JP2006193375A - ガラスセルの製造方法及び金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 離型時における金型とガラス有底管の融着、割れ及びクラックを防止することができるガラスセルの製造方法を提供する。
【解決手段】 ガラス有底管１０の内部に金型２０を挿入し、該ガラス有底管１０を加熱成形するガラスセル１１の製造方法であって、加熱成形したガラス有底管１０を徐冷する工程を含み、金型２０の線膨張率をガラス有底管１０の線膨張率より大きくすることによって、前記徐冷工程中にガラス有底管１０と金型２０とを互いに離反させるようにしてある。好ましくは、金型２０とガラス有底管１０との線膨張率差を８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動化学分析等に使用されるガラスセルの成形に適した製造方法及び金型に関し、特に、ガラス有底管の内部に金型を挿入し、該ガラス有底管を加熱成形した後に徐冷を行うガラスセルの製造方法及び金型に関する。

従来のガラスセルの製造方法としては、特公平３−６９８５２号（特許文献１参照）に記載されたものが知られている。該ガラスセルの製造方法では、ガラス有底管の内部に略方形の金型を挿入し、ガラス有底管全体を加熱しながら、ガラス有底管と金型との隙間を減圧することにより、ガラス有底管を金型の外周面形状に成形していた。その後、成形したガラス有底管を冷却し、金型を除去した後、ガラス有底管の光が透過する相対向する側面外周を研磨加工することにより、ガラスセルを製造するようになっていた。

また、上述した従来のガラスセルの製造方法では、ガラスの軟化点よりも高く、ガラス有底管の線膨張率よりも大きい金属によって前記金型を形成している。これにより、冷却時に前記ガラス有底管と金型との間に隙間が生じて離型が可能となる。
特公平３−６９８５２号公報

ところが、上述した従来のガラスセルの製造方法では、ガラス有底管と金型とに熱膨張率差をもたせて離型を行っているが、単に、金型の熱膨張率をガラス有底管の熱膨張率より大きくしても、熱膨張率差が小さすぎる場合は、ガラス有底管が金型に融着してしまい、逆に、熱膨張率差が大きすぎる場合は、ガラス有底管の割れやクラックが生じてしまうという問題がある。

また、上述した従来のガラスセルの製造方法では、ガラス有底管と金型との熱膨張率差のみを考慮しているにすぎず、成形後のガラス有底管の冷却速度、冷却温度については何ら考慮されてない。仮に成形後のガラス有底管を自然冷却して離型させたならば、冷却速度が遅すぎて、成形後のガラス有底管と金型とが融着してしまい、結局、離型時に割れやクラックを生じてしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、離型時における金型とガラス有底管の融着、割れ及びクラックを防止することができるガラスセルの製造方法及び金型の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のガラスセルの製造方法は、ガラス有底管の内部に金型を挿入し、該ガラス有底管を加熱成形するガラスセルの製造方法であって、加熱成形した前記ガラス有底管を徐冷する工程を含み、前記金型の線膨張率を前記ガラス有底管の線膨張率より大きくすることによって、前記徐冷工程中にガラス有底管と金型とを互いに離反させるようにしてあり、好ましくは、前記金型とガラス有底管との線膨張率差を８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃とする。

好ましくは、前記徐冷工程中に、前記ガラス有底管の少なくとも加熱成形した部分を２００℃〜３００℃に保持するようにし、又は、前記ガラス有底管の徐冷速度を、１〜３．５℃／秒以下とする。

好ましくは、前記金型の外周面のうち、前記ガラス有底管に形状を転写する成形面と、これ以外の非成形面との境界となる稜線部をＣ面取りするとともに、該Ｃ面取りにより生じた二次稜線部をさらにＣ面取り又はＲ面取りする。

好ましくは、前記金型の外周面と前記ガラス有底管の内周面との間に離型膜又は離型剤を介在させて、前記ガラス有底管の加熱成形を行うようにする。より好ましくは、あらかじめ前記金型の外周面の転写部以外の部分に離型剤を塗布し、該離型剤を前記ガラス有底管の成形時の加熱によって該ガラス有底管内に拡散させ、前記金型の外周面の転写部に付着させるようにする。また、前記徐冷中にガラス有底管と金型とを互いに離反させた後、これらガラス有底管と金型とを強制冷却して、前記ガラス有底管を取り外し可能な温度に冷却するようにしてもよい。

