JP2015171969A - ガラス管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな内径を有するガラス管を製造し得る方法を提供する。【解決手段】成形工程と、切断工程とを行う。成形工程では、管状の軟化ガラスの内孔部に気体を送入しながら母ガラス管１１を成形する。切断工程では、母ガラス管１１を予め定められた長さに切断することでガラス管１４を得る。母ガラス管１１の先端部を液体中に位置させる。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス管の製造方法に関する。

従来、医薬用アンプル管、蛍光灯、光通信デバイス等の種々の分野に、ガラス管が多用されている。特許文献１には、延伸成形によりガラス管を製造する方法が記載されている。特許文献１には、成形時にガラス管の内圧を高めることにより、内径の大きなガラス管を製造し得ることが記載されている。

特開２００７−３２０８０３号公報

しかしながら、ガラス管に気体を送入することによりガラス管の内圧を高める方法により実現されるガラス管の内圧には上限がある。また、ガラス管に気体を送入することによりガラス管の内圧を高める場合、気体によりガラス管が冷却される。このため、気体の送入量が多すぎると、成形時のガラス管の粘度が高くなりすぎ、成形が困難となる。従って、成形時のガラス管の粘度を好適な範囲に保つ観点から、ガラス管への気体の送入量をそれほど多くすることはできない。従って、ガラス管に気体を送入する方法では、十分に大きな内径を有するガラス管を製造することが困難である場合がある。

本発明の主な目的は、大きな内径を有するガラス管を製造し得る方法を提供することにある。

本発明に係るガラス管の製造方法は、成形工程と、切断工程とを備える。成形工程では、管状の軟化ガラスの内孔部に気体を送入しながら母ガラス管を成形する。切断工程では、母ガラス管を予め定められた長さに切断し、ガラス管を得る。母ガラス管の先端部を液体中に位置させる。

本発明に係るガラス管の製造方法では、切断工程において、母ガラス管の液体中に位置する部分を切断することが好ましい。

本発明に係るガラス管の製造方法では、母ガラス管の液体中に位置する部分の長さを、成形工程において母ガラス管の先端から気体が排出されないような長さに設定することが好ましい。

本発明に係るガラス管の製造方法では、母ガラス管の先端部の少なくとも２００ｍｍ以上の部分を液体中に位置させることが好ましい。

本発明に係るガラス管の製造方法では、液体が水を含んでいてもよい。

本発明に係るガラス管の製造方法では、液体が水よりも高い比重を有する液体を含んでいてもよい。

本発明に係るガラス管の製造方法では、液体が水よりも低い沸点を有する液体を含んでいてもよい。

本発明に係るガラス管の製造方法では、液体に液体よりも高い比重を有する粒子が分散していてもよい。

本発明に係るガラス管の製造方法では、成形工程において、母ガラス管の内径が３ｍｍ以上となるようにガラス管を成形してもよい。

本発明に係るガラス管の製造方法では、成形工程において、母ガラス管の外径に対する母ガラス管の内径の比（（母ガラス管の内径）／（母ガラス管の外径））が０．５以上となるように母ガラス管を成形してもよい。

本発明に係るガラス管の製造方法では、成形工程において、母ガラス管よりも肉厚の大きいガラスプリフォームを加熱しながら延伸成形することにより母ガラス管を成形してもよい。

本発明に係るガラス管の製造方法では、ガラスプリフォームの外径に対するガラスプリフォームの内径の比（（ガラスプリフォームの内径）／（ガラスプリフォームの外径））をＲ_０とし、母ガラス管の外径に対する母ガラス管の内径の比（（母ガラス管の内径）／（母ガラス管の外径））をＲ_１としたときに、成形工程において、Ｒ_１／Ｒ_０が２以上となるように母ガラス管を成形することが好ましい。

本発明の方法によれば、大きな内径を有するガラス管を製造し得る方法を提供することができる。

本発明の一実施形態におけるガラス管の製造装置の模式図である。 本発明の一実施形態におけるガラス管の製造装置の模式図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１及び図２は、本実施形態におけるガラス管の製造装置１の模式図である。ガラス管の製造装置１は、ガラスプリフォーム１０の少なくとも一部を加熱し、ガラスプリフォーム１０の加熱された部分を延伸成形することにより母ガラス管１１を製造するための装置である。

