成形型として形成されており、従って型の壁の部分は、多孔性とされている。浮上式成形型には、浮上式成形型の細孔からプレフォームの下側に出てくることで、プレフォームと成形する面との間の接触を阻止する圧力ガスが接続されている。
【０００３】
斯かるガス浮上による溶融したガラス溶融塊の非接触式の成形の場合、完成品の品質に欠陥を生じさせないためには、できるだけ均一なガラス中の温度分布が重要な条件となる。このことは、光学用途用等、ハイグレードのガラスを製造する場合には特に言えることである。
【０００４】
この目標は達成されないことが多い。ガラス中の温度分布は、いつも必ずしも均一であるとは限らない。この原因は、大半が、浮上式成形型がガラス溶融塊から内部に保持されている熱をとりわけ放射を介して奪う事と、こういった熱の逃げが制御の効かない状態で起きる事にある。ガラス溶融塊の量に差があることで影響を受け、ガラス溶融塊毎に差が現れる可能性がある。そればかりか、成形に必要な浮上式成形型の形態如何に影響を受け、浮上式成形型が幾つかの箇所では比較的厚く、また別の箇所では比較的薄いために、ガラス溶融魂の内部においても熱の逃げ方に差が現れる可能性がある。
【特許文献１】
欧州特許出願公開第０７０７６０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、浮上法を用いる場合にガラス溶融塊内部においてできるだけ一様な温度分布が得られるようにする方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、独立請求項の特徴部分に記載の構成によって解決される。従って、本発明の基本的な考え方は、浮上式成形型自身を直接的に加熱し、その結果、間接的には加熱しないという点にある。
【０００７】
本発明者らは、次の点を認識するに至った。すなわち、例えば電気ヒータ等による間接的な加熱の場合、上記の問題が根本的に解決できないという点である。それは、多孔性の成形型が通常は比較的優れた断熱体であるためと、外側に取り付けられたヒータないしそれに類似のものも成形型の外側だけをそれなりにしか暖めることができない、つまり浮上式成形型の内側がこれに反してガラス溶融塊から引き続き熱を奪うためである。
【０００８】
本発明によれば、ガラス溶融塊から浮上式成形型の成形を行う型材料（成形材料）へ熱の放出を引き起こす放射損失が補償される。上記成形材料は、本発明による加熱装置を然るべく制御することによって、ガラス溶融塊の温度に保つことができ、必要であれば、それから外れた所定の温度値に保つことができる。従って、ガラス溶融塊と浮上式成形型は、制御された状態で同期させるようにして、つまり全く同じ温度−時間曲線に合わせながら冷却することができる。このようにして、温度によるガラス中の不均一さが完全に解消される。
【０００９】
本発明を実施するために、複数の解決手段が考えられる。例えば電圧をかけることによって成形材料を加熱することができる。成形材料を加熱する一つの重要かつ効果的なやり方は、誘導加熱である。この場合、高周波誘導コイルによって、熱が成形材料内に注入される。
【００１０】
基本的には、ガスによる浮上用の成形材料としては、多孔性で十分な耐熱性があればどんな材料でも考えられる。例えば、グラファイト、カーボン、セラミック、金属等を挙げることができる。特に、電気伝導度が調節可能なシリコン・カーバイドをベースとした多孔性のセラミックが、よく適っている。
【００１１】
上記成形材料は、成形面で出て来るガス流が複数の孔を通って貫流できるように開放気孔となっていなければならない。このとき、浮上式成形型が全て開放気孔の材料から構成されている必要はない。それよりはむしろ、成形面と境を接していて該表面を形成する部分だけが多孔性であれば充分である。
【００１２】
本発明は、いわゆるガラスのゴブを製造するために用いることができる。このようなゴブは、レンズ等の光学物品のための中間生成物として用いられる。これらゴブは、例えば、ガラス溶融物からガラスを或る決まった量だけ滴下させることによって生成される。また、一旦中間生成物として製造されてそのときには冷却されるもので、その後再度加熱されて浮上式成形型内で成形加工工程を行えるよう処理されるようなガラス体も考えられる。このように、本願において用いられる「プレフォーム（予備成形体）」という言葉は、広義で理解されるべきものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面に基づき本発明をより詳細に説明する。
【００１４】
図１に示される浮上式成形型１は、開放気孔性の材料−本実施形態においては電気伝導度が調整可能なシリコン・カーバイド−から構成されている。
【００１５】
浮上式成形型１の窪んだ形状の成形面１．１の上には、ガラスゴブ２がある。この浮上式成形型１は、ガス・コネクタ（ガス導入部）１．２を備えている。ガスがガス・コネクタ１．２を通して導入されると、このガスは、浮上式成形型１の気孔を通り抜けて成形面１．１において外に出てくると同時に、ガラスゴブ２を宙に浮いた状態に保持する。
【００１６】
この浮上式成形型には、電気回路３が接続されている。この回路によって、浮上式成形型１を加熱することができる。浮上式成形型内で得られる温度は、加熱装置３内の電流を適切に調整することで設定することができる。
【００１７】
図２に示された浮上式成形型１は、グラファイトから構成されている。全構成の残りの部分は、図１によるものと同様である。ただ違いがあるのは、加熱装置が高周波コイル３０を備えており、このコイルによって浮上式成形型の成形材料１内に直接的に熱を注入することができるという点である。
【００１８】
図３に示された浮上式成形型１は、適合した形の垂直部１．４を有した窪んだ形状のプレート１．３から組み立てられており、さらに基部１．５上に置かれている。またこのとき、上記垂直部同志の間の空間内に通じるガス・コネクタ１．２がやはり設けられている。
【００１９】
