CN1244508C - 挤压模制玻璃制品的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种挤压模制玻璃制品的方法包括：供入步骤，将熔融的玻璃供入下压模的模制表面上；温度控制步骤，使玻璃的内部和外周部分的温度彼此接近；以及挤压步骤，当玻璃的粘度处于103.5到106.5泊(＝dPa·s)之间时，使模制表面挤压玻璃。通过在挤压前使玻璃内部和外周部分的温度彼此接近及在较高的粘度下挤压玻璃，可减少挤压后玻璃的热收缩并减少玻璃内部和外周部分间的热收缩的差异。于是，抑制了玻璃表面上凹痕的发生。

Description

挤压模制玻璃制品的方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种用于挤压模制适于模制光学透镜毛坯的玻璃制品的方法和装置，特别是一种所谓的直接挤压***，在该***中，在模具中供入熔融的玻璃，在模具中挤压。
背景技术
作为一种模制未精加工的玻璃制品(以下简称为透镜毛坯)，即未磨光或抛光成精加工的或最终的诸如光学透镜之类的玻璃制品前的状态的方法，人们广泛使用生产率很高的直接挤压***。在该直接挤压***中，玻璃材料在炉子中熔化为熔融的玻璃。用诸如剪切机之类的切削刀具把合适数量的熔融玻璃切断，供入下压模(下型箱)。供入下压模的熔融的玻璃在其表面张力的作用下形成通常为大理石状的玻璃团。其上有玻璃团的下压模由诸如转台之类的传送装置传送到上压模(上型箱)所在的位置。然后，上压模和下压模挤压玻璃团以获得如上所述的透镜毛坯，该透镜毛坯与由上压模和下压模围成的空腔结构的形状一致。在接着进行的磨光/抛光步骤中，透镜毛坯的表面被磨光和抛光，以产生诸如眼镜镜片、照相机镜头和光学摄像镜头之类的制成品。
另一方面，最近有人指出，在磨光/抛光步骤中产生的磨光和抛光碎屑对环境有害。考虑到这些，人们非常需要模制仅要求很小磨光余量的透镜毛坯，以便减少磨光和抛光碎屑。
但是，在使用现有的直接挤压***模制透镜毛坯时，不可能大量减少玻璃的磨光余量。具体地说，在现有的直接挤压***中，由于熔融的玻璃被挤压后玻璃的收缩，所谓的凹痕分布在玻璃表面上。在挤压熔融的玻璃时，熔融的玻璃在供入下压模之后和被上压模和下压模挤压之前，其外周部分被冷却。因此，与熔融玻璃的内部相比较，其外周部分的温度相当的低。如果外周部分的温度低于某个温度，玻璃的流动性下降。考虑到这些，有必要在熔融玻璃的内部被充分冷却之前，即玻璃的粘度低于约103泊(＝dPa·s)之前，挤压熔融的玻璃。这导致挤压后玻璃内部的热收缩增加和由于内部和外周部分的温度不同发生的凹痕。凹痕的发生降低了转换模具的模制表面的形状的复制性，因此要求磨光余量大于其它的模制方法。在挤压后玻璃表面上产生的凹痕不均匀分布而是集中在局部区域的情况下，不可避免地要求更大的磨光余量。
为了抑制凹痕的发生，人们提出了各种方法(参见日本未审查专利公开(JP-A)10-101347，6-32624，6-72725，6-157051和63-162539)。但是，公开的没有一种是关于有效地减少导致凹痕发生的熔融玻璃内部和外部温度不同的技术。
发明内容
因此，本发明的一个目的是在所谓的直接挤压***中模制玻璃制品时，提供一种模制未精加工的玻璃制品的方法和装置，通过在挤压后显著减少熔融玻璃的内部和外周部分的温差以有效抑制玻璃表面上凹痕的发生来减少磨光余量。
本发明的另一个目的是提供模制玻璃制品的方法和装置，可以抑制集中在玻璃表面的局部区域内凹痕的发生。
本发明的又一个目的是提供一种模制玻璃制品的方法和装置，可以在不降低直接挤压***中获得的生产率情况下抑制凹痕的发生。
