KR20060063667A - Ceramics for a glass mold - Google Patents

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KR20060063667A KR1020050111160A KR20050111160A KR20060063667A KR 20060063667 A KR20060063667 A KR 20060063667A KR 1020050111160 A KR1020050111160 A KR 1020050111160A KR 20050111160 A KR20050111160 A KR 20050111160A KR 20060063667 A KR20060063667 A KR 20060063667A
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미키오 사카구치
히로키 호시다
케이스케 이노우에
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가오가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 탄화규소 100중량부에 대하여 6~50중량부의 탄소를 함유해 이루어지는 유리 성형틀용 세라믹스, 상기 유리 성형틀용 세라믹스로 이루어지는 유리 성형틀, 및 상기 유리 성형틀용 세라믹스를 사용하는 유리 성형틀의 제조방법에 관한 것이다. 상기 유리 성형틀은 유리 하드디스크 기판이나 유리 렌즈 등의 성형 비용의 저감에 크게 기여할 수 있다.The present invention relates to the production of glass molding molds using glass molding molds comprising 6 to 50 parts by weight of carbon based on 100 parts by weight of silicon carbide, glass molding molds comprising the ceramics for glass molding molds, and ceramics for glass molding molds. It is about a method. The glass mold can greatly contribute to a reduction in molding cost of a glass hard disk substrate, a glass lens, or the like.

유리 성형틀용 세라믹스, 유리 렌즈, 탄화규소, 이형성, 내마모성 Ceramics for Glass Molding, Glass Lens, Silicon Carbide, Release Property, Wear Resistance

Description

유리 성형틀용 세라믹스{CERAMICS FOR A GLASS MOLD}CERAMICS FOR A GLASS MOLD

본 발명은 유리 하드디스크 기판이나 유리 렌즈 등의 성형에 사용될 수 있는 유리 성형틀용 세라믹스, 상기 세라믹스로 이루어지는 유리 성형틀 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to ceramics for glass molding molds which can be used for molding glass hard disk substrates, glass lenses, etc., glass molding molds made of the ceramics, and methods for manufacturing the same.

유리 하드디스크 기판이나 유리 렌즈와 같은 유리 광학소자는 열 사이에서 소망의 형상에 플레스 성형되며, 나아가 필요에 따라서 표면 연마하여 제품화된다.Glass optical elements such as glass hard disk substrates and glass lenses are fleeted into a desired shape between rows, and further surface-polished into products as necessary.

유리 광학소자는 고정밀도를 요구되기 때문에 유리 광학소자를 프레스 성형에 의해서 안정하게 얻기 위해서는 성형틀이 프레스면을 용이하게 정밀도 있게 평활하게 가공할 수 있게끔 가공성에 뛰어나며, 게다가 유리를 프레스 성형할 시의 고온에 있어서 내산화성 내지 내식성에 있어서 유리에 대하여 불활성이며, 이형성에 뛰어나 있음이 필요하다.Because glass optical elements require high precision, in order to obtain glass optical elements stably by press molding, the molding mold is excellent in workability so that the press surface can be processed easily and accurately and smoothly. It is necessary to be inert with respect to glass and to be excellent in releasability at high temperature in oxidation resistance to corrosion resistance.

예컨데 지금까지 이형성의 향상에 착안한 기술이 개시되고 있다. 일본국 공개특허 소62-207726호 공보에는 특정 두께의 탄소막을 가지는 유리 성형틀이 개시되어 있다. 일본국 공개특허 2000-72453호 공보에는 성형틀 내면에 질화규소막을 형성한 탄화규소 소결체로 이루어지는 유리 몰드 성형용틀이 개시되어 있다. 또한 일본국 공개특허 평7-257933호 공보에는 탄화규소계 세라믹스에 의한 유리 성형틀이 개시되어 있다. For example, the technique which focused on the improvement of the releasability until now is disclosed. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-207726 discloses a glass mold having a carbon film of a specific thickness. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-72453 discloses a glass mold molding frame made of a silicon carbide sintered body in which a silicon nitride film is formed on an inner surface of a molding die. In addition, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-257933 discloses a glass mold made of silicon carbide-based ceramics.

즉, 본 발명은That is, the present invention

[1] 본 발명은 탄화규소 100중량부에 대하여 6~50중량부의 탄소를 함유해 이루어지는 유리 성형틀용 세라믹스,[1] The present invention provides ceramics for glass forming molds containing 6 to 50 parts by weight of carbon with respect to 100 parts by weight of silicon carbide,

[2] 상기 유리 성형틀용 세라믹스로 이루어지는 유리 성형틀, 및[2] a glass molding frame comprising the ceramics for the glass molding frame, and

[3] 상기 유리 성형틀용 세라믹스를 사용하는 유리 성형틀의 제조방법에 관한 것이다. [3] The present invention relates to a method for producing a glass molding mold using the ceramics for glass molding mold.

