JP2805281B2 - Molded frame for manufacturing quartz glass articles - Google Patents

Molded frame for manufacturing quartz glass articles

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JP2805281B2
JP2805281B2 JP6172034A JP17203494A JP2805281B2 JP 2805281 B2 JP2805281 B2 JP 2805281B2 JP 6172034 A JP6172034 A JP 6172034A JP 17203494 A JP17203494 A JP 17203494A JP 2805281 B2 JP2805281 B2 JP 2805281B2
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quartz glass
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glass body
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses

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  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は石英ガラス体の少なくと
も一面に凹凸を形成してなる石英ガラス物品の製造に係
る発明であり、特に半導体工業用に用いられる石英ガラ
ス製部材であって、例えば、炉芯管のフランジ部、縦型
ウエハキャリアの天井板や底板、横型ウエハキャリアの
側板及び炉芯管キャップ等の石英ガラス製治具及びその
部品等にしばしば用いられる、突起、はめ込み部若しく
はフランジ部等を有する石英ガラス物品を効率的に製造
する発明に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of a quartz glass article having irregularities formed on at least one surface of a quartz glass body, and particularly relates to a quartz glass member used for the semiconductor industry. Projections, fittings or flanges often used for quartz glass jigs and their parts such as a furnace core tube flange portion, a vertical wafer carrier ceiling plate or bottom plate, a horizontal wafer carrier side plate, and a furnace core tube cap. The present invention relates to an invention for efficiently manufacturing a quartz glass article having a part or the like.

【0002】[0002]

【従来技術】従来この様な複雑な形状の石英ガラス部材
を製造する場合、石英ガラス平板に石英ガラスの溶接棒
をバーナー加熱により加熱、溶接しながら逐次肉盛りを
行った後、肉盛り部を研削加工して所定形状に成型した
り、又石英ブロック体から削り出し加工により製造して
いた。しかしながら、溶接棒による肉盛り加工では作業
時間が非常に長く、また溶接速度と加熱温度の調節がう
まくいかないと泡をかんでしまうために、作業に高度の
熟練性を必要とし、而も長時間の火加工なので作業環境
が悪いという問題を有していた。又ブロック材の削り出
し加工では材料原単位が大きいということと、研削加工
に長時間を要すると言う問題点があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a quartz glass member having such a complicated shape is manufactured, a welding rod of quartz glass is sequentially heated and welded on a quartz glass flat plate by a burner heating, and then a welding portion is formed. It has been manufactured by grinding and molding into a predetermined shape, or by shaving from a quartz block body. However, the working time is extremely long in the overlaying process using a welding rod, and when the adjustment of the welding speed and the heating temperature is not performed properly, bubbles are chewed. There was a problem that the working environment was bad because of the fire processing. In addition, there is a problem that the material unit consumption is large in the machining of the block material and that the grinding requires a long time.

【0003】かかる欠点を解消するために、成型内で前
記石英ガラス体を加熱軟化して前記突起を形成する加熱
成型方法を検討している。この種の成型加工において
は、凹凸部分の精度良い成型を可能にするために、成型
温度を石英ガラスの加熱軟化温度(1600℃)より高
い1750〜1900℃前後にする必要があるが、この
様な高温度ではグラファイトと石英ガラスとの反応によ
りCOやCOが発生し、更にはSiOの蒸発ガスが
発生し、これらのガスが軟化している石英ガラスに入り
込み、気泡が発生するのみならず、前記反応により生成
したSiCが石英ガラス表面に付着し、常温に降温させ
た際に両者の熱膨張率の差によりクラックが発生する。
In order to solve such a drawback, a heating molding method for heating and softening the quartz glass body during molding to form the projections has been studied. In this type of molding, it is necessary to set the molding temperature to about 1750 to 1900 ° C., which is higher than the heating softening temperature (1600 ° C.) of quartz glass, in order to enable accurate molding of the uneven portion. At very high temperatures, CO and CO 2 are generated by the reaction between graphite and quartz glass, and furthermore, SiO 2 evaporating gas is generated, and these gases enter the softened quartz glass and generate only bubbles. Instead, the SiC generated by the above reaction adheres to the surface of the quartz glass, and when the temperature is lowered to room temperature, cracks occur due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the two.

【0004】このため、例えば特公昭62−50414
号においては前記成型枠の内面に黒鉛繊維布を内張り
して該繊維層よりCOやCO、SiO蒸気が逃げる
ように工夫している。この技術は、明細書で開示された
実際の実施例によると、1850±5℃で30分間保持
し、不活性ガスN雰囲気内で0.4km/cmで加
圧成型に成功したものであった。これは、内張りの黒鉛
質繊維布がSiO等の蒸気ガスを逃がし、それが気泡
として製品に混入することを防止して歩留を向上したも
のである。
For this reason, for example, Japanese Patent Publication No. 62-50414
Is devised as to line the graphite fiber cloth CO and CO 2, SiO 2 vapor from said fibrous layer escapes to the inner surface of the forming frame in No.. According to a practical example disclosed in the specification, this technique is a method in which the pressure is maintained at 1850 ± 5 ° C. for 30 minutes and the pressure molding is performed at 0.4 km / cm 2 in an inert gas N 2 atmosphere. there were. This is to improve the yield by preventing the lining graphitic fiber cloth from escaping the vapor gas such as SiO 2 and mixing it into the product as air bubbles.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記繊維
層を内張りする構成では、原インゴットが溶解し側壁の
クッション材に密着すると、排ガス通路は側壁部クッシ
ョン材の気孔部だけになってしまい、底部側にガスが停
留し、この結果本発明にかかる物品のように底部に突起
を有する機構では前記底部のガスの停留が極めて重大な
欠陥につながる。
However, in the structure in which the fiber layer is lined, if the original ingot melts and comes into close contact with the cushioning material on the side wall, the exhaust gas passage is limited to the pores of the cushioning material on the side wall, and the exhaust gas passage is limited to the bottom side. In a mechanism having a protrusion on the bottom, such as an article according to the invention, the retention of gas at the bottom leads to very serious defects.

【0006】かかる欠点を防止するために、前記加熱温
度を1600℃〜1700℃に低く設定すると共に、貫
通穴が3mm程度の気孔を有する成型穴を用い且つ無加
圧で成型する装置が特開平5−17174号にて提案さ
れている。
In order to prevent such a drawback, an apparatus in which the heating temperature is set to a low temperature of 1600 ° C. to 1700 ° C., a molding hole having a through hole having a diameter of about 3 mm, and molding without pressurization is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 9-163873. No. 5-17174.

【0007】しかしながらかかる機構では加熱温度が1
600℃〜1700℃と低く粘性が高くなり、而も無加
圧であるために、本発明にかかる物品の場合平面の突起
部分の溶融ガラスの廻り込みが充分行われず、やはり精
度良い加工が不可能になる。
However, in such a mechanism, the heating temperature is 1
Since the viscosity is as low as 600 ° C. to 1700 ° C. and the pressure is not applied, in the case of the article according to the present invention, the molten glass cannot be sufficiently wrapped around the flat protruding portion, so that accurate processing is also impossible. Will be possible.