上記目的を達成するために、本発明の金型は、ガラス有底管の内部に挿入した状態で該ガラス有底管とともに加熱され、その外周面形状を前記ガラス有底管に転写して成形を行うガラスセル成形用の金型であって、前記金型の線膨張率を前記ガラス有底管の線膨張率より大きくするとともに、該線膨張率差を８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃とした構成としてある。

好ましくは、ＳＫＤ６１又はＳＫＨ５１の高速度工具鋼を材料とし、又は、ＳＵＳ３１０又はＳＵＳ３１６のステンレス鋼を材料とした構成とする。より好ましくは、前記ガラス有底管を成形する外周面形状を構成する稜線部をＣ面取りするとともに、該Ｃ面取りにより生じた角部をさらにＣ面取り又はＲ面取りした構成とする。

好ましくは、前記外周面の少なくとも転写部を離型剤又は離型膜によって覆った構成とし、より好ましくは、前記外周面の少なくとも転写部を耐熱膜により覆うとともに、該耐熱膜をさらに前記離型剤又は離型膜により覆った構成とし、また、前記外周面の転写部以外の部分に、前記ガラス有底管の加熱成形温度で拡散する離型剤を塗布した構成とする。

本発明のガラスセルの製造方法及び金型によれば、成形後のガラス有底管を徐冷工程において所定の温度及び速度で徐冷することによって、離型時における金型とガラス有底管の融着、割れ及びクラックを防止することができる。

以下、本発明の第１実施形態に係るガラスセルの製造方法及び金型の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態に係るガラスセルの製造方法に用いられる金型について、図１及び図２を参照しつつ説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係るガラスセルの製造方法に用いられるガラス有底管、成形されたガラスセル及び該ガラスセルを製造するための金型を示す斜視図である。図２Ａ及びＢは金型の先端部付近を示す部分拡大断面図である。

図１において、１０はガラスセルの製造方法に用いられるガラス有底管であり、円筒状の本体の一端に底部１０ａ、他端に開口部１０ｂを有している。本実施形態では、ガラス有底管１０の材料にパイレックス（登録商標）ガラスを用いている。一方、１１はガラス有底管１０の底部１０ａ側を本製造方法により成形したガラスセルである。このようなガラスセル１１は、ガラス有底管１０の内部に略四角柱状の金型２０を挿入し、該金型２０の転写部位（成形面）２０ａにおける外周面形状を転写することにより成形している。

本実施形態では、金型２０の線膨張率をガラス有底管１０の線膨張率より大きくするとともに、該線膨張率差を８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃としてある。このような条件を具備する金型２０の材料として、例えば、ＳＫＤ６１又はＳＫＨ５１の高速度工具鋼、又はＳＵＳ３１０又はＳＵＳ３１６のステンレス鋼がある。

該金型２０の転写部位２０ａは、図示しない耐熱膜によって覆ってあり、金型２０の母材表面の劣化防止を図っている。このような耐熱膜として、例えば、ＣｒＡｌＮ又はＴｉＡｌＮからなる和興産業株式会社製の商品名ＤＮＦ（ダイヤモンドニアフィルム）を利用することができる。一方、該金型２０の非転写部位２０ｂには、離型剤３０が塗布してある。離型剤３０として、例えば、カーボンを主成分とする離型剤、その他のフッ素系又はシリコン系等の離型剤を利用することができる。

また、ガラス有底管１０の内部から外部に連通する吸気孔２１が形成してある。該吸気孔２１は図示しない真空ポンプに接続してあり、ガラス有底管１０の内部を減圧することが可能となっている。

さらに、金型２０は、転写部位２０ａの外周面２２を鏡面仕上げしてあり、形状転写に何ら寄与しない先端面２３が粗面となっている。そして、本実施形態では、図２Ａ及びＢに示すように、金型２０の外周面２２と先端面２３の境界である角部稜線を２段階に面取りした構成としてある。

例えば、図２Ａにおいて、金型２０の外周面２２と先端面２３の角部稜線全体をＣ面取りして第１Ｃ面取り部２４を形成するとともに、該第１Ｃ面取り部２４により生じた２つの角部をそれぞれＣ面取りして第２Ｃ面取り部２５Ａ，２５Ｂを形成してある。また、図２Ｂに示すように、該第１Ｃ面取り部２４により生じた２つの角部をそれぞれＲ面取りして第２Ｒ面取り部２６Ａ，２６Ｂを形成してもよい。