본 발명은 이형성에 뛰어나며, 또한 내마모성에도 뛰어난 높은 내구성을 가지는 유리 성형용 세라믹스, 상기 세라믹스로 이루어지는 유리 성형틀, 및 상기 성형틀의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a glass molding ceramic, a glass molding frame made of the ceramics, and a manufacturing method of the molding mold, which have excellent high releasability and excellent wear resistance.

본 발명에 의하면, 이형성에 뛰어나며 나아가서는 내마모성에도 뛰어난 높은 내구성을 가지는 유리 성형틀용 세라믹스, 및 세라믹스로 이루어지는 유리 성형틀이 된다.According to this invention, it becomes the glass mold which consists of ceramics for glass molding molds which are excellent in mold release property, and also has excellent durability also excellent in abrasion resistance, and ceramics.

본 발명의 유리 성형틀용 세라믹스(이하, 세라믹스라고 할 경우가 있음)는 탄화규소와 탄소와를 비율로 함유해 이루어지는 탄화규소 탄소 복합 세라믹스인 것을 1개의 큰 특징으로 하고, 이러한 구성에 의해 뛰어난 이형성 및 내마모성, 고내구성이라는 특성을 가진다. 또한 여기서 이형성이라 함은 유리 성형틀용 세라믹스 를 유리 성형틀로서 사용했을 시의 이형성을 말한다.The ceramics for glass forming molds of the present invention (hereinafter, sometimes referred to as ceramics) are silicon carbide carbon composite ceramics containing silicon carbide and carbon in a ratio, and have one great feature. It has the characteristics of wear resistance and high durability. In addition, release property here means the release property at the time of using the glass mold for ceramics as a glass mold.

구체적으로는 본 발명의 세라믹스는 탄화규소 100중량부에 대하여 탄소를 6~50중량부, 바람직하게는 10~40중량부, 보다 바람직하게는 15~35중량부 함유하는 것이다.Specifically, the ceramics of the present invention contain 6 to 50 parts by weight, preferably 10 to 40 parts by weight, more preferably 15 to 35 parts by weight of carbon, based on 100 parts by weight of silicon carbide.

본 발명의 세라믹스에 의하면, 이형성을 향상하기 위한 대표적인 종래기술, 예를 들어, 일본국 공개특허 소62-207726호 공보, 일본국 공개특허 2000-72453호 공보의 개시기술과 같은 성형틀 내면에 특정의 이형층을 구성하는 것과는 다르며, 이러한 특정의 층을 구성하는 일 없이 단순하게 성형틀을 얻을 수 있다면, 상기 틀의 내면 자체의 이형성이 뛰어나며, 따라서 유리 성형틀을 용이하게 가공 성형할 수 있는 이점이 얻어진다.According to the ceramics of the present invention, a specific conventional technology for improving releasability, for example, can be specified on the inner surface of a molding frame such as the disclosed technology of JP-A-62-207726 and JP-A-2000-72453. It is different from constituting the release layer of, and if the mold can be obtained simply without constituting such a specific layer, the mold release property of the inner surface of the mold is excellent, and thus the advantage of easily forming and forming the glass mold. Is obtained.

또한 본 발명에서는 탄화규소계 세라믹스에 탄소를 함유시킴으로써 예를 들어 일본국 공개특허 평7-257933호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 탄화규소계 세라믹스만의 것에 비해서 뛰어난 이형성을 가진다.Furthermore, in the present invention, carbon is contained in the silicon carbide-based ceramics, so that the silicon carbide-based ceramics have superior releasability as compared with only silicon carbide-based ceramics such as those disclosed in JP-A-7-257933.

또한 본 발명의 세라믹스에 사용되는 재료는 각각 단독으로 혹은 2종 이상을 혼합해서 적절하게 사용할 수 있다.In addition, the material used for the ceramics of this invention can be used individually or in mixture of 2 or more types, respectively.

본 발명의 세라믹스에 사용하는 탄화규소는 세라믹스의 매트릭스(matrix)가 되는 것이며, α, β 중 어느 하나의 결정 몰드(crystal mold)라도 좋다. 또한 그 순도로서는 특히 한정하는 것은 아니지만, 고순도로 소결시키는 관점에서 바람직하게는 90중량% 이상, 보다 바람직하게는 95중량% 이상이다. 탄화 규소의 형태로서는 소결성이 양호한 점에서 평균 입자경 5㎛ 이하의 분말인 것이 바람직하다.The silicon carbide used in the ceramics of the present invention may be a matrix of ceramics, and may be either a crystal mold of α or β. The purity is not particularly limited, but is preferably 90% by weight or more and more preferably 95% by weight or more from the viewpoint of sintering with high purity. As a form of silicon carbide, it is preferable that it is powder with an average particle diameter of 5 micrometers or less from a point with favorable sinterability.