【0008】本発明はかかる従来の欠点に鑑み、凹凸部
分を有する石英ガラス物品を加工する場合でも、無気泡
で表面に失透やクラックの発生のない、而も精度良い成
型加工が可能な石英ガラス物品を製造する発明、特に成
型枠を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional disadvantages, and even when a quartz glass article having an uneven portion is processed, the quartz can be formed with high accuracy without bubbles and without devitrification or cracks on the surface. An object of the present invention is to provide an invention for producing a glass article, particularly a molding frame.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】先ず本発明に用いる成型
加工方法について説明する。本加工は加熱温度を175
0〜2000℃前後、好ましくは1840〜1960℃
に設定する。この場合酸水素炎で製造した天然石英ガラ
スの場合は、加熱温度を1840〜1900℃前後、電
気溶融法で製造した天然石英ガラスの場合は、加熱温度
を1900〜1960℃前後に設定する。これにより前
記後者の従来技術のように、加熱温度が低くないために
粘性が低くなる。そして本発明の場合無加圧で成型して
も良いが、無加圧で行うと押し型の自重により加圧力が
変化し、好ましくない。又加圧力を大に設定すると、グ
ラファイト枠と溶融石英ガラスとの接触が強くなり過
ぎ、反応ガスの生成、及びSiCの固着による失透、及
びクリストバライト層の生成による問題が生じる。そこ
で本発明に用いる成型加工方法は前記高温加熱下で且つ
0.01〜1Kgf/cmの範囲の加圧力で加圧成型
している。
First, a molding method used in the present invention will be described. In this processing, the heating temperature is 175
0-2000 ° C, preferably 1840-1960 ° C
Set to. In this case, the heating temperature is set to around 1840 to 1900 ° C. for natural quartz glass manufactured by an oxyhydrogen flame, and to 1900 to 1960 ° C. for natural quartz glass manufactured by an electrofusion method. This lowers the viscosity because the heating temperature is not low as in the latter prior art. In the case of the present invention, molding may be performed without pressure, but if performed without pressure, the pressing force changes due to the weight of the pressing die, which is not preferable. On the other hand, if the pressure is set to a large value, the contact between the graphite frame and the fused silica glass becomes too strong, which causes problems due to generation of a reaction gas, devitrification due to sticking of SiC, and generation of a cristobalite layer. Therefore, in the molding method used in the present invention, pressure molding is performed under the high-temperature heating and with a pressing force in the range of 0.01 to 1 kgf / cm 2 .

【0010】そしてかかる加工方法も新規であるが、本
発明は特にその成型枠について特定し、平面側に凹凸部
を具えた石英ガラス物品を製造する為の成型枠にかか
り、成型空間を囲繞するグラファイト枠と、該グラファ
イト枠内に前記石英ガラス体を挟んで前記凹凸部と対応
する対向する一対のグラファイト型を具え、前記対向す
るグラファイト型間が縮幅化可能に構成した石英ガラス
体の成型型において、前記グラファイト枠と一対のグラ
ファイト型の組成を異ならせた点を特徴とするものであ
る。
Although such a processing method is also novel, the present invention particularly specifies the molding frame, surrounds the molding space for manufacturing a quartz glass article having a concave-convex portion on a flat surface side, and surrounds the molding space. Molding of a quartz glass body comprising a graphite frame and a pair of opposed graphite molds corresponding to the concave and convex portions with the quartz glass body interposed in the graphite frame, and the width between the opposed graphite molds can be reduced. In the mold, the graphite frame and the pair of graphite molds have different compositions.

【0011】即ち、本発明は加圧成型時石英ガラス体に
接触する対向する一対の型においては、ガス透過率が
0.1cm/sec(P:1.5Kgf/cm
値)以上で且つ圧縮強さが100kgf/cm以上、
好ましくは150〜600kgf/cm、ショア硬さ
を10以上好ましくは15±2前後の、例えば焼結グラ
ファイトのように多数の微小ガス透過孔を有し、通気性
を有する高純度グラファイト材で形成し、一方前記石英
ガラス体が成型完了付近において、膨出された石英ガラ
ス体外周面に圧接されるグラファイト枠においては、前
記対向する一対のグラファイト型(以下押し型という)
より曲げ強さが数段大なるグラファイト材で形成した事
を特徴とする。
[0011] That is, in the present invention is a pair of mold facing contact with the pressure molding during quartz glass body, gas permeability 0.1 cm 2 value of /sec(P:1.5Kgf/cm 2) or And a compressive strength of 100 kgf / cm 2 or more,
It is preferably formed of a high-purity graphite material having 150 to 600 kgf / cm 2 , a shore hardness of 10 or more, preferably about 15 ± 2, and having a large number of fine gas permeable holes such as sintered graphite and having air permeability. On the other hand, in the vicinity of the completion of molding of the quartz glass body, in the graphite frame pressed against the outer peripheral surface of the swollen quartz glass body, the pair of opposed graphite molds (hereinafter referred to as “push molds”).
It is characterized in that it is formed of a graphite material whose bending strength is several steps higher.

【0012】この場合、前記押し型のかさ密度を1.5
g/cm以下好ましくは1.2±0.2g/cm
曲げ強さを30kg/cm以上、好ましくは50〜3
00kg/cmに夫々設定するのがよい。又前記押し
型のグラファイト純度は石英ガラス体の純度より高純
度、具体的にはNa,K,Li,Ca,Mg,Fe等の
半導体毒やクリストバライト層の原因となる金属元素を
各々0.1〜0.2ppm以下に設定するのがよい。
In this case, the bulk density of the pressing die is set to 1.5
g / cm 3 or less, preferably 1.2 ± 0.2 g / cm 3 ,
Flexural strength of 30 kg / cm 2 or more, preferably 50 to 3
It is better to set each to 00 kg / cm 2 . The graphite purity of the press mold is higher than the purity of the quartz glass body. More specifically, 0.1 to 0.1% each of metal elements that cause semiconductor poisons such as Na, K, Li, Ca, Mg, Fe and the cristobalite layer. It is preferable to set the concentration to 0.2 ppm or less.

【0013】そして更に前記押し型に印加するプレス圧
力を0.01〜0.1kgf/cmの範囲に設定する
と共に、前記押し型を形成するグラファイトの平均粒径
を30〜150μm、好ましくは50〜100μmに設
定するのがよい。
The pressing pressure applied to the pressing die is set in the range of 0.01 to 0.1 kgf / cm 2 , and the average particle size of graphite forming the pressing die is 30 to 150 μm, preferably 50 to 50 μm. It is better to set it to μ100 μm.

【0014】また、前記押し型は一つ以上の複数個の組
み合わせからなり、成型後に該ガラス体を容易に押し型
から取り外す事が可能となり、グラファイト型の破損を
防止できるように設定するのがよい。
Further, the pressing die is composed of one or more plural combinations, and it is set so that the glass body can be easily removed from the pressing die after molding and the graphite die can be prevented from being damaged. Good.

