JP4560474B2 - ガラスブロックをキャストする方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも５００ｋｇの質量を有するガラスブロックをキャストする方法に関する。
本発明は、さらに、この種の寸法のガラスブロックのキャストに適するキャスト型、および連続製造における使用法に関する。
最後に、本発明はガラスの大きなブロックをキャストするための装置に関する。

下記非特許文献１には、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）ガラスセラミクスの製造の技術について記述されており、これは本出願人によって製造され流通している。Ｚｅｒｏｄｕｒはリチウムアルミノケイ酸塩ガラスセラミクス材料であり、特に低熱膨張性および高安定性を示す。これは大寸法の望遠鏡のための鏡の製造等の広範囲な高精度の用途の原料物質として使用されるが、さらに、マイクロリソグラフィーのステップの製造等の小さな精密部品の製造にも使用されている。

このガラスセラミクスの製造工程は複数のステップを含む。最初に、この目的に必要なリチウムアルミノケイ酸塩ガラスを、適切な融解タンク中で融解し、精製し、均質化する。
大寸法の構成部品を生産する場合には、融解プロセスは不連続的に実行する。下記非特許文献１によれば、融解しているガラス融解物を、融解タンクから予熱されたモールドの中へ供給する。大寸法の構成部品を製造する場合には、およそ２００ｋｇ／分の処理量でこのモールドに充填する。

キャスト操作の次に、最初に変態温度（６７５℃）付近の温度に、比較的迅速にこのモールドを冷却し、次いで、十分に遅い冷却速度で室温まで冷却する。このプロセスの次に、このガラスブロックをガラスセラミクスの形態に転換するための熱間加工、すなわちセラミクス化として知られている方法に供する前に、異質物、クラック等を目視検査する。セラミクス化プロセスに先立って、望ましい最終外形に近い形状を得るために、このガラスブロックは通常ソーで切断したり研磨する等の、機械的な前処理をする。このセラミクス化プロセスの完了までにはこのガラスブロックの寸法に依存して、数か月までかかる場合があるが、この完了時点で、たとえば、望遠鏡用の鏡を製造するために、このガラスセラミクスブロックを望ましい仕上げ操作に供する。

高精度用途に適する大寸法のガラスブロック、またはガラスセラミクスブロックの製造においては、製造ステップはすべて注意深く調整しなければならず、たとえば高度な均質性および高精度を示す直径数メートルのガラスブロックを得るには、多大な努力が必要であることは理解できよう。
前述の問題のうちの１つは、大容積の均質なガラスブロックをキャストする操作にある。

本出願においては、用語「大容積のガラスブロック」とは、少なくとも５００キログラムの質量を有するガラスブロックを意味するものとする。
Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）ガラスセラミクスを製造する目的、およびレンズ等の大容積光学部品の光学ガラスを製造する目的において、先行技術プロセスにおいては、通常、高融点（耐熱性）材料から作られたモールド（型）を使用するが、キャスティングに使用する温度およびガラスのタイプ、そのガラスブロックの寸法、さらなるパラメータの関数としてこのモールドを適切に適合させて選択する。高融点材料から製造するこの種のモールドは、たとえばシリカ、マグネシア、ムライト、アルミナおよび他の原料を含む原料から製造してもよい。高融点材料から適切なモールドを製造する方法は、多くの各種用途のガラス工業において一般に知られている。高融点材料から作るモールドを使用するには、通常、キャスティングをただ１回行っただけでこのモールドが使用不能になるという不都合がある。したがって一般に、高融点材料から作るモールドは、高コストが受け入れ可能であるような望遠鏡の鏡等の非常に大容積のガラス部品の製造に好都合である。

しかしながら大容積ガラス部品の連続製造においては、高融点材料から作るモールドを使用すると、非常に時間およびコストがかかり、あまり適切でない。
特に立方体または球体の形状に近似している形状を有するガラス部品を生産しようとする場合、大容積ガラス部品をキャストするにはさらなる問題がある。たとえば、円筒状のガラスブロックを製造する際に、キャストによる製造中のガラスブロックの品質に対する形状の影響については、形状因子Ｒ＝ｈ／ｄで記述することができる。ここに、ｈはガラスブロックの高さ、およびｄはその直径であるとする。レンズまたは望遠鏡用の鏡のような大容積ガラス部品の製造にとって、この形状因子は通常は、０．１未満、最近は０．１超、たとえば０．１と０．３との間の範囲の形状因子を有する大容積ガラス部品が求められてきた。この種の大容積ガラス部品は、たとえばプリズムの製造において多数必要となる。