본 발명의 세라믹스는 상기의 호적 범위의 순도의 탄화규소와 탄소원만으로 구성되는 것이 바람직하지만, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 탄화규소 이외의 탄화물 등의 임의 성분을 함유할 수 있다.The ceramic of the present invention is preferably composed of only silicon carbide and a carbon source having a purity within the range of the above-mentioned family register, but may contain optional components such as carbides other than silicon carbide within the scope of not impairing the effects of the present invention.

또한 본 명세서에 기재의 평균 입자경은 예를 들면, 레이저 회절/산란광식 입자경 분포측정장치(호리바세이사쿠쇼 제품 LA720)에 의해 측정할 수 있다.In addition, the average particle diameter described in this specification can be measured, for example by the laser diffraction / scattered-light type particle size distribution analyzer (LA720 by Horiba Seisakusho).

본 발명의 세라믹스 중의 탄소는 탄소의 단체(單體)이며, 결정상(crystal phase) 및/또는 비결정상(amorphous phase)으로부터 이루어진다. 구체적으로는 탄소의 단체로서 무정형 탄소, 흑연 등을 들 수 있다. 이들의 단체의 결정상은 레이저 라만 분광법으로 측정해서 얻어지는 스펙트럼에 있어서 1580cm- 1부근을 중심으로 하는 1450~1700cm-1에 걸쳐서의 피크를 가지고, 결정 구조로서는 예를 들면, 그래파이트 몰드 평면 6각형 구조, 마름모면체형 구조 등을 들 수 있는데, 특히 한정은 없다. 또한 비결정상은 1360cm-1 부근을 중심으로 하는 1300~1450cm-1에 걸쳐서의 피크를 가진다.Carbon in the ceramics of the present invention is a single substance of carbon and consists of a crystal phase and / or an amorphous phase. Specifically, amorphous carbon, graphite, etc. are mentioned as a single body of carbon. Crystal phase of these groups are 1580cm in the spectrum obtained by measurement with the laser Raman spectroscopy - has a peak of over 1450 ~ 1700cm -1 which is centered around the vicinity of 1, as the crystal structure, e.g., a graphite mold flat hexagonal structure, Although a rhombic structure etc. are mentioned, There is no limitation in particular. In addition, the amorphous phase has a peak of over 1300 ~ 1450cm -1 which is centered around the vicinity of 1360cm -1.

본 발명의 세라믹스에서는 유리 성형틀에 사용되는 종래의 세라믹스에 비해서 탄화규소 100중량부에 대하여 탄소의 함유량을 6중량부 이상으로 함으로써 종래에 없는 뛰어난 이형성을 달성하고 있다. 게다가 탄화규소 100중량부에 대하여 탄소 50중량부 이하로 함으로써 양호한 내마모성을 달성하고 있다.In the ceramics of the present invention, excellent releasability which has not been conventionally achieved is achieved by making the content of carbon 6 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of silicon carbide as compared with the conventional ceramics used for the glass mold. Moreover, favorable wear resistance is achieved by setting it as 50 weight part or less with respect to 100 weight part of silicon carbides.

본 발명의 세라믹스는 또한 고강도 및 고파괴인성의 양자를 확보하는 관점에서, 상기 탄소의 결정상과 비결정상과의 레이저 라만 분광 강도의 피크 면적비(결 정상/비결정상)가 바람직하게는 1~10, 보다 바람직하게는 1~5이다. 상기 피크 면적비는 탄소의 흑연화도에 상당한다고 생각하고 있으며, 이 값이 상기 호적 범위에 있으면, 양호한 강도와 파괴인성을 달성할 수 있다. 스펙트럼의 측정에서는 예를 들면, NEC사 제품 아르곤 레이저 라만 분광장치가 사용된다.In view of securing both high strength and high fracture toughness, the ceramic of the present invention preferably has a peak area ratio (constant / non-crystalline phase) of the laser Raman spectral intensity between the carbon crystal phase and the amorphous phase, preferably from 1 to 10, more Preferably it is 1-5. It is considered that the peak area ratio corresponds to the graphitization degree of carbon. When this value is within the range of the family register, good strength and fracture toughness can be achieved. In the measurement of the spectrum, for example, an argon laser Raman spectrometer manufactured by NEC Corporation is used.

본 발명의 세라믹스는 상기의 특정량의 탄소를 포함해서 이루어짐으로써 이형성에 뛰어날 뿐만 아니라, 종래 알려지는 일반적인 고탄소 함유량의 세라믹스에서는 달성할 수 없었던 충분한 기계적 강도(강도, 경도, 파괴인성, 마찰계수, 내마모성 등)도 확보하기에 이르렀다. 이러한 특성은 본 발명의 세라믹스의 내구성의 발현에 기여한다.The ceramics of the present invention are excellent in releasability by including the specific amount of carbon described above, and have sufficient mechanical strength (strength, hardness, fracture toughness, coefficient of friction, Wear resistance). This property contributes to the development of the durability of the ceramics of the present invention.

