JPS63100027A - ガラス成形用金型 - 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、プラス成形用金型に関するもので、特に溶融
ガラス（コ９プ）より７臂リソンを成形するのに用いる
組型及び口型に関するものである。

（従来の技術） ガラス成形工程では金型（組型及び口型）に高温に溶融
したガラス塊が投入される。この時金型との摩擦抵抗に
よりガラス塊が金型内に流動していかなかったりしわが
発生したシする。これを防止するために、又ノ中すソン
に成形された後にガラスと金型との離型を良くする目的
で金型内面に黒鉛ヲ混ぜたオイル（スワビング・コンノ
９ウンド）を数１０分間隔で塗布している。金型が通常
５００℃前後と高温である九めオイルの油煙の発生を伴
ない作業環境上好ましくない。また余剰に塗布された黒
鉛がビン表面に付着し製品汚れの原因となυ、製品の歩
留りを低下させるといつ次ような問題がある。これらの
ことを解消する目的でスワビングコン・臂つンドに替る
各種の潤滑離型剤を用いることが提案されており、例え
ばＩ￥ｆ開昭５１−１２７１１１号公報には、黒鉛又は
黒鉛と窒化ホウ素の混合物５〜３０重量係、重リン酸ア
ルミニウム、第一リン酸アルミニウム及び重リン酸マグ
ネシウムから成る群から選ばれた少なくとも１種５〜３
０重渣係及び酸水溶液４０〜９０Ｍ量幅より成るガラス
容器製造装置における潤滑離型剤が記載きれている。

また、金型内面に潤滑離型性を付与する之め、合金等を
被覆し念金型が提案されており、例えば特開昭４９−１
０２０７号公報には、金型の内面にリンを３乃至１３重
量幅含有するニッケル皮膜を無電解メツキにより５乃至
３００μの厚さに施してなるガラス製品成形用金型が記
載されている。

（発明が解決しようとする間ｐ１点） しかしながら、前者の潤滑離型剤は、未だ＃熱性、耐摩
耗性に乏しく、その寿命は１〜３日程度である。また、
後者の合金被覆法は形成される破膜の耐久性には優れて
いるとしても、潤滑性に著しく劣ることが問題である。

ガラス成形用金型の内表面に、潤滑性、耐熱性、離型性
、耐摩耗性に優れた被膜を形成することができれば、金
型内面に油性の潤滑離型剤を塗布する作業を省略でき、
且つ作業環境の上でも、得られるガラス成形品の外観の
点でも多くの利点が達成されることが明らかである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、ガラス金型内表面に、ニッケル又はニッ
ケルを主体とするニッケル基合金をマトリックスとして
黒鉛粒子を分散させた被膜を被覆することによう、金型
表面に潤滑性、耐熱性、離型性及び耐摩耗性の組合せを
付与することができ、油性の潤滑離型剤塗布が不要とな
ることを見出した。

（作用） 本発明は、ニッケル又はニッケルを主体とするニッケル
基合金をマトリックスとし、黒鉛粒子を分散相とした被
膜は、ガラスの成形に際し、最も優れた潤滑性、耐熱性
、離型性及び耐摩耗性の組合せを示すという知見に基づ
くものである。

本発明のガラス成形用金型及びその被膜断面構造を示す
第１図及び第２図において、金型基体１の内表面には、
被膜２が設けられる。この被膜２は、上述し友通り、ニ
ッケル又はニッケル基合金から成るマトリックス３とこ
のマトリックス中に分散した黒鉛粒子４とから成ってい
る。被膜２の表面５には黒鉛粒子４が露出していること
が理解されるべきである。

固体潤滑剤としては、黒鉛、雲母、タルク、セッケン石
、亜鉛華、二硫化モリブデン、チッ化ホウ素等が知られ
ているか、潤滑性と耐熱性の組合せからは、黒鉛が最も
優れており、これが固体潤滑剤の分散相として黒鉛を用
いる理由である。

本発明において、黒鉛粒子を被膜の形で金型表面に結合
させるためのマトリックス、即ち結合剤として、ニッケ
ル又はニッケル基合金を用いる。

従来の潤滑離型剤が耐熱性、耐摩耗性に欠ける理由は、
用いられる結着剤成分が緻密さ及び硬さ等に欠け、ガラ
ス成形条件下で容易にその損耗を生じることに原因があ
ると思わ４Ｌるが、本発明においては、緻密さ、硬さ、
耐熱性及び耐食性に優れたニッケル又はニッケル合金を
マトリックスとしたことにより、被膜自体の耐摩耗性及
び耐熱性が顕著に向上する。また、黒鉛は４５０℃以上
の温度では、大気中の酸素により酸化され、これが従来
の潤滑離型剤の耐熱性、耐摩耗性が十分でない他の理由
であるが、本発明の被膜では、黒鉛粒子の周囲が緻密で
且つ酸素に対するバリヤー性忙優れているニッケル又は
ニッケル合金で覆われている九め、耐熱性及び耐摩耗性
の著しい向上が得られるものと思われる。

