JP2015202985A - mold - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、強化ガラスのプレス成型用の成型型であるモールドに関し、更に詳しくは、強化ガラスに対して溶着することのないモールドに関するものである。 The present invention relates to a mold that is a mold for press molding of tempered glass, and more particularly to a mold that does not weld to tempered glass.
例えば、スマートホンや携帯電話などの携帯通信機器の表示画面には、薄くても傷がつきにくく、耐衝撃性に優れた強化ガラスが広く用いられている。こうした携帯通信機器に用いられる強化ガラスとしては、例えば、ゴリラガラス（登録商標）、ロータスガラス（登録商標）など、化学処理を施した化学強化ガラスが挙げられる。 For example, for display screens of mobile communication devices such as smart phones and mobile phones, tempered glass that is not easily damaged even when thin and excellent in impact resistance is widely used. Examples of the tempered glass used in such portable communication devices include chemically tempered glass subjected to chemical treatment such as gorilla glass (registered trademark) and lotus glass (registered trademark).
このような化学強化ガラスを所定の形状に成型する際には、一般的にプレス成型が用いられる。プレス成型は、成型型である２つのモールドの間に被成型物を挟んでプレスすることによって、被成型物を所定の形状にする。こうしたプレス成型で用いられるモールドは、耐熱性、耐酸化性、耐久性に優れ、高い熱伝導性、高温での高強度、加工の容易性が求められる。また、成型面が被成型物に対して溶着することのない高い離型性を持つことが重要である。 When such chemically strengthened glass is molded into a predetermined shape, press molding is generally used. In press molding, a molding object is formed into a predetermined shape by pressing the molding object between two molds which are molds. Molds used in such press molding are required to have excellent heat resistance, oxidation resistance, and durability, high thermal conductivity, high strength at high temperatures, and ease of processing. In addition, it is important that the molding surface has high releasability so that it does not weld to the workpiece.
従来、化学強化ガラスのプレス成型に用いられるモールドとして、例えば、特許文献１には、モールドの母材としてタングステンカーバイドやチタンカーバイドを用い、この母材の上に切削加工層を形成し、切削加工後、さらに、保護層として貴金属等を形成したプレス成型用型が開示されている。また、特許文献２には、光学ガラスのプレス成型に用いるモールドとして、プレス面を結晶化ガラスにした光学素子用成型型が開示されている。一方、特許文献３では、シリコンは６００℃以上では反応性に富んでいる等の理由で、ガラスをプレスするためのモールドとしては適さないことが記載されている。 Conventionally, as a mold used for press molding of chemically strengthened glass, for example, in Patent Document 1, tungsten carbide or titanium carbide is used as a mold base material, and a cutting layer is formed on the base material. Thereafter, a press molding die in which a noble metal or the like is further formed as a protective layer is disclosed. Patent Document 2 discloses a mold for optical elements in which the press surface is crystallized glass as a mold used for press molding of optical glass. On the other hand, Patent Document 3 describes that silicon is not suitable as a mold for pressing glass because of its high reactivity at 600 ° C. or higher.
しかしながら、上述した特許文献１、２に示すようなモールドは、化学強化ガラスのプレス成型に用いた場合、高温での成型が必要なため、被成型物である化学強化ガラスと、モールドの成型面との溶着を完全に防止することは困難であった。また、モールドの母材の熱膨張、収縮によって、コーティング層と母材との密着性の低下によってコーティング層の一部が剥離するといった不具合を生じさせることがあった。また、特許文献３によれば、従来は、シリコンによって形成したモールドは、ガラスプレスのモールドとして使用することが避けられていた。 However, since the molds shown in Patent Documents 1 and 2 described above need to be molded at a high temperature when used for press molding of chemically strengthened glass, the chemically strengthened glass that is the molding object and the molding surface of the mold It has been difficult to completely prevent the welding. In addition, due to thermal expansion and contraction of the base material of the mold, there may be a problem that a part of the coating layer is peeled off due to a decrease in adhesion between the coating layer and the base material. According to Patent Document 3, conventionally, a mold formed of silicon has been avoided from being used as a glass press mold.
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、プレス成型後の化学強化ガラスに対して容易に離型が可能であり、かつ加工が容易なモールドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a mold that can be easily released from chemically tempered glass after press molding and can be easily processed. .
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は、次のようなモールドを提供した。
すなわち、本発明のモールドは、強化ガラスのプレス成型用のモールドであって、母材と、該母材のプレス面を覆うコーティング層と、を備え、前記母材はシリコンを含み、前記コーティング層は、貴金属、カーボン、金属窒化物のうち、少なくとも一種を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, some embodiments of the present invention provide the following mold.
That is, the mold of the present invention is a mold for press molding of tempered glass, and includes a base material and a coating layer that covers a press surface of the base material, the base material containing silicon, and the coating layer Includes at least one of noble metals, carbon, and metal nitrides.
本発明のモールドによれば、低い熱膨張係数と高い熱伝導率をもつシリコンによって母材を形成することにより、所定のプレス成型温度まで加熱した際にも、室温での寸法と大きく変わることが無いので、コーティング層が母材から剥離することを防止できる。よって、プレス成型を繰り返し行っても、コーティング層を補修するなどのメンテナンスを行う必要が無く、効率的に化学強化ガラスのプレス成型を行うことが可能になる。 According to the mold of the present invention, the base material is formed of silicon having a low coefficient of thermal expansion and high thermal conductivity, so that the dimensions at room temperature can be greatly changed even when heated to a predetermined press molding temperature. Since there is no, it can prevent that a coating layer peels from a base material. Therefore, even if the press molding is repeated, there is no need to perform maintenance such as repairing the coating layer, and it becomes possible to efficiently perform the press molding of chemically strengthened glass.