이러한 본 발명의 세라믹스는 유리 성형틀을 용이하게 가공 성형할 수 있는 것에 부가해서 그 특성에 의존해서 유리 성형틀에 일반적으로 요구되는 특성, 예를 들면, 고온의 유리에 대한 화학적 안정성(내산화성, 내식성, 유리에 대한 불활성)이나 내마모성, 유리와의 이형성, 표면평활성 등의 유리 성형틀로의 부여에 크게 공헌한다.Such ceramics of the present invention, in addition to being able to easily form a glass mold, depending on its properties, generally required properties of the glass mold, for example, chemical stability against high temperature glass (oxidation resistance, Corrosion resistance, inertness to glass), abrasion resistance, release to glass, surface smoothness, and the like contributes greatly to the provision of the glass mold.

본 발명의 유리 성형틀의 제조방법에서는 본 발명의 세라믹스를 사용한다. 유리 성형틀의 제조방법에서는 예를 들면 본 발명의 세라믹스의 원료 혼합물을 가소(假燒)한 후, 소망의 성형틀로 성형한 다음 소성하고, 얻어진 세라믹스 소결체(탄화규소 탄소 복합 세라믹스)로 이루어지는 틀의 내면을 연마함으로써 제조하는 방법을 들 수 있다.In the manufacturing method of the glass shaping | molding die of this invention, the ceramics of this invention are used. In the method for producing a glass mold, for example, the raw material mixture of the ceramic of the present invention is calcined, molded into a desired mold, and then fired, and the mold is made of a ceramic sintered body (silicon carbide carbon composite ceramics). The method of manufacturing by grinding | polishing the inner surface of is mentioned.

본 발명의 유리 성형틀의 제조에 있어서는 세라믹스 중의 탄소의 단체는 제 조 공정 중에 적당한 탄소원에서 생성시키는 것이 적합하다. 즉, 상기 탄화규소, 후술의 탄소원, 및 소망에 의해 통상 사용되는 첨가제 등(예를 들면, 공지의 붕소 화합물, 티탄 화합물, 알루미늄 화합물, 이트리아 화합물 등의 소결조제 등)을 습식 혼합하고 가소한다. 이 가소 공정에 의해 탄소원은 탄소의 단체로 변환된다. 습식 혼합 시의 각 원료의 혼합비율은 얻어지는 세라믹스의 조성이 상기과 같이 되게끔 적절하게 조정하면 좋다.In the production of the glass forming mold of the present invention, it is preferable that the single carbon in the ceramics be produced from a suitable carbon source during the manufacturing process. That is, the said silicon carbide, the carbon source mentioned later, and additives normally used as desired (for example, well-known sintering aids, such as a boron compound, a titanium compound, an aluminum compound, an yttria compound, etc.) are wet-mixed and calcined. . By this plasticization process, the carbon source is converted into carbon alone. What is necessary is just to adjust the mixing ratio of each raw material at the time of wet mixing so that the composition of the ceramics obtained may be as mentioned above.

습식 혼합은 볼밀, 진동밀, 유성밀 등을 사용해서 행하면 좋다. 또한 사용하는 용제로서는 유기용제, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 용제나, 메타놀, 에타놀 등의 알코올계 용제, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용제 등이 바람직하다. 기타 용제로서는 물, 물과 상기 유기용제와의 혼합용제 등도 사용할 수 있다.The wet mixing may be performed using a ball mill, a vibration mill, a planetary mill, or the like. Moreover, as a solvent to be used, organic solvents, for example, aromatic solvents such as benzene, toluene and xylene, alcohol solvents such as methanol and ethanol, ketone solvents such as methyl ethyl ketone and the like are preferable. As the other solvent, water, a mixed solvent of water and the organic solvent can also be used.

습식 혼합 후의 혼합물의 가소는 공지의 방법에 따라서 행하면 좋지만, 사용하는 탄소원을 충분히 탄소 단체에 변환시키는 한편, 입자의 자유 소결을 방지하고 양호한 분산성을 유지하는 관점에서 바람직하게는 불활성 분위기 하(예를 들면, 질소가스, 아르곤가스 등의 분위기 하), 150~800도에서 열처리해서 행한다.Although the calcination of the mixture after wet mixing may be carried out according to a known method, it is preferable under the inert atmosphere (for example, from the viewpoint of sufficiently converting the carbon source to be used for carbon alone, preventing free sintering of particles and maintaining good dispersibility). For example, heat treatment is performed at 150 to 800 degrees under an atmosphere such as nitrogen gas or argon gas.