加熱装置３００は、本実施形態においては、複数の加熱ヒータ３００から構成されている。この加熱装置は、窪んだ形状のプレート１．３の材料の中に埋設されている。このとき、上記のようなヒータが、上面視して平行かつ隣り合わせで複数配置されている。
【００２０】
代替構成として網状ヒータも可能であろう。
【００２１】
成形材料を固有の電気抵抗によって電気的に加熱するような、いかなる浮上式成形型の実施形態も可能である。この場合、材料は、その材料に固有の抵抗を考慮しながら適したやり方で選択することができる。
【００２２】
とりわけ重要な実施形態は、浮上式成形型の所定の体積セグメントがそれぞれ別々に加熱できるように加熱装置が形作られ構成されているというものである。このようにセグメント化することによって、プレフォームから浮上式成形型に向かう熱の逃げに生じ得る差異を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】浮上式成形型と、その内部にあるガラスゴブとを概略的に示す図である。
【図２】図１と同様、ガラスゴブを有しているものの、別の種類の加熱装置を有した浮上式成形型を再び概略的に示す図である。
【図３】ガラスゴブを有した浮上式成形型を図１と比較してやや拡大して再度概略的に示す図である。
【図４】図２による浮上式成形型の上面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・浮上式成形型（成形器具）
１．１・・・成形面
１．２・・・ガス・コネクタ（ガス導入部）
１．３・・・窪んだ形状のプレート
１．４・・・垂直部
１．５・・・基部
２・・・ガラスゴブ
３・・・回路
３０・・・高周波コイル
３００・・・加熱ヒータ

Claims (15)

1. ガラスもしくはガラスセラミックからなるゴブを、ガス浮上法により非接触式に成形するための方法であって、
   １．１ プレフォーム（２）を作製し、
   １．２ 前記プレフォーム（２）を、該プレフォームに面した部分が開放気孔型の多孔性とされていてかつ該プレフォーム（２）との間にガス・クッションを形成するためにガス圧力源に接続可能とされた成形器具（１）の方に移動させ、
   １．３ 前記成形器具（１）を、少なくとも成形プロセスの一部途中に、直接的に加熱する工程を有している方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記型の多孔性の材料そのものを熱伝導体として用いることを特徴とする方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の方法において、
   加熱の強さならびにそれにより成形器具（１）内で達成できる温度を制御できるようにすることを特徴とする方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法において、
   成形器具（１）内に埋設されたヒータを加熱に用いることを特徴とする方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法において、
   前記成形器具（１）を、伝達可能な熱出力に関して分割して、これにより、個別の体積部分を異なる強さで加熱できるようにすることを特徴とする方法。
6. ガラスもしくはガラスセラミックからなるゴブを非接触式に成形するための装置であって、
   ６．１ 浮上式成形型（１）を有し、該浮上式成形型が少なくとも自身の成形面（１．１）の部分において開放気孔型の多孔性の材料から構成され、
   ６．２ 前記成形器具（１）とプレフォーム（２）との間にガスクッションを形成するよう、前記開放気孔の部分を通して前記成形面（１．１）までガスを導くためのガス導入部（１．２）を有し、
   ６．３ 前記成形器具（１）の材料を直接的に加熱するための加熱装置（３，３０，３００）を有してなる装置。
7. 請求項６に記載の装置において、
   前記加熱装置は、前記成形器具（１）の異なる領域ないし体積が異なる温度に加熱可能とされるように分割されていることを特徴とする装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の装置において、
   前記プレフォーム（２）と成形材料が同一の時間温度曲線に従って冷却されるように前記加熱装置（３，３０，３００）に対して制御装置が設けられていることを特徴とする装置。
9. 請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の装置において、
   前記成形材料は、開放気孔性のセラミックとされていることを特徴とする装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の装置において、
    前記成形材料は、シリコンカーバイドとされていることを特徴とする装置。
11. 請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の装置において、
    前記成形材料は、多孔性の金属とされていることを特徴とする装置。
12. 請求項１１に記載の装置において、
    前記成形材料は、焼結材料とされていることを特徴とする装置。
13. 請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の装置において、
    前記成形材料は、多孔性のグラファイトもしくは多孔性のカーボンとされていることを特徴とする装置。
14. 請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載の装置において、
    前記加熱装置（３，３００）は、電気抵抗装置とされていることを特徴とする装置。
15. 請求項６から請求項１３のいずれか１項に記載の装置において、
    前記加熱装置（３０）は、誘導加熱ヒータとされていることを特徴とする装置。