また、コーティング層として、貴金属、カーボン、金属窒化物のうち、少なくとも一種を含む材料を用いることによって、被成型物が化学強化ガラスなどの軟化しやすい材料であっても、コーティング層との溶着を防止し、優れた離型性を発揮することができる。 In addition, by using a material containing at least one of noble metals, carbon, and metal nitrides as the coating layer, even if the object to be molded is a material that is easily softened, such as chemically strengthened glass, it can be welded to the coating layer. And can exhibit excellent releasability.
前記シリコンは、好ましくは単結晶シリコン、擬単結晶シリコン、多結晶シリコンのいずれかより構成されることを特徴とする。
単結晶シリコン、擬単結晶シリコン、多結晶シリコンを用いることによって、母材の熱膨張係数および熱伝導率を良好にすることができる。
The silicon is preferably composed of any one of single crystal silicon, pseudo single crystal silicon, and polycrystalline silicon.
By using single crystal silicon, quasi-single crystal silicon, or polycrystalline silicon, the thermal expansion coefficient and thermal conductivity of the base material can be improved.
前記母材のプレス面と前記コーティング層との間には、好ましくはＮｉ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｂ、ＳｉＯ２、Ａｇ２Ｏのうち、少なくとも一種を含む層が形成されていることを特徴とする。
これらＮｉ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｂ、ＳｉＯ２、Ａｇ２Ｏのうち、少なくとも一種を含む層を形成することによって、母材とコーティング層との密着性が高められ、コーティング層の剥離をより一層確実に防止することが可能になる。
A layer containing at least one of Ni, Ag, Fe, Nb, SiO 2 and Ag 2 O is preferably formed between the press surface of the base material and the coating layer. .
By forming a layer containing at least one of these Ni, Ag, Fe, Nb, SiO 2 , and Ag 2 O, the adhesion between the base material and the coating layer is improved, and the coating layer is more reliably peeled off. It becomes possible to prevent.
前記母材の少なくともプレス面には、好ましくは前記シリコンを酸化させたシリコン酸化物層が形成されていることを特徴とする。
シリコンからなる母材のプレス面にシリコン酸化物層を形成することによって、シリコン母材上のマイクロクラックが減少し母材の物理強度が高められ、プレス成型時のモールドの破損をより一層確実に防止することが可能になる。
A silicon oxide layer obtained by oxidizing the silicon is preferably formed on at least the press surface of the base material.
By forming a silicon oxide layer on the press surface of the base material made of silicon, the microcracks on the silicon base material are reduced and the physical strength of the base material is increased, and the mold is more reliably damaged during press molding. It becomes possible to prevent.
前記コーティング層は、好ましくはカーボンナノチューブ、ダイヤモンドライクカーボン、グラフェンのうち、少なくとも一種を含むことを特徴とする。
コーティング層として、カーボンナノチューブ、ダイヤモンドライクカーボン、グラフェンを用いることによって、被成型物が化学強化ガラスなどの比較的高温で軟化する材料であっても、コーティング層との溶着をより一層確実に防止でき、優れた離型性を発揮することができる。
The coating layer preferably includes at least one of carbon nanotubes, diamond-like carbon, and graphene.
By using carbon nanotubes, diamond-like carbon, and graphene as the coating layer, even if the molding is a material that softens at a relatively high temperature, such as chemically tempered glass, it is possible to more reliably prevent welding with the coating layer. Can exhibit excellent releasability.
前記コーティング層は、好ましくはＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＢＮ、ＡｌＴｉＮ、ＡｌＣｒＮのうち、少なくとも一種を含むことを特徴とする。
コーティング層として、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＢＮ、ＡｌＴｉＮ、ＡｌＣｒＮを用いることによって、被成型物が化学強化ガラスなどの比較的高温で軟化する材料であっても、コーティング層との溶着をより一層確実に防止でき、優れた離型性を発揮することができる。
The coating layer preferably includes at least one of TiN, CrN, TiBN, AlTiN, and AlCrN.
By using TiN, CrN, TiBN, AlTiN, and AlCrN as the coating layer, even if the molding is a material that softens at a relatively high temperature such as chemically strengthened glass, it is more reliably prevented from welding to the coating layer. And can exhibit excellent releasability.
本発明によれば、化学強化ガラスをプレス成型した際に、成型した化学強化ガラスと成型面とが溶着することなく容易に離型可能なモールドを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when chemically strengthened glass is press-molded, the mold which can be easily released without welding the chemically strengthened glass and the molding surface can be provided.
以下、図面を参照して、本発明のモールドについて説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, the mold of the present invention will be described with reference to the drawings. Each embodiment described below is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easier to understand, there is a case where a main part is shown in an enlarged manner for convenience, and the dimensional ratio of each component is the same as the actual one. Not necessarily.
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態のモールドを示す断面図である。
強化ガラスのプレス成型用のモールド１０は、例えば第一モールド１１と、この第一モールド１１に対向して配された第二モールド１２とから構成される。第一モールド１１および第二モールド１２は、それぞれ母材２１，２２と、この母材２１，２２の一面２１ａ，２２ａをそれぞれ覆うコーティング層２３，２４とから構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mold according to a first embodiment of the present invention.
