KR101423761B1 - 베이킹 윤활 이형제층을 갖는 성형용 금형의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

윤활 이형제층을, 층내의 발포나 층의 박리, 표면 거침 등의 문제를 발생시키지 않고 베이킹하여, 윤활성에 편차가 적은 윤활 이형제층을 구비한, 유리 성형용 금형을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 당해 방법은 금형면에 베이킹된 윤활 이형제층을 갖는 유리 성형용 금형의 제조 방법으로서, 윤활 이형제를 도포한 그 금형면을 그 금형면의 온도가 소정 베이킹 온도에 도달할 때까지 고주파 자속에 노출시켜 가열하는 것을 특징으로 한다.

유리 성형용 금형

Description

베이킹 윤활 이형제층을 갖는 성형용 금형의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING MOLD HAVING BAKED LUBRICANT RELEASING AGENT LAYER}

본 발명은 유리 성형용 금형으로서, 금형면 (즉, 성형되는 유리와 접촉하는 면) 에 베이킹된 윤활 이형제층을 갖는 금형의 제조 방법에 관한 것으로서, 자세하게는 윤활 이형제층의 베이킹에 고주파 유도 가열을 이용한 제조 방법에 관한 것이다.

유리 성형용 금형을 이용한 유리 제품의 제조를 위해서는 용융된 원료 유리 덩어리 (고브 ; gob) 와 금형 (통상은 주철제) 의 금형면 사이의 미끄러짐을 좋게 하여 유리 성형품 표면의 문제를 방지하고, 또한 성형품의 이형을 좋게 하기 위하여, 금형면에 윤활 이형제가 적용된다. 윤활 이형제로는 예로부터 유성의 액체에 흑연을 분산시킨 것이 알려져 있다. 이것은 성형에 앞서 금형면에 도포되는데, 내구성이 낮고, 고온의 고브에 접하여 산화되거나 성형품의 표면에 전착됨으로써 심하게 손모되기 때문에, 빈번하게 도포할 필요가 있다. 이에 대하여, 알루미늄, 크롬, 지르코늄 또는 니켈 등의 제 1 인산염과 중화제로서의 부틸아민, 디프로필아민, 모노에탄올아민 등의 지방족 아민과, 물 또는 알코올 등의 용매로 이루어지고, 금형면에 도포하여 250∼350℃ 등의 온도에서 약 1∼2 시간 오븐 중에서 베이킹 고화시켜 이용하는 윤활 이형제가 알려져 있다 (특허 문헌 1). 그러나, 이 방법으로 베이킹한 경우, 금형면 상의 윤활 이형제층 내의 발포, 층의 박리, 표면 거침 등의 문제가 발생하는 경우가 많아, 성형품의 표면에 문제를 발생시켜 금형의 내 (耐) 사용 시간도 대폭 단축되는 경우가 있었다. 또, 금형면에 대한 윤활 이형제의 베이킹 완료시에는 언듯 보기에 양호한 표면 상태를 나타내고 있어도, 고온의 용융 유리와 접촉했을 때, 단시간에 발포, 박리, 표면 거침 등의 문제가 발생하는 경우가 있고, 이것을 이용하여 성형한 유리 제품에 역시 악영향을 미쳐 금형의 내사용 시간까지 단축시키는 결과가 되었다. 나아가서는, 베이킹된 윤활 이형제층의 품질 편차가 컸다. 다수의 금형을 동시에 이용한 유리 제품의 대량 생산에 있어서는 개개의 금형에 대하여 베이킹된 윤활 이형제층의 상태를 하나 하나 체크하는 것은 현실적으로 불가능하기 때문에, 결국, 가장 빨리 문제를 일으킨 금형에 맞추어, 모든 금형에 대하여 일제히 오일 도포 (흑연 등을 함유하는 광물유의 도포) 등의 처치를 하거나, 그렇지 않으면 모든 금형에 대하여 재차 윤활 이형제의 도포 및 베이킹 공정으로 보내는 비효율적인 작업을 피하기 어려웠다.

나아가서는, 이 방법에서는 베이킹된 윤활 이형제층 표면 마찰 계수의 금형간에서의 편차가 크고, 용융 유리 (고브) 가 예를 들어 블랭크형 (한 쌍의 하프 금형으로 이루어진다) 내에 미끄러져 들어갈 때 그 미끄러짐이 안정되지 않고, 그에 의해 성형품에 결함이 발생한다는 문제가 있었다.

