JPH07109137A - 偏平ガラス管の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス管に傷や汚れをつけることなく、高偏
平率の断面偏平ガラス管を精度良く成形する方法を提供
することを目的とする。 【構成】 所定の長さに切断された断面円形のガラス管
の一端を気密に封じ、成形後のガラス管の少なくとも短
径を規制する上下一対の成形型間に配置し、この状態で
ガラス管の他端から管内に適当な圧力が加わるように気
体を送入しつつガラス管を加熱し、前記成形型間に働く
押圧力によってガラス管を圧潰変形させて偏平ガラス管
とする偏平ガラス管の成形方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏平度の高い断面偏平
ガラス管の成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から使用されている蛍光灯には、一
般に断面が円形のガラス管が用いられている。円形断面
のガラス管が使用される理由は、ガラス管の連続成形が
容易で強度的に優れていること、口金等との組立工程に
おいて方向合わせを必要としないので自動化が簡単であ
ること、使用時においても方向を気にせず使えること等
がある。このような断面円形のガラス管は、ダンナー
法、ベロー法、アップ・ドロー法等の方法によって成形
されている。

【０００３】近年、照明需要の多様化からガラス管の断
面が非円形の蛍光灯が商品化されている。その代表的な
例としては、一般照明用蛍光灯の直下照度向上を目的と
した断面楕円形の蛍光灯、表示面積の拡大を狙ったネオ
ン管、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライト用
に、面光源的に用いられ薄い厚さで一方向への照射光量
を多くした偏平断面の蛍光灯などがある。

【０００４】これらの放電管に使用される断面楕円形も
しくは断面長円形などのガラス管の成形方法として、特
公昭49-8685 号公報、特公昭59-30654号公報、特開昭60
-251137 号公報に記載された方法が知られている。

【０００５】特公昭49-8685 号公報に開示の方法は、加
熱軟化させたガラス管内に所望の断面形状を有する耐熱
材料製の内型を通過させて非円形断面に再成形する方法
である。

【０００６】特公昭59-30654号公報に開示の方法は、ア
ップ・ドロー法により断面円形のガラス管を予備成形
し、続いて対になったローラの対向間隙を引き抜くこと
によってローラの押圧力により断面楕円形状のガラス管
を得るものである。この方法は、溶融ガラスから断面楕
円形状のガラス管の成形までを一貫して行え、量産性に
優れる利点がある。

【０００７】また特開昭60-251137 号公報に記載された
方法は、水平に保った円形断面のガラス管内に内型を挿
入し、ガラス管の上端側を保持したまま加熱軟化させ、
内型の荷重により下端側を鉛直方向に引き伸し成形する
ものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】偏平ガラス管の用途と
して上述のようなものがあるが、特にパソコンや液晶Ｔ
Ｖ、ビデオカメラのビューファインダー等の携帯機種に
多用されるＬＣＤではバックライトの薄形化が必須の要
件になるため、実質的な発光面積が広く、厚みのない、
たとえば長径に対する短径の比が３／１０以下というよ
うな高偏平率のガラス管が求められるようになってい
る。

【０００９】そこで、このような高偏平率のガラス管を
上記各成形方法によって作成してみると、それぞれ次の
ような問題があることが判明した。まず上記特公昭59-3
0654号公報に開示の方法では、偏平率を高めるためロー
ラの対向間隙を狭めてゆくと、ローラとの当接部分に応
力集中を生じ、ガラス管の長径方向中央部の管壁が管の
内側に窪んでしまい、断面が長円形にならない。この方
法では、上記のとおり溶融ガラスから断面楕円形状のガ
ラス管の成形までが連続した工程となっているため、窪
みをなくすためにガラス管の内圧を高めることができな
い。実験の結果、この方法で窪みを生ずることなく成形
できる限界は、長径に対する短径の比がおよそ５／１０
までであった。

【００１０】上記特公昭49-8685 号公報に開示の方法で
は、内型がガラス管内面に接触した状態で移動するた
め、ガラス管に傷がつきやすく、しかも１本の成形に時
間がかかり量産性に劣る欠点がある。

【００１１】また上記特開昭60-251137 号公報に記載さ
れた方法では、比較的高い偏平率のガラス管まで成形す
ることが可能であるが、所定の長さに切断したガラス管
に１本ずつ内型を挿入しなければならず、内型の挿入、
抜き出しの際にやはりガラス管に傷や汚れをつけやす
い。また内型は成形後の内短径に相当する小径のものを
用いるため、長尺物では、ガラスが軟化した際、内型の
中央部が先に撓んでしまい均一な引き伸し成形が難しい
問題がある。同様に成形時の加熱温度管理が難しく、引
き伸しによってできる平坦部分の肉厚が薄くなり、強度
的に不十分なものができてしまうことがあった。