しかしながら、上記のような大きな形状因子の場合には、キャスティングプロセスにおいて、この形状因子に起因して異質物の生成、特に大小の泡の介在物、筋の形成等のさらなる問題が起こる。大きな形状因子の場合には、キャストする操作中には、噴出された液状のガラスがモールドに入る領域よりも縁部の領域の方が非常に迅速に冷却するので、この問題はモールドに入るガラスの流れの流動線効果を惹起することになる。この問題は、ガラスの熱伝導度が低いため著しくなる。特に少なくとも５００ｋｇの質量を有する大容積ガラス部品を製造する場合や、０．１を超える形状因子の場合においては、均質なキャスティングを得るのは非常に困難になる。

下記非特許文献１には、通常、ガラスブロックをモールドから解放できるようにするために、剥離剤が塗布されたキャストモールドを使用してもよい旨開示されている。
しかしながら、下記非特許文献１は大きなガラスブロックの製造において遭遇する前述の問題を回避するように適合されているキャストモールドの設計に関する情報を含んでいない。
Ｂａｃｈ， Ｈａｎｓ："Ｌｏｗ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｇｌａｓｓ Ｃｅｒａｍｉｃ"， Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ Ｂｅｒｌｉｎ， Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， １９９５， ＩＳＢＮ： ３−５４０−５８５９８−２， ｐｐ．１０７−２１４

したがって、本発明の目的は、大きな形状因子を有する構成部品の製造に特に関連する問題を軽減して、大きな形状因子を有する大容積ガラスブロックでさえも均質性を有するように良好に製造できるようにする、少なくとも５００ｋｇの質量を有するガラスブロックをキャストする方法を開示することである。さらに、可能であれば本方法は連続製造に適合しているものとする。また、本発明は、本キャスティングプロセスにおいて使用するに適切なキャスト型を提供することである。最後に、良好な均質性を有する大きなガラスブロックのキャスティング用の装置を開示するものとする。

この目的は、本発明により、少なくとも５００ｋｇの質量を有するガラスブロックをキャストする方法によって達成されるが、本方法においては、金属製モールドを、少なくとも５０ｋｇ／分の速度で供給装置から流出するガラス融解物で充填する。この金属製モールドは、セラミクスの絶縁物で内張りされており、この絶縁物は金属製モールドから分離することができ、かつこの熱伝導度が８００〜１４００℃の範囲で、好ましくは０．２〜２．０Ｗ・Ｋ^-1・ｍ^-1の間にあるものとする。

本発明の目的は、少なくとも５００ｋｇの質量を有し、０．１以上の形状因子を有する大きなガラスブロックのキャスト用のキャスト型によってさらに達成され、このキャスト型が金属モールドを備え、この金属モールドは好ましくは耐高温性の鋼からなり、セラミクスの絶縁物で内張りされており、この絶縁物は、このモールドの底部および側壁面から分離することができ、かつ８００〜１４００℃の範囲で、０．２〜２．０Ｗ・Ｋ ^-1・ｍ^-1の間の熱伝導度を有するものとする。

このようにして本発明の目的は完全に達成される。
本発明によれば、適切なセラミクスの絶縁物で内張りされ、金属製モールドから分離することができ、かつ再使用可能な金属製モールドを使用して、大きなガラスブロックをキャストすることができるようになる。使用するセラミクスの絶縁物の熱伝導度を特に調整することによって、０．１以上の大きな形状因子を有する大容積ガラスブロックをキャストする場合に起こる異質物の問題を著しく減ずることができる。さらに、再使用可能な金属製モールドを使用することにより、連続製造に適した廉価な製造プロセスが可能になる。