상기 탄소원으로서는 습식 혼합에 사용하는 상기 유기용제에 가용성 혹은 분산성의 것이면서, 또한 상기 가소 조건하에 탄소에 변환되는 것이라면 특히 한정되지 않다. 탄소원으로서 예를 들면, 고체분말의 경우는 그 평균 입자경이 0.1~100㎛정도의 재료가 호적하게 사용된다. 상기 탄소원으로서는 가소 후, 탄소로의 변환율이 높은 점에서, 방향족 탄화수소가 바람직하고, 예를 들면, 푸란 수지, 페놀 수 지, 콜타르 피치(coal tar pitch) 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 페놀수지, 콜타르 피치가 보다 호적하게 사용된다.The carbon source is not particularly limited as long as it is soluble or dispersible in the organic solvent used for wet mixing, and is converted to carbon under the plasticizing conditions. As a carbon source, for example, in the case of a solid powder, a material having an average particle diameter of about 0.1 to 100 µm is preferably used. As the carbon source, aromatic hydrocarbons are preferable since the conversion to carbon after calcination is high, and examples thereof include furan resin, phenol resin, coal tar pitch, and the like. Among them, phenol resin, Coal tar pitch is more suitably used.

다음으로 가소 후의 혼합물을 소망에 따라 조립(granulation) 후, 성형틀에 성형한다. 성형은 예를 들면 금형 성형법, 인젝션법, CIP(cold isostatic press)법으로 블록(block)을 형성하고, 소망에 따라 그 블록에서 기계 가공하여 성형용틀의 성형체를 제작함으로써 행하면 좋다. 또한 본 발명의 유리 성형틀은 유리 성형틀의 유리 접촉면의 전부 또는 일부가 본 발명의 세라믹스 입자를 사용된 성형체인 것도 포함된다. 예를 들면, 다이스와 펀치로 이루어지는 유리 성형틀의 다이스 또는 펀치의 어느 하나를 본 발명의 세라믹스 입자를 사용된 성형체로 해도 좋다. 이와 같이 본 발명의 유리 성형틀은 전부 또는 유리 접촉면의 전부 혹은 일부가 본 발명의 유리 성형틀용 세라믹스로부터 이루어지는 것이다.Next, the mixture after calcination is molded into a mold after granulation as desired. Molding may be performed, for example, by forming a block by a die molding method, an injection method, or a cold isostatic press method, and then machining the block as desired to produce a molded body of a molding die. Moreover, the glass mold of this invention also includes the thing in which all or one part of the glass contact surface of a glass mold is a molded object using the ceramic particle of this invention. For example, any one of the dies or punches of the glass molding die consisting of a die and a punch may be a molded body using the ceramic particles of the present invention. In this way, all or part of the glass mold of the present invention or all of the glass contact surfaces is made of the ceramic for glass mold of the present invention.

계속해서 얻어진 성형체를 소성 공정에 제공한다. 소성은 공지의 방법에 따라서 행하면 좋은데, 불활성 분위기 하에 또는 진공 하에, 1800~2300도에서 행하는 것이 바람직하다. 소성 온도가 이러한 범위에 있으면 소결체의 밀도, 및 경도 등의 기계 등의 기계적 특성이 양호해 질 수 있다. 소성 방법으로서는 예를 들면 고밀도화시키기 위해서 핫프레스, HIP(hot isostatic press)법 등을 사용하는 것이 좋다.Then, the obtained molded object is provided to a baking process. Although baking may be performed in accordance with a well-known method, it is preferable to carry out at 1800-2300 degree | times under inert atmosphere or under vacuum. When the firing temperature is within this range, mechanical properties such as the density of the sintered body, the machine such as hardness, and the like can be improved. As the firing method, for example, a hot press, a hot isostatic press (HIP) method or the like may be used to increase the density.

이와 같이 해서 얻어진 탄화규소 탄소 복합 세라믹스로부터 이루어지는 성형틀의 내면에 해당하는 표면(유리와 접촉하는 표면)을 소망에 따라 연마하면 최종적인 유리 성형틀이 얻어진다. 연마의 방법은 특히 한정되는 것은 아니지만, 상기 세라믹스은 고경도 재료이기 때문에 다이아몬드 이외의 숫돌입자에 의한 연마는 소요 시간이 길어지므로, 다이아몬드 숫돌입자에 의해 연마하는 것이 바람직하다. 성형 후에 연마하지 않고, 바로 사용 가능한 유리 제품을 얻을 수 있을 정도로 유리 성형틀의 유리와 접촉하는 표면의 표면 평활성을 확보하는 관점에서, 사용하는 다이아몬드 숫돌입자의 평균 입자경으로서는 2㎛ 이하가 바람직하다.If desired, the surface (surface in contact with glass) corresponding to the inner surface of the molding die made of the silicon carbide carbon composite ceramics thus obtained is polished as desired, the final glass molding die is obtained. Although the method of grinding | polishing is not specifically limited, Since the said ceramics is a high hardness material, since grinding | polishing by grinding wheel particles other than diamond takes a long time, it is preferable to grind with diamond grinding wheel particles. From the viewpoint of securing the surface smoothness of the surface in contact with the glass of the glass forming mold so that a ready-to-use glass product can be obtained without forming, the average particle diameter of the diamond grindstone particles to be used is preferably 2 µm or less.