【００１２】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、ガラス管に傷や汚れをつけることなく、高偏
平率の断面偏平ガラス管を精度良く成形する方法を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、所定の長さに切断された断面円形のガラス
管の一端を気密に封じ、成形後のガラス管の少なくとも
短径を規制する上下一対の成形型間に配置し、この状態
でガラス管の他端から管内に適当な圧力が加わるように
気体を送入しつつガラス管を加熱し、前記成形型間に働
く押圧力によってガラス管を圧潰変形させて偏平ガラス
管とする偏平ガラス管の成形方法である。

【００１４】また前記上下一対の成形型をともに平板状
の成形面を有するものとし、この成形面の対向間隙に成
形後のガラス管の短径を規制するブロックを配設して行
うものである。

【００１５】また前記成形型の一方の型（たとえば下
型）が成形後のガラス管の長径にほぼ等しい幅と成形後
のガラス管の短径にほぼ等しい深さを有する溝部を備
え、これと対向する他方の型（たとえば上型）を平面型
としたものである。

【００１６】前記成形型間に働く押圧力は、上型の自重
によるものか、またはプレス機構によって加える。

【００１７】

【作用】上記のように構成したことによる作用を説明す
る。まず断面円形のガラス管の一端を気密に封じること
により、他端から管内に送入する気体の漏洩をなくし内
部加圧可能な状態を保つ。この状態でガラス管の他端か
ら管内に適当な圧力が加わるように気体を送入し、これ
によって圧潰変形時に管壁が管の内側に窪むことを防止
する。気体による内部圧力は、ガラス管全体に均一に働
くので、局部的にガラスが変形して薄肉部を生じ強度低
下をもたらすこともない。

【００１８】また、成形後のガラス管の短径と同一寸法
となるように成形型間の間隙を保持できる一対の成形型
間にガラス管を配置し、前記成形型間に働く押圧力によ
ってガラス管を圧潰変形させる。このとき、成形される
偏平ガラス管は、元の断面円形ガラス管の直径が同じで
あれば、前記気体圧一定の条件下で、長径と短径のいず
れかが定まれば他方も必然的に定まる。本発明の場合、
圧潰による成形方法をとっているため、少なくとも短径
側を規制するようにしている。したがって上下一対の成
形型の成形面を平板状とし、この成形面の対向間隙に成
形後のガラス管の短径を規制するブロックを配設すれば
所定偏平率の断面長円形状ガラス管を成形することがで
きる。

【００１９】本発明では、ガラス管内に成形型を入れな
いため、成形操作が容易であり、傷や汚れがつきにく
く、ガラス管が軟化している間成形型間に保持されるた
め、撓みや不要な変形を生じない。

【００２０】また、前記成形型の一方の（下）型が成形
後のガラス管の長径にほぼ等しい幅と成形後のガラス管
の短径にほぼ等しい深さを有する溝部を備え、これと対
向する他方の（上）型を平面型とすることにより、成形
型内に断面円形のガラス管を載置した際、ガラス管が転
動することなく、長径、短径両方向とも撓みや歪みのな
い偏平管成形が可能となる。溝部の形状を変えることに
よって、断面長円形状のみならず断面台形状、断面四角
形状といった変形も可能である。

【００２１】成形時、加熱によりガラス管が軟化するの
で、前記成形型間に働く押圧力は、必要な重さがあれば
上型の自重のみでも十分成形可能であるが、成形型の開
閉機構の利用または独立したプレス機構によって押圧し
ても良い。上型の自重のみによる場合、成形されるガラ
ス管の材質、直径、肉厚等によって成形時間との関係で
その重さを適切に調整する必要があるが、プレス機構に
よれば加圧力の調節で対応できるので、成形型を取り替
える必要がない。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例について図１ないし図４
を参照して説明する。図１は本発明のガラス管成形方法
の概念を示す説明図である。あらかじめ成形後の偏平ガ
ラス管１ｂの周長が断面円形ガラス管１ａの周長と等し
く、かつ所望の偏平率となるように寸法を定めた溝４を
設けた下型２と、これに対向する平板状の上型３を用意
する。成形型２，３の材質は、耐熱性が高く、加熱によ
る変形を生じないでかつガラスとの濡れ性が悪いものを
使用する。たとえばガラス成形型として周知の金属材
料、その表面を離型性改善等のためにセラミックスなど
で被覆処理したもの、カーボンやＢＮ等のセラミックス
系材料が使用できる。

