JP3836540B2 - 光学ガラスの成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、失透しやすい溶融ガラスから比較的厚みのある板状の光学ガラスを成形する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固定鋳型に流出管より溶融ガラスを流し込み、上記鋳型の末端部から成形ガラスを引き出す方法としては、特開昭５０−５１５１６号公報に記載された方法が知られている。この方法によれば、鋳型内の流出管の背部位置に堰を設けて、上記堰に高周波振動を与えガラスを連続的に成形する方法である。特公昭４５−１９９８７号公報に記載の方法は、溶融ガラスをパイプで鋳型の近くまで導いて、上記鋳型の一端に溶融ガラス流出口と鋳込面との距離をできる限り近づけてガラスを流し込み、鋳型は固定したままガラスを連続的に引き出す方法である。また、特開昭５１−５３１８号公報には、特に失透のおこりやすい光学ガラスの連続成形方法として、粘度２０ポイズ以下のガラスを二個の固定堰を使用して溶融ガラスの位置が一定になるようにする方法が開示されている。
特開昭５２−１０５９１９号公報に記載の方法は、案内溝型と鋳型とを備え、溶融ガラス導管の下端部が案内溝型の上部に接触または接近して設けられていることを特徴としている。また、オリフィスから流出するガラスを外部環境から遮断する方法としては、オリフィスを二重管にしてその内部から不活性ガスを噴出させる方法もあるが、この方法においても失透の発生を完全に防止することができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、燐酸塩系ガラス、弗燐酸塩系ガラスのように粘性が低く、揮発成分を多量に含有し、特に失透しやすい光学ガラスを成形する場合には、オリフィスの先端開口部に発生する失透や、ガラス成分の揮発により発生した異質層が流出ガラス表面に付着して鋳込みガラスの内部に巻き込まれ、大幅に品質低下を招く恐れがある。
【０００４】
これらの問題に対して、前記各従来例における方法では、本発明が対象としている失透しやすい領域の光学ガラスを成形するには不十分である。本発明の方法は、厚み１に対して幅が２０以内の比較的厚みのある板状で失透しやすい光学ガラスを高品質に製造する方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【発明を解決するための手段】
本発明者は、前記従来技術の欠点を解消するために鋭意試験研究の結果、失透しやすい厚板状の光学ガラスの成形方法において、オリフィス先端開口部を鋳込みガラス面に密着乃至浸漬させることにより、上記先端開口部に発生する失透やガラス表面からの揮発による異質層の発生が防止できることを見いだし、上記課題の解決手段とした。
【０００６】
本発明の請求項１に記載の方法は、ガラス溶融炉の底部に接続している流出管のオリフィスから流出する溶融ガラスをオリフィス下方に設けたチャンネル状鋳型の一端部に鋳込み、末端部から引き出してガラスを成形する方法であって、上記オリフィス先端開口部を鋳込みガラス面に密着乃至浸漬させることにより、先端開口部に発生する失透は防止され、かつ、ガラス表面からの揮発による異質層の発生も防止されるものである。
【０００７】
本発明が対象としている領域の光学ガラスは、坩堝式あるいは連続式溶融炉によって溶融することができるが特にこの方式に限られるものではない。坩堝式とは、単独の坩堝内でガラスの溶融が終了した時点で流出管よりガラスを流出させ、流出が終了した時点で再度ガラスの溶融を開始する方法であり、連続式とは溶融装置の一端にガラス原料が連続で投入され、溶融装置の末端から溶融ガラスが連続で流出するという方法である。
【０００８】
溶融ガラスを流出させる流出管は白金または白金合金製のパイプ状のものを使用することができる。この流出管の温度制御方法に関しては特に限定されるものではないが直接通電方式による方法が簡便であり、温度制御の精度もよい。
オリフィス先端開口部を鋳込みガラス面に密着乃至浸漬する方法は、鋳込みガラス表面より実質的にガラス内部に浸漬されている必要がある。浸漬する量は、ガラスの種類、成形するガラスの厚みによって変える必要があるが、通常は０〜５ｍｍの範囲で適宜とり得るが、１〜３ｍｍの範囲が特に好ましい。
【０００９】