このセラミクスの絶縁物は、製造の後に金属製モールドからガラスブロックを確実に解放することができるようにする剥離剤の役割をする。同時に、このセラミクスの絶縁物は、金属製モールドが損傷したり、過度の熱の負荷によって軟化しないように保護する。
本発明の方法の有利なさらなる発展形態においては、本発明の金属製モールドの内部は、ケイ砂（石英の砂）の層をその上に塗布した石英ガラス製品の固体層で内張りされている。

本発明の他の実施形態によれば、本金属製モールドは、耐高温性の繊維の繊維層で内張りされている。
これによって、このモールドの内部表面を内張りするために、単純で低コストの方法でプレハブ生産できるマットからなる繊維層を当てることができ、他方で同時に求められる繊維層の厚さに適応させることができるので、特に有利な製造工程が達成できるようになる。

この実施形態の有利なさらなる発展形態によれば、この目的に使用する前記繊維層は、たとえば、酸化ジルコニウム繊維、石英ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、アルミノケイ酸塩繊維、またはこの種の繊維の混合物等からなっていてもよい。
この種の繊維は十分な高温耐性を有し、使用されるスチール製モールド等の金属製モールドを高いキャスト温度から、保護する。

この繊維層の厚さは、好ましくはおよそ５〜１００ｍｍの間に、好ましくは１０〜５０ｍｍの間に調節されている。
これによって、特にキャストすべきガラスブロックの質量および形状因子の関数として必要な断熱が適切に調節できる。
この実施形態の有利なさらなる発展形態によれば、この絶縁層の厚さは、金属製モールドの内部表面に沿って局所的に変化しているものとする。

この絶縁層の厚さは、縁部の領域よりも底部の中央領域ではより薄くすることが好ましい。
その結果、冷却挙動の均質性を向上させることができる。なぜなら、キャストモールドはキャスティングプロセス中、ガラス融解物が入り込む中央領域よりも縁部が明らかにより速く冷却するからである。底部の中央領域の絶縁層をより薄く、かつ縁の領域の絶縁層をより厚くすることによって、より一様な温度分布が得られ、製造したガラスブロックの均質性を向上でき、かつ大きな形状因子に起因する不利な効果を打ち消すことができるようになる。

本発明の好ましいさらなる発展形態によれば、本キャスティングプロセスは、少なくともおよそ５０ｋｇ／分の充填速度で行うことが好ましく、少なくとも６０ｋｇ／分であることがより好ましい。この場合、最大の充填速度は２００ｋｇ／分まで、または３００ｋｇ／分まで可能である。
さらなる実施形態によれば、４００ｋｇ／分まで、または特に大容積ブロックを充填する場合さらにその上の充填速度にすることもできる。

本発明によって設計したモールドをこの充填速度で使用すると、非常に均質で、かつおよそ０．１〜０．３の間、最大およそ０．５までもの大きな形状因子を有する大容積ガラス部品を実現することができる。
形状因子Ｒ＝ｈ／ｄは、この目的で高さｈおよび横断方向の寸法ｄの間の比率として定義し、この横断方向の寸法ｄとは、円筒状モールドでは直径であり、立方形のモールドでは対角線の長さであるものとする。

本発明の好ましいさらなる発展形態によれば、本金属製モールドは耐高温性の鋼を含む。
この場合、キャスト操作ごとに、その後にモールドから分離することになる適切なセラミクスライニングと組み合わせて、本モールドを連続生産で複数のキャスト操作に使用することができる。

本発明のさらなる有利な発展形態によれば、使用するモールドは、その中心部に流路開口部を有しており、充填操作が実際に始まる前に、それを介して上から供給されるガラス融解物が最初に下方へ放出される。十分なガラス品質に一旦調節したら、金属製モールドより下方に配置されたストッパー（下部シャー）によって金属製モールドを閉鎖する。この目的のために、金属製モールドを下降させ、ストッパーを上昇させ、上から供給されるガラス融解物が、キャスト操作中に、キャスト体のガラス面に対して指定した間隔を維持できるようにする。

直径が少なくとも２メートルの、かつ／または少なくとも１トンの、好ましくは少なくとも約３トンの質量があるより大きなガラスブロックをキャストする場合に、このプロセスを使用することが好ましい。
この手順を使用することにより、顕著な均質性（屈折率、熱膨張、吸収率、泡および筋に関する品質、等のガラスの物理的性質）を有するガラスブロックを製造することができる。