金型２０における鏡面仕上げした外周面２２と、粗面である先端面２３とが角部で連続する場合、又はＲ面取りのみで連続する場合は、離型時においてガラス有底管１０の融着が生じてしまう。これに対し、外周面２２と先端面２３の角部稜線を全体的にＣ面取りした場合は、離型時にガラス有底管１０との融着は生じないが、該Ｃ面取りにより形成された角部稜線において応力が生じ、ガラス有底管１０の割れやクラックが生じてしまう。そこで、金型２０の外周面２２と先端面２３の境界である角部稜線を、全体的にＣ面取りした角部稜線をさらにＣ又はＲ面取りして、角部稜線での応力を分散させている。

次に、本実施形態に係るガラスセルの製造方法を実施するための成形装置について、図３〜図５を参照しつつ説明する。図３は本実施形態に係るガラスセルの製造方法を実施するための成形装置を示す概略図である。図４は上記成形装置の加熱炉周辺の拡大図である。図５は上記成形装置のガラス有底管の保持部周辺を示す拡大図である。

図３及び図４において、成形装置４０は、基台４１にガイドレール４２を立設し、該ガイドレール４２に加熱炉４３及び急冷部４５を固定するとともに、前記ガラス有底管１０の保持部４６を昇降自在に取り付けた構成となっている。また、前記加熱炉４３には、該加熱炉４３と連続する徐冷部４４が取り付けてある。

加熱炉４３は、その内部に中空状の収容部４３ａを有しており、該収容部４３ａを加熱するための図示しないヒータが内蔵してある。該加熱炉４３は、ガラス有底管１０をＴｇ点（ガラス転移点）温度まで加熱して軟化させる。徐冷部４４は、断熱材４４ａの内側にヒータ４４ｂを内蔵した構成となっており、加熱炉４３の収容部４３ａに連通する収容部４４ｃを有している。該徐冷部４４は、加熱炉４３において成形されたガラス有底管１０を、該加熱炉４３よりも低い温度で加熱して徐冷する。

保持部４６は、図５に示すように、エアシリンダ等の駆動手段（図示せず）によりガイドレール４２に沿って摺動可能なスライド板４６１に、円柱状の載置台４６２を貫通保持するとともに、該載置台４６２に載置したガラス有底管１０の開口部１０ｂ（図１参照）を気密保持する密閉金具４６３及びパッキン４６４を備えた構成としてある。また、載置台４６２には、該載置台４６２に載置した金型２０の通気孔２１と連通する通気路４６２ａが穿設してあり、該通気路４６２ａには真空ポンプ４７が連結してある。

急冷部４５は、図４に示すように、その本体に多数の噴出口が設けてあり、図示しない冷却媒体供給部から供給された窒素ガス等の冷却媒体を、成形後のガラス有底管１０に噴出して強制的な冷却を行う。

次に、上記ガラス有底管、金型及び成形装置を用いた本実施形態に係るガラスセルの製造方法について、図１〜図６を参照しつつ説明する。図６は本実施形態に係るガラスセルの製造方法における温度プロファイルを示す折線グラフである。

まず、図１に示すガラス有底管１０の内部に金型２０を挿入し、これを図５に示す保持部４６の載置台４６２にセットする。次いで、ガラス有底管１０に密閉金具４６３を貫挿し、パッキン４６４を押圧した状態で固定する。これにより、ガラス有底管１０の開口部１０ａ側が気密状体で密閉される。

次いで、真空ポンプ４７を駆動させて、金型２０の吸気孔２１からガラス有底管１０の内部の空気を吸引し、該ガラス有底管１０の内部を１０００Ｐａ以下の真空度に減圧する。その後、図示しない駆動手段を駆動させて、保持部４６をガイドレール４２に沿って上昇させ、ガラス有底管１０及び金型２０を加熱炉４３の収容部４３ａ内に挿入し、該ガラス有底管１０を成形温度に加熱する。本実施形態では、加熱炉４３の温度を約８３０〜８５０℃に設定した（図６の「成形」参照）。