또한, 그러한 윤활 이형제층의 성능과는 별도로, 이 종래 방법은 윤활 이형제의 베이킹에 1∼2 시간이라는 많은 시간을 필요로 하는 것도, 유리 성형품의 제 조 공정 효율화를 도모하기에 큰 제약 요인으로 되어 있었다.

[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 소57－38339

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

상기 배경 하에서, 본 발명은 윤활 이형제층을 층내의 발포나 층의 박리, 표면 거침 등의 문제를 발생시키지 않고 베이킹하고, 윤활성에도 편차가 적은 베이킹된 윤활 이형제층을 갖는 유리 성형용 금형의 제조 방법, 특히, 베이킹 공정이 종래보다 훨씬 단시간에 끝나는 방법의 제공을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 목적을 위한 검토 과정에 있어서 본 발명자는 종래의 베이킹된 윤활 이형제층의 문제의 원인이, 금형면에 존재하는 다수의 현미경적 크랙 내에 침투하고 있는 유분이나 윤활 이형제의 용제가 베이킹시에 있어서 금형면에 대해 삼출되는 것, 그리고 이것이 삼출될 때에는 윤활 이형제층은 오븐 (전기로 등) 분위기 하에서 고화되고 있기 때문에 삼출물 또는 그 증기가 금형면과 윤활 이형제층의 경계면에 갇히는 것이, 윤활 이형제층의 발포, 층의 박리, 표면 거침 등을 발생시키는 문제의 주된 요인이라는 것을 발견하였다.

이 발견에 기초하여 본 발명자는 윤활 이형제를 도포한 금형을 오븐 내에 두는 것과 같이, 고온의 분위기에 노출시켜 윤활 이형제층의 표면측으로부터 가열하는 것이 아니라, 금형 쪽을 직접 가열함으로써 금형측으로부터 윤활 이형제층을 가열하여 베이킹하는 형태를 취함으로써, 베이킹된 윤활 이형제층의 문제 발생을 억제할 수 있다는 가능성에 주목하고, 더욱 검토를 거듭한 결과, 금형의 가열 방법으로서 고주파 유도 가열을, 단, 억제된 출력 조건 하에서 이용함으로써, 균일한 윤활 이형제층을 극히 단시간에 형성할 수 있다는 것을 발견하고, 그에 기초하여 본 발명을 완성시켰다.

즉 본 발명은 이하를 제공한다.

(1) 금형면에 베이킹된 윤활 이형제층을 갖는 유리 성형용 금형의 제조 방법으로서, 윤활 이형제를 도포한 그 금형면을 그 금형면의 온도가 소정 베이킹 온도에 도달할 때까지 고주파 자속에 노출시켜 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.

(2) 금형면에 베이킹된 윤활 이형제층을 갖는 유리 성형용 금형의 제조 방법으로서, 윤활 이형제를 도포한 그 금형면을 고주파 유도 가열 코일에 소정의 위치 관계로 대향시키고, 그 금형면이 가열 개시로부터 소정 시간에 소정 베이킹 온도에 도달하도록 설정한 출력으로, 그 소정 시간에 걸쳐 그 고주파 유도 가열 코일에 고주파 전류를 통하게 하고 그 금형면을 고주파 자속에 노출시켜 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.

(3) 그 소정 베이킹 온도가 300∼600℃ 범위 내의 온도인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2 의 방법.

(4) 가열을 위해서 그 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 시간이, 5 초∼30 분 범위의 시간인 것을 특징으로 하는 상기 1 내지 3 중 어느 하나의 방법.

(5) 그 고주파 유도 가열 코일이 적어도 일부가 그 금형면에 대하여 50㎜ 이내의 거리까지 접근하고 있는 것인 상기 2 내지 4 중 어느 하나의 방법.

(6) 그 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 동안, 그 금형면과 그 고주파 유도 가열 코일을 상대 운동시키는 것인 상기 2 내지 5 중 어느 하나의 방법.

(7) 그 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 동안, 그 금형면과 그 고주파 유도 가열 코일을 상대적으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 상기 6 의 방법.

(8) 그 회전의 속도가 적어도 20rpm 인 상기 7 의 방법.

(9) 복수의 부분 금형을 상호 전기적으로 접속시키고, 또한 이웃하는 금형면의 가장자리끼리의 사이에 1㎜ 이상 폭의 간극을 유지하여 맞추고 고정시킨 상태에서, 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 것인 상기 1 내지 8 중 어느 하나의 방법.