本発明において、ニッケル又はニッケル合金をマトリッ
クスとし、黒鉛粒子を分散相とした被膜は、後に詳述す
る通り、分散メツキ法により形成することができる。

（構成の説明） 本発明の被膜においては、全体当り黒鉛が５乃至７０重
景係、好ましくは１０乃至６５重量係、更に好ましくは
２０乃至６０重量係の量で存在するのがよい。黒鉛の量
が上記範囲よりも少ないと、被膜の潤滑性能が低下し、
また上記範囲よりも多いと、被膜が脆くなり、耐摩耗性
が低下することになる。

黒鉛としては、各種の天然黒鉛、人造黒鉛等を使用し得
るが、一般には粒径が０．３乃至９０μｍの天然黒鉛を
用いるのが好ましい。即ち、粒径が上記範囲よりも微細
なものでは、該粒子そのものの凝集傾向が大であるため
、ニッケル又はニッケル基合金中に均一に分散させるこ
とが困難となりやすい。また、粒径が上記範囲よりも大
きいと、被膜の金型への密着性が低下し、被膜自体も脆
くなる傾向がある。最も好適な黒鉛粒径は、被膜形成手
段によっても相違し、分散メツキ法を用いる場合には、
０．３〜２０μｍの範囲が％溶射法の場合には３０〜９
０μｍの範囲が望ましい。

マトリックスとしては、ニッケルそのものを用いること
もでき、またニッケルを主体とするニッケル基合金を用
いることもできる。ニッケル基合金としては、ニッケル
と、Ｐ　、　Ｂ　、　Ｃｏ　、　Ｍｏ　。

Ｃｒ　、　Ｗ　、　Ｆｅの合金元素の少なくとも１種と
から成る合金が挙げられる。これらの合金元素は、合金
当シ０乃至４０重量係、特に２乃至３０重量係の量で存
在することができる。好適なニッケル基合金としては、
ニッケルニリンの原子比が９７：３乃至８０：２０（重
量基準）の範囲内にあるニッケルーリン合金を挙げるこ
とができる。このニッケルーリン合金は、耐摩耗性に特
に優れている。

本発明は、溶融ガラス（ゴブ）より・ぐリソンを成形す
るのに用いる組型及び口型に有利に適用できるが、ノ譬
すソンから容器等の成形品を製造するに用いる仕上げ型
にも勿論適用することができる。

上述した金型に、被膜を形成するのには、分散メツキ法
が有利に用いられる。分散メツキに先立って、金型内表
面を通常の方法、例えば、アルカリ脱脂、酸洗、エメリ
ー研磨、ショツトブラスト等により予じめ清浄にしてお
く。分散メツキ浴、即ちニッケル塩中に黒鉛を分散させ
良俗を用意し、このメツキ浴に、金型を陰極とし、ニッ
ケルを陽極として対面するように浸漬して、通電し、ニ
ッケルと共に黒鉛を被膜として析出させる。

この場合、黒鉛は分散メツキを行い難い材料であること
から、次のような配慮が一般に必要となる。黒鉛粒子を
メツキ浴中に分散させるためにメツキ浴中に界面活性剤
を添加してその分散を助長することがよい。また、共析
膜中における黒鉛量を多くするために、陽極に対して金
型の被覆すべき面を下側とし、黒鉛粒子の沈降を共析に
利用する。金型キャビティ内に均一なメツキ（共析）を
可能とするために、陽極を中心にして、金型を往復回転
（揺動）させ、キャビティのどの面にも黒鉛粒子の沈降
を生じるようにする。浴中に黒鉛粒子を分散させ、これ
を保持するために液の攪拌が必要であるが、液の流れが
あると黒鉛粒子の析出が生じにくくなることから、攪拌
のオン及びオフ操作を反復して行うのが有効である。更
に、黒鉛粒子の沈降による析出とメツキ金属粒子の成長
とがバランス良く生じることが必要であり、もし、黒鉛
粒子の沈降が厚い層の形で生じると緻密な被膜の形成が
困難となるから、一定時間間隔毎に堆積黒鉛粒子層を再
分散させるのがよい。この操作は、前述した攪拌のオン
操作により行われる。