これにより、加熱軟化されたガラス有底管１０が金型２０側へと吸引され、該金型２０の外周面形状が転写される。また、成形時の加熱により、図１に示す金型２０の非転写部位２０ｂに塗布した離型剤３０がガラス有底管１０内に拡散し、該金型２０の転写部位２０ａに付着する。この結果、金型２０の転写部位２０ａを覆う前記耐熱膜に、成形後のガラス有底管１０が融着することが防止される。

このような加熱炉４３による成形工程を経た後、保持台４６を下降させて、成形後のガラス有底管１０の成形部（図１中の符号１１ａ参照、なお、同図中の符号１１ｂは非成形部）を徐冷部４４に位置させる。本実施形態では、徐冷部４４の加熱温度を約２００〜３００℃に設定してあり（図６の「徐冷」参照）、該ガラス有底管１０の成形部を約１〜３．５℃／秒の速度で徐冷している。金型２０の線膨張率を、線膨張率差を８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃の範囲内で、ガラス有底管１０の線膨張率より大きくしているので、該徐冷工程中において、ガラス有底管１０と金型２０とが互いに離反する。

その後、さらに保持台４６を下降させ、徐冷したガラス有底管１０の成形部を急冷部４５により常温まで冷却する（図６の「急冷」参照）。これにより、図１に示すような先細りのガラスセル１１が成形される。

このような本実施形態に係るガラスセルの製造方法及び金型によれば、製造方法において成形後のガラス有底管１０の徐冷工程を追加するとともに、金型２０の線膨張率をガラス有底管１０の線膨張率より大きくすることによって、前記徐冷工程中にガラス有底管１０と金型２０とを互いに離反させることができる。これにより、金型２０の取り外しに最適なガラス有底管１０とのクリアランスが得られ、ガラス有底管１０の割れやクラックを防止することができる。

上述したように、熱膨張率差が小さすぎる場合は、ガラス有底管１０が金型２０に融着してしまい、逆に、熱膨張率差が大きすぎる場合は、ガラス有底管１０の割れやクラックが生じてしまうが、本実施形態のように、金型２０とガラス有底管１０との線膨張率差を８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃とした場合は、離型時における金型２０とガラス有底管１０の融着、割れ及びクラックを防止することができる。

ガラス有底管１０の少なくとも加熱成形した部分を２００℃〜３００℃に保持して徐冷することにより、離型時におけるガラス有底管１０の割れやクラックを防止することができるとともに、徐冷時間を短縮することができる。これにより、製造のタクトタイムを短縮することができる。これに加え、ガラス有底管１０の徐冷速度を３．５℃／秒以下としたことにより、離型時におけるガラス有底管１０の割れやクラックをより確実に防止することができる。

金型２０の外周面２２と先端面２３の境界である角部稜線を、第１Ｃ面取り部２４、及び第２Ｃ面取り部２５Ａ，２５Ｂ又は第２Ｒ面取り部２６Ａ，２６Ｂによって２段階に面取りしたことにより、前記角部稜線に生じる応力を分散させることができ、離型時におけるガラス有底管１０の割れやクラックをより確実に防止することができる。

あらかじめ金型２０の非転写部位２０ｂに離型剤３０を塗布し、該離型剤３０をガラス有底管１０の成形時の加熱によって該ガラス有底管１０内に拡散させ、金型２０の外周面の転写部位２０ａに付着させているので、離型剤３０を転写部位２０ａに直接塗布した場合と比較して、該転写部位２０ａの面精度が保証されるとともに、ガラス有底管１０の融着を防止することができる。

徐冷中にガラス有底管１０と金型２０とを互いに離反させた後、これらガラス有底管１０と金型２０とを強制冷却して、ガラス有底管１０を取り外し可能な温度まで迅速に冷却しているので、ガラスセル１１の成形サイクルタイムを短縮することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るガラスセルの製造方法の実施形態について、図７を参照しつつ説明する。図７は本発明の第２実施形態に係るガラスセルの製造方法を実施するための成形装置を示す概略図である。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所については同一符号を付して詳細な説明は省略する。

同図において、本実施形態に係るガラスセルの製造方法に用いられる成形装置５０は、主として、ガラス有底管１０に挿入した金型２０の吸気孔２１に、真空ポンプ５３と冷却媒体供給部５４とを切換可能に接続し、ガラス有底管１０の成形工程及び徐冷工程を経た後に、冷却媒体供給部５４からガラス有底管１０内に冷却媒体を供給して、徐冷後のガラス有底管１０を内側から急冷する構成としてある。