발명의 효과

상기 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 종래에 비하여, 문제가 없는, 윤활성이 풍부하고 균질·평활한 베이킹된 윤활 이형제층을 성형면에 구비한 유리 성형용 금형을 매우 단시간에 얻을 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

고주파 유도 가열이란, 고주파 유도 가열 코일에 고주파 전류를 통전시켜 고주파 자속을 발생시키고, 코일 근방에 배치한 도체를 그 고주파 자속에 노출시켜, 그 도체를 그 자속이 관통하는 것에 기인하는 전자 유도 작용에 의해 그 도체면을 가열하는 방법을 말한다. 본 발명에 있어서 「고주파」란, 1㎑∼400㎑ 범위이면 되고, 이 주파수 범위이면, 어떠한 것도 바람직하게 이용할 수 있다. 따라서 주파수는 10㎑, 20㎑, 30㎑, 50㎑, 60㎑, 100㎑, 200㎑ 등, 적절하게 선택하면 된다. 예를 들어, 20㎑∼60㎑ 의 주파수가 편리하게 이용된다.

고주파 유도 가열 코일은 고주파 전류를 통하게 하기 위한 코일로서, 그 형태에 특별한 한정은 없다. 통상은 냉각수를 내부에 순환시키는 형태의 파이프로 이루어지는 코일이다.

예를 들어 유리병의 성형에는 블랭크형, 배플, 넥 링 (neck ring), 바닥형 (bottom plate), 블로형 등의 금형이 이용된다. 블랭크형은 고브를 받아들여 금형면을 따른 형상의 패리슨 (parison) 을 형성하기 위한 금형으로, 패리슨 형성시에 있어서 그 바닥 부분을 누르는 형태가 배플이다. 넥 링은 블랭크형, 배플, 플런저와 함께 사용되며, 패리슨 형성시에 병의 입구 부분을 성형하기 위한 금형이다. 바닥형 및 블로형은 그들이 둘러싸는 캐비티 내에서 패리슨을 블로우함으로써 유리병의 최종 형상을 만들기 위한 금형이다. 본 발명을 사용함에 있어서는 예를 들어, 블랭크형, 배플, 넥 링, 바닥형, 블로형, 그밖의 유리 성형 금형마다, 그들 금형면에 종래 이용되고 있는 베이킹용 윤활 이형제를 도포하고, 금형면에 대향시킨 고주파 유도 가열 코일에 통전시켜 윤활 이형제를 베이킹한다. 코일을 금형면에 대향시키는 양태는 임의이지만, 양자가 접근해 있을수록 에너지 효율이 높다. 따라서 그 점으로부터는 코일 표면을 금형면에 접근시켜 두는 것이 바람직하다. 통상, 양자가 50㎜ 이내, 예를 들어 10㎜ 정도나, 추가로 2∼5㎜ 정도까지 가까워지도록 코일의 권취 형상을 조절해도 된다. 에너지 효율을 희생시킨다면, 코일 형상의 조절 곤란 등에 따라, 금형면과 코일의 거리를 멀리 해도 된다. 따라서, 코일의 감긴 형상은 특별히 한정 되지 않는다. 예를 들어 통 형상 또는 반통 형상의 금형면에 대해서는 예를 들어 나선 코일 형상으로 하는 것이 에너지 효율이 좋기 때문에 바람직하지만, 그러한 코일의 제작이 곤란하다면, 개략 U 자 형상 그 외의 단순한 싱글 루프 코일 형상으로해도 된다. 본 발명에 있어서는 고주파 전류를 통하게 하여 대상물을 가열하기 위한 단순히 개략 U 자 형상인 형태의 도전체도 「고주파 유도 가열 코일」이라고 한다. 또, 배플나 바닥형의 금형면 등과 같이, 요/철면을 포함한 원반 형상의 금형면에서는 그 형상을 따르는 소용돌이 형상의 코일로 하면 에너지 효율이 좋지만, 형상 가공의 편의상, 개략 U 자 형상 등 단순한 형상의 코일로 해도 된다.

