JPH01234366A - ガラス製品成型部材用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、ガラスびん成型用の型あるいは型内である程
度固まった成型物を取出すティクアウトフィンガーと称
される部材等の如く溶融あるいは半溶融ガラス、更には
高温状態にあるガラスに直接的に接触するガラス製品成
型部材用の材料に関するものである。

〈従来の技術） ガラスびんは、例えば朝食書店から昭和５０年９月３０
日に発行された「ガラスハンドブックＪの第４１８〜４
２５頁に記載されている様に、溶融ガラスゴブから棋聖
を用いてパリソンを形成し、該パリソンを仕上型に移し
目的の形状に仕上げるという工程を採るのが一般的であ
る。この様な方式による場合組型、仕上型の他にパリソ
ンを取出す通常ティクアウトフィンガーと称される部材
等種々の成型部材が必要である。

従来このガラス製品成型部材は、鋳鉄で代表される金属
製が主体であった。この金属製の場合溶融ガラスが融着
し易いので型内面等溶融ガラスと接触する部所に黒鉛粉
末を溶剤に分散させた一種の離型剤を施して用いていた
。しかしこの種離型剤は使用の都度施さなければならな
いという煩雑性がある上、汚れによる生産効率の低下も
ある為に、特に融着が激しい型の入口部分にカーボンを
使用するという技術が？、！　！された（特公昭５９−
１０９３６号公報）。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記特公昭５９−１０９３６号公報に示されている型は
、型のキャビティ内周面の上縁部やファンネル部にカー
ボンプレートを用いている為に溶融ガラスとの融着が減
少するという点は評価できるものであるが、なお改良の
余地がある。即ちカーボンプレートは高温のガラスと接
触した際に、ガラスと直接反応する事により、更には空
気による酸化によって消耗変形し寿命が短いのである。

この点を改良したものと思われる技術として、例えば特
開昭６２４５３１２６号公報に示されている様なカーボ
ン材表面に耐熱性に冨むＳｉＣを形成せしめた型がある
が、熱膨張率の差によるクラックの発生、ひいては表面
層の剥離という問題がありさほど大きな効果はない。

又Ａ　ｌ　ｔ’ｓやＳｉＣ等のセラミックでは、熱衝撃
による割れや表面の酸化に伴う凝着等の問題がある上、
これらは固く加工が困難なのでこの種型の様に？１雑な
形状の部材には不向きである。

本発明では、上記従来技術の有する諸問題を解決し、溶
融ガラスと融着、反応し難く、耐酸化性に冨み、しかも
クラックが生じない様な材料を提供する事を目的とする
ものである。

〈課題を解決する為の手段〉 上記目的を達成する為に、本発明では、残留揮発分４重
量％以上を有するコークス粉末を、その見掛は密度を１
．３５ｇ／ｃｄで換算した場合で６０〜９８容量％と、
残部が炭化物粉末の焼結体から成る混合物を焼結した様
な材料をガラス成型部材の材料として用いた。ここで用
いる炭化物としては■ａ。

Ｖａ、Ｖｌａ族金属の炭化物、あるいは８４Ｃ、ＳｉＣ
が好ましい、又コークスとしては、石油系１石炭系、あ
るいは樹脂系のいずれでもよいが、６００”Ｃ以下の比
較的低温で製造され揮発分を相当含有するものがよく、
その意味で残留揮発分を４重量％以上含むものに限定し
た。これは、本発明者等の一部が先に提案し、特公昭５
８−３８３８６号公報にも示されている様に、コークス
とセラミック粉末とを混合後、摩砕処理した粉末をその
まま加圧成形し、焼成すれば機械的強度が大なる複合材
料が得られるが、この場合に残留揮発分が４重量％未満
では摩砕処理によるメカノケミカル効果が不十分で、製
品の緻密化が図れず高強度物が得られないからである。

次にコークス粉末と炭化物粉末との割合は、上記コーク
ス粉末が、その見掛は密度を１．３５ｇ／ｃｄで換算し
た場合で、６０〜９８容量％と、残部が炭化物粉末とす
るが、その理由は、後で詳記する様に本発明材料を溶融
ガラスと接触する様な状態で用いる際にコークス部分の
みが優先的にガラスと反応あるいは大気中の酸素と反応
し消耗する結果、表面層に基地物が無い炭化物が残存し
、それが一種の離型剤的役割を奏するのであるが、炭化
物の量が２容量％未満では、その様な作用、効果を奏す
るに足りる炭化物の量が確保出来ず、逆に炭化物が４０
容量％を越えると、炭化物自体の焼結が進行しすぎ、通
常のセラミックと返信した物となり、熱衝撃による割れ
の発生、表面酸化に伴うガラスとの凝着が起こり、かつ
又炭素が消耗した後に残る炭化物も、互いに焼結してい
る為に容易に剥離しないので上述の如き離型剤的な役割
を奏さなくなるからである。