具体的に、成形装置５０は、上述した第１実施形態と同様、スライド板４６１の載置台４６２を貫通する吸気路４６２ａが設けてあり、該吸気路４６２ａの一端は、載置台４６２に載置した金型２０の吸気孔２１に連通する。一方、吸気路４６２ａの他端には、電磁弁等の切換部５２を介して真空ポンプ５３及び冷却媒体供給部５４が接続してある。なお、ガイドレール４２には、徐冷後のガラス有底管１０を外側から急冷するファン５１が設けてある。

上記構成からなる成形装置５０を用いた本ガラスセルの製造方法について説明する。まず、加熱炉４３によるガラス有底管１０の成形工程では、真空ポンプ５３により金型２０の吸気孔２１からガラス有底管１０内の空気を吸引して真空度に減圧する。これにより、上述した第１実施形態と同様に、加熱軟化されたガラス有底管１０が金型２０側へと吸引され、該金型２０の外周面形状が転写される。

次いで、真空ポンプ５３による吸引を停止させるとともに、スライド板４６１を下降させ、徐冷部４４による成形後のガラス有底管１０の徐冷工程を行う。上述した第１実施形態と同様に、金型２０の線膨張率をガラス有底管１０の線膨張率より大きくしてあるので、該徐冷工程中にガラス有底管１０と金型２０とを互いに離反させることができる。

その後、さらにスライド板４６１を下降させ、切換部５２を切り換えて金型の吸気孔２１と冷却媒体供給部５４とを接続させる。そして、該冷却媒体供給部５４からガラス有底管１０内に冷却媒体を供給し、徐冷後のガラス有底管１０を内側から急冷する。これと同時に、ファン５１を動作させて、徐冷後のガラス有底管１０を内側から急冷する。

これら冷却媒体供給部５４及びファン５１によりガラス有底管１０が常温まで冷却されたところで、該ガラス有底管１０から金型２０を取り出すと、図１に示すような先細りのガラスセル１１が完成する。

このような本実施形態のガラスセルの製造方法によれば、冷却媒体供給部５４からガラス有底管１０内に冷却媒体を供給して、該ガラス有底管１０の内側から急冷することにより、徐冷後のガラス有底管１０をより迅速に冷却することができ、ガラスセル１１の成形サイクルタイムを短縮することができる。

金型とガラス有底管との線膨張率差を２×１０^-6／℃〜２０×１０^-6／℃の範囲で変更して加熱成形し、成形後のガラス有底管を徐冷工程において冷却速度３．５℃／secで徐冷した。このときの金型の取り外しの可否、及び離型時におけるガラス有底管の割れやクラックの発生の有無を下記表１に示す。

金型とガラス有底管との線膨張率差が２×１０^-6／℃〜７×１０^-6／℃のように小さすぎる場合は、成形後のガラス有底管が金型に融着してしまい、該金型をガラス有底管から取り外すことができなかった。

逆に、金型とガラス有底管との線膨張率差が１６×１０^-6／℃〜２０×１０^-6／℃のように大きすぎる場合は、成形後のガラス有底管が金型に融着することはないが、離型時においてガラス有底管に割れやクラックが発生してしまった。

これらに対して、金型とガラス有底管との線膨張率差が８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃のときは、金型を問題なく取り外すことができ、離型時においてガラス有底管に割れやクラックが発生することもなかった。したがって、金型とガラス有底管との線膨張率差は８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃が最適といえる。

金型とガラス有底管との線膨張率差を２×１０^-6／℃〜２０×１０^-6／℃の範囲で変更して加熱成形し、成形後のガラス有底管を徐冷工程において、２種類の冷却速度１０℃／sec、３．５℃／secで徐冷した。このような条件で生産したガラスセルの母数５０個中の、割れやクラックの生じなかった数量を下記表２に示す。

金型とガラス有底管との線膨張率差が２×１０^-6／℃〜７×１０^-6／℃のように小さすぎる場合は、冷却速度１０℃／sec、３．５℃／secのいずれで徐冷しても、成形後のガラス有底管に割れやクラックは生じなかったが、成形後のガラス有底管が金型に融着してしまい、該金型をガラス有底管から取り外すことができなかった。