【００２３】ガラス管は、ソーダライム系、鉛系、硼珪
酸系などガラス管成形が可能なものであればどんなガラ
ス系のものでもよい。ダンナー法、アップドロー法、ダ
ウンドロー法等周知のガラス管成形法によって断面円形
のガラス管を作成し、所定の長さに切断する。得られた
ガラス管１ａの一端をバーナーで加熱軟化させ、気密封
止する。次いでこのガラス管１ａを下型２の溝部４に載
置する。このとき図１（Ｂ）に示すようにガラス管１ａ
の封止していない方の管端は、成形型の外に出してお
く。この部分は図示しない弾性体シールと接続され、レ
ギュレーターに接続した配管を通じてガラス管１ａ内に
エアーを供給するために使用する。ガラス管１ａとエア
ー供給源との接続は、１本ずつ手作業で行ってもよい
が、弾性体シールとエアー供給管を同軸的に配設したガ
ラス管端部を把持するチャック機構によって自動的に行
わせることもできる。

【００２４】このようにしてエアー供給源との接続を完
了したガラス管１ａの上に図１（Ａ）のように上型３を
載せ、電気炉内に格納し昇温する。炉内温度は、高くし
過ぎるとガラスが成形型に焼き付き、低すぎると成形で
きないので、素材ガラスの屈伏点よりも１０〜２０℃程
度高い温度とする。これによりガラス管１ａが軟化する
と、ガラス管自体の自重と上型３の荷重により変形し始
め、やがて上型３が下型２に当接した時点でガラス管は
図１（Ｃ）に示すような所定の偏平形状ガラス管１ｂに
成形される。

【００２５】ただし、このときガラス管内にエアー供給
を行わないと、ガラス管１は図４に示すように長径方向
中央部の管壁が管の内側に窪んでしまうため、上記レギ
ュレーターから制御された圧力でエアーを供給する。エ
アー圧はガラス管の直径、肉厚等によって異なるが、ガ
ラス管が異常膨脹しないように調整する。たとえば、直
径１１ｍｍ，肉厚０．７ｍｍの断面円形ガラス管を偏平
形状に成形する場合、加熱時間約１分、エアー供給はガ
ラスが軟化しはじめてから、すなわち加熱時間１分のう
ちの後半２０〜３０秒間、０．１〜０．２Ｋｇ／ｃｍ²
の圧力で成形できる。この条件で成形される偏平形状ガ
ラス管１ｂは、図１（Ｃ）に示すように断面長円形状と
なる。本発明の方法により成形された偏平形状ガラス管
は、外面を成形型に規制されているため、表面が平滑
で、長尺であっても曲りや撓みの発生がない。

【００２６】この後、上型３を取り除き、下型２から偏
平形状ガラス管１ｂを取り出す。本実施例では、上記の
とおり断面長円形状ガラス管となるため、成形型の隅部
とガラス管との間に隙間が残り取り出しが容易である。
また本実施例の場合、ガラス管１ｂの両端部分は成形型
から出ているので、偏平にはならない。したがってこの
両端部分を周知の方法により切除して、全長にわたって
高偏平率のガラス管が得られる。

【００２７】なお、上記加熱・加圧時に加熱時間を延長
し、エアー圧力を高めることによって、成形型の形状に
沿った断面形状（たとえば図１の成形型を用いた場合で
はほぼ断面長方形状）とすることも可能である。この場
合、エアー圧の増加によって成形型から出ているガラス
管の封止端１１が膨脹する可能性があるため、封止側の
端部まで成形型内に収容して成形を行うことが望まし
い。

【００２８】本発明の方法によれば、エアー圧等の成形
条件を変えることでかなり偏平なガラス管まで成形する
ことができる。しかし、得られる偏平形状ガラス管を蛍
光灯として使用する場合には、ガラス管の短内径は狭く
し過ぎると、ガラス管の内面に蛍光体を塗布する際、管
壁への均一な塗布が困難となるので、小さくとも２ｍｍ
以上確保することが好ましい。また、蛍光ランプは内部
を減圧されるので、減圧による破損防止のためガラス管
の肉厚、強度は減圧に耐えられることが必要であり、管
の周長、偏平率に応じて０．４〜２ｍｍの範囲で選択す
る。たとえば直径１５ｍｍ、肉厚１ｍｍの断面円形ガラ
ス管を上記成形方法に従い長径に対する短径の比がほぼ
３／１０となるように成形すると、短径４．５ｍｍ、長
径２１ｍｍ、内短径２．５ｍｍの断面長円形管となる。

【００２９】上記実施例においては説明の簡素化を図る
ためガラス管１本の成形について述べたが、同様の構成
の成形型を連設一体化して本数に対応したエアー供給手
段を設ければ、同時に複数本の成型加工が可能となる。