윤활 이형제를 도포한 유리 성형 금형의 금형면의 유도 가열은 전체적으로 금형을 구성하는 각 금형에 대하여 개별적으로 처리해도 되나, 그들 복수를 조합하여 처리할 수도 있다. 예를 들어, 유리병의 성형에 있어서 이용하는 블랭크형은 반통 형상의 금형면을 각각 구비한 한쌍의 하프 금형으로 이루어지나, 각 하프 금형에 대해서 각각 처리해도 되고, 또 양자를 합쳐 통 형상의 금형면을 구성하고, 그 캐비티 내에 고주파 유도 가열 코일을 삽입하여 가열해도 된다. 후자의 방법은 전자의 방법에 비하여 에너지 효율이 매우 높아 바람직하다. 금형면의 형상이 허락하는 한, 블랭크형과 배플, 또는 블랭크형과 넥 링을 맞추고, 캐비티 내에 고주파 유도 가열 코일을 삽입하여 가열해도 된다.

한쌍의 하프 금형이나, 블랭크형과 배플 등, 복수의 부분적인 금형을 단순하게 합쳐 그들의 금형면을 유도 가열하면, 이웃하는 맞춘 부분 금형의 가장자리 사이에 스파크가 발생하여, 그 부분이 융해된다. 이를 방지하는 방법을 검토한 결과, 이웃하는 부분 금형끼리의 전기적 접속을 유지한 상태에서 성형면이 대향하는 가장자리 사이에 간극 (1㎜ 이상) 을 비워둠으로써 방지할 수 있다는 것을 발견했다. 이를 위한 간편한 방법은 부분 금형끼리의 맞춤면에 양도체편 (예를 들어 구리판) 을 그 가장자리가 금형면으로부터 약간 (1㎜ 이상) 후미진 위치에 오도록 끼워넣어 부분 금형끼리를 고정시키는 것인데, 부분 금형의 형상이나 구조에 맞추어 적절한 방법을 채용하면 된다.

금형면의 가열은 기어, 베어링, 샤프트 등의 담금질 등에 행하여지고 있는 유도 가열과 같은 순간의 가열이나 작열에 이르기까지의 가열이 아니라, 완만하게 행하도록 할 필요가 있다. 즉, 금형면의 온도로서 300∼600℃ 의 범위가 있는 온도를 목표로 하여, 약 5 초 이상 시간을 들여 그 목표로 한 온도까지 (본 발명에 있어서 「베이킹 온도」라고 한다.) 승온되도록, 유도 가열로서는 완만한 가열 조건을 설정할 필요가 있다. 이는 5 초 미만으로 승온시키면, 그 사이에 금형면의 현미경적 크랙으로부터 금형면과 윤활 이형제층 사이에 삼출된 용매나 그 증기가, 윤활 이형제의 소결 전에 완전하게 빠지지 않고 갇힐 우려가 있기 때문이다. 5 초 이상의 시간을 들여, 금형측으로부터 이에 접한 윤활 이형제층을 가열함으로써, 삼출된 용매나 증기를 윤활 이형제층 표면으로부터 방출시키는 등에 의해, 금형면과 윤활 이형제층의 경계면으로부터 제거할 수 있다. 이것은 금형면에 대한 윤활 이형제의 고착성을 높이고, 또한, 기포나 표면 거침 등이 없는 균질한 윤활 이형제층으로서 베이킹할 수 있도록 한다. 그 결과, 베이킹된 윤활 이형제층의 마찰 계수도 금형 간에서 균일화된다. 또, 본 발명에 의해 베이킹된 윤활 이형제층의 마찰 계수가 종래 방법에 따르는 것에 비교하여 저하된다는 것도 발견되었다. 이들은 금형면에 접촉한 고브의 유동을 매끄럽게 하여, 흐름의 불균일을 없애, 패리슨 제품 표면의 문제 발생을 감소시키는데 도움이 된다. 또, 유리 성형품의 대량 생산에 이용하는 다수의 형태 간에서의 윤활 이형제층 균질화 및 마찰 계수 균일화도 달성할 수 있기 때문에, 생산 전체를 통하여 공정 관리가 용이해져, 금형에 대한 윤활 이형제 처리의 베이킹 빈도도 줄일 수 있게 된다. 추가로는, 윤활 이형제의 베이킹 시간이 큰폭으로 단축되기 때문에, 작업 효율의 현저한 개선을 달성할 수 있다.