逆に、金型とガラス有底管との線膨張率差が１６×１０^-6／℃〜２０×１０^-6／℃のように大きすぎる場合は、冷却速度１０℃／secのときに、５０個中の半分以上のガラスセルに割れやクラックが生じてしまった。

これらに対して、金型とガラス有底管との線膨張率差が８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃のときは、金型を問題なく取り外すことができ、特に、冷却速度３．５℃／secのときに、５０個中のガラスセルに割れやクラックがほとんど生じなかった。したがって、金型とガラス有底管との線膨張率差が８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃のときは、冷却速度３．５℃／secが最適である。

熱膨張係数が３．３×１０^-6／℃（ＲＴ〜６００℃の場合）のパイレックス（登録商標）ガラスからなるガラス有底管に対して、熱膨張係数に差を有する各種組成の金型を用いて加熱成形を行い、金型の取り外しの可否、及び離型時におけるガラス有底管の割れやクラックの発生の有無を下記表３に示す。

特殊超硬合金Ｊ０５及びセラミックスアルミナジルコニアからなる金型は、ガラス有底管との熱膨張係数差が小さすぎて、成形後のガラス有底管が金型に融着してしまい、該金型をガラス有底管から取り外すことができなかった。逆に、銅合金ＹＢＳＣ２からなる金型は、ガラス有底管との熱膨張係数差が大きすぎて、離型時においてガラス有底管に割れやクラックが発生してしまった。

これらに対して、高速度工具鋼ＳＫＤ６１、高速度工具鋼ＳＫＨ５１、ステンレス鋼ＳＵＳ３１０及びステンレス鋼３１６からなる金型は、問題なく取り外すことができ、離型時においてガラス有底管に割れやクラックが発生することもなかった。

熱膨張係数が３．３×１０^-6／℃（ＲＴ〜６００℃の場合）のパイレックス（登録商標）ガラスからなるガラス有底管に対して、熱膨張係数に差を有する各種組成の金型を用いて加熱成形を行い、成形後のガラス有底管を徐冷工程において、２種類の冷却速度１０℃／sec、３．５℃／secで徐冷した。このような条件で生産したガラスセルの母数５０個中の、割れやクラックの生じなかった数量を下記表４に示す。

特殊超硬合金Ｊ０５及びセラミックスアルミナジルコニアからなる金型は、ガラス有底管との熱膨張係数差が小さすぎて、冷却速度１０℃／sec、３．５℃／secのいずれで徐冷しても、成形後のガラス有底管に割れやクラックは生じなかったが、成形後のガラス有底管が金型に融着してしまい、該金型をガラス有底管から取り外すことができなかった。

逆に、銅合金ＹＢＳＣ２からなる金型は、ガラス有底管との熱膨張係数差が大きすぎて、冷却速度１０℃／secのときに、５０個中の半分以上のガラスセルに割れやクラックが生じてしまった。

これらに対して、高速度工具鋼ＳＫＤ６１、高速度工具鋼ＳＫＨ５１、ステンレス鋼ＳＵＳ３１０及びステンレス鋼３１６からなる金型は、問題なく取り外すことができ、特に、冷却速度３．５℃／secのときに、５０個中のガラスセルに割れやクラックがほとんど生じなかった。

本発明の第１実施形態に係るガラスセルの製造方法に用いられるガラス有底管、成形されたガラスセル及び該ガラスセルを製造するための金型の斜視図である。 Ｃ面取りした後にさらにＣ面取りした上記金型の先端部付近を示す部分拡大断面図である。 Ｃ面取りした後にさらにＲ面取りした上記金型の先端部付近を示す部分拡大断面図である。 本実施形態に係るガラスセルの製造方法を実施するための成形装置を示す概略図である。 上記成形装置の加熱炉周辺の拡大図である。 上記成形装置のガラス有底管の保持部周辺を示す拡大図である。 本実施形態に係るガラスセルの製造方法における温度プロファイルを示す折線グラフである。 本発明の第２実施形態に係るガラスセルの製造方法を実施するための成形装置を示す概略図である。