A
被成型物、例えば化学強化ガラスＧは、これら第一モールド１１と第二モールド１２との間に配置される。そして、例えば第一モールド１１側に所定のプレス圧力を印加することによって、化学強化ガラスＧを例えば薄板状にプレス成型する。
An object to be molded, for example, chemically strengthened glass G, is disposed between the
母材２１，２２は、単結晶シリコン、擬単結晶シリコン、多結晶シリコンのうちのいずれかより構成される。このうち、擬単結晶シリコンは、全体が単一のシリコン結晶ではなく、いくつかの大きなシリコン単結晶が集まった構造である。本実施形態では、母材２１，２２として、シリコン単結晶インゴットからスライスされた単結晶シリコン母材から構成されている。
こうした母材２１，２２のプレス面である一面２１ａ，２２ａには、被成型物を所定の形状に成型するための凹凸や湾曲面を形成してもよい。こうした母材２１，２２の凹凸や湾曲面の形状は、母材２１，２２の一面２１ａ，２２ａを覆うコーティング層２３，２４の表面形状に反映される。
On the one
母材２１，２２の一面２１ａ，２２ａに凹凸を形成する際には、シリコンウェーハに回路パターンを形成する周知のウェハー加工プロセスと同様に、フォトリソグラフィーによって任意の形状の凹凸を形成することができる。
When forming irregularities on the one
コーティング層２３，２４は、貴金属、カーボン、金属窒化物のうち、少なくとも一種を含む材料から構成される。貴金属としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓが挙げられる。カーボンとしては、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブ、グラフェンが挙げられる。また、金属窒化物としては、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＴｉＢＮ、ＡｌＴｉＮ、ＡｌＣｒＮのうち、少なくとも一種を含むものが挙げられる。コーティング層２３，２４は、母材２１，２２の一面２１ａ，２２ａに、例えば物理蒸着によって形成される。本実施形態では、コーティング層２３，２４として、ＡｌＴｉＮを用いた。
The
以上のような構成のモールド１０を用いて、例えば、薄板状の化学強化ガラスＧを成型する際には、図２（ａ）に示すように、第一モールド１１と第二モールド１２との間に、成型前の化学強化ガラスインゴットＧ１を載置する。同時に、第一モールド１１および第二モールド１２を、化学強化ガラスのプレス成型に必要な軟化温度である４００℃以上、例えば７００〜９００℃まで加熱する。
For example, when the thin plate-shaped chemically strengthened glass G is molded using the
そして、図２（ｂ）に示すように、第一モールド１１に対して、例えば１５ｇ／ｃｍ２程度の荷重を印加し、第一モールド１１と第二モールド１２との間で化学強化ガラスインゴットＧ１をプレス成型した化学強化ガラス薄板Ｇ２を得る。
Then, as shown in FIG. 2 (b), for example, a load of about 15 g / cm 2 is applied to the
このような化学強化ガラスのプレス成型にあたって、本発明のモールド１０を用いることによって、プレス成型後にコーティング層２３，２４が化学強化ガラスと溶着せず、かつ、母材２１，２２から剥離することも無い。即ち、母材２１，２２として、シリコンを含む材料、例えば、シリコン単結晶を用いることによって、熱膨張係数が小さく保たれる。
In the press molding of such chemically strengthened glass, by using the
また、こうしたシリコンは熱伝導率にも優れているので、モールド１０を所定のプレス成型温度（例えば、７００〜９００℃）まで加熱するのに必要な加熱時間が少なく、かつ、成型後の冷却時間も少なくて済む。これによって、短時間で効率的に、多数の化学強化ガラスを繰り返しプレス成型することが可能になる。
In addition, since such silicon has excellent thermal conductivity, the heating time required for heating the
例えば、シリコンの室温（２５℃）での熱膨張係数は２．６×１０−６／Ｋ、また７００Ｋでの熱膨張係数は４．０×１０−６／Ｋ、１０００Ｋでの熱膨張係数は４．３×１０−６／Ｋ程度である。これに対して、従来、一般的にプレス成型用のモールド母材として用いられている超硬合金の熱膨張係数は、室温で５〜６×１０−６／Ｋ、７００Ｋで６．２×１０−６／Ｋ程度であり、シリコンの熱膨張係数は超硬合金と比較して約１／２程度である。 For example, the thermal expansion coefficient of silicon at room temperature (25 ° C.) is 2.6 × 10 −6 / K, the thermal expansion coefficient at 700 K is 4.0 × 10 −6 / K, and the thermal expansion coefficient at 1000 K is It is about 4.3 × 10 −6 / K. On the other hand, the thermal expansion coefficients of cemented carbides that are conventionally used as mold base materials for press molding are 5-6 × 10 −6 / K at room temperature and 6.2 × 10 6 at 700K. is about -6 / K, the thermal expansion coefficient of silicon is approximately about 1/2 as compared to the cemented carbide.
また、シリコンの室温（２５℃）での熱伝導率は１６８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、また７００Ｋでの熱伝導率は５２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、９００Ｋで３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。これに対して、超硬合金の熱伝導率は、組成で変わるが室温で７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、シリコンの熱伝導率は超硬合金と比較して約２倍以上である。 The thermal conductivity of silicon at room temperature (25 ° C.) is 168 W / (m · K), the thermal conductivity at 700 K is 52 W / (m · K), and the thermal conductivity at 900 K is 36 W / (m · K). Degree. In contrast, the thermal conductivity of cemented carbide varies depending on the composition, but is about 70 W / (m · K) at room temperature, and the thermal conductivity of silicon is about twice or more that of cemented carbide. .