【0015】又前記高温加圧成型により石英ガラス物品
を成型する装置に用いる成型枠において、対向する一対
のグラファイト型の一方よりプレス圧を付勢すると共
に、他方側の所定の位置に逃げ部を設けるのがよい。
In a molding frame used in an apparatus for molding a quartz glass article by the high-temperature pressure molding, a pressing pressure is applied from one of a pair of opposed graphite dies, and a relief portion is provided at a predetermined position on the other side. It is good to provide.

【0016】[0016]

【作用】前記成型方法のように対向する一対の押し型の
間に石英ガラス体を挟んで、前記対向する押し型が縮幅
しながら、凹凸部を有する平面物品を成型する方法で
は、図1に示すように、加圧成型時石英ガラス体に常に
接触するのは対向する一対の押し型であり、従って石英
ガラスとの反応によりCOやCO、SiO等が発生
するのは押し型の接触面のみである。又、該ガラス体の
加熱により例え該ガラス体の外周でSiOの蒸発ガス
が発生しても、石英ガラス体が成型完了直前まではその
周囲のグラファイト枠とは非接触であるために、ガスの
逃げを考慮する必要はない。従って前記一対の押し型に
のみガス逃げ道を設ければ良いが、前記前者の従来技術
の黒鉛繊維布では型の凹凸部形状に対応して変形させる
ことは不可能である。
According to the method of molding a flat article having an uneven portion while a quartz glass body is sandwiched between a pair of opposed pressing dies as in the above-mentioned molding method, and the opposed pressing dies are reduced in width, FIG. As shown in the figure, the pair of pressing dies that are always in contact with the quartz glass body during the pressure molding are a pair of pressing dies. Therefore, it is the pressing dies that generate CO, CO 2 , SiO 2, etc. by the reaction with the quartz glass. Only the contact surface. Also, even if the SiO 2 evaporating gas is generated around the glass body due to the heating of the glass body, the quartz glass body is not in contact with the surrounding graphite frame until immediately before the molding is completed. You don't have to worry about escape. Therefore, it is sufficient to provide a gas escape path only in the pair of pressing dies, but it is impossible to deform the former graphite fiber cloth according to the shape of the concave and convex portions of the die.

【0017】一方後者の従来技術のように、3mm程度
の気孔を穿孔したものでは、石英ガラスの粘度の高い1
600〜1700℃では問題が生じないが、1900℃
まで昇温すると、石英ガラスの粘度が大幅に低下し、成
型された石英ガラス物品の表面に凹凸が生じてしまう。
そこで本発明は焼結グラファイトのようにグラファイト
材自体が通気性を有する材料を用いて押し型を形成す
る。
On the other hand, in the case where the pores of about 3 mm are perforated as in the latter conventional technique, quartz glass having a high viscosity is used.
No problem occurs at 600 to 1700 ° C, but 1900 ° C
When the temperature is raised to such a level, the viscosity of the quartz glass is greatly reduced, and irregularities are formed on the surface of the molded quartz glass article.
Therefore, in the present invention, a stamping die is formed by using a material having a gas-permeable graphite material itself, such as sintered graphite.

【0018】即ち、ガス透過率が0.1cm/sec
(P:1.5kgf/cmの値)以上,好ましくは
0.9cm/sec前後の微小ガス透過孔群を具えた
押し型を用いている。そしてかさ密度を1.5g/cm
以下のグラファイト材を用いれば良いが、余りにかさ
密度が低いと、加圧成型時に破損や変形が生じてしま
う。そこで好ましくは1.2±0.2g/cmに設定
するのがよい。又加圧成型時に破損や変形が生じること
なく精度良く成型するには、圧縮強さが100kgf/
cm以上、好ましくは150〜600kgf/c
、ショア硬さを10以上好ましくは15±2前後に
設定することが必要である。
That is, the gas permeability is 0.1 cm 2 / sec
(P: a value of 1.5 kgf / cm 2 ) or more, preferably about 0.9 cm 2 / sec. And the bulk density is 1.5 g / cm
A graphite material of 3 or less may be used, but if the bulk density is too low, breakage or deformation occurs during pressure molding. Therefore, it is preferable to set the value to 1.2 ± 0.2 g / cm 3 . In order to mold with high precision without causing breakage or deformation during pressure molding, the compression strength is 100 kgf /
cm 2 or more, preferably 150 to 600 kgf / c
It is necessary to set m 2 and Shore hardness to 10 or more, preferably around 15 ± 2.

【0019】一方前記石英ガラス体が成型完了付近にお
いて、軟化された石英ガラス体外周面よりの膨出力が前
記グラファイト枠内壁面に付勢されるために、グラファ
イト枠の曲げ強さは押し型より数段大である事が必要で
ある。この場合押し型の曲げ強さは30kg/cm
上、好ましくは50〜300kg/cmに夫々設定す
るのがよいために、グラファイト枠の曲げ強さは、それ
以上、具体的には350〜900kg/cm前後存在
する必要がある。
On the other hand, in the vicinity of the completion of molding of the quartz glass body, since the expansion force from the softened outer peripheral surface of the quartz glass body is urged against the inner wall surface of the graphite frame, the bending strength of the graphite frame is smaller than that of the pressing die. It needs to be several steps larger. In this case push-type bending strength 30kg / cm 2 or more, preferably in the order may be set respectively for 50~300kg / cm 2, bending strength of the graphite frame, more, specifically 350 It needs to be around 900 kg / cm 2 .

【0020】又前記押し型は、加圧成型時石英ガラス体
に常に接触している為に、接触による前記グラファイト
の側に不純物が存在すると、これに比例して石英ガラス
体の表面に半導体毒やクリストバライト層が形成され、
やはり失透やクラックの発生の原因となる。そこでN
a,K,Li,Ca,Mg,Fe等の半導体毒やクリス
トバライト層の原因となる金属元素を各々0.1〜0.
2ppm以下に設定するのがよい。
Since the pressing die is always in contact with the quartz glass body at the time of press molding, if impurities are present on the graphite side due to the contact, the semiconductor poison will be proportionally applied to the surface of the quartz glass body. And cristobalite layer is formed,
It also causes devitrification and cracks. So N
a, K, Li, Ca, Mg, Fe, etc .;
It is better to set it to 2 ppm or less.

【0021】又前記の構成をとっても高温下では必ず反
応してしまう。そこで本発明においては前記対向する一
方の押し型にプレス圧力を印加させるとともに、その圧
力を0.01〜0.1kgf/cmの範囲の微小圧に
設定すると共に、前記押し型を形成する黒鉛の平均粒径
を30〜150μm、好ましくは50〜100μmに設
定することにより精度よい成型加工を維持しつつ極力石
英ガラス体とグラファイトとの接触面積を低くして前記
反応の抑制を図っている。
Even if the above configuration is adopted, the reaction always occurs at a high temperature. Therefore, in the present invention, a pressing pressure is applied to the one of the opposing pressing dies, the pressure is set to a minute pressure in the range of 0.01 to 0.1 kgf / cm 2 , and the graphite forming the pressing dies is applied. By setting the average particle size to 30 to 150 μm, preferably 50 to 100 μm, the contact area between the quartz glass body and graphite is reduced as much as possible while maintaining accurate molding, thereby suppressing the reaction.