なお、上記特公昭５９−１０９３６号公報に示される技
術の様に炭素材を用いたものにあっては、圧縮応力が加
わった際に、層面間のすべりやボアの圧潰により数％の
変形があるが、本発明の炭素セラミック材料は、高密度
で変形は殆ど起こらず、しかもヤング率も上記炭素材の
約２倍であり、小さな歪でも大きな応力を発生し破壊す
る。従って位置決めの自由度があまり大きくない取付形
態を採用しなければならない場合、例えば２本の皿ネジ
による取付等では、ネジ穴と座ぐり穴との公差を極めて
小さくとらねければならず加工が困難となる。

従って型部材の表面からネジ頭部が突出してはならず、
かつ型部材の厚さが小さい場合でも、金属や一般黒鉛製
の型部材の場合の様に皿ネジを用いるのではなく、ネジ
穴と座ぐりの公差が大きくてもよいなぺ小ネジや六角穴
付ボルト等を使用する様にする。

又本発明の炭素セラミック材料は、脆性材料であるので
、座ぐり穴のコーナ一部、溝加工のコーナ一部には、応
力集中を回避する目的で０．５Ｒ以上の丸味を持たせる
事が望ましい。

なお周知の如く、コークスは厳密な意味での結晶格子を
作り難く、また微細な空隙も多いので、その形態により
密度の値もある範囲内で種々異なる。

本発明にあっては、この事情に漏みコークスの見掛は密
度を１．３５ｇ／ｃＴＡとある一定値で換算して、上述
の６０〜９８容量％としたものであり、コークスの見掛
は密度が変わればこの数値もそれに従って変わって来る
ものである。

炭化物粉末として、上記Ｂ、ＣとＳｉＣとの混合物を用
いる場合は、その重量比が、４：ｌ〜１：１好ましくは
７：３位の割合で用いるのがよい。その理由は、この範
囲内の物が大気中で優れた耐酸化性を示し、ガラス成型
部材として用いた場合に、−時的に８００°Ｃ以上の温
度になっても酸化消耗が少ないからである。

上述の如き本発明に用いる炭化物粉末は、使用中に炭素
が優先的に消耗された場合に、表面に残留し一種の離型
剤として働く要件上、芯部表面を緻密に覆う必要があり
、その意味から各炭化物粉末の粒径が２０　ｕ　ｍを越
えると、粉末と粉末との間隔が大となりすぎる為に不向
きで、高々２０μ−とし、５μｍ以下とする方が緻密に
表面を覆い、また骨格組織を形成し易いのでより好まし
い。

次に炭化物の骨格組織の形状に関してであるが、それは
球状あるいは球状に近い形状である事が望ましい。その
理由は、コークスと炭化物粉末が均一に混合し、該混合
物が球状を呈する場合は、焼結体の骨格組織も球状とな
り、骨格組織が強固で、ガラス成型部材として最適だか
らである。

なお、本発明材料は、上述した＆１１織範囲のコークス
粉末と炭化物粉末とを混合し、そのまま焼結し、加工し
て成品を得るが、原料成分としての炭化物は、焼結体と
なった際に炭化物の形態を採っていればよいので、原料
粉末としては他の形態の物であってもよい０例えばＢ、
ＣやＳｉＣの代わりに８２０．やＳｉＯ□を用いるとい
うが如きである。

〈作用〉 本発明の残留揮発分４重量％以上を有するコークス粉末
６０〜９８容量％と、残部が炭化物粉末の焼結体を用い
たガラス製品成型部材は、現在一般にガラス製品成型時
に用いられている型やティクアウトフィンガーの一部即
ち頻繁に溶融ガラス等と接する型の口部等のみや、又そ
れらの部材の全部を、上述の焼結体で構成したものであ
る。この様に構成したガラス製品成型部材は、それを溶
融あるいは高温ガラスと直接的に接触する状態で用いる
と、該接触部は少なくとも５００　°Ｃ位には加熱され
る。この様に大気中で高温にされる結果、部材の表面は
酸化されると共に、表面部では基地を形成している炭素
が徐々にガラスと反応し、結果的に炭素分だけが優先的
に消耗し、炭化物粒のみが残存せしめられる。この残存
炭化物粉は、表面部では基地たる炭素を無くし、下部の
部材本体と部分的に弱く結合しているか、あるいは単に
付着している様な状態となる。又高点の焼成で、炭化゛
物粒相互の接触部にネック成長が起こり、炭化物が骨格
組織を形成している場合には、表面に残存せしめられた
炭化物粒は、骨格組織を介し下部の部材本体に連結され
両者の結合はより強固にはなる。