このように、優れた熱膨張係数と熱伝導率をもつシリコンによって母材２１，２２を形成することにより、第一モールド１１および第二モールド１２を所定のプレス成型温度（例えば、７００〜９００℃）まで加熱した際にも、室温での寸法と大きく変わることが無いので、コーティング層２３，２４が母材２１，２２から剥離することを防止できる。よって、プレス成型を繰り返し行っても、コーティング層２３，２４を補修するなどのメンテナンスを行う必要が無く、効率的に化学強化ガラスのプレス成型を行うことが可能になる。
Thus, by forming the
また、第一モールド１１および第二モールド１２を所定のプレス成型温度（例えば、７００〜９００℃）まで加熱する時間や、室温まで冷却して成型後の化学強化ガラスを取り出すまでの時間を短くして、連続成型サイクルの時間を短縮して、生産効率を高めることが可能になる。
Further, the time for heating the
一方、本発明のモールド１０では、コーティング層２３，２４として、貴金属、カーボン、金属窒化物のうち、少なくとも一種を含む材料を用いることによって、化学強化ガラスに対する離型性が高められる。
On the other hand, in the
コーティング層２３，２４の一面２３ａ，２４ａは、被成型物と接する成型面となる。このため、コーティング層２３，２４は、プレス成型後に被成型物と溶着しない材料であることが求められる。特に、本実施形態のように被成型物が化学強化ガラスの場合、高温プレス成型時に軟化するため、軟化した化学強化ガラスＧが化学反応することのない貴金属、カーボン、金属窒化物をコーティング層２３，２４に用いることで、コーティング層２３，２４と化学強化ガラスＧとの溶着を防止できる。
The one surfaces 23a and 24a of the coating layers 23 and 24 become molding surfaces in contact with the molding target. For this reason, it is calculated | required that the coating layers 23 and 24 are materials which are not welded to a molding object after press molding. In particular, when the object to be molded is chemically tempered glass as in the present embodiment, since it softens during high-temperature press molding, the
（第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態のモールドを示す断面図である。
強化ガラスのプレス成型用のモールド３０は、例えば第一モールド３１と、この第一モールド３１に対向して配された第二モールド３２とから構成される。第一モールド３１および第二モールド３２は、それぞれ母材４１，４２と、この母材４１，４２の一面（プレス面）４１ａ，４２ａをそれぞれ覆うコーティング層４５，４６と、母材４１，４２の一面４１ａ，４２ａおよびコーティング層４５，４６との間に形成されたＮｉ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｂ、ＳｉＯ２、Ａｇ２Ｏのうち、少なくとも一種を含む層（以下、中間層４３，４４と称する）とから構成される。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a mold according to the second embodiment of the present invention.
The
母材４１，４２は、シリコン、例えば、単結晶シリコン、擬単結晶シリコン、多結晶シリコンのうちのいずれかより構成される。また、この母材４１，４２の一面４１ａ，４２ａ側には、母材４１，４２を構成するシリコンを酸化させた酸化シリコン層（シリコン酸化物層）４７，４８が形成されている。こうした酸化シリコン層４７，４８は、例えば、母材４１，４２の一面４１ａ，４２ａ側を酸素雰囲気下でアニールすることによって熱酸化させて形成することができる。
The
また、中間層４３，４４は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｂ、ＳｉＯ２、Ａｇ２Ｏのうち、少なくとも一種を含む材料から構成されている。本実施形態では、中間層４３，４４として、厚みが１０μｍ程度のＮｉメッキ層を用いた。
The
第二実施形態のモールド３０では、母材４１，４２の一面４１ａ，４２ａとコーティング層４５，４６との間に中間層４３，４４を形成することによって、母材４１，４２とコーティング層４５，４６との間の密着性をより一層高めることができる。これにより、コーティング層４５，４６が、被成型物である化学強化ガラスに融着して剥離することを、より一層確実に防止することができ、コーティング層４５，４６の耐久性向上に寄与する。
In the
また、母材４１，４２の一面４１ａ，４２ａ側に酸化シリコン層４７，４８を形成することによって、シリコン母材上のマイクロクラックを減少させ、母材４１，４２の物理的な強度を高めることができる。シリコン、特に単結晶シリコンは、金属などと比較して脆い性質のため、マイクロクラックが表面に存在すると外部からの圧縮応力によって割れや欠けが生じる懸念があり、特定の角度では劈開による断裂が生じる懸念もある。
Further, by forming the silicon oxide layers 47 and 48 on the one
例えば、柱状晶シリコンの圧縮強度は、室温で８３０ＭＰａ、８７３Ｋで８５０ＭＰａ、１０７３Ｋで３８３ＭＰａ、１２７３Ｋで３０ＭＰａである。しかし、シリコンからなる母材４１，４２の一面４１ａ，４２ａ側を酸化シリコン層４７，４８とすることによって、シリコン母材上のマイクロクラックが減少して物理的な強度が増すとともに、劈開による断裂などを防止することができる。これにより、プレス成型時の母材４１，４２の損傷を防止でき、より長寿命のモールド３０を実現することができる。
For example, the compressive strength of columnar silicon is 830 MPa at room temperature, 850 MPa at 873 K, 383 MPa at 1073 K, and 30 MPa at 1273 K. However, by forming the silicon oxide layers 47 and 48 on the one
なお、本実施形態では、酸化シリコン層４７，４８は母材４１，４２の一面４１ａ，４２ａ側だけに形成しているが、これに限定されるものでは無く、例えば、母材４１，４２の外周面全体を酸化シリコン層４７，４８で覆う構成とするとより好ましい。
In the present embodiment, the silicon oxide layers 47, 48 are formed only on the one
以下に、本発明のモールド、および従来の比較例のモールドを用いて、化学強化ガラスのプレス成型を行った検証結果について説明する。
（実施例１）
サイズ１００ｍｍ（長さ）×１００ｍｍ（幅）×３０ｍｍ（厚み）の単結晶シリコン板、多結晶シリコン板をそれぞれ必要枚数用意し、一枚の板にはその表面の中心に直径５０ｍｍ、最大深さ５ｍｍ、曲率半径６５ｍｍの凹部を作り、もう一枚の板は、その中心に直径４８．８ｍｍ、最大高さ５ｍｍ、曲率半径６２ｍｍの凸部を作り、それぞれ鏡面研磨した。その後、その一対（２枚）の板の凹凸面側に一対ごとにそれぞれＴｉＮ、ＡｌＴｉＮ、ＡｌＣｒＮを１０μｍの厚みで物理蒸着した。このように準備したモールドを用いて、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５５ｍｍ（厚み）の化学強化用ガラス板を凹凸をつけたモールドの間に挟んで、７７０℃で押圧し、プレス成型させた。その結果、成型後の化学強化ガラスとモールドとの溶着、色付きがなく、コーティング層の剥離等も見られなかった。
Below, the verification result which performed the press molding of chemically strengthened glass using the mold of this invention and the mold of the conventional comparative example is demonstrated.