根据本发明，通过使用由上压模和下压模组成的模具挤压模制玻璃制品的方法，每个上压模和下压模各具有模制表面，该方法包括至少下述步骤。具体地说，该方法包括：供入步骤，将熔融的玻璃供入下压模的模制表面上；温度控制步骤，控制供入下压模的模制表面上的玻璃的温度，使得玻璃的内部和外周部分的温度彼此接近；以及挤压步骤，当温度受到控制的玻璃的粘度处于103.5到106.5泊(＝dPa·s)之间或104到106泊(＝dPa·s)之间的范围内，最好处于104.5到105.5泊(＝dPa·s)之间时，通过上压模和下压模的模制表面挤压玻璃。通过在挤压前使玻璃内部和外周部分的温度彼此接近及通过在这种相对较高的粘度下挤压玻璃，有可能减少挤压后玻璃的热收缩并减少玻璃内部和外周部分之间的热收缩的差异。于是，抑制了玻璃表面上凹痕的发生。
根据本发明，提出了一种通过使用由上压模和下压模组成的模具挤压模制未精加工玻璃制品的方法，每个所述上压模和所述下压模各具有模制表面，其特征在于，所述方法包括：供入步骤，将熔融的玻璃供入所述下压模的模制表面上；温度控制步骤，控制供入所述下压模的模制表面上的所述玻璃的温度，使得所述玻璃的内部和外周部分的温度彼此接近；以及挤压步骤，当温度受到控制的所述玻璃的粘度处于103.5到106.5泊(＝dPa·s)之间的范围内时，通过所述上压模和所述下压模的模制表面挤压所述玻璃，其中所述温度控制步骤包括：通过在预先选定的压力下使吸热器与面向上压模的玻璃上表面接触，从上压模一侧冷却挤压所述玻璃的冷却挤压步骤；以及在所述冷却挤压步骤后从上压模一侧加热所述玻璃的加热步骤。
为了获得把模具的形状和表面精度转换为软化的玻璃的挤压模制的高精度，以下述方式改变上述方法。具体地说，延长再加热挤压步骤中需要的时间段以进一步降低玻璃内部的温度，使得温度分布倒过来，即内部的温度低于外周部分的温度。然后，当玻璃的粘度处于107到109泊(＝dPa·s)之间的范围内时进行挤压模制。以这种方式，进一步改进了挤压产品和透镜毛坯的形状精度。因此，至少不需要为获得曲率半径R的球形磨光。
但是，在上述方法中，生产率显著降低。因此，不再能确保在直接挤压***中获得的生产率。
考虑到上述情况，在本发明中最好简单地减少熔融玻璃内部和外周部分之间的温度差异，而不是颠倒这些部分的温度分布。
通过磨光和抛光由上述挤压模制方法模制的玻璃的表面，便可获得最终的玻璃制品。内部和外周部分之间的温度差异等于100摄氏度或更小，等于50摄氏度或更小较好，等于30摄氏度或更小最好。
在本发明中，挤压步骤前的温度控制步骤可以是一种直接控制，比如，使较冷的物体与熔融的玻璃接触，或者是一种间接的控制，比如，把热源放在熔融的玻璃的附近。
最好，温度控制步骤是一种通过降低玻璃内部的温度和升高玻璃外周部分的温度使玻璃内部和外周部分的温度彼此接近的步骤。
在一个方面，温度控制步骤包括从上压模一侧冷却玻璃的冷却步骤和在冷却步骤后从上压模一侧加热玻璃的加热步骤。
在此情况下，冷却步骤可包括使吸热器与面向上压模的玻璃的上表面接触一预定时间以吸收其上的热量的步骤。在吸热器与玻璃接触前，吸热器最好保持在远离玻璃附近的位置的大气的温度。
加热步骤可包括把热源放在面向上压模的玻璃的上表面的附近一预定时间的步骤。
该方法还包括在玻璃内部的温度处于其转变点±50℃，最好为±10℃之间的范围内时把玻璃从模具中取出的步骤。
最好，将多个下压模顺序传送到用于上述步骤的操作位置处以进行上述步骤。
最好，将多个下压模沿周向设置在转台上，并且通过转台的转动将多个下压模顺序传送到用于上述步骤的操作位置处以进行上述步骤。
最好，玻璃制品是一种光学透镜材料。
根据本发明，一种用于挤压模制玻璃制品的装置包括：由上压模和下压模组成的模具，每个上压模和下压模各具有模制表面；供入装置，用于将熔融的玻璃供入下压模的模制表面上；温度控制装置，用于控制供入下压模的模制表面上的玻璃的温度，使得玻璃的内部和外周部分的温度彼此接近；以及模具驱动装置，用于使上压模和下压模的模制表面彼此接近以挤压玻璃。当温度受到温度控制装置控制的玻璃的粘度处于103.5到106.5泊(＝dPa·s)之间或104到106泊(＝dPa·s)之间的范围内，最好处于104.5到105.5泊(＝dPa·s)之间时，模具驱动装置启动以挤压玻璃。在这种情况下，挤压压力处于30至80公斤力/平方厘米(kgf/cm2)之间的范围内，最好处于50至70kgf/cm2之间。