금형면의 승온은 5 초 이상을 들여 행하는 한, 그 시간의 길이에 특별히 제한은 없다. 단, 너무 장시간을 들여도 쓸모가 없고, 유도 가열시의 전압 레벨 등의 미조정 등, 조건 설정이 번잡해질 뿐이다. 통상은 30 분 이내의 어느 시간에 금형면이 소정 베이킹 온도에 이르도록 하면 되고, 예를 들어 8 초∼10 분, 또는 10 초∼5 분 범위에 있어서 고주파 자속에 노출시키는 시간 (본 명세서에 있어서, 「가열 시간」이라고도 한다.) 을 설정하도록 해도 된다.

금형면의 온도가 소정 베이킹 온도에 이르면, 그 이상의 가열은 불필요하므로, 가열을 멈추고 금형을 방랭시키면 된다. 단, 금형 온도를 어떤 레벨로 유지시켜 두고자 하는 경우에는, 예를 들어 전압을 내려 유도 가열을 유지하는 등에 의해, 원하는 시간 보온을 행해도 된다.

금형면을 본 발명의 목적에 맞춘 방법으로 가열하기 위해서는 사용하는 특정 형상의 금형 (각 부분 금형 또는 그들 중 몇 개를 조합한 것) 과, 그들의 유도 가열에 각각 이용하는 특정 형상의 고주파 유도 가열 코일을 미리 특정 위치 관계에 배치한 후, 전압 및 주파수 조건을 설정한다. 이 때에 있어서, 유도 가열시의 금형면의 온도 검출이 필요하다. 금형면의 온도 검출은 예를 들어 방사 온도계를 이용해도 되고, 또, 설정된 베이킹 온도 (예를 들어, 300℃, 310℃, …350℃, …390℃, 400℃, 420℃ … 등) 에서 융해되는 물질을 포함하는 크레용 타입의 시판되는 온도 검출 마커 중 원하는 검출 온도인 것 (예를 들어, 400℃ 에서 융해되는 템필 스틱 TSC0400, Tempil사, New York) 으로 금형면을 마킹해 두고, 유도 가열시의 변화를 관찰함으로써 행해도 된다. 특정 형상의 고주파 유도 가열 코일을 특정 위치 관계로 배치한 특정 형상의 금형면을 원하는 범위 내의 시간에서 소정 베이킹 온도에 도달시키기 위한 주파수 및 전압 조건 그리고 동일 조건 하에서 가열에 필요로 하는 시간이, 이렇게 하여 일단 결정되면, 그 후는 윤활 이형제를 도포한 동일 형상의 금형 및 고주파 유도 가열 코일을 동일 조건으로 이용하여, 당해 베이킹 온도에 이르는데 필요로 한 것과 동일한 길이의 시간에 걸쳐 유도 가열을 행함으로써, 목적으로 하는 가열 및 베이킹을 달성할 수 있다. 이용하는 주파수와 전압은, 유도 가열의 속도에 쌍방 모두 관계하지만, 예를 들어 주파수를 수 10㎑ 로 고정시켜 두고, 적절하게 낮은 전압으로부터 시작하여 금형면이 소정 베이킹 온도에 이를 때까지의 시간을 계측하는 것을, 전압을 점증시켜 몇 차례 반복함으로써, 5 초 이상으로 적절한 길이 (예를 들어 10 분 이내) 의 시간에 금형면을 소정 베이킹 온도에 도달시키는 조건을 간단하게 발견할 수 있다. 이렇게 하여, 소정 조건 하에서 가열했을 때 금형면이, 소정 베이킹 온도에, 의도한 범위 내의 어느 시간 (t) 에 달한 것이 판명되면, 실제 베이킹시에 있어서는 동일 가열 조건 하에 그 시간 (t) 에 걸쳐 가열을 행하면 된다.

또, 유도 가열시에 있어서는 금형과 고주파 유도 가열 코일을 상대적으로 정지시켜 두어도 되지만, 가열 편차가 생기는 가능성을 최소한으로 하기 위해서는 상호 위치 관계를 유지한 상태에서 상대적으로 회전시키는 것이 보다 바람직하다. 회전 속도는 특별히 한정되지 않지만, 적어도 20rpm 인 것이 바람직하고, 30rpm 이상인 것이 보다 바람직하다. 회전 속도에 상한은 없지만, 너무 고속으로 하여도 쓸모가 없어, 예를 들어 120rpm 보다 고속으로 할 필요는 없다. 통상은 30∼60rpm 범위에서 적절하게 선택하면 충분하다. 이 상대적 회전은 금형 코일 중 어느 쪽이든 일방을 타방에 대해서 회전시킴으로써 행하면 되지만, 통상은 코일은 정지시키고, 금형을 회전대 상에 설치하여 회전시키는 것이 편리하다. 또, 예를 들어, 반통 형상의 금형면을 갖는 부분 금형의 경우에는 그들의 축 방향을 따라 금형과 코일을 상호에 대해서 왕복 운동시켜도 된다. 벨트 상 어떤 속도로 흐르는 다수의 금형에 대해서, 그들 금형면에 근접하는 소정 위치에 배치한 코일을 접근시킴으로써, 순차 가열 처리해도 된다.