(Example 1)
Prepare the required number of single crystal silicon plates and polycrystalline silicon plates each having a size of 100 mm (length) x 100 mm (width) x 30 mm (thickness). One plate has a diameter of 50 mm and a maximum depth at the center of the surface. A concave portion having a radius of 5 mm and a radius of curvature of 65 mm was formed, and another plate was formed with a convex portion having a diameter of 48.8 mm, a maximum height of 5 mm, and a radius of curvature of 62 mm, and was mirror-polished. Thereafter, TiN, AlTiN, and AlCrN were physically vapor-deposited with a thickness of 10 μm on each of the pair of (two) plates on the uneven surface side. Using the mold prepared in this way, a glass plate for chemical strengthening having a size of 100 mm × 100 mm × 0.55 mm (thickness) was sandwiched between uneven molds, pressed at 770 ° C., and press-molded. As a result, there was no welding between the chemically strengthened glass after molding and the mold, no coloring, and no peeling of the coating layer was observed.
（実施例２）
サイズ１００ｍｍ（長さ）×１００ｍｍ（幅）×３０ｍｍ（厚み）の単結晶シリコン板、多結晶シリコン板をそれぞれ必要枚数用意し、一枚の板にはその表面の中心に直径５０ｍｍ、最大深さ５ｍｍ、曲率半径６５ｍｍの凹部を作り、もう一枚の板は、その中心に直径４８．８ｍｍ、最大高さ５ｍｍ、曲率半径６２ｍｍの凸部を作り、それぞれ鏡面研磨した。その後、２枚（一対）の板の凹部、凸部側に中間層として１０μｍ厚のニッケルメッキ層を形成し、その上に、コーティング層として一対ごとにそれぞれＴｉＮ、ＡｌＴｉＮ、ＡｌＣｒＮを１０μｍの厚みで物理蒸着した。このように準備したモールドを用いて、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５５ｍｍ（厚み）の化学強化用ガラス板を凹凸をつけたモールドの間に挟んで、７７０℃で押圧し、プレス成型させた。その結果、成型後の化学強化ガラスとモールドとの溶着、色付きがなく、コーティング層の剥離等も見られなかった。
(Example 2)
Prepare the required number of single crystal silicon plates and polycrystalline silicon plates each having a size of 100 mm (length) x 100 mm ( width ) x 30 mm (thickness). One plate has a diameter of 50 mm and a maximum depth at the center of the surface. A concave portion having a radius of 5 mm and a radius of curvature of 65 mm was formed, and another plate was formed with a convex portion having a diameter of 48.8 mm, a maximum height of 5 mm, and a radius of curvature of 62 mm, and was mirror-polished. Thereafter, a nickel plating layer having a thickness of 10 μm is formed as an intermediate layer on the concave and convex sides of the two (a pair of) plates, and TiN, AlTiN, and AlCrN are respectively provided as a coating layer with a thickness of 10 μm as a coating layer thereon. Physical vapor deposition was performed. Using the mold prepared in this way, a glass plate for chemical strengthening having a size of 100 mm × 100 mm × 0.55 mm (thickness) was sandwiched between uneven molds, pressed at 770 ° C., and press-molded. As a result, there was no welding between the chemically strengthened glass after molding and the mold, no coloring, and no peeling of the coating layer was observed.
（実施例３）
サイズ１００ｍｍ（長さ）×１００ｍｍ（幅）×３０ｍｍ（厚み）の単結晶シリコン板、多結晶シリコン板をそれぞれ必要枚数用意し、一枚の板にはその表面の中心に直径５０ｍｍ、最大深さ５ｍｍ、曲率半径６５ｍｍの凹部を作り、もう一枚の板は、その中心に直径４８．８ｍｍ、最大高さ５ｍｍ、曲率半径６２ｍｍの凸部を作り、それぞれ鏡面研磨した。その後、２枚（一対）の板の凹部、凸部側に中間層として１０μｍ厚のニッケルメッキ層を形成し、その上に、コーティング層として一対ごとにそれぞれＰｔ、Ｉｒ、Ｏｓを１０μｍの厚みで物理蒸着した。このように準備したモールドを用いて、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５５ｍｍ（厚み）の化学強化用ガラス板を凹凸をつけたモールドの間に挟んで、７７０℃で押圧し、プレス成型させた。その結果、成型後の化学強化ガラスとモールドとの溶着、色付きがなく、コーティング層の剥離等も見られなかった。
(Example 3)
Prepare the required number of single crystal silicon plates and polycrystalline silicon plates each having a size of 100 mm (length) x 100 mm ( width ) x 30 mm (thickness). One plate has a diameter of 50 mm and a maximum depth at the center of the surface. A concave portion having a radius of 5 mm and a radius of curvature of 65 mm was formed, and another plate was formed with a convex portion having a diameter of 48.8 mm, a maximum height of 5 mm, and a radius of curvature of 62 mm, and was mirror-polished. Thereafter, a nickel plating layer having a thickness of 10 μm is formed as an intermediate layer on the concave and convex sides of the two (a pair of) plates, and Pt, Ir, and Os are each formed as a coating layer with a thickness of 10 μm as a coating layer. Physical vapor deposition was performed. Using the mold prepared in this way, a glass plate for chemical strengthening having a size of 100 mm × 100 mm × 0.55 mm (thickness) was sandwiched between uneven molds, pressed at 770 ° C., and press-molded. As a result, there was no welding between the chemically strengthened glass after molding and the mold, no coloring, and no peeling of the coating layer was observed.