【0022】又一つの平面に凹凸部を具えた石英ガラス
物品を成型する装置において対向する一対の押し型の一
方よりプレス圧力を付勢することによりその凹部に軟化
した石英ガラスが流入しやすくなり、好ましいが、この
ような構成を取るとグラファイト型の凹部に流入した分
の背面側(他方側)に位置する側の該ガラス体にだれが
発生し凹みが出来てしまう。そこで前記プレス圧力が印
加される側の押し型と対面する型の所定位置に逃げ部を
設け、そこに軟化した石英ガラスを集めながら成型を行
うことにより、押し型の凹部と対面する側の凹み形成を
防止できる。尚前記逃げ部は成型完了後に凸部となる
が、それは後で切削加工により切断すれば良い。
Further, in a device for molding a quartz glass article having an uneven portion on one flat surface, by applying a pressing pressure from one of a pair of pressing dies facing each other, the softened quartz glass easily flows into the recess. It is preferable, but if such a configuration is adopted, the glass body on the side located on the back side (the other side) corresponding to the flow into the graphite-type concave portion is generated, and a concave is formed. Therefore, a relief portion is provided at a predetermined position of the mold facing the press mold on the side to which the press pressure is applied, and molding is performed while collecting the softened quartz glass, thereby forming a recess on the side facing the recess of the press mold. Formation can be prevented. Note that the relief portion becomes a convex portion after the molding is completed, and it may be cut later by cutting.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品
の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な
記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not merely intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples unless otherwise specified. Absent.

【0024】図1は本発明の実施例に係る石英ガラス物
品成型装置の基本構成図である。同図において、下方が
開放されており、断面門型状のグラファイト製の筐体1
内には、筐体1周囲に配した電磁誘導加熱コイル2Aの
電磁誘導作用によって加熱するグラファイトヒータ2が
設けられ、このヒータ2は筐体1外の図示しない温度計
及びその他の制御装置によって誘導加熱コイル2Aを電
力制御され、設定温度に室温が制御されるように構成さ
れている。上端にワークテーブル3aが設けられている
可動プレス棒3はグラファイトで形成され、下端部を油
圧シリンダ5のピストン部5aに連結していて、ロード
セル3cを介して該ピストン部5aの駆動により上下動
可能に構成されている。そしてワークテーブル3aに
は、本発明の要旨たる成型枠7が載置され、該成型枠7
は油圧シリンダ5の駆動により上方に押圧されるが、成
型枠7の上側に位置する押し型10上面を固定プレス棒
19が当接することにより、成型枠7は上下方向から押
圧されることになる。尚、固定プレス棒19はグラファ
イトで形成され、筐体1に一体的に固定されている。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a quartz glass article molding apparatus according to an embodiment of the present invention. In the drawing, the lower part is opened, and a graphite casing 1 having a gate-shaped cross section is provided.
Inside, a graphite heater 2 for heating by an electromagnetic induction action of an electromagnetic induction heating coil 2A arranged around the housing 1 is provided, and the heater 2 is guided by a thermometer (not shown) and other control devices outside the housing 1. The power of the heating coil 2A is controlled, and the room temperature is controlled to the set temperature. The movable press rod 3 provided with a work table 3a at the upper end is made of graphite, and the lower end is connected to the piston portion 5a of the hydraulic cylinder 5, and moves up and down by driving the piston portion 5a via the load cell 3c. It is configured to be possible. The work frame 3 is mounted on the work table 3a.
Is pressed upward by the drive of the hydraulic cylinder 5, but when the fixed press rod 19 abuts on the upper surface of the pressing die 10 located above the molding frame 7, the molding frame 7 is pressed from above and below. . Note that the fixed press bar 19 is formed of graphite and is fixed to the housing 1 integrally.

【0025】油圧シリンダ5のピストン部5aと可動プ
レス棒3間に配設されたロードセル3cは前記押圧中の
圧力を測定することができるように構成されている。又
油圧シリンダ5の側面には、スケール4が垂直に立設さ
れ、プレス棒3の側面より水平に延在する指針3bによ
り可動プレス棒3の上昇距離を確認できるように構成さ
れている。この結果可動プレス棒3の成型枠7への押圧
変位量はスケール4上の指針3bを観察することによっ
て視認でき、その指針3bの上昇位置を確認して成型完
了を目視可能に構成されている。
The load cell 3c disposed between the piston portion 5a of the hydraulic cylinder 5 and the movable press rod 3 is configured to measure the pressure during the pressing. A scale 4 is provided vertically on the side surface of the hydraulic cylinder 5 so that the pointer 3b extending horizontally from the side surface of the press rod 3 allows a user to check the distance of movement of the movable press rod 3. As a result, the amount of displacement of the movable press rod 3 pressed against the molding frame 7 can be visually recognized by observing the pointer 3b on the scale 4, and the completion of molding can be visually confirmed by confirming the rising position of the pointer 3b. .

【0026】尚、この成型完了検知は指針3bの移動量
を抵抗変化またはコンデンサ等の電気信号に変換して、
ランプまたはブザーにて合図することも可能である。そ
して前記筐体1の下方入口部はシャッタ6により閉塞可
能に構成されており、そして該シャッタ6は耐熱性を有
するカーボンフェルトにより構成され、不図示のエアシ
リンダ等により筐体1の下面に沿って開閉可能に構成さ
れている。そしてシャッタ6の閉成後、筐体1内を、図
示しない装置によりN、またはArもしくはHe等の
不活性ガスで置換可能に構成されている。また、可動プ
レス棒3、油圧シリンダ5及びスケール4はボールネジ
その他の図示しない昇降機構により筐体1内を侵入抜出
可能に一体で上下動可能に構成されており、これにより
シャッタ6の開放後、昇降機構を介してこれらを降下さ
せワークテーブルを筐体1外に抜出させる事により、成
型枠7を交換を可能としている。
The completion of the molding is detected by converting the amount of movement of the pointer 3b into an electric signal such as a resistance change or a capacitor.
It is also possible to signal with a lamp or a buzzer. The lower entrance of the housing 1 is configured to be able to be closed by a shutter 6, and the shutter 6 is made of heat-resistant carbon felt. It can be opened and closed. After the shutter 6 is closed, the inside of the housing 1 can be replaced with an inert gas such as N 2 or Ar or He by a device (not shown). The movable press rod 3, the hydraulic cylinder 5, and the scale 4 are integrally movable up and down so as to be able to enter and withdraw from the housing 1 by a ball screw or other elevating mechanism (not shown). By lowering the work table via the elevating mechanism and extracting the work table out of the housing 1, the molding frame 7 can be replaced.