또한 본 발명에 있어서, 금형면의 유도 가열에 의한 윤활 이형제의 베이킹에 앞서, 윤활 이형제층은 풍건, 적외선 램프, 혹은 윤활 이형제에 함유되는 용매가 휘발되는 온도의 전기로 중에 일정 시간 두는 등에 의하여 통상은 건조시켜 둔다. 그러나, 유도 가열에 의해 금형면을 소정 베이킹 온도까지 어느 정도 (예를 들어, 5 분) 이상의 시간을 들여 도달시키는 경우에는, 베이킹이 일어나기 전에 용매가 휘발되어 윤활 이형제가 충분히 건조되기 때문에, 일체 불가분 또는 일련의 공정으로서 윤활 이형제의 건조와 베이킹을 연속하여 행할 수도 있다. 그 경우에는 윤활 이형제의 베이킹 공정 중에 윤활 이형제의 건조 공정도 포함되어, 선행하는 건조 공정을 별도로 형성할 필요가 없다.

윤활 이형제를 금형면에 적용하는 방법으로 특별히 제한은 없고, 스프레이 코팅, 브러싱 등, 적절한 방법으로 행할 수 있다. 본 발명에 있어서, 베이킹된 윤활 이형제층의 두께는 바람직하게는 8∼70㎛, 보다 바람직하게는 10∼50㎛, 더욱 바람직하게는 20∼40㎛ 이다. 유리 성형용 금형에 이용할 수 있는 윤활 이형제로는 윤활 성분으로서 흑연, 질화 붕소, 탄화 규소, 알루미나 또는 이황화 몰리브덴 등을 함유하는 여러 가지 조성의 것이 알려져 있으나, 본 발명은 윤활 이형제를 금형면의 옆으로부터 가열하여 베이킹한다는 종래보다 우수한 방식으로 베이킹을 행하기 때문에, 종래 알려져 있는 어떠한 소결용 윤활 이형제도, 본 발명에 있어서 바람직하게 이용할 수 있다.

실시예 1

이하, 전형적인 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하나, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 의도하지 않는다.

[고주파 유도 가열에 의한 윤활 이형제의 베이킹]

유리 성형 금형으로서 유리병 성형용 블랭크형 5 종 (시험 번호 1∼5) 을 준비했다. 시험 번호 1∼5 에 속하는 블랭크형은 각각, 중량 211g, 210g, 605g, 118g 및 118g 의 유리병을 제조하기 위한 블랭크형이다. 또, 윤활 이형제로서 다음 조성인 것을 조제하고, 금형면에 스프레이 코팅하여, 시험 번호 1∼3 에 속하는 각 블랭크형은 윤활 이형제 베이킹 전에 약 1 시간 자연 건조시켰다.

＜윤활 이형제 조성＞

제 1 인산알루미늄 (50wt%) … 300g

에틸아민 (70wt%) … 200g

메탄올 … 500g

에틸렌글리콜모노메틸에테르 … 100g

디에틸렌글리콜모노메틸에테르 … 50g

흑연 … 100g

점토 … 2g

전체량 … 1252g

유도 가열에는 닛폰 전자 공업 (주) 제조의 고주파 유도 가열 장치를 이용했다. 또, 블랭크형을 구성하는 한쌍의 하프 금형끼리를 양자의 맞춤면에 두께 2㎜ 의 구리판을 사이에 둔 상태에서 고정시킴으로써, 한쌍의 금형의 금형면 가장자리끼리 사이에 그 구리판 두께에 상당하는 거리가 확보되도록 했다. 또 구리판의 가장자리는 금형면의 가장자리로부터 1㎜ 이상, 맞춤면의 중앙 방향으로 후퇴시켜 배치했다.