（実施例４）
サイズ１００ｍｍ（長さ）×１００ｍｍ（幅）×３０ｍｍ（厚み）の単結晶シリコン板、多結晶シリコン板をそれぞれ必要枚数用意し、一枚の板にはその表面の中心に直径５０ｍｍ、最大深さ５ｍｍ、曲率半径６５ｍｍの凹部を作り、もう一枚の板は、その中心に直径４８．８ｍｍ、最大高さ５ｍｍ、曲率半径６２ｍｍの凸部を作り、それぞれ鏡面研磨した。その後、２枚（一対）の板の凹部、凸部側に中間層として１０μｍ厚のＡｇメッキ層を形成し、その上に、コーティング層として一対ごとにそれぞれＴｉＮ、ＡｌＴｉＮ、ＡｌＣｒＮを１０μｍの厚みで物理蒸着した。このように準備したモールドを用いて、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５５ｍｍ（厚み）の化学強化用ガラス板を凹凸をつけたモールドの間に挟んで、７７０℃で押圧し、プレス成型させた。その結果、成型後の化学強化ガラスとモールドとの溶着、色付きがなく、コーティング層の剥離等も見られなかった。
Example 4
Prepare the required number of single crystal silicon plates and polycrystalline silicon plates each having a size of 100 mm (length) x 100 mm (width) x 30 mm (thickness). One plate has a diameter of 50 mm and a maximum depth at the center of the surface. A concave portion having a radius of 5 mm and a radius of curvature of 65 mm was formed, and another plate was formed with a convex portion having a diameter of 48.8 mm, a maximum height of 5 mm, and a radius of curvature of 62 mm, and was mirror-polished. After that, an Ag plating layer having a thickness of 10 μm is formed as an intermediate layer on the concave and convex sides of the two (a pair) plates, and TiN, AlTiN, and AlCrN are each provided as a coating layer with a thickness of 10 μm as a coating layer. Physical vapor deposition was performed. Using the mold prepared in this way, a glass plate for chemical strengthening having a size of 100 mm × 100 mm × 0.55 mm (thickness) was sandwiched between uneven molds, pressed at 770 ° C., and press-molded. As a result, there was no welding between the chemically strengthened glass after molding and the mold, no coloring, and no peeling of the coating layer was observed.
（実施例５）
サイズ１００ｍｍ（長さ）×１００ｍｍ（幅）×３０ｍｍ（厚み）の単結晶シリコン板、多結晶シリコン板をそれぞれ必要枚数用意し、一枚の板にはその表面の中心に直径５０ｍｍ、最大深さ５ｍｍ、曲率半径６５ｍｍの凹部を作り、もう一枚の板は、その中心に直径４８．８ｍｍ、最大高さ５ｍｍ、曲率半径６２ｍｍの凸部を作り、それぞれ鏡面研磨した。その後、２枚（一対）の板の凹部、凸部側に中間層として１０μｍ厚のＡｇメッキ層を形成し、その上に、コーティング層として一対ごとにそれぞれＰｔ、Ｉｒ、Ｏｓを１０μｍの厚みで物理蒸着した。このように準備したモールドを用いて、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５５ｍｍ（厚み）の化学強化用ガラス板を凹凸をつけたモールドの間に挟んで、７７０℃で押圧し、プレス成型させた。その結果、成型後の化学強化ガラスとモールドとの溶着、色付きがなく、コーティング層の剥離等も見られなかった。
(Example 5)
Prepare the required number of single crystal silicon plates and polycrystalline silicon plates each having a size of 100 mm (length) x 100 mm (width) x 30 mm (thickness). One plate has a diameter of 50 mm and a maximum depth at the center of the surface. A concave portion having a radius of 5 mm and a radius of curvature of 65 mm was formed, and another plate was formed with a convex portion having a diameter of 48.8 mm, a maximum height of 5 mm, and a radius of curvature of 62 mm, and was mirror-polished. Thereafter, an Ag plating layer having a thickness of 10 μm is formed as an intermediate layer on the concave and convex sides of the two (a pair) plates, and Pt, Ir, and Os are each formed as a coating layer with a thickness of 10 μm as a coating layer. Physical vapor deposition was performed. Using the mold prepared in this way, a glass plate for chemical strengthening having a size of 100 mm × 100 mm × 0.55 mm (thickness) was sandwiched between uneven molds, pressed at 770 ° C., and press-molded. As a result, there was no welding between the chemically strengthened glass after molding and the mold, no coloring, and no peeling of the coating layer was observed.
（実施例６）
サイズ１００ｍｍ（長さ）×１００ｍｍ（幅）×３０ｍｍ（厚み）の単結晶シリコン板、多結晶シリコン板をそれぞれ必要枚数用意し、一枚の板にはその表面の中心に直径５０ｍｍ、最大深さ５ｍｍ、曲率半径６５ｍｍの凹部を作り、もう一枚の板は、その中心に直径４８．８ｍｍ、最大高さ５ｍｍ、曲率半径６２ｍｍの凸部を作り、それぞれ鏡面研磨した。その後、２枚（一対）の板の凹部、凸部側に中間層として１０μｍ厚のＡｇメッキ層を形成し、その上に、コーティング層としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を１０μｍの厚みで物理蒸着した。このように準備したモールドを用いて、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５５ｍｍ（厚み）の化学強化用ガラス板を凹凸をつけたモールドの間に挟んで、７７０℃で押圧し、プレス成型させた。その結果、成型後の化学強化ガラスとモールドとの溶着、色付きがなく、コーティング層の剥離等も見られなかった。
(Example 6)
Prepare the required number of single crystal silicon plates and polycrystalline silicon plates each having a size of 100 mm (length) x 100 mm (width) x 30 mm (thickness). One plate has a diameter of 50 mm and a maximum depth at the center of the surface. A concave portion having a radius of 5 mm and a radius of curvature of 65 mm was formed, and another plate was formed with a convex portion having a diameter of 48.8 mm, a maximum height of 5 mm, and a radius of curvature of 62 mm, and was mirror-polished. Thereafter, an Ag plating layer having a thickness of 10 μm was formed as an intermediate layer on the concave and convex portions of the two (a pair) plates, and diamond-like carbon (DLC) was physically vapor-deposited as a coating layer to a thickness of 10 μm thereon. . Using the mold prepared in this way, a glass plate for chemical strengthening having a size of 100 mm × 100 mm × 0.55 mm (thickness) was sandwiched between uneven molds, pressed at 770 ° C., and press-molded. As a result, there was no welding between the chemically strengthened glass after molding and the mold, no coloring, and no peeling of the coating layer was observed.