請求項２に記載の方法は、前記記載の溶融ガラスの成形方法において、オリフィス先端開口部は末広がりな円錐状をなしている。このような構造は溶融ガラスの流れをスム−スにし、かつ、オリフィス先端部にガラスが停滞しないため、失透が発生しにくいという効果がある。上記オリフィスの末広がりな円錐状の形状は、溶融ガラスの種類および流出量によって種々選び得るが、オリフィス先端開口部の外径は流出管の内径の１．２〜３．５倍の範囲であることが好ましい。該外径がこの範囲より小さいと上記作用効果が顕著でなく、また、この範囲より大きいとガラスの流れが偏ってきて脈理の発生原因になる。
【００１０】
請求項３に記載の方法は、前記記載の溶融ガラスの成形方法において、チャンネル状鋳型内のオリフィス下部位置に案内型を設け、上記案内型のガラスが流出する側の面は前方に向かって下降する略放物面状傾斜面になっていることを特徴としている。この略放物面状傾斜面に溶融ガラスが流出した場合、ガラスの流れがスム−スになり、特定箇所にガラスが停滞することがないので、折れ込みや失透の発生防止に効果がある。なお、上記案内型の傾斜面の角度は１０°〜８０°の範囲内で適宜とり得るが、２０°〜４５°の範囲が特に好ましい。また、上記案内型の材質としては通常のガラス成形に用いられる材料、例えば、ダクタイル等で十分であり、特に限定されるものではないが、略放物面状傾斜面への加工性、温度制御性、ガラスの融着性等からカ−ボン材を使用するのが好ましい。
【００１１】
請求項４に記載の方法は、前記記載の溶融ガラスの成形方法において、チャンネル状鋳型に鋳込まれたガラス表面をエア−によって冷却することを特徴としている。燐酸塩系ガラスまたは弗燐酸塩系ガラスのように失透温度域の広いガラスにおいては成形鋳型に鋳込み後の急激な温度低下にもかかわらず、ガラスはなお失透温度域の温度を保っており、このような場合には鋳型に鋳込み後のガラスにおいてもガラス中に失透が発生する可能性が強い。本願の方法による流出直後のガラス表面をエア−によって冷却することにより、ガラス温度を急速に失透温度域から低下させることができる。
【００１２】
上述のように、燐酸塩系ガラス、弗燐酸塩系ガラスのように特に失透しやすい溶融ガラスを成形する際には、従来知られた方法ではオリフィスの先端開口部に発生する失透やガラス成分の揮発により発生した異質層が成形ガラス中に巻き込まれたりすることを防ぐことが困難であったが、本願による方法、すなわち、オリフィス先端開口部を鋳込みガラス面に密着乃至浸漬させることにより、上記欠点は解消することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の光学ガラスの成形方法の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。
図１は本発明の装置の側断面図である。
図２は上記図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。
図３はチャンネル状鋳型と鋳型内にセットされた案内型を示す斜視図である。
【００１４】
図１および図２に示すように、溶融ガラス流出管１の上端は、図示してないガラス溶融炉の底部の溶融ガラス流出口に接続され、流出管１のオリフィス２の先端開口部は、末広がりな円錐状をなしている。また、オリフィスの円錐状部分は外側に折り返された二重管構造になっており、その上端には通電用電極板３が接続している。オリフィス２の下方には、オリフィス２に対向し、前方に向かって下降する略放物面状傾斜面を有する案内型４が水平に設けられたチャンネル状鋳型５の中に設置されている。チャンネル状鋳型５の両側面および下方には鋳型加熱用ガス・バ−ナ−６が設けられている。チャンネル状鋳型５の前方には、ガラスを徐冷するための図示してない徐冷炉が設けられている。鋳込まれたガラス面の上部にはガラスを冷却するための送風装置８が設けられている。
【００１５】
厚板状光学ガラスを成形する際には、案内型４および鋳型５は、前もって徐冷炉の中で所定の温度に加熱保温しておく。次に、図示してない通電装置により流出管１に通電用電極板３を介して直接通電して、流出管の温度を所定の温度に加熱制御する。流出ガラス９はオリフィス２から流出し、案内型の前方に向かって下降する略放物面状傾斜面で受けて鋳型５内に鋳込まれる。その際、オリフィス先端開口部が鋳込まれたガラス面に密着乃至浸漬できるように鋳型５の位置を調節する。次いで、送風装置８からエア−によって鋳込みガラス１０表面を十分に冷却固化させてから、鋳込みガラス１０はコンベヤ−７上に乗せられ徐冷炉に送られる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の光学ガラスの成形方法に関する実施例について説明する。