【0027】図2は、成型枠の形状を示す一実施例図
で、同図(C)に示されている横型ボート50の側板5
1を加圧成型する成型枠の構造を開示したもので、凹型
13には同図(B)の側板51の凸部51aと対応する
凹部13aが上面側に開口されている。即ち本成型枠
は、図2(A)に示すように緻密性のグラファイトで作
られたグラファイト枠15及び底板12で構成される成
型空間を形成する方形状グラファイト枠内に、前記石英
ガラス体8を挟んで凸部51aと対応する凹部13
有する凹型13とそれに対面する押し型10とを配置
し、前記押し型10と凹型13間が縮幅化可能に、方形
グラファイト枠15の内形より、押し型10及び凹型1
3の外形を僅かに小に設定している。
FIG. 2 is a view showing one embodiment of the shape of the molding frame. The side plate 5 of the horizontal boat 50 shown in FIG.
This discloses a structure of a molding frame for press-molding 1, and a concave portion 13 a corresponding to the convex portion 51 a of the side plate 51 shown in FIG. That is, as shown in FIG. 2A, the quartz glass body 8 is placed in a rectangular graphite frame which forms a molding space composed of a graphite frame 15 made of dense graphite and a bottom plate 12 as shown in FIG. the placing and pressing mold 10 facing thereto and a concave 13 having a recess 13 a corresponding to the protrusions 51a interposed therebetween, the pressing mold 10 and the concave 13 between the possible width reduction of the inner shape of rectangular graphite frame 15 Press mold 10 and concave mold 1
3 is slightly smaller.

【0028】又前記凹型13の凹部13aと対応する押
し型10の所定位置に腕型の逃げ部10aを設け、該逃
げ部10aを凹型13の凹部13aと同等か若しくは僅
かに大なる容積に設定する。そして前記凹型13と押し
型10はプレス荷重時の圧縮応力に耐えられるように厚
肉に、又グラファイト枠15は熱吸収の良いように薄肉
方形枠で形成されている。
An arm-shaped relief portion 10a is provided at a predetermined position of the pressing die 10 corresponding to the concave portion 13a of the concave shape 13, and the relief portion 10a is set to have a volume equal to or slightly larger than the concave portion 13a of the concave shape 13. I do. The concave mold 13 and the pressing mold 10 are formed to be thick so as to withstand the compressive stress at the time of press load, and the graphite frame 15 is formed to be a thin rectangular frame so as to absorb heat well.

【0029】図3は成型枠の他の形状を示す実施例で、
本実施例の石英ガラス物品は図に示すように凸部56
を備えた、例えば縦型炉心管55のフランジ部56とし
て機能するもので、凹型13にはリング状凸部56aと
対応する凹部13aが開口されている。そして本成型枠
は(A)に示すように、緻密性のグラファイトで作られ
たグラファイト筒15及び底板12で構成される成型空
間11を形成する円筒状グラファイト枠内に、前記石英
ガラス体8を挟んで前記凸部17cと対応する凹部13
を有する凹型13と、押し型10とを配置し、前記押
し型10と凹型13間が縮幅化可能に、円筒型グラファ
イト筒15の内径より、押し型10及び凹型13の外径
を僅かに小に設定している。又心柱16は、フランジ5
6に中心穴56dを設けるために凹型13に植設されて
いるが、該中心穴56dは成型完了後に切削加工すれば
良く、かならずしも必要とされるものではない。
FIG. 3 is an embodiment showing another shape of the molding frame.
Quartz glass article of the present embodiment the convex portion 56 as shown in Figure a
For example, it functions as a flange portion 56 of a vertical furnace tube 55, and a concave portion 13a corresponding to the ring-shaped convex portion 56a is opened in the concave mold 13. Then, as shown in FIG. 2A, the quartz glass body 8 is placed in a cylindrical graphite frame which forms a molding space 11 composed of a graphite cylinder 15 made of dense graphite and a bottom plate 12, as shown in FIG. The concave portion 13 corresponding to the convex portion 17c
a , and the outer diameters of the pressing mold 10 and the concave mold 13 are slightly smaller than the inner diameter of the cylindrical graphite cylinder 15 so that the width between the pressing mold 10 and the concave mold 13 can be reduced. Is set to small. In addition, the center column 16 is provided with the flange 5
The center hole 56d is implanted in the concave mold 13 in order to provide the center hole 56d, but the center hole 56d may be cut after completion of molding, and is not always required.

【0030】そして前記いずれの実施例も凹型13及び
押し型10を構成するグラファイトは、ガス透過率が
0.1cm/sec(P:1.5kgf/cm
値)以上、好ましくは0.9cm/sec前後の微小
ガス透過孔群を具え、そしてかさ密度は1.5g/cm
以下、好ましくは1.2g/cm、圧縮強さは10
0kgf/cm以上、好ましくは160kgf/cm
前後、ショア硬さは10以上好ましくは15前後、曲
げ強さは30kg/cm以上、好ましくは69kg/
cm前後、固有抵抗は40μΩ・cmに設定する。
[0030] Then the graphite making up the embodiments also concave 13 and the push-type 10 one has a gas permeability 0.1 cm 2 value of /sec(P:1.5kgf/cm 2) or more, preferably 0. It has a group of small gas permeable holes of about 9 cm 2 / sec, and a bulk density of 1.5 g / cm.
3 or less, preferably 1.2 g / cm 3 , and a compressive strength of 10
0 kgf / cm 2 or more, preferably 160 kgf / cm
Around 2 , Shore hardness of 10 or more, preferably around 15 and flexural strength of 30 kg / cm 2 or more, preferably 69 kg / cm 2
cm 2 , and the specific resistance is set to 40 μΩ · cm.

【0031】そして前記グラファイトの純度はNa,
K,Li,Mg,Ca,Cu,Alが各々0.1ppm
以下、Feは0.15ppm以下に設定し、少なくとも
成型加工されるべき石英ガラスの純度より高純度にて製
造される。又前記押し型10及び凹型13のグラファイ
ト材は焼結等により形成されるが、この場合グラファイ
トの平均粒径を30〜150μm、好ましくは50〜1
00μmに設定するのがよい。
The purity of the graphite is Na,
0.1 ppm each of K, Li, Mg, Ca, Cu and Al
Hereinafter, Fe is set to 0.15 ppm or less, and is manufactured at a higher purity than at least the purity of quartz glass to be molded. The graphite material of the pressing mold 10 and the concave mold 13 is formed by sintering or the like. In this case, the average particle size of the graphite is 30 to 150 μm, preferably 50 to 1 μm.
It is good to set it to 00 μm.

【0032】一方グラファイト枠15及び底板12を構
成する緻密性グラファイトは、かさ密度は1.8〜1.
9g/cm、圧縮強さは700〜1050kgf/c
、ショア硬さは50〜90前後、曲げ強さは370
〜900kg/cm、固有抵抗は0.9〜1.8μΩ
・cmに設定する。
On the other hand, the dense graphite constituting the graphite frame 15 and the bottom plate 12 has a bulk density of 1.8 to 1.
9 g / cm 3 , compressive strength is 700 to 1050 kgf / c
m 2 , Shore hardness is around 50-90, flexural strength is 370
900900 kg / cm 2 , specific resistance 0.9-1.8 μΩ
・ Set to cm.