メツキ基本浴としては、ワット浴、スルファミン酸浴、
塩化物浴等公知の浴が何れも使用できる。

この場合、メツキ浴中に亜リン酸等を添加する等、Ｎ１
−Ｐ合金形成浴を使用すると、メツキ破膜の耐磨耗性が
飛囮的に増大する。

尚、一般にＮ１−Ｐ合金メツキ皮膜の形成は、次亜リン
酸塩を用いる無電解メツキで行われるが、黒鉛を共析さ
せる分散メツキでは、界面活性剤を分散剤として使用し
なければならないことから、無電解メツキによる皮膜形
成は困難である。

本発明において、メツキ皮膜中の黒鉛量の制御は、浴中
に添加する黒鉛量を調節することにより、また攪拌のオ
ン・オフの間隔、電流密度及び浴…を調節することによ
り行い得る。

本発明のガラス成形用金型におけるニッケルー黒鉛被膜
は、被膜の潤滑性及び耐摩耗性の点から０．１以上、特
に０．２以上の平滑度定数を有することが特に望ましい
。

平滑度定数は、その測定法を説明するための第３図にお
いて、表面粗さ測定でのグロファイル偉針法）で、基準
長さをＬとし、断面曲線の山の部分の平滑部の長さをＡ
とし、基準長さ当りのＡの合計′Ｊｔ（長さ）をΣＡと
すれば で表わされる。

ここでＡは、下記の測定条件で得られた７’ｏフアイル
のうち、断面曲線の山の部分の平滑部分のことで、断面
曲線の平均ｆａ０に対し＋１５度又は−１５度以内の角
度を肩する部分で、かつその部分の長石が１０μｍ以上
あるものをいう（＊　ＪＩＳＢ０６０１参照）。

測定条件 触針先端半径　５μｍ 走査速度　０．０３調／Ｓ 走査距離（基準長さ）　　０．８ｍ チャート目盛の倍率 測定数ニ一つの試料につき場所を変え１０回測定を行い
、それぞれ求め念平滑度定数 を平均してその試料の平滑度定数とす る。

分散メツキ法によって形成されたニッケルー黒鉛被膜は
、そのままではニッケル金属粒子の成長が面に対して垂
直方向に主として生じるため、表面に鋭利な凸部が形成
され、潤滑性及び耐摩耗性が劣る傾向がある。本明細書
で規定した平滑度定数は上記表面凸部がどの位平滑化さ
れているかを示すものである。この平滑化は、分散メツ
キにより形成され次ニッケルー黒鉛被膜をバニシング加
工に賦することによシ達成される。即ち、バニシング加
工では被膜表面の前記凸部が押しつぶされて平滑化され
るものである。普通に用いられるエメリー研摩では、こ
のような作用は期待されず、平滑度定数は０．１よりも
低い。この理由は、被膜中の黒鉛が柔かく、脆いためと
思われる。バニシング処理はガラスピード、鋼ビード等
を用いて行うことができる。

本発明のニッケルー黒鉛被膜の形成は、上に説明した分
散メツキ法に限定されず、溶射法によっても行うことが
できる。溶射は、大気中、不活性雰囲気或いは真空中で
行うことができるが、大気中で行う場合には、グラファ
イトの燃焼が生じないように、黒鉛粒子の周囲がニッケ
ルで被覆されたものを使用して行うことが望ましい。ま
た、この被膜形成は、真空蒸着、スパッタリング、イオ
ンブレーティング等のそれ自体公知の他の手段でも行い
得る。

本発明において、金型内面に形成するニッケルー黒鉛メ
ツキ被膜の厚みは、一般に１０乃至６００μｍの範囲内
にあるのがよい。即ち、１０μｍよりも低い場合には、
被膜の耐久寿命の点で好ましくなく、また６００μｍよ
りも厚くすることは、被膜形成の点で困難があると共に
、経散的にも格別の利点が得られない。分散メツキ法で
は１００μｍ以下の膜厚とするのが有利であり、溶射法
では３０〜６００μｍの比較的広い範囲の膜厚とするこ
とができる。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 実施例金型ｌ 金型をトリクレン脱脂し、次に水酸化ナトリウム５０１
Ｐ／ｌ、界面活性剤１５１Ｐ／ｌの電解脱脂液中にて５
０℃で陰極電流密度１０　Ａ／ｄｍ”で１分間電解脱脂
を行い、水洗後５チ硫酸水溶液中に室温で２０秒間浸せ
きさせ酸洗を行った。更に水洗した後火のような浴組成
及び黒鉛濃度からなるメツキ浴中でニッケルを陽極とし
て電流密度Ｉ　Ａ／ｄ−で金型内表面に９０分間メツキ
を行った。なおこの時の浴−は４．０で浴温度は４５℃
で行った。

