JPH01502263A - ガラス容器製造用の型及びガラス容器製造方法 - 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】 ガラス製作用の型及びその利用 壜、フラスコ、ポット、あるいは同じような種類のガラス容器を工業的に製造す る技法は、大部分は「成形型ブロー成形（Ｉ！ｌｏｕｌｄ−ｂｌｏｗｉｎｇ　（ ｐｒｅｓｓ６−ｓｏｕｆｆｌｅ））　Ｊ及び「吹込ブロー成形（ｂｌｏｗ−ｂｌ ｏｗｉｎｇ　（ｓｏｕｆｆｉｅ−ｓｏｕｆｆｌｅ））　Ｊとして知られている。

これらの方法は、目的とする用途にとって十分適した品質の目的物を高速度で製 作することを可能にする。

これらの方法においては、処理されるガラスは連続して二つの型すなわちブラン ク型と仕上げ型とに入ってこれらと接触する。これらの型は、製造される目的物 の形状を決定するばかりでなく表面の状態及び機械的性質をも決定する当該製法 における本質的な要素である。これらの型、特にブランク型は、非常に苛酷な条 件にさらされる。それらは本質的に、何度も大きな機械的及び熱的衝撃を受ける 。それらはまた、周囲雰囲気及びガラス組成物の化学的作用をも受ける。これら の種々の影響のために、型の利用される表面は比較的急速に劣化することがあり 、そのために型を取り替えなければならない。この劣化の現象はミ比較的低価格 であるため一番よく使われている鋳鉄に基づく型について極めて顕著であるが、 他の金属で作られた型でも、とりわけ鋼製の型でも観測される。

申し分のない製品を得るためには型の表面を良好な状態に維持することで十分な わけではなく、それがパリソンとの良好な接触を果すことができるということも 必要である。「良好な接触」とは、パリソンをうまく導入し、そして次にこれを ブランク型にうまく分配することを意味する。ガラスが型に粘着して表面にしわ （ｓｔｒｉａｔｉｏｎｓ）　、すじ（ｓｔｒｅａｋｓ）、及び他の異常を有する 物品が製造されるのを防止する必要がある。伝統的な方法によれば、これらの面 倒を避けるためにグリースを使用する。型は、系統的に且つ比較的短い時間間隔 でこれらのグリースにより被覆され、そしてこれらのグリースは型とパリソンと の間に位置する。

これらのグリースを系統的に適用することに代表される製造上の制限とは無関係 に、この方法では型が劣化する問題は解決されない。型の寿命を増加させるため に、例えば酸化クロム、酸化ニッケル、又は酸化チタンのような金属酸化物の層 で表面を被覆するといったような種々の技術が提案されている。発明者によれば グリースの塗布は金属酸化物の層に悪影響を与え且つその安定性及び寿命に影響 を及ぼすので、これらの提案もまた、グリースを塗る必要を回避することを意図 している。

ところが、これらの提案は全く申し分がないわけではなく、且つ、グリースを塗 っていない型を使用することは型の表面でパリソンを滑動させるのに必要な程度 の規則性を与えない、ということが分った。このため、本発明は、ガラス製作用 の型の寿命を延ばし且つ同時にこの型をガラスとの接触に関して申し分のない性 質のものにする方法を提供することを意図する。本発明はまた、頻繁に型を替え ることを必要とする伝統的方法以上に有利な条件で、とりわけ費用について有利 な条件で、これらの成果をあげることを意図する。

本発明は、成形型ブロー成形法及び吹込ブロー成形法によりガラスの目的物を製 造するために、パリソンに対して露出される部分を５−未満の厚さの酸化アルミ ニウムの層で被覆した鋳鉄の金型、とりわけブランク型を用いることを提案する 。