ガラスの成形装置としては、基本的には上記本発明の実施の形態で説明したものと同様なものを用いた。
【００１７】
使用したガラスの種類は、弗燐酸塩ガラス〔株式会社オハラ製、ＦＰＬ５３（Ｎｄ １．４３８７、νｄ ９５．０）〕であり、チャンネル状鋳型５の寸法は、幅１６０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、高さ５０ｍｍであり、案内型４の材質はカ−ボン材であり、案内型の傾斜面の角度は約３０°である。ガラスの溶融には、内容量８リットルの白金製坩堝を用いた。ガラス原料には、別に用意した白金製坩堝で粗溶解したガラス原料を使用した。ガラス溶融炉の温度を９５０℃に設定し、ガラス原料を溶融後、脱泡、均質化したガラスを温度７００℃まで降下させ、内径７ｍｍの白金製パイプから流出させた。
【００１８】
なお、オリフィス先端開口部の内径は１７ｍｍである。溶融ガラス９が流出され、所定のガラス厚に達したところでオリフィス先端開口部がガラスの中に２ｍｍ〜３ｍｍ浸漬するように鋳型５の位置を調整した。その際、鋳込まれたガラス面１０の３ケ所を送風装置８からのエア−により冷却した。次に、鋳型５に鋳込まれたガラス１０の厚みが２５ｍｍになるように流出されるガラス量に応じて鋳型の末端から鋳込みガラス１０を引き出し、徐冷炉の中で定速で移動しているコンベヤ−７上に乗せ、コンベヤ−７の速度を調整しながらガラスを連続的に牽引し成形した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の方法によれば、オリフィス先端開口部がガラス中に密着乃至浸漬しているものであるから、上記先端開口部に失透の発生がなく、ガラス成分の揮発による異質層の発生もない。
請求項２に記載の方法によれば、オリフィス先端開口部は末広がりな円錐状をなしているものであるから、上記先端開口部にガラスが滞留することがないので失透が発生しにくい。
請求項３に記載の方法によれば、案内型の略放物面状傾斜面に流下したガラスの流れはスム−スであるので折れ込みがなく、かつ、ガラスが停滞することがないので失透の発生もない。
請求項４に記載の方法によれば、鋳込まれたガラス表面が冷却されるものであるから、鋳込みガラスの温度を失透温度以下に急速に低下させることができるので、失透の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の一例のガラス成形装置を示す側断面図である。
【図２】図２は、上記図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】図３は、チャンネル状鋳型と鋳型内にセットされた略放物面状傾斜面を有する案内型の斜視図である。
【符号の説明】
１ 流出管
２ オリフィス
３ 通電用電極板
４ 案内型
５ チャンネル状鋳型
６ ガス・バ−ナ−
７ コンベヤ−
８ 送風装置
９ 流出ガラス
10 鋳込みガラス

Claims (4)

1. ガラス溶融炉底部に接続している流出管のオリフィスから流出する溶融ガラスをオリフィスの下方に設けたチャンネル状鋳型の一端部に鋳込み、鋳型の末端部から引き出すことにより溶融ガラスを成形する方法において、上記オリフィス先端開口部を鋳込みガラス面に密着乃至浸漬することを特徴とする光学ガラスの成形方法。
2. 前記記載の溶融ガラスの成形方法において、オリフィス先端開口部は、末広がりな円錐状をなしていることを特徴とするる請求項１に記載の光学ガラスの成形方法。
3. 前記記載の溶融ガラスの成形方法において、チャンネル状鋳型内のオリフィスの下部位置に案内型を設け、上記案内型の溶融ガラスが流出する側の面は前方に向かって下降する略放物面状傾斜面になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ガラスの成形方法。
4. 前記記載の溶融ガラスの成形方法において、チャンネル状鋳型に鋳込まれたガラス表面をエア−によって冷却することを特徴とする請求項１、２または３に記載の光学ガラスの成形方法。

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