根据本发明，还提出了一种用于挤压模制玻璃制品的装置，其特征在于，所述装置包括：由上压模和下压模组成的模具，每个所述上压模和所述下压模各具有模制表面；供入装置，用于将熔融的玻璃供入所述下压模的模制表面上；温度控制装置，用于控制供入所述下压模的模制表面上的所述玻璃的温度，使得所述玻璃的内部和外周部分的温度彼此接近；以及模具驱动装置，用于使所述上压模和所述下压模的模制表面彼此接近以挤压玻璃；当温度受到所述温度控制装置控制的所述玻璃的粘度处于103.5到106.5泊(＝dPa·s)之间的范围内时，所述模具驱动装置启动以挤压所述玻璃；其中所述温度控制装置包括：通过在预先选定的压力下使吸热器与面向上压模的玻璃上表面接触，从上压模一侧冷却挤压所述玻璃的冷却挤压装置；以及由所述冷却挤压装置冷却挤压之后，从所述上压模一侧加热所述玻璃的加热装置。
最好，温度控制装置包括从上压模一侧冷却玻璃的冷却装置和由冷却装置冷却后从上压模一侧加热玻璃的加热装置。
最好，该装置还包括诸如转台之类的传送装置，用于将玻璃已供入其模制表面上的下压模顺序传送到分别安装冷却装置、加热装置和模具驱动装置的位置处。
附图说明
图1是示出在根据本发明的方法中具有用于多个步骤的多个操作位置的转台的示意图；
图2A至图2D是描述根据本发明的方法中一部分步骤的示意图；
图3A至图3D是描述其余部分步骤的示意图；
图4A和图4B是描述在本发明的方法中将氮化硼(BN)初步施加在下压模的模制表面上的步骤的示意图；
图5是描述玻璃团供入下压模后和取出透镜毛坯前参考玻璃的内部和外周部分的温度条件的本发明的方法的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的一个实施例。在下面，直接描述使用一种挤压模制装置模制光学透镜的方法，该挤压模制装置包括一个作为传送装置的转台和16个沿周向设置在转台上的下压模。在涉及玻璃的温度时，与下压模的模制表面接触的区域及其附近被称为玻璃的下部，而暴露在外部空气中不与下压模的模制表面接触的区域及其附近被称为玻璃的上部。
参照图1，在转台10上限定用于本发明的挤压模制方法的各个步骤的多个操作位置A至P。如图所示，多个下压模11(数目为16个)沿周向设置在转台10上。转台10由驱动单元(未示出)驱动逐步转动，以将下压模11传送到用于各个步骤的操作位置A至P。具体地说，转台10从静止状态转动1/16圆(即22.5度)以将每个下压模11从一个操作位置传送到下一个操作位置，此处转台10停止，回到静止状态。下压模11在每个操作位置静止相应于每个步骤的操作时间的一预定的时间段，经过该预定的时间段后，下压模11被传送到下一个操作位置。例如，在一个静止状态和下一个静止状态，即一个间距期间的时间间隔在2至6秒之间。
本发明的挤压模制方法包括：供入熔融的玻璃的步骤(以下简称为玻璃供入步骤)、在挤压前控制玻璃的温度的步骤(以下简称为温度控制步骤)、将玻璃挤压成挤压玻璃的步骤(以下简称为玻璃挤压步骤)以及从模具中取出挤压玻璃的步骤(以下简称为玻璃取出步骤)。温度控制步骤包括为冷却玻璃而挤压玻璃的步骤(以下简称为冷却挤压步骤)和三个再加热玻璃的再加热步骤(以下简称为再加热步骤)。在图2A至图2D和图3A至图3D中，通过上述步骤模制玻璃。在这些图中，对应于图1中所示，指出了操作位置A至P和步骤的名字。