유도 가열 코일은 상기의 조합 블랭크형의 바닥부 측으로부터 삽입하여 금형면으로부터 약 3㎜ 떨어진 상태로 배치할 수 있는 형상인 것으로 했다.

주파수 40㎑, 유도 가열 코일로부터 금형면까지의 거리 약 3㎜ 이고, 표 1 에 나타낸 조건으로 금형면을 유도 가열함으로써, 윤활 이형제를 베이킹했다. 또한, 시험 번호 4 및 5 에 속하는 블랭크형에 대해서는 표 1 에 기재된 각 조건에 의한 건조를 위한 공정 (2kV, 2A) 을 베이킹 공정의 최초에 포함시켰다. 윤활 이형제의 베이킹을 위한 가열은 금형면이 400℃ 에 이르렀을 때 가열을 종료했다. 금형면의 온도 확인에는 400℃ 에서 융해되는 특징을 갖는 크레용 타입의 마커인 템필 스틱 (상품명：Tempil사, New York) 의 제품 번호 TSCO400 을 이용했다.

윤활 이형제를 베이킹한 시험 번호 1∼5 의 블랭크형의 금형면에는 발포, 박리, 표면 거침 등이 없는 평활한 윤활 이형제층이 얻어졌다. 또 시험 번호 1의 블랭크형 (n=4) 을 유리 성형품의 제조에 이용한 바, 각각 40 시간, 33.5 시간, 39.0 시간, 24.5 시간의 내사용 시간을 나타내었고, 평균으로 34.3 시간이었다. 이는 유사한 블랭크형 (중량 130g 및 145g 인 유리병의 블랭크형에 대하여, 전기로에서 각각 1 시간 및 4.5 시간 베이킹한 것에서의 내사용 시간, 각각 평균 17.3 시간 (n=3) 및 17.1 시간 (n=7) 에 비하여 길었다.

실시예 2

[베이킹한 윤활 이형제층에 대한 마찰 계수의 측정]

고주파 유도 가열에 의해 베이킹한 윤활 이형층과 오븐 중에서 베이킹한 윤활 이형제층에 대하여, 그들 표면의 윤활성을 비교 검토하기 위해서 마찰 계수를 측정했다. 측정 기술 상의 제약으로부터, 유리 성형 금형 대신에 평활하게 연마한 주철제의 직경 60㎜, 두께 10㎜ 의 원형 플레이트 (FC200재) 를 이용하고, 그 표면에 실시예 1 에 기재된 윤활 이형제를 스프레이 코팅하여, 다음 표에 나타낸 조건으로 베이킹을 행했다.

시험 번호 6∼12 의 베이킹 윤활 이형층에 대하여, 정지 마찰 계수 및 운동 마찰 계수를 각각 측정했다. 측정은 플라스틱의 미끄러짐 마모 시험 방법인 JISK7128 에 기재된 B 법에 준하고, 단 B 법과는 반대로 회전 디스크를 시료로 하고, 핀을 그 시료와 접하는 상대 재료로 하여 다음과 같이 행했다. 즉, 각 플레이트를 베이킹된 윤활 이형제층을 일방의 측으로 하여 중심 위치에서 수평한 회전축에 부착하고, 첨단을 평활하게 연마한 직경 8㎜, 길이 20㎜ 의 소다 유리제 핀의 중심을 시료의 중심으로부터 20㎜ 떨어진 위치에서 측방으로부터 일정 가중 (98.1N) 으로 윤활 이형제층에 대해서 수직으로 대고, 정지 상태로부터 회전을 시작할 때 및 정속 회전 중 (500rpm) 에 핀에 가해지는 힘을 측정하여, 각각 정지 마찰 계수 및 운동 마찰 계수를 산출했다. 또한, 유리병의 성형 공정에서의 온도에 접근시키기 위해서, 시료 및 유리 핀은 모두 500℃ 로 유지한 채로 측정을 행했다. 결과를 평균값으로 표 3 에 나타낸다.

표 3 에 나타내는 바와 같이, 시험 번호 6∼9 (고주파 유전 가열에 의한 베이킹) 에서는 시험 번호 10∼12 (오븐 중에서의 베이킹) 에 비하여, 정지 마찰 계수 및 운동 마찰 계수 모두 전체적으로 약 1/2 로 낮고, 윤활성이 풍부하다는 것이 판명되었다.