メツキ浴 この様にして本発明による金型を得た。なおこの被膜の
組成はニッケル６７重量％、黒鉛３３重量俤であシ、被
膜の厚みは８０μｍである。又平滑度定数は０．０７で
ある。

実施例金型２ 金型を実施例金型１と同様に前処理を行い、次に示すよ
うな浴組成及び黒鉛濃度からなるメツキ浴中でニッケル
を陽極として電流密度３　Ａ／ｄｒｎ”で金型内表面に
３０分間メツキを行った。この時の浴−は１．４、浴温
は６０℃で行りた。

メツキ浴 この被膜の組成はニッケル７２重量％、黒鉛２８重量％
であ）、厚みは４０　ｆｉｍであった。又平滑度定数は
０．０９であった。

実施例金型３〜７ 実施例金型３ 金型をトリクレン脱脂し、次に内表面を＋６００のエメ
リーで磨き清浄にした後火に示すような浴組成及び黒鉛
（平均粒径３μｍ）濃度からなるメツキ浴中でニッケル
を陽極として電流密度Ｉ　Ａ／ｄｍ”で金型内表面に１
２０分間メツキを行った。この時の浴−は２．５浴温は
５５℃で行った。この被膜の組成はニッケル８６重量％
、リン８ｉｆｌＬ、黒鉛６重量％である。

メツキ浴 メツキ後水洗、乾燥を行い、メツキ面を＋１２００のエ
メリーでメツキ厚みが５０μｍになるように研磨した。

又この被膜の平滑度定数は０．０８であった。

実施例金型４は黒鉛濃度ｓ　ｔ／ｌ　（平均粒径３μｍ
）、メツキ時間１２０分で 実施例金型５拡黒鉛濃度１０　Ｐ／ｌ　（平均粒径３μ
ｍ）、メツキ時間１００分で 実施例金型６は黒鉛濃度１５め４（平均粒径３μｍ）、
メツキ時間９０分で 実施例金型７は黒鉛濃度２０　Ｐ／ｌ　（平均粒径３μ
ｍ）、メツキ時間８０分 で行い、他は全て実施例金型３と同じ条件で行った。こ
れらの金型の被膜組成、厚み、平滑度定数はそれぞれ次
の通シである。

実施例金型４、ニッケル７８重量％、リン８［：チ、黒
鉛１４重量俤、厚み５０μｍ、平滑度定数０．０９ 実施例金型５、ニッケルア１重量慢、リンフ重量％、黒
鉛２２重量％、厚み５０μｍ、平滑度定数０．０９ 実施例金型６、ニッケル５８ｍＭ％、リン６Ｊｔ量チ、
黒鉛３６重量％、厚み５０１１ｍ　、平滑度定数０．０
９ 実施例金型７、ニッケル４４重ｆ１％、リン５重２チ、
黒鉛５１重量％、厚み５０μｍ、平滑度定数０．０９ 実施例金型８ 実施例金型４と同じ条件でメツキ及びエメリー研磨を行
った後半径５龍のガラス球で平滑度定数が０．２４にな
るようにバニシングを行った。なお破膜組成及び厚みは
実施例金型４と同じである。

実施例金型９ 実施例金型５と同じ条件でメツキ及びエメリー研磨を行
った後、半径５Ｂのガラス球で平滑度定数が０．２７に
なるようにバニシングを行った。被膜組成及び厚みは実
施例金型５と同じである。

実施例金型１０〜１３ 実施例金型６と同じ条件でメツキ及びエメリー研磨を行
った後、半径５ｆｉの鋼球でバニシングを行い、それぞ
れ平滑度定数０．１２（実施例金型１０）、０．２１（
実施例金型１１）、０．４７（実施例金型１２）、０．
９０（実施例金型１３）を得た。被膜組成は実施例金型
６と同じであシ、厚みはそれぞれ５０μｍ、５０μｍ１
４５μｍ・３５μｍであった。

実施例金型１４ 金型をシｌットプラストにより清浄にした後、ｉ４ウダ
ーフレーム溶射法によシ金型内表面にニッケル中に黒鉛
を分散した被膜を被覆した。この時用いたパウダーの組
成はニッケル’ｔｓｘｍｓ、黒鉛２５重量％であシ、黒
鉛の粒径は３０〜９０μｍであった。