在图1中的位置A处进行玻璃供入步骤。在位置A上，设置了玻璃熔化炉(未示出)和用于切断从玻璃熔化炉中流出的熔融玻璃的剪切机13(图2A)。将适于想要的光学透镜的玻璃材料供入熔化炉中并在熔化炉中加热以获得温度保持在1000至1100摄氏度(℃)之间的熔融玻璃。在该实施例中，使用玻璃转变点(Tg)为615摄氏度和软化点(Ts)为650摄氏度的SiO2-TiO2玻璃。如图2A中所示，熔融的玻璃通过铂管12向下流到位置A处的下压模11。考虑到流速，由剪切机以预定的时间间隔切断熔融的玻璃以将合适数量的熔融玻璃供入下压模11的模制表面11a上。在模制表面11a上的熔融玻璃因其表面张力而变圆，变成大理石状的玻璃团。
另外，可不使用剪切机13将玻璃团供入下压模11。具体地说，升高下压模11使其靠近铂管12的出口，通过该铂管12供入熔融的玻璃。当预定数量的熔融玻璃供入下压模11的模制表面11a上时，向下移动下压模11。供入下压模11上的熔融的玻璃由于其自重而下拉，下压模11的向下移动局部脱离开连续供入流动的熔融玻璃。在下压模11上接收的熔融玻璃由于其表面张力而变圆，变成玻璃团。在这种不使用剪切机13将熔融玻璃供入下压模11上的技术中，在玻璃团的表面上不会留下由剪切机13形成的被称为剪切痕的切痕。这有利地减少了后面将描述的精加工余量。
在将熔融玻璃供入下压模11上之前的位置P，六边形的BN(氮化硼)或类似耐热固态润滑剂粉末和喷雾气一起被喷向下压模11，以便粘结在模制表面11a上改进玻璃团脱离下压模11的分离性。在这种情况下，最好，限定玻璃团的外径的主体压模具有一个有图4A所示的斜面部分的内壁。
本发明的方法要求的形状精度比现有的直接挤压***的高。因此，为了避免由于下压模的倾斜导致的玻璃团上下表面的中心错开的中轴倾斜，主体压模和下压模之间的间隙比现有直接挤压***中的间隙窄。因此，当升高下压模以在下压模上接收熔融的玻璃时，粘结在主体压模内表面上的六边形BN脱落并累积在下压模的模制表面上。这种六边形BN的累积在玻璃团的下表面上导致表面缺陷，即所谓的石粒。这是磨光余量增加的一个因素。
考虑到上述情况，在主体压模的内壁表面上形成斜面部分，使得主体压模具有两个不同的内径，如图4A所示。当施加六边形BN时，下压模的模制表面处于斜面部分的水平处，如图4B所示。在这种情况下，在具有小直径的区域中，没有六边形BN粘结在主体压模的内壁上。因此，当下压模从图4A所示的正常状态沿主体压模的内壁表面升高以在下压模上接收熔融的玻璃时，六边形BN不会被下压模剥落。
参照图1，在转台10的大致整个区域上进行加热，使得位置A处的下压模11保持预定的温度。为了防止玻璃团的下部温度较低和流动性的最终丧失造成过早固化，以及防止由于玻璃团的下部温度过高使熔融玻璃熔化粘结在下压模上，在供入玻璃时对下压模的温度控制是很重要的。如后面将要描述的，当熔融的玻璃供入到下压模的模制表面上时，由于玻璃下部与下压模的模制表面之间的热交换，玻璃的下部迅速冷却。为了避免上述两个对立的问题，供入下压模的模制表面上的玻璃团的下部一般保持在稍微低于玻璃的转变点(Tg)的温度，即处于Tg和Tg-50℃之间的温度，处于Tg和Tg-30℃之间较好，处于Tg和Tg-10℃之间更好。在该实施例中，下压模被加热到Tg-10℃的温度，使得供入熔融玻璃后的下压模的温度和熔融玻璃的下部的温度保持在稍微低于转变点(Tg)的平衡点处。
在位置A供有玻璃团的下压模11通过转台10的两步转动被传送到用于冷却挤压步骤的位置C。在位置C，设置冷却挤压单元进行冷却挤压步骤。如图2C中所示，冷却挤压单元包括一个由金属材料制成的挤压件14，并具有平的接触表面14a，以便与玻璃团接触。挤压件14由提升单元(未示出)上下移动。当转台10转动且带有玻璃团的下压模被传送到位置C时，提升单元被驱动向下移动挤压件14。通过挤压件14的向下移动，接触表面14a被压向玻璃团的上部，使玻璃团稍微变形。于是，实现玻璃团的上部和挤压件14的接触表面14a之间的面对面接触。