이상에 의해 소망의 유리 성형틀이 얻어진다. 상기 성형틀을 구성하는 탄화규소 탄소 복합 세라믹스는 예를 들면, HIP법에 의해 소성한 경우, 매우 고밀도의 소결체로서 얻어진다. 유리 표면에 양호한 평활성을 부여하는 관점에서 유리 성형틀의 상대밀도는 높은 쪽이 바람직하지만, 구체적으로는 바람직하게는 95% 이상, 보다 바람직하게는 98% 이상이다. 또한 상대밀도는 부피밀도를 이론밀도에서 제함으로써 구할 수 있다. 또한 부피밀도는 JIS R1634에 의해 측정된다. 또한 세라믹스가 복수 성분으로 이루어지는 경우는 각 성분의 이론밀도×각 성분의 함유량(중량%)÷100을 계산하고, 그와 같이 해서 얻어진 각 성분에 대한 값의 합계를 상기 세라믹스 전체의 이론밀도로 한다.The desired glass shaping | molding die is obtained by the above. The silicon carbide carbon composite ceramics constituting the mold are obtained as a very high density sintered compact when fired by, for example, the HIP method. Although it is preferable that the relative density of a glass shaping | molding die is high from a viewpoint of providing favorable smoothness to a glass surface, It is specifically 95% or more, More preferably, it is 98% or more. In addition, the relative density can be obtained by subtracting the bulk density from the theoretical density. In addition, a bulk density is measured by JIS R1634. In addition, when ceramics consist of multiple components, the theoretical density of each component x content (weight%) ÷ 100 of each component is computed, and let the sum total of the value for each component obtained in this way be the theoretical density of the said whole ceramics. .

또한 본 발명의 성형틀을 사용해 제조되는 유리 하드디스크 기판이나, 유리 렌즈 등은 성형 후에 연마하지 않고 바로 사용할 수 있음이 바람직하고, 이를 위해서는 성형틀의 유리와 접촉하는 표면의 유리와 접촉하는 표면의 표면 거칠기는 가능하면 미끈한 것이 바람직하다. 구체적으로 성형틀의 상기 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)로서는 바람직하게는 1~200nm, 보다 바람직하게는 1~50nm, 더욱 바람직게는 3~20nm이다. 또한 중심선 평균 거칠기(Ra)는 JIS B0651에 의해 구할 수 있다.In addition, it is preferable that the glass hard disk substrate or glass lens manufactured using the molding die of the present invention can be used directly without polishing after molding. For this purpose, the surface of the surface in contact with the glass of the surface in contact with the glass of the molding die is preferred. Surface roughness is preferably as smooth as possible. Specifically as centerline average roughness Ra of the said surface of a shaping | molding die, Preferably it is 1-200 nm, More preferably, it is 1-50 nm, More preferably, it is 3-20 nm. In addition, center line average roughness Ra can be calculated | required by JIS B0651.

본 발명의 유리 성형틀은 내마모성에 뛰어나며, 유리와의 반응성이 매우 적 다. 또한 유리와의 이형성에 뛰어나며, 성형 후의 유리는 후연마가 실질적으로 불필요한 정도의 표면 평활성을 가진다. 나아가 장기의 반복 사용에 의해서도 틀 표면의 거칠어짐이나 이형불량을 일어나지 않고 높은 내구성을 발휘한다. 따라서 본 발명의 유리 성형틀에 의하면 유리 하드디스크 기판이나 유리 렌즈 등의 성형 비용을 저감할 수 있다.The glass mold of the present invention is excellent in wear resistance, and very little reactivity with glass. In addition, it is excellent in releasability with glass, and the glass after shaping | molding has the surface smoothness to the extent that post-polishing is substantially unnecessary. Furthermore, even after repeated use for a long time, the surface of the mold is not roughened and mold release defects are exhibited, and high durability is exhibited. Therefore, according to the glass shaping | molding die of this invention, shaping | molding cost of a glass hard disk board, a glass lens, etc. can be reduced.