ガラスを成形するための型又は他の部材を熱的衝撃の結果として生じる劣化から 保護するためにアルミナのような耐火性酸化物の層で被覆するという考えは、文 献中に見いだされる。これらの層の目的は、保護表面上に熱遮断層を形成するこ とであった。このため、施されたコーティングの厚さは比較的厚く、０．１５〜 ０．３０ｇｏａ＋程度であった。本発明においては、この種のコーティングを考 えてはいない。その理由の一つは、厚い層は比較的費用のかかる方法、例えばプ ラズマ条件下での金属被覆法によって得なければならないからである。その上、 これは本発明による方法についてなお一層重要なことであるが、厚い層を使用す ることは型の表面へ非常に特別なやり方で固定することを必要とする。非常に強 力に固定しなければ、耐火性酸化物は板状にはずれてくる。この固定を達成する のに、従来技術は例えば、耐火性酸化物を付着させるより先に又はこれと同時に 支持金属を取り付けることを提案する。基材へうまく固定された場合においてさ えも、そのような型で製造された物品に欠点を生じさせる割れ目や亀裂が厚い層 に形成されるのを避けることは不可能である。

従来技術でもってなされた示唆とは対照的に、本発明によるガラス製作用の型の コーティングは、均一に分布する酸化アルミニウムの層によって形成され、その 厚みは数−を超えない。

本発明の発明者らは、保護層の有効性がその厚みとともに増加するようにはみえ ないということを見いだした。最小限度の厚みが必要ではあるが、これは０．１ ｐはどの薄いものであろう。また、１−以上の厚さも特別な利益を与えない。実 際に、以前の厚い層を使用する場合に悩まされる面倒を回避するためには、５− を超えず、また好ましくは、厚さ０．２〜０．８−の酸化デルミニラムの層を使 用する。

これほど薄いコーティングが型の挙動を実質的に改変させ層の厚さを非常にわず かにしか考慮に入れることができないので、この改良は、熱遮断層の形成の結果 であると理解することはできない。更に、このように被覆された型は、伝統的タ イプのグリースと共に使用しても差支えない。実際のところ、経験によれば、従 来技術とは対照的にグリースの使用はアルミナ層の安定性に影響を及ぼさず、そ してアルミナ層は、下記において一層詳しく説明して示される機構によって潤滑 性皮膜の効力を向上させ、同時にその均一な分布を促進する、ということが明ら かにされている。

本発明による型は、増加した寿命と、調製された製品の品質に関して伝統的方法 に従って得られた成果に匹敵する成果とを組み合わせる。本発明はまた、グリー スを塗布する条件に関しても実質的な改良を提供する。グリースを先に示したよ うに塗布する場合、潤滑性の層は、グリースを塗布する頻度を同一の作業条件下 でかなり低下させられるように安定なものになる。

本発明による型の利点は、先に示したものに限られるわけではない。実際のとこ ろ、潤滑性層の安定性の少なからぬ向上は、以前には用いることができなかった 温度条件下での作業を可能にする。通常の条件下では、ブランク型は４５０〜４ ８０℃程度の温度にされ、そして、頻度が成形機の生産速度に依存するグリース の塗布は、例えば２０分ごとに繰り返される。

同一の条件下において型の温度を５０〜１００℃だけ上昇させ、且つその外の条 件を全て一定に保持する場合には、粘着するのをグリースの塗布で数分間以上免 れることはできない。その上、型自体の劣化も非常に急速に起こる。これらの理 由から、作業温度をそのように上昇させることは、実際には不可能である。下記 に掲げる例は、本発明による型にあっては、完全に容認しつる条件の下で６００ ℃又は更に一層高い温度に到達しても差支えないことを証明する。

次に、型の表面におけるアルミナ層の構造及びその結果として得られる性質を、 添付の図面を参照して説明する。

第１図ａ　−ｄは、グリースを塗った伝統的な型の機能の仕方を模式的に示す。

第２゛図ａ及び第２図すは、一定の作業時間後に、それぞれ本発明に従って処理 したブランク型及びそのように処理しなかったブランク型の壁で電子マイクロプ ローブを用いて行なった分析の模式再現図である。