在和玻璃团接触前，挤压件14和接触表面14a被保持在室温。通过使玻璃团和挤压件14的接触表面14a之间的接触保持一预先选定的时间段，玻璃团的热量，尤其是其上部的热量被传递到挤压件14。结果，玻璃团的温度，尤其是玻璃团上部的温度迅速下降。在该实施例中，挤压件14是由铁(具有40-50kcal/m·hr·deg的导热率)制造的。另外，可使用诸如不锈钢(具有40-50kcal/m·hr·deg的导热率)之类的其它金属材料制造。在挤压件14具有较低的导热率的情况下，冷却效果下降，但有利于温度控制。为了在冷却挤压步骤后使玻璃的温度条件最佳，适当选择制造挤压件14的金属材料、玻璃和挤压件14之间的接触面积、玻璃和挤压件14之间的接触时间以及挤压行程。如果挤压件14在预定的压力下与玻璃团接触，作为一种辅助效果，可抑制在玻璃团的下表面，即与下压模接触的表面上产生皱纹。这些皱纹被称为粘团线，将导致玻璃团的下表面上的表面缺陷，增加了磨光余量。
在上述的冷却挤压步骤中，挤压件可具有类似于上压模的模制表面的形状的模制表面，该上压模将在随后进行的玻璃挤压步骤中使用。在这种情况下，冷却挤压步骤也作为初步挤压步骤。通过在玻璃挤压步骤前进行初步挤压步骤，进一步改进了在玻璃挤压步骤中相对于模具的玻璃的复制性。
冷却挤压步骤后，玻璃团被传送到再加热步骤。在该实施例中，再加热步骤在图1中的位置D、E和F处间歇地进行三次。再加热步骤用于再次加热在先前进行的冷却挤压步骤中已冷却的玻璃团。为了进行再加热步骤，在位置D、E和F处设置加热单元。每个加热单元包括图2D中所示的一个加热件15和一个用于在提升位置和下降位置之间上下移动加热件15的提升单元(未示出)。在下降位置，加热件15的下端覆盖玻璃团的上半部分。加热件15在其下端具有线圈，作为设置在加热件15的内周壁上的热源。该线圈被加热到800-1200℃，以产生辐射热，从玻璃团上部加热玻璃团。
上述冷却挤压步骤和三个再加热步骤用于当玻璃团在接着进行的玻璃挤压步骤中被挤压时和玻璃挤压步骤后，使玻璃团的温度条件和粘度最佳化。具体地说，通过在玻璃挤压步骤前的冷却挤压步骤和再加热步骤，控制玻璃团的温度，以便减少玻璃团的内部和外周部分之间的温度差异。后面将详细描述玻璃团的温度控制。在使用转台的本实施例中，每个冷却挤压步骤和再加热步骤的操作时间由转台10的停止时间限定。换句话说，在上述各个步骤中，下降挤压件14或加热件15、冷却或加热玻璃团及向上缩回挤压件14或加热件15的操作必须在转台10重复逐步转动的停止期间完成。在一个实施例中，挤压件14的冷却时间和加热件15的加热时间可在1至3秒之间选择。
其后，在冷却挤压步骤和再加热步骤中温度受到控制的玻璃团被传送到位置G进行挤压(玻璃挤压步骤)。如图3A中所示，在玻璃挤压步骤中使用其下表面上具有玻璃模制表面的上压模16。当玻璃团被传送到位置G时，由提升单元(未示出)向下移动上压模16以挤压玻璃团。通过这种挤压操作，玻璃团在由下压模11和上压模16的模制表面限定的空腔内延伸和扩展，以获得理想的光学透镜毛坯形状。透镜毛坯的外周由圆柱形的主体模17限定，该主体模17支撑下压模11，下压模11可相对于主体模17移动。上压模16保持在预定的温度，以避免挤压时玻璃的熔化粘结，并且在挤压后控制玻璃的温度。为此，在挤压前，上压模16的温度最好保持在Tg-50℃和Tg-150℃之间的范围内，处于Tg-70℃和Tg-120℃之间更好。在该实施例中，挤压前上压模16的温度保持在Tg-100℃。