【0033】尚、前記凹型13に植設する心柱16も凹
型13と同一材質で形成するのが好ましいが、成型加熱
中常時接触するものではなく、必ずしも限定されない。
It is preferable that the center pillar 16 implanted in the concave mold 13 is formed of the same material as the concave mold 13, but it is not always in contact during molding and heating, and is not necessarily limited.

【0034】かかる実施例によれば加圧成型時石英ガラ
ス体8に常に接触するのは凹型13と押し型10はグラ
ファイト材自体が通気性を有する材料を用いて形成され
ているために、石英ガラスとグラファイトが反応して生
成されるCO、CO、SiC等のガスを容易に成型空
間外に逃すことが出来る。又CO、CO、SiC等の
ガスを容易に成型空間外に逃すことが出来る事はガラス
表面に炭化珪素が生成されるのを防止し、さらには熱膨
張の違いにより冷却後にクラックが発生し、歩留を悪化
させるという欠点の解消と共に、炭化珪素の固着に起因
する型とガラスの滑りが悪化し、ガラスが型の細部にま
で入り込まなくなる欠点を解消出来る。
According to this embodiment, the concave mold 13 and the press mold 10 which are always in contact with the quartz glass body 8 during pressure molding are formed of a material having air permeability, and the quartz material itself is made of quartz. Gases such as CO, CO 2 , and SiC generated by the reaction between glass and graphite can be easily released to the outside of the molding space. In addition, the fact that gases such as CO, CO 2 , and SiC can easily escape to the outside of the molding space prevents silicon carbide from being formed on the glass surface, and furthermore, cracks occur after cooling due to differences in thermal expansion. In addition to eliminating the drawback that the yield is deteriorated, it is possible to eliminate the disadvantage that the slip between the mold and the glass due to the adhesion of silicon carbide is deteriorated and the glass does not enter the details of the mold.

【0035】また、型10、13とガラス体8と接触す
る接触面に不純物に起因する失透(結晶化)が発生する
と、型10、13とガラス体8との滑りが無くなり、成
型が困難になるが、前記凹型13と押し型10の純度を
石英ガラス体8の表面の純度より高く設定したために、
前記欠点を防止される。又前記の構成をとっても高温下
では必ず反応してしまう。
When devitrification (crystallization) due to impurities occurs on the contact surface where the molds 10 and 13 and the glass body 8 are in contact with each other, slippage between the molds 10 and 13 and the glass body 8 is eliminated, and molding is difficult. However, since the purity of the concave mold 13 and the pressing mold 10 is set higher than the purity of the surface of the quartz glass body 8,
The disadvantages are prevented. Also, even if the above configuration is adopted, the reaction always occurs at a high temperature.

【0036】そこで本実施例においては前記凹型13側
にプレス圧力を印加させるとともに、そのプレス圧力を
0.01〜0.1kgf/cmの範囲の微小圧に設定
することにより精度よい成型加工を維持しつつ極力石英
ガラス体8とグラファイトとの接触面積を低くする事が
出来る。
Therefore, in this embodiment, a pressing pressure is applied to the concave mold 13 side, and the pressing pressure is set to a minute pressure in the range of 0.01 to 0.1 kgf / cm 2 so that accurate molding can be performed. The contact area between the quartz glass body 8 and the graphite can be reduced as much as possible while maintaining it.

【0037】又一の平面側に凸部17aを具えた石英ガ
ラス物品を成型する装置において凹型13の背面側より
プレス圧力を付勢する事によりその凹部に軟化した石英
ガラスが流入しやすくなり、好ましいが、このような構
成を取るとメス部に流入した分その背面側に位置する押
し型10と対面する該ガラス体がだれて、凹みができて
しまう。
Further, in a device for molding a quartz glass article having a convex portion 17a on one flat surface side, by applying a pressing pressure from the back side of the concave mold 13, softened quartz glass easily flows into the concave portion, It is preferable, but if such a configuration is adopted, the glass body facing the pressing die 10 located on the rear side of the scalpel portion is dripped by the flow into the scalpel portion, and a dent is formed.

【0038】そこで前記凹型13の凹部と対応する押し
型10の所定位置に逃げ部10aより、具体的には凹型
13の凹部と同等か若しくは僅かに大なる容積に設定し
た逃げ部10aを設け、そこに軟化した石英ガラスを集
めながら成型を行うことにより、押し型10と対面する
側の該ガラス体の凹みを防止できる。この場合前記逃げ
部10aが成型完了後に凸部となるが、それは後で切削
加工により切断すれば良い。
Therefore, a relief portion 10a is provided at a predetermined position of the pressing die 10 corresponding to the concave portion of the concave mold 13 from the relief portion 10a, specifically, a volume set to be equal to or slightly larger than the concave portion of the concave mold 13. By molding while collecting the softened quartz glass, the dent of the glass body on the side facing the pressing die 10 can be prevented. In this case, the relief portion 10a becomes a convex portion after the completion of molding, but it may be cut later by cutting.

【0039】又前記成型枠は底板12を介して凹型13
の背面側よりプレス圧力が油圧シリンダを介して印加さ
れるが、この場合プレス圧力が大きすぎると軟化したガ
ラスが座屈したり、異常変形を起こし、気泡の巻き込み
などが発生するため注意が必要である。而も本実施例は
加熱温度を1840〜1960℃の高温度に設定してい
る為に、加圧力を大に設定すると、凹型13等と溶融石
英ガラスとの接触が強くなり過ぎ、反応ガスの生成、及
びSiCの固着による失透、及びクリストバライト層の
生成による問題が生じる。そこで本実施例においてはプ
レス圧を0.01kg/cm〜0.1kg/cm
プレス圧力に設定している。
The molding frame is provided with a concave 13 through a bottom plate 12.
Pressing pressure is applied through the hydraulic cylinder from the back side of the, but in this case, if the pressing pressure is too high, care must be taken because the softened glass will buckle or cause abnormal deformation and entrapment of air bubbles etc. is there. In this embodiment, since the heating temperature is set to a high temperature of 1840 to 1960 ° C., when the pressing force is set to a large value, the contact between the concave mold 13 and the fused silica glass becomes too strong, and the reaction gas Problems arise due to formation and devitrification due to sticking of SiC, and formation of a cristobalite layer. Therefore, in this embodiment, the pressing pressure is set to a pressure of 0.01 kg / cm 2 to 0.1 kg / cm 2 .