第３図は、使用後のグリースを塗布された表面を模式的に表現する図である。

型表面の劣化の機構は、本発明の発明者らによって研究された。それらの観測か ら、次に述べる仮説の系統化に至った。

コーティングされていない鋳鉄の型１については、使用面は高温で酸化されて酸 化物の表層２で急速に覆われる。グリースの皮膜３がかかっているのはこの酸化 物の層２の上である。酸化物の層は、型を使用する間に強いられる熱サイクルに はあまり耐性がないように思われる。この層は割れて劣化。

し、そしてこの効果は、この層がその上にある鋳鉄の支持材が多孔性の構造であ るという事実によって加速される。酸化物の層の劣化は、第１図すに示されるよ うに始まって微小片がはぎ取られ、そして第１図ｄに示されるようにグリースの 新しい層が適用された場合においてさえも表面には不規則性が生じることがある 。これらの不規則性は、新しくグリースを塗布した後においてさえもブランク型 でのパリソンの滑動が不十分であること、そして結果として製品に欠点が生じる ことの理由であるように思われる。たとえこの機構がまだ十分に理解されていな いとしても、それは観測されたものと矛盾していない。それは特に、なぜ劣化が 処理温度の関数であるのかを説明する。当然ながら酸化は高温で増加し、そして 形成された多孔性酸化物の層は隣り合う基材に対して効果的な保護層を形成しな い。

本発明の発明者らは、型の表面にアルミナの層を形成させる間に最小限度の注意 が払うことを条件として、型が劣化する現象を防止し又は少なくともかなり遅ら せることが可能であり、そしてそれがグリースのコーティングの寿命の正しく実 質的な改良を成し遂げる、ということを見いだした。

これほど薄い皮膜によって型の表面に強固で規則的なコーティングが生じる理由 は、十分には分かっていない。

第一に、下記においてもっと詳しく説明する技法に従ってこのアルミナの層を形 成する段階において、前もって酸洗いした鋳鉄の表面のわずかな酸化が起こる。

酸化鉄の層が形成され、そしてこの上に酸化アルミナが付着する。これらの二つ の重なった層は、同一の量ではないがある程度の移動（ａ＋ｉｇｒａｔｉｏｎ） を妨げない。

研究によれば、例えば、アルミニウムは多分、黒鉛の表面薄層によって形成され たより貧弱な領域を通って鋳鉄の基材に移動する、ということが示されている。

反対に外表面の付近においては、鉄の含有量は極端に少ない（２％のオーダー） 。

これらの結果から、酸化物の層は鋳鉄に完全につなぎ止められていると信じられ る。走査電子顕微鏡試験によって、鋳鉄における黒鉛の表面薄層への酸化アルミ ニウムの蓄積が観測されている。これは、黒鉛を含有する細孔が提供する、酸化 が発展するためのこれらの優先的部位を封鎖することにより酸化に対する耐性が 非常に良好になることを説明するかもしれない。これらの部位はまた、酸化物の 層のための定着点をも形成する。

酸化アルミニウムの層が存在していることは、その安定性が、型の表面微小片を はぎ取りそれらと一緒にそれらを被覆している潤滑剤を取り去ることに関連する グリースの頻繁な適用を回避することを可能にするという点で、潤滑性層の有効 性にとって有利である、ということが分った。アルミナ層の存在することにはま た、使用中にグリースの除去を被らない型の部分についてさえも別の利点がある 。

同一の条件の下にグリースを塗布した、アルミナ層を用意した表面及びそれを用 意していない表面を使用後に比較調査すれば、構造にこれらの違いが示される。

第２図ａ及び第２図すは、５５０℃で９５００本の壜を製造後に処理され又は処 理されていないブランク型の表面における種々の元素分布の、マイクロプローブ により得られた像を模式これらの試験においては、アルミナ層の初期の厚さは０ ．４μである。使用したグリースは、ＫＬＥＥＮＭＯＬＤ　Ｈ８Ｔ、の名称で商 業的に販売されるグリースである。高温用途用のこの複合グリースは、シリコー ン類、黒鉛、及びセッケン類を含有する。