キャスト操作中に底部での均質な温度分布を保証するためには、下部のシャーは同様に、モールドに隣接する領域に使用されているセラミクスの絶縁物とほぼ同一の熱伝導率と厚みとを有する、セラミクスの絶縁物によって覆われている。
本発明のさらなる発展形態によれば、キャスト操作の完了に先立って、ガラスの供給を金属製モールド上方のストッパー（上部シャー）によって遮断し、かつ、金属製モールドはストッパーのある領域から移動させる。

さらに、モールドは、キャスト操作の前およびキャスト操作中に局所的に上部を加熱し、かつその底部およびその側壁の領域は意図的に冷却して、キャスティングプロセスでの最良の可能な温度分布を達成するようにする。
これによって、キャスティングプロセスの終了時点での異質物の形成を防止することができる。

少なくとも５００ｋｇの質量を有し、０．１以上の形状因子を有するガラスブロックをキャストするための本発明による装置は、出口開口部が形成された融解タンクであって、当該出口開口部を閉鎖するための上部ストッパーを有する融解タンクと、金属製モールドから分離することができるセラミクスの絶縁物で内張りされた金属製モールドとを備えており、この融解タンクの出口開口部がガラスを少なくとも５０ｋｇ／分の速度で前記金属製モールドにキャストするように構成されている。

本発明の好ましい発展形態においては、本装置は、さらに、キャスティングプロセス中に、モールドの中のキャスト体上にできるガラス面と融解タンクの出口開口部との間の距離を実質的に一定に保つための、金属製モールドを下方へ移動するためのリフト手段を備えている。
このようにして、特に良好な均質性をキャスティング中に達成できるようになる。

本発明のさらなる実施形態によれば、ガラス供給装置の下にモールドを移動させ、かつキャスト後にガラス供給装置からモールドを移動させるための輸送装置を備えている。
この目的のために、供給装置の下方に、モールドをほとんど連続的にまたは断続的に移動してもよいし、キャスティングの後にさらに移動してもよい。これによって、一連のモールドでキャストする場合、スループット（処理）時間を短縮することができるだけでなく、さらに供給装置またはストッパーを清掃する場合のガラス廃棄物の発生もより少なくなる。

上述のおよび以下に説明する本発明の特徴が、ここに述べたそれぞれの組み合わせで使用できるのみならず、また、本発明の範囲を逸脱することなしに、他の組み合わせで、または独立して使用できることを理解されたい。
本発明のさらなる特徴および利点は、図面に関連づけて以下に述べる本発明の一定の好ましい実施形態から明らかになるであろう。

図１において、本発明による装置を極めて図解的に表わし、全体を参照数字１０として表している。
装置１０は、ガラス融解物１４を製造する通常の耐火（耐熱）性のライニングを有する融解タンク１２を備えている。ストッパーまたは供給装置１６が、融解タンク１２の底部に配置されており、これが開いている場合、液状ガラスの流れ（ジェット）２２にタンクを出て下方へ向う流路を与える。

全体を参照数字２４で示すキャスト型は、融解タンク１２より下方に設けられている。型２４は、耐高温性の（高温に対する耐性を有する）鋼の円筒状金属製モールド２６を含み、その内部表面は耐高温性の繊維で作られたセラミクスの繊維状物質の層の形態を有するセラミクスの絶縁物３０で完全に内張り（ライニング）されている。金属製モールド２６の底部の中心部には、円形の開口部２８を設け、融解タンク１２より下方に、対応して位置する金属製モールド２６により、排出した液状ガラスの流れ２２が、最初に開口部２８を下方へ確実に通ることができるように、開口部２８の寸法が設定されている。次いで、開口部２８は、下部のシャー２０として知られているシャーによって閉じることができ、これは、開口部２８を閉じるために、ラムを使用して、金属製モールド２６に対して上昇させることができる。