製造装置１では、加熱機構１２に対してガラスプリフォーム１０が供給される。ガラスプリフォーム１０は、成形される母ガラス管１１よりも肉厚の大きな管状ガラスである。ガラスプリフォーム１０の下端部は、加熱機構１２により加熱され、軟化する。その軟化したガラスプリフォーム１０の下端部が、一対のローラーにより構成された延伸機構１３により下方に向かって引っ張られる。そして、ガラスプリフォーム１０の下端部は、引っ張られながら自然に冷却される。これにより、ガラスプリフォーム１０が延伸され、ガラスプリフォーム１０よりも細い母ガラス管１１が成形される（成形工程）。

成形された母ガラス管１１は、冷却された後に、所定の長さ（設計長さ）に切断される（切断工程）。これにより、設計長さを有するガラス管１４（図２を参照）が製造される。

ところで、内径の大きなガラス管を製造する方法としては、ガラスプリフォームに気体を送入し、内圧を高める方法が考えられる。しかしながら、ガラスプリフォームに気体を送入したとしても、ガラスプリフォーム及び母ガラス管の内圧をどこまでも高められる訳ではない。また、ガラスプリフォームへの気体の送入量を多くしすぎると、ガラスプリフォームが送入された気体により冷却され、ガラスプリフォームの温度が低くなる。よって、ガラスプリフォームの粘度が高くなり、ガラスプリフォームの成形が困難となる。従って、ガラスプリフォームへの気体の送入量は、ガラスプリフォームの粘度が高くなりすぎない程度に留める必要がある。よって、大きな内径を有するガラス管の製造は、困難である。

本実施形態では、成形された母ガラス管１１の先端部（下端部）を、液体溜まり１５の液体１６中に位置させる。その状態で、ガラスプリフォーム１０の上側端部に接続された気体送入機構（図示せず）から、ガラスプリフォーム１０の内孔部１０ａに気体が送入される。このため、例えば母ガラス管１１の下端部が解放されている場合と比較して、ガラスプリフォーム１０への気体の送入量を少なくしながら、ガラスプリフォーム１０及び母ガラス管１１の内圧を高くすることができる。また、ガラスプリフォーム１０への気体の送入量を少なくすることができるため、ガラスプリフォーム１０の粘度が高くなりにくい。よって、大きな内径を有するガラス管１４を得ることができる。従って、例えば、内径が３ｍｍ以上、さらには５ｍｍ以上、さらには７ｍｍ以上である母ガラス管１１、ガラス管１４を製造し得る。ガラス管１４の外径（母ガラス管１１の外径）に対するガラス管１４の内径（母ガラス管１１の内径）の比（（ガラス管１４の内径（母ガラス管１１の内径））／（ガラス管１４の外径（母ガラス管１１の外径）））Ｒ_１が０．５以上、さらには０．７以上であるガラス管１４を製造し得る。ガラスプリフォーム１０の外径に対するガラスプリフォーム１０の内径の比（（ガラスプリフォーム１０の内径）／（ガラスプリフォーム１０の外径））をＲ_０としたときに、Ｒ_１／Ｒ_０を２以上、さらには３以上、さらには５以上とし得る。

ガラス管１４の内径及び外径を一定にするために、母ガラス管１１の内圧を一定にすることが好ましい。このため、母ガラス管１１の液体１６中に位置する部分の長さを、成形工程において母ガラス管１１の下端から気体が排出されないような長さにすることが好ましい。母ガラス管１１の先端から少なくとも２００ｍｍ以上の部分を液体１６中に位置させることが好ましく、２５０ｍｍ以上の部分を液体１６中に位置させることがより好ましい。

母ガラス管１１の先端からの気体の排出を抑制し、Ｒ_１をより大きくする観点からは、液体１６の比重を大きくすることが好ましい。例えば、液体１６が水を含むことが好ましく、液体１６が水よりも高い比重を有する液体を含むことがより好ましい。水よりも高い比重を有する液体の具体例としては、エチレングリコール等が挙げられる。液体１６は、食塩水などの水溶液であってもよい。液体１６は、例えばショ糖溶液等であってもよい。また、液体１６に、液体１６よりも高い比重を有する粒子が分散していてもよい。すなわち、液体１６は、コロイドが分散した液体であってもよいし、エマルジョンを構成していてもよい。

なお、ガラス管１４の洗浄容易性の観点からは、液体１６を水や、水よりも低い沸点を有する液体により構成することが好ましい。乾燥による液体１６の除去が容易であるためである。水よりも低い沸点を有する液体としては、例えば、アルコール等が挙げられる。