それは４０−のオーダーの厚さの均一層として適用され乞。

第２図ａは、本発明に従って処理された型の上ではアルミナの層４が、幾分かは アルミニウムが鉄中へ部分的に拡散しているという事実のために、鋳鉄に付着し たままであることを示す。このアルミナ層は、グリースの成分又はガラスの成分 から支持材をはっきりと切り離す。これらの成分の元素のいずれも、アルミナ層 を通り抜けていない。これは、詳しく述べるとガラスにナトリウムが含まれてい る場合であって、ナトリウムはグリースの層に見いだされるけれども鋳鉄に達し てはいない。

これに反して、第２図すでは、ナ）ＩＪウムが鉄中に拡散しているのが分り、そ してこれは、潤滑性層の透過性とそれに基材を保護する能力の欠如していること とを証明する。

マイクロプローブによる調査は、鉄の表面において酸化部分を検出することも可 能にする。本発明に従って処理された型では、酸化鉄は、処理されていない型で 観測されるのとは対照的に実際上存在しない。この分布状態を第３図に示す。

第３図は、酸化鉄の層とグリースに由来する元素（Ｃａ、Ｓｉ）及びガラスに由 来する元素（Ｎａ）との相互浸透をよりよく示す。

良好な規則性を有し且つ鉄の基材に強固に付着するアルミナの層を形成するのに は、例えばプラズマ下での熱分解、金属被覆（スフ−ページ（ｓｃｏｏｐａｇｅ ＞）、電気泳動等のような種々の方法を使用してもよいが、本発明によれば液体 熱分解を利用するのが簡単のため好ましい。この技法は、必要とする、材料が最 小限度であり、申し分のないコーティングを得ることを可能にする。それは、工 場において再現可能な条件下で展開するのが容易である経済的なやり方で使用す るのに特に適している。

特に単純な態様では、前もって酸洗いされた型をアルミニウム化合物の分解温度 にする。溶液の形態のアルミニウム化合物を、保護すべき表面へ吹付ける。供給 速度と吹付は時間とによって形成される層の厚みを制御することが可能である。

この操作では、加熱及び吹付けは通常の大気中で行なうことができる。この場合 、アルミナ層の形成前に型が過度に酸化されるのを避けるため一定の条件を考慮 に入れることが必要である。実際のところ、鉄は約４５０℃以上では非常に急速 に酸化する。このため、熱分解のために加熱する型の温度は４２０℃以下であり 、また熱分解は、選定した温度に到達したら形成されるアルミナ層が基材のその 後の酸化を防止するように直ちに実施される。型の温度の上昇速度は可能な限り 速く、数分程度である。

実際問題としては、型のごくわずかの酸化は本発明によるコーティングの性質に 影響を及ぼすことはないことが分る。

しかしながら、形成された酸化鉄の層が極めて薄いままであることが必要である 。それは約０．１−を超えるべきではなく、さもなければ先に指摘した故障に遭 遇する、すなわち表層の付着性がなくなり、型が急速に劣化する。

先に述べたように型を急速に加熱し、続いてアルミナ層を直ちに付着させること によって、通常の大気中で作業しながら酸化鉄の層の形成を先に示された厚さに 制限することが可能である。

アルミナ層を形成するためには、有利には、揮発性溶剤溶液中に有機金属タイプ のアルミニウム化合物を含んでなる組成物を使用する。−例を挙げれば、有機金 属化合物としてアルミニウムアセチルアセトネートのメタノール溶液（０，１２ モル）を使用した。有機金属化合物は、窒素のような不活性搬送ガスを用いて、 予め分解温度にされている被覆すべき表面へ吹付けられる。

本発明はまた、吹込みブロー成形又は成形型ブロー成形を利用して行なう製造方 法であって、一般的に、型の寿命を実質的に短縮することなくブランク型の作業 温度が通常用いられる温度に比べて高くされる方法にも関する。