融解タンク１２の供給装置１６と型２４との間に２つの移動可能な部分を有する上部シャー１８が設置されており、これによって、ガラスの流れ２２をキャスト操作の終了時点で遮断しかつ中断することができる。
上部のシャー１８は、上部の加熱部（ヒータ）３２中のくぼみ３４に移動可能なように受け入れられている。上部の加熱部３２は、独立して制御可能で意図的に局所的にかつ時間的に制御することができる複数の加熱帯を含み、これによって望ましい温度分布をキャスト操作中に調節することができる。

金属製モールド２６は底部を含み、この金属製モールド２６の側壁面に分離可能なように接続されているが、詳細は示さない。さらに、この金属製モールド２６の側壁面はセグメント、たとえば２つの半殻、に分割されており、互いに分離可能な状態で接続されているが、詳細は示さないものとする。
図２は、全体を参照数字４０で示す本発明による装置の他の設計を示す。

ここでは、対応する数字は対応する部分に使用してある。
本装置４０は、１トンまで、または３トンまでのより小さな質量の、および／または２メートルまでの直径のガラスブロックのキャストに特に適合している。
ここに、４２で全体を示す輸送装置を融解タンク１２の真下に設けて型２４を次々に移動し、キャスティング後に型２４を移動する。この場合、装置４０は実際にはローラーキャスト装置を組込んである。

たとえば、矢印５４の方向に第１の輸送ベルト４８で型２４を供給して、昇降装置４４上に設けたローラーパス５０へ移動し、そしてキャスティングの後に第２の輸送ベルト５２によって移動させる。また、この輸送ベルト４８および５２は、それぞれのローラーと置き換えてもよい。融解タンク１２の出口開口部と、型２４の内部のキャスト体の表面との間の距離を、キャスティングプロセスの間に実質的に一定に維持するために、融解タンク１２の真下の昇降装置４４は、キャスティングプロセスの間に型２４を降ろすのに使用する（矢印４６を参照）。

これらのより小さいガラスブロックでは、非常に大きなガラスブロックをキャストする図１による装置で使用する下部シャーを除いても、十分な高品質を達成できるようになる。この代りに、各型２４の底部に、キャスティングの後に取り除くことができるドア（図示せず）によってアクセス可能な小さなポケット（図示せず）があってもよい。このポケットは、キャスティングプロセスが始まるときに多少汚染されているかもしれないガラス融解物の最初の部分を受け取る役目をする。

いくつかの型のキャスティング中に、絶えず新たな型を供給することによって、スループット時間は実質的に短縮される。上部のシャーおよび下部のシャーまたは、ポケット内でできるガラス廃棄物を減らすこともできる。

以下の組成（酸化物基準の重量％）のガラスを融解タンク１２で融解した。
ＳｉＯ₂ ５５．５
Ａｌ₂Ｏ₃ ２５．３
Ｐ₂Ｏ₅ ７．９
Ｌｉ₂Ｏ ３．７
Ｎａ₂Ｏ ０．５
ＭｇＯ １．０
ＺｎＯ １．４
ＴｉＯ₂ ２．３
ＺｒＯ₂ １．９
Ａｓ₂Ｏ₃ ０．５
次いで、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）としてこれまで知られているリチウムアルミノケイ酸塩ガラスセラミクスの製造に適合しているこの出発物ガラスを、たとえば容積２８ｍ³の融解タンクで、数日間を超える時間をかけてほぼ１６００℃に維持した温度で融解した。そのプロセス中に、Ａｓ₂Ｏ₃が分解して精製ガスを生成するが、これが小さなガスの巻き込みを伴い、融解物を均質化する。ガラス融解物のさらなる均質化は、精製段階で起こり、かつ続く冷却運転段階中にも起こる。同様に数日間かかってもよい続く冷却運転段階中に、このガラス融解物の温度をほぼ１４００℃に低下させた。