しかるにいずれにしても大気中の高温状態にさらされる
につれて、基地である炭素の消耗が進行すれば表面の残
存炭化物は、下部の部材本体との結合が弱くなり、剥離
、脱落をする。そして再び表面に炭素が露呈すれば又同
様の現象を繰返し、この事はあたかも部材表面に離型剤
をその都度節している様な状態となる。なお本発明の材
料は、上述の如く高温の大気中に於いて表面の炭素が優
先的に消耗される点に大きな特徴があるもので、その為
に大気中３００　’ＣＣ上１，００°Ｃ以下の条件で使
用するのが適切である。なぜならば３００’Ｃよりも低
温域では炭素の消耗が起こらず炭化物粉による離型剤層
が生起せず、一方８００°Ｃを越えると炭化物の酸化が
起こり対象ガラスと凝着を生じるからである。

〈実施例〉 以下本発明を、その実施例を示し乍ら更に詳述する。

一実」［例」− Ｉｓ型製びん機に於ける仕上型のキャビティ内周面の上
縁部に、市販の一般黒鉛、生コークス８０容量％とそれ
ぞれ炭化チタン２０容量％、炭化ニオブ２０容量％、炭
化タングステン２０容量％の混合物の焼成体（以下それ
ぞれＣ−ＴｉＣ、Ｃ−ＮｂＣ、Ｃ−ＷＣという）を半リ
ング状のプレートに加工して取付けた。

この仕上型をガラスびん成型に供し、プレートの消耗に
より正常なガラスびんが成型出来なくなるまでに成型出
来たびん本数を第１表に示す。これから判るように、生
コークスと元素周期表ＴＶａ。

Ｖａ，ＶＩａ族の高融点金属の炭化物の混合物の焼成体
をガラスびん成型用型部材として用いると、製造出来る
びんの本数が４倍となった。

第１表 生コークス８０容量％と．Ｂ４Ｃ２０容景％、　５ｉＣ
２０容景％のそれぞれの混合物の焼成体（以下Ｃ−８４
Ｃ、Ｃ−５ｉＣという）、生コークス８０容量％と重量
比７：５　のＢ、ＣとＳｉＣの混合粉２０容量％の混合
物の焼成体（以下Ｃ−ＢａＣ−ＳｉＣ（７：５）　　と
いう）、生コークス８０容量％と重量比１：４　の８．
ＣとＳｉＣの混合粉２０容量％の混合物の焼成体（以下
Ｃ−Ｂ、Ｃ−ＳｉＣ（１：３）　　という）をそれぞれ
半リング状のプレートに加工し、実施例１と同じくガラ
スびん成型に供した。更に、生コークス８０容量％と重
量比７：５のＢ、ＣとＳｉＣの混合粉末２０容景％の混
合粉の混合摩砕を播漬機により２２時間行いセラミック
粒が約１０μ頂の球状に分布したＣ−Ｂ、Ｃ−３ｉＣ（
７：５）についても同様にガラスびん成型に供した。実
施例１と同じ（成型できたびん本数を第２表に示す。

第２表 〈発明の効果〉 以上述べて来た如く、本発明によれば、基地である炭素
を炭化物で強化しているので機械的強度及び耐酸化性に
優れると共に、本発明材料によって構成したガラス製品
成型用部材は、使用中に、その表面の炭素のみが優先的
に消耗し、炭化物が残され、溶融あるいは高温ガラスと
直接的に触れるのは炭化物となる為に、ガラスへの炭素
の固溶を防止し、かっこの残存炭化物は剥離、脱落し易
い為に一種の離型剤として働き、しかもこの離型剤的層
は通常の使用条件下では自然に常時形成されるので、実
施例で示した如くガラス製品成型用部材の寿命を大きく
向上せしめると共に、作業効率をも高めるものである。

特許出願人　工業技術院長（他１名） 復代理人　　有　　吉　　　教　　晴 奪１頁の続き ■発　明　者　　高　嶋　　　好　夫　　福岡県福岡市
南区清水２株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．残留揮発分４重量％以上を有するコークス粉末を、
   その見掛け密度を１．３５ｇ／ｃｍ＾２換算とした場合
   で、６０〜９８容量％と、残部が炭化物粉末の焼結体か
   ら成ることを特徴とするガラス製品成型部材用材料。
2. ２．炭化物が、元素周期律表IVａ，Ｖａ，VIａ族の金属
   炭化物であることを特徴とする請求項１記載のガラス製
   品成型部材用材料。
3. ３．炭化物が、Ｂ＿４Ｃ及び又はＳｉＣであることを特
   徴とする請求項１記載のガラス製品成型部材用材料。
4. ４．Ｂ＿４Ｃ：ＳｉＣの混合比が、重量で４：１〜１：
   １の範囲にあること特徴とする請求項３記載のガラス製
   品成型部材用材料。
5. ５．炭化物粉末の粒径が、２０μｍ以下であることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガラス製品成
   型部材用材料。
6. ６．炭化物の骨格組織の形状が球状であることを特徴と
   する請求項１〜５のいずれかに記載のガラス製品成型部
   材用材料。