母ガラス管１１の切断箇所は、特に限定されない。例えば、母ガラス管１１の液体１６に浸漬していない箇所を切断してもよい。しかしながら、その場合は、切断後の一定期間の間、母ガラス管１１の先端が液体１６中に位置していない状態となる。このため、ガラスプリフォーム１０及び母ガラス管１１の内圧が変化する。その結果、母ガラス管１１の内径及び外径が変化する虞がある。従って、図２に示されるように、母ガラス管１１の液体１６中に位置する部分を切断することが好ましい。さらには、母ガラス管１１の液体１６中に位置する部分であって、母ガラス管１１の切断後において、母ガラス管１１の先端から気体が排出されないような部分を切断することが好ましい。そうすることによって、ガラスプリフォーム１０及び母ガラス管１１の内圧の変化を抑制することができる。従って、内径及び外径のムラが少ないガラス管１４を製造することができる。

ガラスプリフォーム１０に送入する気体の種類は、特に限定されない。例えば、ガラスプリフォーム１０に空気を送入してもよいし、窒素やアルゴン等の不活性ガスをガラスプリフォーム１０に送入してもよい。

なお、ガラスプリフォーム１０及び母ガラス管１１の内圧は、例えば、ガラスプリフォーム１０の内径、ガラスプリフォームの外径、母ガラス管１１の内径、母ガラス管１１の外径、成形温度、成形時のガラスプリフォーム１０の粘度等に応じて適宜設定することができる。

本実施形態では、ガラスプリフォームを加熱し、延伸成形することにより母ガラス管１１を成形する例について説明した。但し、本発明において、母ガラス管の成形方法は、特に限定されない。例えば、成形工程において、溶融ガラスを管状に成形し、母ガラス管を得てもよい。母ガラス管は、例えば、リドロー法、ドロー法、ダンナー法等により成形することができる。例えば、ダンナー法により母ガラス管を成形する場合、溶融ガラスをスリーブに巻き付けることにより管状の軟化ガラスとし、軟化ガラスの内孔部に気体を送入しながら軟化ガラスを引張ることで、母ガラス管を成形してもよい。

１ 製造装置
１０ ガラスプリフォーム
１０ａ 内孔部
１１ 母ガラス管
１２ 加熱機構１３ 延伸機構
１４ ガラス管
１５ 液体溜まり
１６ 液体

Claims (12)

1. 管状の軟化ガラスの内孔部に気体を送入しながら母ガラス管を成形する成形工程と、
   前記母ガラス管を予め定められた長さに切断し、ガラス管を得る切断工程と、
   を備え、
   前記母ガラス管の先端部を前記液体中に位置させる、ガラス管の製造方法。
2. 前記切断工程において、前記母ガラス管の前記液体中に位置する部分を切断する、請求項１に記載のガラス管の製造方法。
3. 前記母ガラス管の前記液体中に位置する部分の長さを、前記成形工程において前記母ガラス管の先端から気体が排出されないような長さに設定する、請求項１又は２に記載のガラス管の製造方法。
4. 前記母ガラス管の先端から少なくとも２００ｍｍ以上の部分を液体中に位置させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。
5. 前記液体が水を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。
6. 前記液体が、水よりも高い比重を有する液体を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。
7. 前記液体が、水よりも低い沸点を有する液体を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。
8. 前記液体に、前記液体よりも高い比重を有する粒子が分散している、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。
9. 前記成形工程において、前記母ガラス管の内径が３ｍｍ以上となるように前記母ガラス管を成形する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。
10. 前記成形工程において、前記母ガラス管の外径に対する前記母ガラス管の内径の比（（前記母ガラス管の内径）／（前記母ガラス管の外径））が０．５以上となるように前記母ガラス管を成形する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。
11. 前記成形工程において、前記母ガラス管よりも肉厚のガラスプリフォームを加熱しながら延伸成形することにより前記母ガラス管を成形する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガラス管の製造方法。
12. 前記ガラスプリフォームの外径に対する前記ガラスプリフォームの内径の比（（前記ガラスプリフォームの内径）／（前記ガラスプリフォームの外径））をＲ_０とし、前記母ガラス管の外径に対する前記母ガラス管の内径の比（（前記母ガラス管の内径）／（前記母ガラス管の外径））をＲ_１としたときに、
    前記成形工程において、Ｒ_１／Ｒ_０が２以上となるように前記母ガラス管を成形する、請求項１１に記載のガラス管の製造方法。