以上実施例金型１〜１４の内表面に被覆した被膜の組成
、膜厚、平滑度定数を表１に示した。

表１ 比較例 比較例金型ｌ 鋳鉄よシなる金型（粗製及び口型）Ｋ油性の潤？ｕ型剤
（スワビングコンノ譬つンド＞　をｍ布した。

比較例金型２ 金型内表面に通常行われている無電解メツキ法によ〕ニ
ッケルーリンのメツキ被膜を被覆した。

この組成はニッケル９０重量％、リン１０重Ｊ！Ｅチで
あシ、厚みは３５μｍであった。

比較例金型３ 比較例金型２に油性の潤滑離形剤を塗布した。

比較例金型４ 金型内表面に固体潤滑剤（黒鉛又は黒鉛と窒化硼素）２
０重量％、結合剤（重リン酸アルミニウム）２０重量％
、酸性水溶液６０重量％からなる潤滑離型剤をスプレー
°によシ塗布した。この時の被膜厚みは乾燥状態で５０
μｍであった。

以上本発明による金型（粗製及び口型）１〜４と比較例
として４種類の金型計１６種類について次のような評価
を行った。

試験（１）、金型内表面に被覆した被膜の潤滑性を比較
するために金型にゴブを投入し、コ０ブの金型内への流
動状態を評価した。

試験（２）、被膜の耐熱性（耐熱劣化性）及び潤滑性を
比較するために金型を５００℃で３日間保持した後にこ
の金型にゴブを投入し、ゴブの金型内への流動状態を評
価した。

試験（３）、金型にがブを投入してノ譬すソンを成形し
、被膜の耐久性をゴブのショツト数で比較した。

同時に離型性やシワ、スジの発生状態等・量りソンの表
面状態を観察し評価した。

評価結果 評価結果を表２に示した。この結果から明らか表ように
本発明による金型（実施例金型１〜１４）は Ｏ比較例金型１のように油性の潤滑離型剤に比し著しく
耐熱性、耐久性が優れている。

Ｏ比較例金型４のような黒鉛と無機バインダーからなる
固体の潤滑離型剤と比べても耐熱性に優れ、耐久性も約
１．７〜４倍となる。

Ｏ被膜表面の平滑度定数を０．１以上にすることによシ
被膜の潤滑性が向上し、ゴブの金型内への流動が更に良
くなる。

又比較例金型１〜４の結果から、 ０比較例金型２のようにニッケルとリンのみからなる被
膜と被覆した金型では試Ｊ　（１）の結果から明らかな
ようにゴブの金型内への流動性が悪く、組型や口型への
使用は不適である。

０比較例金ｆｆ１１．３及び４のように油性の潤滑離型
剤又は固体潤滑剤と結合剤及び酸性水溶液からなる潤滑
離型剤を金型内表面に塗布したものは試験（１）の結果
では良い。しρ為し試験（２）ではいづれも悪くなり、
ゴブが金型内へ流動していかなかったり、シワが多く発
生したりして実用上金型としては使用不可となる。金型
は実際には５００℃前後で使用されるのであるから試験
（１）よりも試験（２）の方が被膜の性能を判断する評
価方法として適切であることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガラス晟形用金呈の断面図、第２図は
第１図の被膜の拡大断面図、第３図は平滑度定数の測定
チャートからの平滑度定数の算出を説明するための説明
図である。 １・・・金型基本、２・・・被膜、３・・・マトリック
ス、４・・・黒鉛粒子、５・・・被膜表面。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス金型内表面にニッケル又はニッケルを主体
   とするニッケル基合金をマトリックスとして黒鉛粒子を
   分散させた被膜を被覆したことを特徴とするガラス成形
   用金型。
2. （２）被膜中に黒鉛が５〜７０重量％の量で分散されて
   いる特許請求の範囲第１項記載のガラス成形用金型。
3. （３）被覆した被膜の平滑度定数が０．１以上である特
   許請求範囲第１項記載のガラス成形用金型。
4. （４）黒鉛粒子が０．３〜９０μｍの粒子径を有する特
   許請求の範囲第１項記載のガラス成形用金型。
5. （５）被膜が１０〜６００μｍの厚みで設けられている
   特許請求の範囲第１項記載のガラス成形用金型。
6. （６）ニッケル基合金がニッケル：リンの原子比が９７
   ：３乃至８０：２０の重量比にあるニッケル・リン合金
   である特許請求の範囲第１項記載のガラス成形用金型。
7. （７）被膜が分散メッキにより形成されたものである特
   許請求の範囲第１項記載のガラス成形用金型。