使用する金属製モールド２６は、耐高温性の鋼で作成された金属製モールド２６であり、直径ｄが２．５ｍかつ、充填高さｈが５０ｃｍであり、形状因子Ｒ＝ｈ／ｄはおよそ０．２となる。使用するこの金属製モールド２６の肉厚はたとえば、およそ３ｃｍであってもよく、およそ７０ｋｇ／ｍ³の密度のマットの形態の酸化ジルコニウム繊維を含むライニングで内張りされていてもよい。たとえば、円筒状のシェルを総厚みが２５ｍｍの酸化ジルコニウム繊維マットで内張りしてあり、かつ、この金属製モールドの底部が、最大部直径とおよそ１．５ｍの直径との間の領域が同じ厚さのマットで同様に内張りしてある場合、底部の中央領域は、１．５ｍの直径まで、わずかに１０ｍｍの厚みのマットで内張りされているが、当然、中央開口部２８は、ガラス流れの流路のために確保しておく。あるいは、縁部区域から開口部２８への絶縁物の厚さを、連続的、またはある程度連続的に減少させることもできる。

下部のシャー２０は分離可能なセラミクスの絶縁物３０によって被覆されており、その熱伝導度および厚さは、底部の隣接領域で使用するセラミクスの絶縁物３０に一致している。
キャスティングプロセスの開始時に、本金属製モールドは、上部の加熱システムで予熱し、同時にそのプロセス中にセラミクスの絶縁物からいかなる有機成分または汚染をも除去する。次いで、融解タンク１２の供給装置１６を開き、最初にガラスの流れ２２が金属製モールドの底の開口部２８を通して下方へ出て行き、真下に設けられている下部のシャー２０に接触し、これによってこの下部シャーの汚染を除去する。短時間後に、この下部のシャーが上向きの方角に移動し、金属製モールド２６の開口部２８が閉鎖され、モールドが、たとえばおよそ１５０ｋｇ／分の充填速度で充填される。

キャスティングプロセス中に、金属製モールド２６を下降させて、融解タンクの出口開口部と、金属製モールド２６内のガラスキャスト体の表面との間の距離を実質的に一定保つようにする（あるいは、融解タンクを上昇させることもできる。）
融解タンクの出口開口部と、ガラスキャスト体の表面との間の距離は、大きくとも５００ｍｍが好ましく、最大で３００ｍｍであることがより好ましい。しかしながら、これはキャスト速度に依存する。非常に高いキャスト速度では、より大きい距離でもよく、より低速のキャスト速度ではさらに小さな距離が有利であるかもしれない。

キャスト操作の終了時点で、上部のシャー１８を閉鎖してガラス流れ２２を遮る。
上部の加熱部を持ち上げて、今度は融解ガラスをキャスト型２４中において、その変態温度を超える温度、この場合はたとえばほぼ７００℃に迅速に冷却する。
次いで、キャスト型２４は、融解タンク１２より下の区域から側方に移動し、管理状態で冷却するために炉へ移す。金属製モールド２６が冷却プロセスの間にガラスブロックへ向かって収縮するのを防ぐために、ガラスブロックが十分に硬化した段階で、金属製モールドをこのガラスブロックから取り除く。

あるいは、ガラスブロックは、最初は冷却プロセスで金属製モールド２６内に残し、単にその押さえ材を取り除いてもよい。こうすると、ガラスブロックは、外部からの損傷から保護でき、取り扱い性がより向上する。同時に、モールドがガラスブロックへ向かって収縮することも回避される。
室温への冷却を、調節しつつ十分に低速で行うが、これはいかなるストレス（応力）およびいかなるクラックの形成をも防ぐ目的のためである。

泡、クラック等のないことを目視検査した後に、このようにして製造したガラスブロックを、たとえばセラミクス化の温度処理に供する。
このキャスト操作によって、非常に均質でありかつクラックのないガラスブロックまたはガラスセラミクスブロックが製造でき、このものは、ほぼ泡、筋等の異質物がないことがわかっている。

上述の一実施形態は、単に例として示したものであり、最初に記述したように、使用するガラスのタイプ、キャストするガラスブロックの容量、キャスト温度等に依存して他のセラミクスライニングもまた使用することができることを理解されたい。
さらに、縁部の区域が急速に冷却するのを回避し、かつガラスブロックの中央部での熱放散をより効果的に確実に行い、全体をより均一な温度分布にするために、使用するセラミクスライニングの熱伝導度および厚さを適切に適合させてもよいことも理解されたい。