【0040】又、このプレス圧力は石英ガラス体8が軟
化変形する以前の温度域より、すなわち1600℃以前
より予圧するのが良く、又ガラスの変形速度は、プレス
圧力及び/または溶融プレス温度で異なるが、実験の結
果、0.07mm/min〜8mm/min、望ましく
は0.07mm/min〜5mm/minが好ましい。
このようにバラツキを有するのは、連続操業の場合、常
温から立上げる一回目と比べて予熱の存在する二回目以
降はガラスの変形速度が、10倍以上早くなる為であ
る。これは、二回目以降では炉内の温度が、すでに溶融
プレス温度付近の1600℃に維持されているためであ
る。又この様に炉内の温度が維持されているのは筐体1
の入口側を下側に設定したために、高熱が成型空間内に
維持する事が出来ることも起因している。
The pressing pressure is preferably pre-pressed from a temperature range before the quartz glass body 8 softens and deforms, that is, from before 1600 ° C., and the deformation rate of the glass is determined by the pressing pressure and / or the melting pressing temperature. Although different, as a result of experiments, it is preferably from 0.07 mm / min to 8 mm / min, more preferably from 0.07 mm / min to 5 mm / min.
The reason for such variation is that in the case of continuous operation, the deformation speed of the glass is increased by 10 times or more in the second and subsequent times where the preheating is present as compared with the first time when the temperature is raised from room temperature. This is because the temperature in the furnace is already maintained at 1600 ° C., which is near the melting press temperature, after the second time. Also, the temperature in the furnace is maintained in this way by the case 1
The reason is that the high heat can be maintained in the molding space by setting the inlet side of the lower side.

【0041】次に、上記実施例に基づく動作を説明す
る。図1において、シャッタ6を開成し、図示しない昇
降機構を操作して可動プレス棒3、油圧シリンダ5及び
スケール4を一体で降下させ、図2(A)、図3(A)
及び図4に示すように石英ガラス体8が載置された成型
枠7をワークテーブル3a上に載置し、筐体1内へ上昇
させ、そして押し型10の上面が固定プレス棒にほぼ接
触する付近まで上昇させる。この状態で底板12及び凹
型13を介して石英ガラス体8に油圧シリンダ5により
0.03〜0.04kgf/cmのプレス圧を印加す
る。そしてシャッタ6閉成後、筐体1の内外に気密状態
が形成されると、不活性ガスNを置換しほぼ1気圧に
設定する。
Next, the operation based on the above embodiment will be described. In FIG. 1, a shutter 6 is opened, and a movable press rod 3, a hydraulic cylinder 5, and a scale 4 are lowered integrally by operating an elevating mechanism (not shown), and FIGS. 2 (A) and 3 (A).
Then, as shown in FIG. 4, the molding frame 7 on which the quartz glass body 8 is placed is placed on the work table 3a and is raised into the housing 1, and the upper surface of the pressing die 10 almost contacts the fixed press rod. And raise it to near. In this state, a hydraulic cylinder 5 applies a pressing pressure of 0.03 to 0.04 kgf / cm 2 to the quartz glass body 8 via the bottom plate 12 and the concave mold 13. The trailing shutter 6 closes, the air-tight state inside and outside of the housing 1 is formed, is set to approximately 1 atmosphere replaced with an inert gas N 2.

【0042】不図示の温度計にて昇温時間を計測しなが
ら、誘電加熱コイルを介してグラファイトヒータを急速
加熱すると1600℃前後から加熱変形が始まり、これ
に追従して0.03〜0.04Kgf/cmのプレス
圧を維持するための油圧シリンダの上昇を行う。そし
て、充分石英ガラスが軟化し前記成型空間内に満たされ
た後、言い換えれば1850℃〜1960℃で5min
〜10min位置保持を行う。そして成型加工状態にお
いては、例えば図4に示すように、石英ガラス体8とグ
ラファイト型10、13が反応して生成されるCO、C
、SiO、SiC等のガスは矢印に示すように押
し型10の通気部及び凹型13の通気部を介して成型空
間に逃げる。この際凹型13の通気部よりの逃げを一層
効率良くするために、前記底板12に多数の貫通孔12
aを穿孔しても良く、又底板12を設けずに凹型13を
底板12として兼用しても良い。
When the graphite heater is rapidly heated through a dielectric heating coil while measuring the temperature rise time with a thermometer (not shown), heating deformation starts at about 1600 ° C. Raise the hydraulic cylinder to maintain a press pressure of 04 Kgf / cm 2 . Then, after the quartz glass is sufficiently softened and filled in the molding space, in other words, at 1850 ° C. to 1960 ° C. for 5 minutes.
Hold the position for 10 to 10 minutes. In the molding state, for example, as shown in FIG. 4, CO, C generated by the reaction between the quartz glass body 8 and the graphite molds 10 and 13 are formed.
Gases such as O 2 , SiO 2 , and SiC escape to the molding space via the ventilation part of the pressing mold 10 and the ventilation part of the concave mold 13 as shown by arrows. At this time, in order to make the escape from the ventilation portion of the concave mold 13 more efficient, a large number of through holes 12 are formed in the bottom plate 12.
a may be perforated, or the concave mold 13 may be used as the bottom plate 12 without providing the bottom plate 12.

【0043】そして前記位置保持後スケール4の目盛り
を示す指針3bを注視し、予め変位量を計算して作られ
ているアルゴリズムに基づいて石英ガラスの変位完了を
検出すると、シャッタ6を開放した後、ワークテーブル
3aを不図示の昇降機構により降下させ、成型枠7をテ
ーブル3a上から取りだし、図5に示すように石英キャ
ップ23で蓋をして、カーボンの酸化防止を行なう。そ
の後、1150℃で30min保持後、徐冷しアニール
処理を行う事により成型品が形成でき、これのバリ等適
時切削加工により除去することにより完成する。尚、前
記位置保持時間においてもプレス圧は印加されているた
めに、指針3bが示すスケール4の目盛りが微小に上昇
し、従って該指針の上昇速度を観察することにより、自
動的に石英ガラスの変形完了を検出することができるも
のである。
After the position is held, the pointer 3b indicating the scale of the scale 4 is watched, and when the completion of the displacement of the quartz glass is detected based on an algorithm which is calculated in advance, the shutter 6 is opened. Then, the work table 3a is lowered by a lifting mechanism (not shown), the molding frame 7 is taken out from the table 3a, and covered with a quartz cap 23 as shown in FIG. 5 to prevent oxidation of carbon. Thereafter, after holding at 1150 ° C. for 30 minutes, the molded product can be formed by performing annealing treatment by slow cooling, and it is completed by removing the burrs or the like by appropriate cutting processing. Since the pressing pressure is applied even during the position holding time, the scale of the scale 4 indicated by the pointer 3b slightly rises. Therefore, by observing the rising speed of the pointer, the scale of the quartz glass is automatically adjusted. It is possible to detect the completion of the deformation.