符号の説明

１０ ガラス有底管
１０ａ 底部
１０ｂ 開口部
１１ ガラスセル
１１ａ 成形部
１１ｂ 非成形部
２０ 金型
２０ａ 転写部位
２０ｂ 非転写部位
２１ 吸気孔
２２ 外周面
２３ 先端面
２４ 第１Ｃ面取り部
２５Ａ，２５Ｂ 第２Ｃ面取り部
２６Ａ，２６Ｂ 第２Ｒ面取り部
３０ 離型剤
４０ 成形装置
４１ 基台
４２ ガイドレール
４３ 加熱炉
４３ａ 収容部
４４ 徐冷部
４４ａ 断熱材
４４ｂ ヒーター
４４ｃ 収容部
４５ 急冷部
４６ 保持部
４６１ スライド板
４６２ 載置台
４６２ａ 吸気路
４６３ 密閉金具
４６４ パッキン
４７ 真空ポンプ
５０ 成形装置
５１ ファン
５２ 切換部
５３ 真空ポンプ
５４ 冷却媒体供給部

Claims (15)

1. ガラス有底管の内部に金型を挿入し、該ガラス有底管を加熱成形するガラスセルの製造方法であって、加熱成形した前記ガラス有底管を徐冷する工程を含み、前記金型の線膨張率を前記ガラス有底管の線膨張率より大きくすることによって、前記徐冷工程中にガラス有底管と金型とを互いに離反させることを特徴とするガラスセルの製造方法。
2. 前記金型とガラス有底管との線膨張率差を８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃としたことを特徴とする請求項１記載のガラスセルの製造方法。
3. 前記徐冷工程中に、前記ガラス有底管の少なくとも加熱成形した部分を２００℃〜３００℃に保持することを特徴とする請求項１又は２いずれか記載のガラスセルの製造方法。
4. 前記ガラス有底管の徐冷速度を、３．５℃／秒以下としたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のガラスセルの製造方法。
5. 前記金型の外周面のうち、前記ガラス有底管に形状を転写する成形面と、これ以外の非成形面との境界となる稜線部をＣ面取りするとともに、該Ｃ面取りにより生じた二次稜線部をさらにＣ面取り又はＲ面取りしたことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のガラスセルの製造方法。
6. 前記金型の外周面と前記ガラス有底管の内周面との間に離型膜又は離型剤を介在させて、前記ガラス有底管の加熱成形を行うことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のガラスセルの製造方法。
7. あらかじめ前記金型の外周面の転写部以外の部分に離型剤を塗布し、該離型剤を前記ガラス有底管の成形時の加熱によって該ガラス有底管内に拡散させ、前記金型の外周面の転写部に付着させることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のガラスセルの製造方法。
8. 前記徐冷中にガラス有底管と金型とを互いに離反させた後、これらガラス有底管と金型とを強制冷却して、前記ガラス有底管を取り外し可能な温度に冷却することを特徴とする請求項１〜７いずれか記載のガラスセルの製造方法。
9. ガラス有底管の内部に挿入した状態で該ガラス有底管とともに加熱され、その外周面形状を前記ガラス有底管に転写して成形を行うガラスセル成形用の金型であって、前記金型の線膨張率を前記ガラス有底管の線膨張率より大きくするとともに、該線膨張率差を８×１０^-6／℃〜１５×１０^-6／℃としたことを特徴とする金型。
10. ＳＫＤ６１又はＳＫＨ５１の高速度工具鋼を材料としたことを特徴とする請求項９記載の金型。
11. ＳＵＳ３１０又はＳＵＳ３１６のステンレス鋼を材料としたことを特徴とする請求項９記載の金型。
12. 前記ガラス有底管を成形する外周面形状を構成する稜線部をＣ面取りするとともに、該Ｃ面取りにより生じた角部をさらにＣ面取り又はＲ面取りしたことを特徴とする請求項９〜１１いずれか記載の金型。
13. 前記外周面の少なくとも転写部を離型剤又は離型膜によって覆ったことを特徴とする請求項９〜１２いずれか記載の金型。
14. 前記外周面の少なくとも転写部を耐熱膜により覆うとともに、該耐熱膜をさらに前記離型剤又は離型膜により覆ったことを特徴とする請求項１３記載の金型。
15. 前記外周面の転写部以外の部分に、前記ガラス有底管の加熱成形温度で拡散する離型剤を塗布したことを特徴とする請求項１３又は１４記載の金型。
    
    
    

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