<실시예><Example>

실시예 1~6 및 비교예 1~3Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3

표 1에 나타내는 탄소원, 평균 입자경 0.5㎛의 β-탄화규소(순도 98중량%), 및 소결조제로서 B4C 2중량%을 진동밀로 에타놀 습식 혼합하고, 아르곤가스 분위기 하 600도에서 1.5시간 가소하였다. 가소 후의 혼합물에서 CIP법으로 블록을 형성하고, 얻어진 블록을 NC가공기로 가공해서 유리 렌즈용 유리 성형틀을 형성하고, 아르곤 가스 분위기 하 2200도에서 4시간 소성하였다. 소성 후의 성형틀의 유리와 접촉하는 표면을 평균 입자경 0.5㎛의 다이아몬드 숫돌입자로 연마하고, 최종적인 유리 성형틀을 얻었다. 또한 표 1 중, 페놀 수지는 노볼락 타입, 잔회(residual ash)율 49중량%의 것, 콜타르 피치는 잔탄율(殘炭率) 53중량%의 것이다. 또한 탄소 함유량은 탄화규소 100중량부에 대한 탄소의 함유를 나타낸다.As a carbon source, β- silicon carbide (purity of 98% by weight), and a sintering aid of an average particle size 0.5㎛ shown in Table 1 B 4 C 2% of mixed wet vibration mill ethanol by weight, plasticizer argon gas atmosphere for 1.5 hours at 600 It was. Blocks were formed from the mixture after calcining by the CIP method, and the obtained blocks were processed with an NC machine to form a glass mold for glass lenses, and fired at 2200 degrees for 4 hours under an argon gas atmosphere. The surface which contact | connected the glass of the shaping | molding die after baking was grind | polished with the diamond grindstone particle of an average particle diameter of 0.5 micrometer, and the final glass shaping | molding die was obtained. In addition, in Table 1, a phenol resin is a novolak-type thing, a thing with a residual ash rate of 49 weight%, and a coal tar pitch is a thing with a residual carbon rate 53 weight%. In addition, carbon content shows content of carbon with respect to 100 weight part of silicon carbides.

얻어진 유리 성형틀에 대해서 이하의 특성에 대해서 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 함께 나타낸다.The following characteristics were evaluated about the obtained glass molding die. The evaluation results are shown in Table 1 together.

(1)레이저 라만비(1) laser Ramanbi

레이저 라만비, 즉 탄소의 결정상과 비결상과의 레이저 라만 분광 강도의 피크 면적비(결정상/비결정상)를 NEC사 제품의 아르곤 레이저 라만 분광장치에 의해 구하였다.The laser Raman ratio, that is, the peak area ratio (crystal phase / non-crystalline phase) of the laser Raman spectral intensity between the crystalline phase and the non-phase carbon was determined by an argon laser Raman spectrometer manufactured by NEC.

(2)상대밀도(2) relative density

상대밀도를 JIS R1634에서 부피밀도를 구하고, 그것을 이론밀도에서 제함으로써 구하였다.The relative density was calculated by obtaining the bulk density from JIS R1634 and subtracting it from the theoretical density.

(3)표면 거칠기(3) surface roughness

표면 거칠기, 즉 유리와 접촉하는 표면의 중심선 거칠기(Ra)를 코사카기켄 제품 거칠기계를 사용해 JIS에 준해 측정하였다.Surface roughness, ie, the centerline roughness Ra of the surface in contact with the glass, was measured according to JIS using a roughness machine manufactured by Kosakagiken.

(4)이형성(4) release

유리 성형틀을 사용해 유리 렌즈를 제작하고, 유리 렌즈의 유리 성형틀에서의 이형성을 이하와 같이 해서 평가하였다. 즉, 700도의 열 사이 하에서, 렌즈 유리 컬릿을 300kg/cm2의 인가 가중(impression load)으로 성형하고, 100회 연속 성형시에 틀 이형성에서 이하의 평가 기준에 따라서 평가하였다.The glass lens was produced using the glass mold, and the release property in the glass mold of a glass lens was evaluated as follows. That is, under the heat of 700 degrees, the lens glass cullets were molded at an impression load of 300 kg / cm 2 , and evaluated according to the following evaluation criteria in mold release during 100 continuous moldings.

[평가기준][Evaluation standard]

◎: 100회 모두 양호한 틀 이형을 나타냄(Double-circle): All 100 times show favorable mold release.

○: 100회 중 1회 틀 이형 불량을 일으킴○: One out of 100 causes mold release defect

△: 100회 중 2~4회 틀 이형 불량을 일으킴△: causes mold release defect 2 to 4 times out of 100

×: 100회 중 5회 이상 틀 이형 불량을 일으킴×: 5 or more times out of 100 causes mold release defects

(5)내구성(5) durability

내구성을 상기(4)의 시험 후의 성형틀의 표면 관찰 및 거칠기를 목시에 의해 이하의 평가기준에 따라서 평가하였다.Durability was evaluated according to the following evaluation criteria by visual observation and surface roughness of the molding die after the test of said (4).

[평가기준][Evaluation standard]

◎: 표면에 흐림이 없으면서 거칠기 변화가 없음◎: No change in roughness without blur on the surface

○: 표면에 흐림이 없으면서 거칠기 변화가 약간 인정됨○: slight change in roughness is observed without blur on the surface

△: 표면에 일부 흐림과 거칠기 변화가 약간 인정됨△: slight blurring and roughness change on the surface

×: 표면 전면에 흐림과 거칠기 변화가 인정됨×: blur and roughness change is recognized on the entire surface