（実施例７）
サイズ１００ｍｍ（長さ）×１００ｍｍ（幅）×３０ｍｍ（厚み）の単結晶シリコン板、多結晶シリコン板をそれぞれ必要枚数用意し、一枚の板にはその表面の中心に直径５０ｍｍ、最大深さ５ｍｍ、曲率半径６５ｍｍの凹部を作り、もう一枚の板は、その中心に直径４８．８ｍｍ、最大高さ５ｍｍ、曲率半径６２ｍｍの凸部を作り、それぞれ鏡面研磨した。その後、１０００℃酸化雰囲気中で１０分間シリコン表面を熱酸化し、５０ｎｍ厚のシリコン酸化膜を形成した。その後、２枚（一対）の板の凹部、凸部側に中間層として１０μｍ厚のニッケルメッキ層を形成し、その上に、コーティング層として一対ごとにそれぞれＴｉＮ、ＡｌＴｉＮ、ＡｌＣｒＮを１０μｍの厚みで物理蒸着した。このように準備したモールドを用いて、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５５ｍｍ（厚み）の化学強化用ガラス板を凹凸をつけたモールドの間に挟んで、７７０℃で押圧し、プレス成型させた。その結果、成型後の化学強化ガラスとモールドとの溶着、色付きがなく、コーティング層の剥離等も見られなかった。
(Example 7)
Prepare the required number of single crystal silicon plates and polycrystalline silicon plates each having a size of 100 mm (length) x 100 mm (width) x 30 mm (thickness). One plate has a diameter of 50 mm and a maximum depth at the center of the surface. A concave portion having a radius of 5 mm and a radius of curvature of 65 mm was formed, and another plate was formed with a convex portion having a diameter of 48.8 mm, a maximum height of 5 mm, and a radius of curvature of 62 mm, and was mirror-polished. Thereafter, the silicon surface was thermally oxidized in an oxidizing atmosphere at 1000 ° C. for 10 minutes to form a 50 nm thick silicon oxide film. Thereafter, a nickel plating layer having a thickness of 10 μm is formed as an intermediate layer on the concave and convex sides of the two (a pair of) plates, and TiN, AlTiN, and AlCrN are respectively provided as a coating layer with a thickness of 10 μm as a coating layer thereon. Physical vapor deposition was performed. Using the mold prepared in this way, a glass plate for chemical strengthening having a size of 100 mm × 100 mm × 0.55 mm (thickness) was sandwiched between uneven molds, pressed at 770 ° C., and press-molded. As a result, there was no welding between the chemically strengthened glass after molding and the mold, no coloring, and no peeling of the coating layer was observed.
（比較例１）
サイズ１００ｍｍ（長さ）×１００ｍｍ（幅）×３０ｍｍ（厚み）の単結晶シリコン板、多結晶シリコン板をそれぞれ必要枚数用意し、一枚の板にはその表面の中心に直径５０ｍｍ、最大深さ５ｍｍ、曲率半径６５ｍｍの凹部を作り、もう一枚の板は、その中心に直径４８．８ｍｍ、最大高さ５ｍｍ、曲率半径６２ｍｍの凸部を作り、それぞれ鏡面研磨した。このように準備したモールドを用いて、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５５ｍｍ（厚み）の化学強化用ガラス板を凹凸をつけたモールドの間に挟んで、７７０℃で押圧し、プレス成型させた。その結果、成型後の化学強化ガラスとモールドとが溶着した。
(Comparative Example 1)
Prepare the required number of single crystal silicon plates and polycrystalline silicon plates each having a size of 100 mm (length) x 100 mm (width) x 30 mm (thickness). One plate has a diameter of 50 mm and a maximum depth at the center of the surface. A concave portion having a radius of 5 mm and a radius of curvature of 65 mm was formed, and another plate was formed with a convex portion having a diameter of 48.8 mm, a maximum height of 5 mm, and a radius of curvature of 62 mm, and was mirror-polished. Using the mold prepared in this way, a glass plate for chemical strengthening having a size of 100 mm × 100 mm × 0.55 mm (thickness) was sandwiched between uneven molds, pressed at 770 ° C., and press-molded. As a result, the chemically strengthened glass after molding and the mold were welded.