作業温度を絶対的な言い方で定義することは、それらが一つの生産ラインと別の ものとで異なりかねない様々な因子に支配されるので、容易でない。これらの因 子の中では、ガラスの性質、パリソンの量、生産速度、型の性質、その質量及び その冷却方法を挙げることができる。これらの種々の変動因子とは関係なく、質 量が５０ｇより大きいシリカ−ソーダー石灰ガラスの物品を取扱う鋳鉄型に分野 を瞑るとすれば、ブランク型の温度は標準的には４２０〜５００℃である。同じ 条件の下で、本発明による処理は、それよりもおよそ５０〜１００℃だけ高くい 温度で、また支障なく５００℃よりも高い温度で行なわれ、そしてそれは６００ ℃を超えてもよい。

実際問題としては、ブランク型の温度上昇はブランク型の中を通る冷却流体の強 弱によって調整される。

例として先に挙げられた温度は、中央部の型の内面で測定した温度である。首に 対応する型の部分は、標準的にはより本発明に従ってアルミナで被覆されたブラ ンク型の温度上昇は、全ての場合に一定質量のガラスを用いて、処理速度を上昇 させながら且つ型の寿命を短縮せずに、製造された物品の性質の維持又は改良を 可能にする、と確言される。

言い換えれば、問題の温度は、グリースの塗布を許容しうる頻度に維持しながら 粘着することなく且つ型を過度に摩滅させることなく、ブランクの良好な成形を 保証するような温度である。

処理されたブランク型と処理されていないブランク型とを使用し、正確に同一の 条件下で、とりわけ温度に関してそうである条件下で、二つの比較試験を行なっ た。それぞれの場合の型の寿命を測定した。結果を下記に示す。それらは、作業 を行なった時間（「時間」を単位とする）として表わされている。これらの試験 については、容量２５０ｍ１で重さ１３０　ｇのフラスコの生産速度は２５０個 ／分である。

通常の作業温度においては、本発明の場合寿命が６０％だけ増加することが分る 。これは、それ自体注目すべきことであるが、本発明の場合にはグリースを塗る 頻度が約五分の一以下であることにも言及しなければならない。これらの利点は 実際問題として非常に重要であるが、それらは通常の温度よりも高い温度にされ たブランク型を用いて行なう作業に関連する利点には及ばない。これは、５４６ ℃で作業する型の場合である。これらの試験の組については、グリースを塗る頻 度を増加させてさえも、アルミナで破口されていないプランり型を５．５時間よ り長く使用し続けることは不可能であった。

この寿命は、容易ならぬと考えられるこれらの条件下での製造のためには不十分 である。同じ温度において、本発明による型にあって得られる寿命は、たとえそ れが通常の条件下での作業に対応するものよりも短いとしても、容認できるオー ダーのままである。

５８０℃及び６１０℃で実施する試験は、同様の結果になる。

温度が上昇する場合にたとえ型の寿命が短くなる傾向があるとしても、これらは 、被グされていない型にあって同じ温度について観測されるものよりは常に長い ままである。

前述の温度の上昇は、製造技術の重要な改変を可能にする。

このように本発明の発明者らは、アルミナ層で被覆した型にあっては温度を上昇 させることにより生産速度を上げることが可能であることを見いだした。。

高温においてブランク型で作業する処理の順序は根本的には変わらないが、いく つかの工程は短縮しうる。ブランク型における滞留時間及び仕上げ型への移動時 間は、実際には変化なしのままである。ブランクの加熱が一層急速であり、あ・ るいは所望ならば総体的な温度が高いために、仕上げ型において延ばす段階は実 質的により速くなる。

−例として、本発明に従いブランクを、５５０℃のブランク型に対応して約８２ ５℃で仕上げ型に入れれば、ビデオレコーダーで測定した長く延ばす時間は、７ ８７℃のブランク温度（４８０℃のブランク型に対応）で達成されるもののわず か約６／１０に過ぎない。従って、仕上げ型の冷却はより速やかに行なうことが できる。仕上げ型を通して除去しなければならない熱量がより多いため、たとえ 冷却がやや弱目に行なわれなければならないとしても、全体としての時間の利得 は極めて実質的なもののままである。