キャスト温度が、使用する金属製モールドおよびセラミクスライニングのそれぞれの材料に適合した範囲内にありさえすれば、本発明によるキャスティングプロセスは、ガラスの組成に関係なくいかなるタイプのガラスのキャストにも適合している。

非常に大規模なガラスブロックをキャストするための装置の第１の実施形態を単純化した図式で表示しており、この実施形態は本発明によるキャストモールドを使用し、関連する上部および下部のシャー、および上部に位置する融解タンクを有している。 ガラスブロックをキャストするための本発明による装置のさらなる実施形態であり、このものは特に幾分小さなガラスブロックのキャストのために使用する。

Claims (33)

1. 少なくとも５００ｋｇの質量を有し、０．１以上の形状因子を有するガラスブロックをキャストする方法であって、セラミクスの絶縁物（３０）で内張りされている金属製モールド（２６）であって、前記絶縁物が当該金属製モールド（２６）から分離することができる金属性モールド（２６）の中へ、融解タンク（１２）から、ガラス融解物を少なくとも５０ｋｇ／分の速度でキャストする方法。
2. 前記セラミクスの絶縁物が８００〜１４００℃の間の範囲において、０．２〜２．０Ｗ・Ｋ^-1・ｍ^-1の熱伝導度を有している請求項１に記載の方法。
3. 前記金属モールド（２６）の内部がケイ砂の層を上部に塗布した石英ガラスの固体層で内張りされている請求項２に記載の方法。
4. 前記金属製モールド（２６）が耐高温性の繊維の繊維層（３０）で内張りされている請求項２に記載の方法。
5. 前記金属製モールド（２６）が酸化ジルコニウム繊維、石英ガラス製品繊維、炭化ケイ素繊維、アルミノケイ酸塩繊維、またはこれらの繊維の混合物からなる繊維層（３０）で内張りされている請求項４に記載の方法。
6. 前記繊維層（３０）の厚さが５〜１００ｍｍの間に調節されている請求項４に記載の方法。
7. 前記繊維層（３０）の厚さが１０〜５０ｍｍの間に調節されている請求項４に記載の方法。
8. 前記金属製モールド（２６）の内部表面に沿って前記絶縁層（３０）の厚さが局所的に変化している請求項６または７に記載の方法。
9. 前記絶縁層（３０）の厚さが縁部よりも底部の中央領域でより薄い請求項８に記載の方法。
10. キャスト操作の完了に先立って、ガラスの供給を、前記金属製モールド（２６）上方のストッパー（１８）である上部のシャーによって遮断し、前記金属製モールド（２６）を前記ストッパー（１８）のある区域から移動させる請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
11. 高さ（ｈ）と横断方向の寸法（ｄ）との比率として定義される形状因子（Ｒ）のＲ＝ｈ／ｄが最大０．５に等しいキャスト型（２４）を使用し、該横断方向の寸法ｄとは、円筒状モールドでは直径であり、立方形のモールドでは対角線の長さである請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
12. 高さ（ｈ）と横断方向の寸法（ｄ）との比率として定義される形状因子（Ｒ）のＲ＝ｈ／ｄが０．１〜０．３の間の範囲にあるキャスト型（２４）を使用し、該横断方向の寸法ｄとは、円筒状モールドでは直径であり、立方形のモールドでは対角線の長さである請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
13. 耐高温性の鋼から作成されている金属製モールド（２６）を使用する請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法。
14. 使用する前記金属製モールド（２６）が、その中心部に開口流路部（２８）を備え、この開口流路部を介して上から供給されるガラス融解物の流れ（２２）が充填操作が始まる前に最初に下方へ出て、前記金属製モールド（２６）の下に設けた前記ストッパー（２０）である下部のシャーを介して下方へ放出され、前記下部のシャー（２０）が、通過するガラスの流れ（２２）によって洗浄された後に、次いで閉鎖され、持ち上げられて前記開口流路部（２８）を閉じる請求項１ないし１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記下部のシャー（２０）が、前記金属製モールド（２６）の隣接領域のセラミクスの絶縁物とほぼ同等の熱伝導度を有している分離可能なセラミクスの絶縁物で被覆されている請求項１４に記載の方法。