（比較例２）
サイズ１００ｍｍ（長さ）×１００ｍｍ（幅）×３０ｍｍ（厚み）のＳＵＳ板を必要枚数用意し、一枚の板にはその表面の中心に直径５０ｍｍ、最大深さ５ｍｍ、曲率半径６５ｍｍの凹部を作り、もう一枚の板は、その中心に直径４８．８ｍｍ、最大高さ５ｍｍ、曲率半径６２ｍｍの凸部を作り、それぞれ鏡面研磨した。その後、２枚（一対）の板の凹部、凸部側に中間層として１０μｍ厚のニッケルメッキ層を形成し、その上に、コーティング層として一対ごとにそれぞれＴｉＮ、ＡｌＴｉＮ、ＡｌＣｒＮを１０μｍの厚みで物理蒸着した。このように準備したモールドを用いて、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５５ｍｍ（厚み）の化学強化用ガラス板を凹凸をつけたモールドの間に挟んで、７７０℃で押圧し、プレス成型させた。その結果、成型後の化学強化ガラスとモールドとの溶着、色付きがなく、コーティング層の剥離等も見られなかったが、周縁部の一部にクラックが生じ、一部が剥離した。こうしたコーティング層の剥離は、母材であるＳＵＳの熱伝導率が低く、かつ熱膨張係数が大きいことが原因と考えられる。
(Comparative Example 2)
Prepare the required number of SUS plates of size 100 mm (length) x 100 mm (width) x 30 mm (thickness), and each plate has a recess with a diameter of 50 mm, a maximum depth of 5 mm, and a radius of curvature of 65 mm at the center of the surface. The other plate was formed with a convex portion having a diameter of 48.8 mm, a maximum height of 5 mm, and a curvature radius of 62 mm at the center, and each was mirror-polished. Thereafter, a nickel plating layer having a thickness of 10 μm is formed as an intermediate layer on the concave and convex sides of the two (a pair of) plates, and TiN, AlTiN, and AlCrN are respectively provided as a coating layer with a thickness of 10 μm as a coating layer thereon. Physical vapor deposition was performed. Using the mold prepared in this way, a glass plate for chemical strengthening having a size of 100 mm × 100 mm × 0.55 mm (thickness) was sandwiched between uneven molds, pressed at 770 ° C., and press-molded. As a result, there was no adhesion between the chemically strengthened glass after molding and the mold, no coloration, and no peeling of the coating layer was observed, but a crack occurred in a part of the peripheral portion, and a part thereof peeled off. Such a peeling of the coating layer is considered to be caused by a low thermal conductivity of SUS as a base material and a large thermal expansion coefficient.
（比較例３）
サイズ１００ｍｍ（長さ）×１００ｍｍ（幅）×３０ｍｍ（厚み）の炭化タングステン板を必要枚数用意し、一枚の板にはその表面の中心に直径５０ｍｍ、最大深さ５ｍｍ、曲率半径６５ｍｍの凹部を作り、もう一枚の板は、その中心に直径４８．８ｍｍ、最大高さ５ｍｍ、曲率半径６２ｍｍの凸部を作り、それぞれ鏡面研磨した。その後、２枚（一対）の板の凹部、凸部側に中間層として１０μｍ厚のニッケルメッキ層を形成し、その上に、コーティング層として一対ごとにそれぞれＴｉＮ、ＡｌＴｉＮ、ＡｌＣｒＮを１０μｍの厚みで物理蒸着した。このように準備したモールドを用いて、サイズ１００ｍｍ×１００ｍｍ×０．５５ｍｍ（厚み）の化学強化用ガラス板を凹凸をつけたモールドの間に挟んで、７７０℃で押圧し、プレス成型させた。その結果、成型後の化学強化ガラスとモールドとの溶着、色付きがなく、コーティング層の剥離等も見られなかったが、周縁部の一部にクラックが生じ、一部が剥離した。こうしたコーティング層の剥離は、母材である炭化タングステンの熱伝導率が低く、かつ熱膨張係数が大きいことが原因と考えられる。
(Comparative Example 3)
Prepare the required number of tungsten carbide plates of size 100 mm (length) x 100 mm (width) x 30 mm (thickness). One plate has a recess with a diameter of 50 mm, a maximum depth of 5 mm, and a radius of curvature of 65 mm at the center of the surface. The other plate was formed with a convex portion having a diameter of 48.8 mm, a maximum height of 5 mm, and a curvature radius of 62 mm at the center, and each was mirror-polished. Thereafter, a nickel plating layer having a thickness of 10 μm is formed as an intermediate layer on the concave and convex sides of the two (a pair of) plates, and TiN, AlTiN, and AlCrN are respectively provided as a coating layer with a thickness of 10 μm as a coating layer thereon. Physical vapor deposition was performed. Using the mold prepared in this way, a glass plate for chemical strengthening having a size of 100 mm × 100 mm × 0.55 mm (thickness) was sandwiched between uneven molds, pressed at 770 ° C., and press-molded. As a result, there was no adhesion between the chemically strengthened glass after molding and the mold, no coloration, and no peeling of the coating layer was observed, but a crack occurred in a part of the peripheral portion, and a part thereof peeled off. Such peeling of the coating layer is considered to be caused by the fact that tungsten carbide as a base material has a low thermal conductivity and a high thermal expansion coefficient.
１０ モールド
１１ 第一モールド
１２ 第二モールド
２１，２２ 母材
２３，２４ コーティング層
10
Claims (6)
前記母材はシリコンを含み、
前記コーティング層は、貴金属、カーボン、金属窒化物のうち、少なくとも一種を含むことを特徴とするモールド。 A mold for press molding of tempered glass, comprising a base material and a coating layer covering the press surface of the base material,
The base material includes silicon;
The mold according to claim 1, wherein the coating layer includes at least one of precious metal, carbon, and metal nitride.
Priority Applications (1)
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| JP2014082932A JP2015202985A (en) | 2014-04-14 | 2014-04-14 | mold |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101807405B1 (en) * | 2016-05-12 | 2017-12-08 | 성균관대학교산학협력단 | Graphene coated mold for curved glass molding and manufacturing process therefor |
| CN107673590A (en) * | 2017-10-31 | 2018-02-09 | 孟凡志 | A kind of production method of semi-tempered glass |
| CN108891105A (en) * | 2018-06-13 | 2018-11-27 | 浙江西溪玻璃有限公司 | Explosion-proof glass and preparation method thereof |
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-
2014
- 2014-04-14 JP JP2014082932A patent/JP2015202985A/en active Pending
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