この時間の利得は、仕上げ工程は当該製造法の一番遅い工程であるという事実に よって可能にされる。仕上げの速度が早められるならば、ブランクを成形する速 度も支障なしに早められよう。

一例として、１３０ｇのガラス質量に相当する先に示したブランクの製造につい ては、成形機は４８０℃の温度において冬型について１分当り２３５個の速度で 運転する。同一の型であるが本発明により提供される方法でもってアルミナで被 覆した型にあっては、ブランク型の温度を５５０℃に上げて、生産速度は１分当 り２６５個よりやや多くなり、すなわち１３％増加しよう。

ブランク型の温度の上昇に関連するもう一つの利点は、パリソンの温度とブラン ク型のそれとの間に存在している差が減少することである。従って、ブランク型 と接触しているパリソンにおいて形成された、パリソンの表面温度（表皮温度） と６部のそれとの間の勾配が減少する。この勾配の減少は、ブランクのガラスを より良好に分布させるのを容易にする。

同様の理由から、ブランクの温度の上昇も、思い通りに製作するのが困難である 人気のある形状の目的物の製造を容易にする。これは特に、沓水用の環状の形状 を含んでなる壜についてそうである。

上に示した全ての理由のため、本発明の方法に従って型を処理することは、ガラ ス製造工業において大変に有益である。

手続補正書（方式） 平成１年５月　１≦日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 ＰＣＴ／ＦＲ８７１０Ｏ４９２ λ　発明の名称 ガラス製作用の型及びその利用 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　サンーゴバン　アンバラ−シュ ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、補正命令の日付 ６、補正の対象 （１）　特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の「発明者の住所」、「 特許出願人の住所及び代表者」の欄 （２）委任状 （３）法人証明書 （１）（２）（３）　別紙の通り （１）　訂正した特許法第１８４条の ５第１項の規定による書面　１通 （２）委任状及びその翻訳文　各１通 （３）法人証明書及びその翻訳文　各１通（４）浄書明細書　１通 （５）浄１露唇゛４社側　工よ 国際調査報告　、８８．。。４，２

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．パリソンに対して露出される部分を厚さ５■未満のアルミナの均一層で被覆 してなる、「成形型ブロー成形（ｍｏｕｌｄ−ｂｌｏｗｉｎｇ）」法又は「吹込 ブロー成形（ｂｌｏｗ−ｂｌｏｗｉｎ８）」法によりガラス容器を製造するため の鋳鉄の型。
2. ２．前記アルミナ層の厚みが０．２〜０．８■である、請求の範囲第１項記載の 型。
3. ３．前記アルミナ層がアルミニウム有機金属化合物の溶液を熱分解させて形成さ れている、請求の範囲第１項又は第２項記載の型。
4. ４．前記アルミナ層がアルミニウムアセチルアセトネートのメタノール溶液を熱 分解させて形成されている、請求の範囲第３項記載の型。
5. ５．前記アルミナ層が予め温度を３８０〜４５０℃にした型へ有機金属化合物の 溶液を吹付けることによって形成されている、請求の範囲第３項又は第４項記載 の型。
6. ６．前記アルミナ層を形成させるためにコーティングすべき型の表面を酸洗いし て、熱分解を行なう前に存在しているかもしれない酸化鉄及びあらゆるグリース 残留物が取り除かれている、請求の範囲第５項記載の型。
7. ７．当該型の可能性のある酸化により生じる酸化鉄の層の厚さが０．１■を超え ないような条件下で、熱分解に先立ち加熱が行なわれた、請求の範囲第６項記載 の型。
8. ８．請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項に従う少なくとも１個のブ ランク型が使用される、成形型ブロー成形性又は吹込ブロー成形法によるガラス 容器製造方法。
9. ９．アルミナ層で被覆された前記ブランク型にグリースが塗られる、請求の範囲 第８項記載の方法。
10. １０．前記ブランク型の温度を少なくとも５００℃に保持して行なう、請求の範 囲第８項又は第９項記載の方法。