【００３０】また上記実施例ではあらかじめガラス管の
一端を溶融封止してから成形を行ったが、上記チャック
機構からエアー供給管を省略したシール部材によって一
端側の封止を行ってもよいし、加熱・成形時にまずガラ
スが軟化してきたところで成形型から食み出させたガラ
ス管の一端を圧潰封止し、その後他端からエアー供給す
るようにしてもよい。さらに上記実施例では上型３の荷
重を利用してガラス管を押圧したが、油圧、空気圧その
他周知の手段を用いて機械的にプレスを行うようにして
もよい。

【００３１】また、上述のとおり断面円形ガラス管の直
径が同じであれば、長径と短径のいずれかが定まれば他
方も必然的に定まるので、短径側寸法を規制する手段を
講じれば、必ずしも長径側寸法を成形型によって制限す
る必要はなく、たとえば図２のように上型３、下型２と
も平面板状とし両型の間隙寸法すなわち成形されるガラ
ス管の短径寸法を規制するブロック５を両型間に配設す
るのみでもよい。この場合、所望する偏平率に応じて高
さの異なるブロック５を交換するのみで、多品種に対応
でき、段取り替えも短時間ですむ利点がある。ブロック
５は、成形型内の複数箇所に配置してポイント支持する
ようにしてもよいし、棒状のブロックを並べてガラス管
の長径側寸法を規制するようにすれば、上記実施例と同
様の効果が得られる。さらにこの構造では、ブロック５
によって規制される成形型に沿った断面形状にまでガラ
ス管をブロー成形した場合でも側壁部を構成するブロッ
ク５が取り外せるため、成形後のガラス管の離型が容易
であり、たとえば図３に示すような複雑な形状の成形も
可能である。このように成形型に沿った形状までブロー
する際には、ブロック５を容易に動かないように上型ま
たは下型のいずれかに係止した方がよい。

【００３２】さらにまた前記ブロックを用いなくとも、
成形型外に上型と下型の間隙を規制する部材を設けた
り、成形型の移動距離を正確に制御できるプレス機構を
用いたりすれば、再現性よく断面長円形状ガラス管の成
形を行うことが可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来安定
して製造することが困難であった高偏平率のガラス管を
安定して生産することが可能になる。しかも長尺物であ
っても曲りや捩れなく寸法精度に優れた偏平なガラス管
を成形することができる。また成形型をガラス管に摺接
させるような工程がないので、成形されたガラス管は、
傷や汚れがなく、ガラス管外周面における平面部分の平
面精度も高いものが得られる。

【００３４】また、成形機構自体が単純であるため、設
備費用も極めて小額ですみ、成形型の部分的な変更で様
々な管径、偏平率のガラス管成形に対応でき、かつその
間の段取り替え時間も短いなど特殊断面形状のガラス管
成形法として多くの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガラス管成形方法の一実施例を示
す説明図であり、（Ａ）は成形前の状態を示す断面図、
（Ｂ）は（Ａ）の側面図、（Ｃ）は成形後の状態を示す
断面図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す模式的断面図であ
る。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示す模式的断面図
である。

【図４】本発明の一実施例においてガラス管に内圧をか
けなかった場合の成形状態を示す比較例の模式的断面図
である。

【符号の説明】

１ ガラス管 １ａ 断面円形ガラス管 １ｂ 偏平形状ガラス管 ２ 下型（成形型） ３ 上型（成形型） ４ 溝部（短径寸法を規制する手段） ５ ブロック（短径寸法を規制する手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の長さに切断された断面円形のガラ
   ス管の一端を気密に封じ、成形後のガラス管の少なくと
   も短径寸法を規制する手段を設けた上下一対の成形型間
   に配置し、この状態でガラス管の他端から管内に適当な
   圧力が加わるように気体を送入しつつガラス管を加熱
   し、前記成形型間に働く押圧力によってガラス管を圧潰
   変形させて偏平ガラス管とすることを特徴とする偏平ガ
   ラス管の成形方法。
2. 【請求項２】 前記上下一対の成形型がともに平板状の
   成形面を有し、この成形面の対向間隙に成形後のガラス
   管の短径を規制するブロックを配設したことを特徴とす
   る請求項１記載の偏平ガラス管の成形方法。
3. 【請求項３】 前記成形型の一方の型が成形後のガラス
   管の長径にほぼ等しい幅と成形後のガラス管の短径に等
   しい深さを有する溝部とを備え、これと対向する他方の
   型が平板状の成形面からなる請求項１記載の偏平ガラス
   管の成形方法。
4. 【請求項４】 前記成形型間に働く押圧力が上型の自重
   によるものである請求項１ないし３のいずれかに記載の
   偏平ガラス管の成形方法。
5. 【請求項５】 前記成形型間に働く押圧力がプレス機構
   により加えられるものである請求項１ないし３のいずれ
   かに記載の偏平ガラス管の成形方法。