탄소원Carbon source 탄소 함유량 (중량부)Carbon content (parts by weight) 레이저 라만비Ramanbi Laser 상대밀 도(%)Relative density (%) 조면 거칠기 (nm)Roughness (nm) 이형성Dysplasia 내구성durability 실시예 1Example 1 페놀수지Phenolic Resin 1010 1.21.2 9999 77 실시예 2Example 2 콜타르피치Coal tar pitch 1515 1.51.5 9898 99 실시예 3Example 3 페놀수지Phenolic Resin 2020 1.31.3 9797 88 실시예 4Example 4 콜타르피치Coal tar pitch 2020 2.52.5 9696 1111 실시예 5Example 5 콜타르피치Coal tar pitch 3030 2.12.1 9696 1010 실시예 6Example 6 콜타르피치Coal tar pitch 4040 3.53.5 9595 1313 비교예 1Comparative Example 1 페놀수지Phenolic Resin 22 측정불능Inability to measure 9999 66 ×× 비교예 2Comparative Example 2 페놀수지Phenolic Resin 55 0.60.6 9898 99 비교예 3Comparative Example 3 콜타르피치Coal tar pitch 6060 2.92.9 8989 2929 ×× ××

표 1에서 탄화규소에 대하여 특정량의 탄소를 함유해 이루어지는 본 발명의 세라믹스로 이루어지는 실시예 1~6의 유리 성형틀은 탄소 함유량이 본 발명의 범위를 벗어나는 세라믹스로 이루어지는 비교예 1~3의 성형틀과 비교해서 이형성 및 내구성에 뛰어난 것임이 알 수 있다.In Table 1, the glass forming molds of Examples 1 to 6 made of ceramics of the present invention containing a specific amount of carbon relative to silicon carbide were formed of Comparative Examples 1 to 3 made of ceramics whose carbon content was outside the scope of the present invention. It can be seen that it is excellent in releasability and durability compared to the frame.

본 발명에 의해 이형성에 뛰어나며, 나아가 내마모성에도 뛰어난 높은 내구성을 가지는 유리 성형틀용 세라믹스, 상기 세라믹으로 이루어지는 성형틀, 및 상기 성형틀의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 유리 성형틀은 유리 하드디스크 기판이나 유리렌즈 등의 성형 비용의 저감에 크게 기여할 수 있다.According to the present invention, ceramics for glass molds, molds made of the ceramics, and methods for producing the molds are provided which are excellent in mold release properties and further have high durability excellent in wear resistance. The glass shaping die of the present invention can greatly contribute to the reduction of molding cost of a glass hard disk substrate, a glass lens, or the like.

Claims (11)

탄화규소 100중량부에 대하여 6~50중량부의 탄소를 함유해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리 성형틀용 세라믹스.6-50 weight part of carbon is contained with respect to 100 weight part of silicon carbide, The ceramics for glass shaping dies characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서, 탄소의 결정상(crystal phase)과 비결정상(amorphous phase)의 레이저 라만 분광 강도의 피크 면적비(결정상/비결정상)가 1~10인 것을 특징으로 하는 유리 성형틀용 세라믹스.The ceramic mold for glass forming mold according to claim 1, wherein the peak area ratio (crystal phase / amorphous phase) of laser Raman spectral intensities of a crystal phase and an amorphous phase of carbon is 1 to 10. 제1항의 기재의 유리 성형틀용 세라믹스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리 성형틀.The glass molding die which consists of ceramics for glass molding dies of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 제3항에 있어서, 전부 또는 일부가 유리 성형틀용 세라믹스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리 성형틀.The glass forming mold according to claim 3, wherein all or part of the glass forming mold is made of ceramics. 제2항에 기재의 유리 성형틀용 세라믹스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리 성형틀.The glass molding mold which consists of ceramics for glass molding molds of Claim 2 characterized by the above-mentioned. 제5항에 있어서, 전부 또는 유리 접촉면의 전부 혹은 일부가 유리 성형틀용 세라믹스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리 성형틀.The glass molding mold according to claim 5, wherein all or part of all or the glass contact surfaces are made of ceramics for glass molding mold. 제3항에 있어서, 상대밀도가 95% 이상인 것을 특징으로 하는 유리 성형틀. The glass forming mold according to claim 3, wherein the relative density is 95% or more. 제5항에 있어서, 상대밀도가 95% 이상인 것을 특징으로 하는 유리 성형틀. 6. The glass forming mold according to claim 5, wherein the relative density is 95% or more. 제3항에 있어서, 유리와 접촉하는 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 1~200nm인 것을 특징으로 하는 유리 성형틀.The glass forming mold according to claim 3, wherein the center line average roughness Ra of the surface in contact with the glass is 1 to 200 nm. 제1항에 기재의 유리 성형틀용 세라믹스를 사용하는 것을 특징으로 하는 유리 성형틀의 제조방법. The manufacturing method of the glass molding die characterized by using the ceramic for glass molding die of Claim 1. 탄화규소 100중량부에 대하여 6~50중량부의 탄소를 함유해 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹스의 유리 성형틀로서의 사용.Use as a glass forming mold of ceramics, characterized by containing 6 to 50 parts by weight of carbon with respect to 100 parts by weight of silicon carbide.
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