16. 前記セラミクスの絶縁物がキャスト操作に先立って上部ヒータによって予熱される請求項１ないし１５のいずれかに記載の方法。
17. キャスト操作に先立って前記金属製モールド（２６）が上部ヒータを使用して予熱され、指定された温度域に調節される請求項１６に記載の方法。
18. 前記モールドが少なくともその底部および／またはその壁でキャスト操作中に冷却される請求項１ないし１７のいずれかに記載の方法。
19. 前記金属製モールド（２６）が６０ｋｇ／分の充填速度で充填される請求項１ないし１８のいずれかに記載の方法。
20. 前記金属製モールド（２６）が、２００ｋｇ／分までの充填速度で充填される請求項１ないし１９のいずれかに記載の方法。
21. 前記金属製モールド（２６）が、３００ｋｇ／分までの充填速度で充填される請求項１ないし１９のいずれかに記載の方法。
22. キャスティングプロセス中にガラスがそこからキャストされるガラス融解タンク（１２）と前記金属製モールド（２６）との間の距離が増大する請求項１ないし２１のいずれかに記載の方法。
23. 前記融解タンク（１２）より下方に、輸送装置（４２）上で、複数のキャスト型（２４）が次々に移動され、キャスティングプロセスの完了の後にさらに移動される請求項１ないし２２のいずれかに記載の方法。
24. 少なくとも５００ｋｇの質量を有し、０．１以上の形状因子を有する大きなガラスブロックをキャストするためのキャスト型であって、金属製モールド（２６）であって、当該金属製モールド（２６）の底部および壁から分離することができ、その熱伝導度が８００〜１４００℃の温度領域において０．２〜２．０Ｗ・Ｋ^-1・ｍ^-1の間にあるセラミクスの絶縁物（３０）で内張りされている金属製モールド（２６）を備えたキャスト型。
25. 前記金属製モールド（２６）が、耐高温性の鋼で作成されたものである請求項２４に記載のキャスト型。
26. 前記金属製モールド（２６）の内部表面が、ケイ砂の層を備えた石英ガラス製の固体層で内張りされている請求項２４または２５に記載のキャスト型。
27. 前記金属製モールド（２６）の内部表面が酸化ジルコニウム繊維、石英ガラス製繊維、炭化ケイ素繊維、アルミノケイ酸塩繊維またはこれらの繊維の混合物からなる繊維層（３０）で内張りされている請求項２４または２５に記載のキャスト型。
28. 前記金属製モールド（２６）が、前記底部から分離することができる壁を含む請求項２４ないし２７のいずれかに記載のキャスト型。
29. 縁部が、互いに分離可能に接続されているセグメントに分割されている請求項２８に記載のキャスト型。
30. 少なくとも５００ｋｇの質量を有し、０．１以上の形状因子を有するガラスブロックをキャストするための装置であって、出口開口部が形成された融解タンク（１２）であって、前記出口開口部を閉鎖するための上部ストッパー（１８）を有する融解タンク（１２）と、セラミクスの絶縁物（３０）で内張りされた金属製モールド（２６）であって、前記絶縁物が当該金属製モールド（２６）から分離することができる金属製モールド（２６）とを備え、前記融解タンク（１２）の出口開口部が少なくとも５０ｋｇ／分の速度でガラスを前記金属製モールド（２６）中にキャストするように構成されている装置。
31. 前記融解タンク（１２）の前記出口開口部と、前記金属製モールド（２６）の中のキャスト体上に形成されるガラス面との間の距離を実質的に一定に維持するために、前記金属製モールド（２６）を上方へまたは下方へ移動するためのリフト手段をさらに備えた請求項３０に記載の装置。
32. 前記融解タンク（１２）の下方に、次々に複数の金属製モールド（２６）を移動し、キャスティングの後に前記金属製モールド（２６）を除去するための移送手段をさらに備えた請求項３０または３１に記載の装置。
33. 前記セラミクス絶縁物（３０）が、８００〜１４００℃の温度領域において０．２〜２．０Ｗ・Ｋ^-1・ｍ^-1の間の熱伝導度を有している請求項３０ないし３２のいずれかに記載の装置。

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