상기 시험 번호 6∼12 의 결과에 대하여, 고주파 유도 가열을 이용한 시험 6∼9 와 전기로 가열을 이용한 시험 10∼12 로 나누어 각각의 정지 마찰 계수 및 운동 마찰 계수의 평균값, 최대값, 최소값 및 표준 편차를 비교했다. 결과를 표 4 에 나타낸다.

표 4 에 나타내는 바와 같이, 고주파 유도 가열에 의해 베이킹된 윤활 이형제층에서는 전기로 가열에 의해 베이킹한 것에 비하여, 정지 마찰 계수의 표준 편차가 약 1/3, 운동 마찰 계수의 표준 편차가 약 1/5 로 모두 현저하게 작고, 시료간에서의 양마찰 계수의 편차가 억제되어 있다는 것이 판명되었다. 이는 고주파 유도 가열은 베이킹된 윤활 이형제층 성능의 금형 간에 있어서의 균일화에 유리하고, 유리 성형품의 표면 품질의 균일화에 기여함과 함께, 금형 간의 내사용성 편차 억제로 연결되어, 공정 관리상에도 유리하다는 것을 나타내고 있다.

본 발명에 의하면, 종래에 비하여 훨씬 단시간에, 게다가 윤활성이 개선되고, 균질화된 윤활 이형제층을 금형면에 베이킹한 유리 성형용 금형의 제조가 가능해지고, 그에 의해, 유리 성형품 제조 공정에 있어서의 작업 효율을 높임과 함께, 안정적인 품질의 유리 성형품 제조를 용이하게 한다.

Claims (22)

1. 금형면에 베이킹된 윤활 이형제층을 갖는 유리 성형용 금형의 제조 방법으로서, 윤활 이형제를 도포한 상기 금형면을 고주파 유도 가열 코일에 소정의 위치 관계로 대향시키고, 상기 금형면이 가열 개시로부터 소정 시간에 소정 베이킹 온도에 도달하도록 설정한 출력으로, 상기 소정 시간에 걸쳐 상기 고주파 유도 가열 코일에 고주파 전류를 통하게 하고 상기 금형면을 고주파 자속에 노출시켜 가열하는 것을 특징으로 하고, 상기 소정의 베이킹 온도가 300 ~ 600 ℃ 범위 내의 온도이고, 가열을 위해 상기 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 시간이 5 초 ~ 30 분 범위의 시간이고, 상기 소정의 베이킹 온도로의 승온이 5 초 ~ 30 분 범위의 시간을 들여 행해지는 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고주파 유도 가열 코일이 적어도 일부가 상기 금형면에 대하여 50㎜ 이내의 거리까지 접근하고 있는 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 동안, 상기 금형면과 상기 고주파 유도 가열 코일을 상대 운동시키는 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 동안, 상기 금형면과 상기 고주파 유도 가열 코일을 상대적으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 회전의 속도가 적어도 20rpm 인 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 제조 방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 금형이 복수의 부분 금형을 포함하여 이루어지고, 상기 복수의 부분 금형을 상호 전기적으로 접속시키고, 또한 이웃하는 금형면의 가장자리끼리의 사이에 1㎜ 이상 폭의 간극을 유지하여 맞추고 고정시킨 상태에서, 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 제조 방법.
7. 제 3 항 있어서,

   상기 금형이 복수의 부분 금형을 포함하여 이루어지고, 상기 복수의 부분 금형을 상호 전기적으로 접속시키고, 또한 이웃하는 금형면의 가장자리끼리의 사이에 1㎜ 이상 폭의 간극을 유지하여 맞추고 고정시킨 상태에서, 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 제조 방법.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 금형이 복수의 부분 금형을 포함하여 이루어지고, 상기 복수의 부분 금형을 상호 전기적으로 접속시키고, 또한 이웃하는 금형면의 가장자리끼리의 사이에 1㎜ 이상 폭의 간극을 유지하여 맞추고 고정시킨 상태에서, 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 제조 방법.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 금형이 복수의 부분 금형을 포함하여 이루어지고, 상기 복수의 부분 금형을 상호 전기적으로 접속시키고, 또한 이웃하는 금형면의 가장자리끼리의 사이에 1㎜ 이상 폭의 간극을 유지하여 맞추고 고정시킨 상태에서, 금형면을 고주파 자속에 노출시키는 것을 특징으로 하는 성형용 금형의 제조 방법.
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