【0044】ところで、石英ガラスの材質は、酸水素溶
融品と電気溶融品と比べると、若干異なる実験結果を見
いだされている。両者とも良好なる石英ガラス物品の成
型する為の条件は、昇温速度は一回目を46.5℃/m
in,二回目は129〜183℃/minと同じであっ
たが、他のデータについては、酸水素溶融品は、溶融プ
レス温度:1860℃、保持時間:5min、変形速
度:4mm/min、プレス圧力:0.03kg/cm
、また、電気溶融品は、溶融プレス温度:1950
℃、保持時間:10min、変形速度:3mm/mi
n、プレス圧力:0.04kg/cmであって、これ
により良好なる石英ガラス物品の成型品を得ることがで
きた。
By the way, as for the material of quartz glass, experimental results slightly different from those of the oxyhydrogen-melted product and the electro-melted product have been found. The conditions for molding the quartz glass article, which are good in both cases, are as follows: the first heating rate is 46.5 ° C./m
in, the second time was the same as 129 to 183 ° C./min, but for the other data, the oxyhydrogen melt was melt-pressed at 1860 ° C., holding time: 5 min, deformation speed: 4 mm / min, pressed Pressure: 0.03 kg / cm
2 , and the electro-melted product has a melting press temperature of 1950
° C, holding time: 10 min, deformation speed: 3 mm / mi
n, the pressing pressure was 0.04 kg / cm 2 , whereby a good molded quartz glass article could be obtained.

【0045】[0045]

【効果】以上説明したように、本発明によれば、凹凸部
を有する石英ガラス物品を加工する場合でも、無気泡で
表面に失透やクラックの発生のない、而も精度良い成型
加工が可能な石英ガラス物品を製造する事が出来る他、
連続成型も容易に行うことが出来るために極めて実用的
である。等の種々の著効を有す。
As described above, according to the present invention, even in the case of processing a quartz glass article having an uneven portion, it is possible to perform a molding process with no bubbles, no devitrification or cracks on the surface, and high precision. In addition to being able to manufacture various quartz glass articles,
It is very practical because continuous molding can be easily performed. And so on.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係る石英ガラス体の加熱成型
装置の概要図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for heating and forming a quartz glass body according to an embodiment of the present invention.

【図2】(A)は成型枠の断面図、(B)はその成型品
を示す斜視図で、特に(C)に示す横型ボートの側板に
関するものである。
2A is a cross-sectional view of a molding frame, and FIG. 2B is a perspective view showing the molded product, and particularly relates to a side plate of a horizontal boat shown in FIG.

【図3】(A)は成型枠の断面図、(B)はその成型品
を示す斜視図、特に(C)に示す炉芯管のフランジ部に
関するものである。
3A is a cross-sectional view of a molding frame, FIG. 3B is a perspective view showing the molded product, and particularly relates to a flange portion of a furnace core tube shown in FIG.

【図4】図2の成形枠の押圧状態を示す。FIG. 4 shows a pressed state of the molding frame of FIG. 2;

【図5】図2の成形枠に石英キャップをした状態を示
す。
FIG. 5 shows a state in which a quartz cap is attached to the molding frame of FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 筐体 2 ヒータ 7 成型型 8 石英ガラス体 10 押し型 13 凹型 112、15 円筒グラファイト枠 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Heater 7 Mold 8 Quartz glass body 10 Push mold 13 Recess 112,15 Cylindrical graphite frame

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C03B 20/00 C03B 11/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) C03B 20/00 C03B 11/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 石英ガラス体を1750〜2000℃前
後の高温加熱下で且つ0.01〜1Kgf/cmの範
囲の加圧力で加圧成型して石英ガラス物品を製造する為
の成型型において、 成型空間を囲繞するグラファイト枠内に、前記石英ガラ
ス体を挟んで対向する位置に一対のグラファイト型を配
置し、それらが縮幅化可能に構成した石英ガラス体の成
型型よりなり、 石英ガラス体に接触しながら加圧成型を行う対向した一
対のグラファイト型をガス透過率が0.1cm/se
c(P:1.5Kgf/cmの値)以上で且つ圧縮強
さが100Kgf/cm以上及びショア硬さが10以
上の、微小ガス透過孔群を有する高純度グラファイト材
で形成し、 一方前記グラファイト枠を対向した一対のグラファイト
型より曲げ強さが数段大なるグラファイト材で形成した
事を特徴とする石英ガラス体の成型加工の為の成型枠
1. A mold for manufacturing a quartz glass article by press-molding a quartz glass body under high-temperature heating of about 1750 to 2000 ° C. and at a pressure of 0.01 to 1 kgf / cm 2 . A pair of graphite molds are arranged in a graphite frame surrounding a molding space at positions opposed to each other with the quartz glass body interposed therebetween, and they are formed of a quartz glass body mold that can be reduced in width. A pair of opposed graphite molds, which are subjected to pressure molding while contacting the body, have a gas permeability of 0.1 cm 2 / sec.
c (P: a value of 1.5 kgf / cm 2 ) or more, a compressive strength of 100 kgf / cm 2 or more, and a Shore hardness of 10 or more, which is made of a high-purity graphite material having a group of fine gas permeable holes. A molding frame for molding a quartz glass body, characterized in that the graphite frame is formed of a graphite material whose bending strength is several steps higher than a pair of graphite molds facing each other.
【請求項2】 前記対向した一対のグラファイト型のか
さ密度を1.5g/cm以下、曲げ強さを30kgf
/cm以上に夫々設定した請求項1記載の成型枠
2. The pair of graphite molds facing each other have a bulk density of 1.5 g / cm 3 or less and a bending strength of 30 kgf.
The molding frame according to claim 1, wherein each of the molding frames is set to at least / cm 2.
【請求項3】 前記対向した一対のグラファイト型の純
度を石英ガラス体の純度よりも高純度に設定した請求項
1記載の成型枠
3. The molding frame according to claim 1, wherein the purity of said pair of opposed graphite types is set higher than the purity of the quartz glass body.
【請求項4】 前記対向した一対のグラファイト型はそ
れぞれ1つ以上複数個で組合わさって成るように設定し
た請求項1の成型枠
4. The molding frame according to claim 1, wherein one or more of the pair of opposed graphite dies are set in combination.
【請求項5】 前記対向する一対のグラファイト型に印
加するプレス圧を0.01〜0.1kgf/cmの範
囲に設定すると共に、前記対向するグラファイト型を形
成するグラファイトの平均粒径を30〜150μm、好
ましくは50〜100μmに設定した請求項1記載の成
型枠
5. The pressing pressure applied to the pair of opposed graphite molds is set in a range of 0.01 to 0.1 kgf / cm 2 , and the average particle size of the graphite forming the opposed graphite molds is 30. The molding frame according to claim 1, which is set to be from 150 to 150 m, preferably from 50 to 100 m.
【請求項6】 高温加圧成型により石英ガラス物品を成
型する装置に用いる成型枠において、 対向する一対のグラファイト型の一方よりプレス圧を付
勢すると共に、他方側の所定位置に逃げ部を設けた請求
項1記載の成型枠
6. A molding frame for use in an apparatus for molding a quartz glass article by high-temperature press molding, wherein a pressing pressure is applied from one of a pair of opposed graphite dies and a relief portion is provided at a predetermined position on the other side. The molded frame according to claim 1,
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