在本发明中，进行玻璃挤压步骤的时间选择很重要。具体地说，当经冷却挤压步骤和再加热步骤温度受到控制的玻璃团的内部粘度在103.5到106.5泊(＝dPa·s)之间或在104到106泊(＝dPa·s)之间，最好在104.5到105.5泊(＝dPa·s)之间时，进行玻璃挤压步骤。在该实施例中，在粘度为105泊(＝dPa·s)时进行玻璃挤压步骤。在玻璃挤压步骤中，玻璃团的温度最好保持在Tg和Tg+50℃之间。在本实施例中，玻璃团的温度保持在Tg+10℃。上述粘度比在现有的直接挤压***中挤压时的粘度102-103泊(＝dPa·s)高的多。为何在如此高的粘度下进行挤压的原因是抑制挤压后玻璃的热收缩及减少玻璃表面上凹痕的产生。参照由转台传送的玻璃团的传送速度，最好通过改变玻璃挤压步骤的操作位置，比如改变到位置H或I，有可能设定合适的挤压时序。在上述玻璃挤压步骤中，挤压压力约等于现有直接挤压***的6倍，以便在空腔中完全压平具有很高的粘度的玻璃团。挤压压力在30-80kgf/cm2，最好在50-70kgf/cm2。在本实施例中，挤压压力约等于66kgf/cm2。
玻璃挤压步骤后，玻璃经位置H至L被传送到位置M，在此处其被取出。当玻璃经位置H至L被传送到位置M时，玻璃在空气温度下逐步自然冷却，其体积由于热收缩而稍微减小。在现有的直接挤压***中，凹痕的问题发生在挤压后玻璃团的热收缩过程中。在本发明中，通过在玻璃挤压步骤前适当控制玻璃团的温度，减少了玻璃内部和外周部分之间的温度差异。结果，挤压时和挤压后也减少了玻璃内部和外周部分之间的温度差异，使得凹痕的发生受到抑制。但是，如果再加热玻璃使得玻璃外周部分的温度比内部的高，则降低了直接挤压***的生产率。因此，在玻璃外周部分的温度低于内部温度时进行挤压。玻璃内部和外周部分之间的温度差异不超过100℃较好，最好不超过50℃。在H至M的每个位置，下压模11相对于主体模17逐步升高。如图3C中所示，玻璃的位置表面在位置M处位于主体模17上面。如图3D中所示，当玻璃内部的温度相对于转变点在±50℃的范围内时，±30℃较好，±10℃更好，玻璃由捡取单元(未示出)真空抽吸，从模具中取出。
于是，通过本发明的方法，可模制光学透镜毛坯。接着，模制成的光学透镜毛坯受到表面磨光/抛光以生产光学透镜。由本发明的方法模制的透镜毛坯在其表面上具有较少的凹痕，因此可减少磨光余量。根据本实施例实验获得的光学透镜毛坯的评估显示了下面的结果。与现有***相比较，磨光余量可减少到50％。
  一侧精加工余量   0.3-0.35毫米
  中心厚度容差   0.1毫米
  外径   0.1毫米
  厚度偏差   150微米或更小
  曲率半径精度   80微米
  挤压制品下表面上的石粒   200微米或更小
其中，一侧精加工余量是在磨光挤压制品的上表面或下表面时的磨光余量。中心厚度容差是预先选定的中心厚度和测量的中心厚度之间的差。厚度偏差是在一个共用圆周上最大厚度和最小厚度之间的差。曲率半径精度是预先选定的曲率半径和测量的曲率半径之间的差。挤压制品下表面上的石粒是上述的诸如BN之类的外来物质。
在该实施例中，在转台上设置多个下压模。另外，传送装置可以是任何其它的类型，只要可将下压模顺序传送到用于各个步骤的位置并可在接续的步骤中重复使用。例如，可以使用诸如带式输送机之类的直线输送机。
接着，将描述在各个步骤中熔融玻璃的温度条件。参照图5，在玻璃团供入下压模上后和取出透镜毛坯之前，玻璃在其内部和外周部分中具有不同的温度条件。在图中，实线表示在本发明的方法中玻璃的上部、内部和下部的温度变化。另一方面，在图中，虚线表示在现有的没有冷却挤压步骤和再加热步骤的直接挤压***中玻璃上部、内部和下部的温度变化。
描述本发明的玻璃的温度变化之前，将简单地描述现有***中玻璃的温度变化情况。当在玻璃供入步骤中在下压模的模制表面上供入熔融的玻璃时，由于在温度保持在Tg-50℃左右的下压模和熔融玻璃的下部之间进行热交换，熔融玻璃下部的温度迅速下降，并保持在低于玻璃转变点Tg的平衡点处。另一方面，供入下压模的模制表面上的熔融玻璃的上部和内部被玻璃周围的大气温度冷却，其温度逐步下降。此时，与玻璃的内部相比较，玻璃上部的温度变化率很高。结果，在开始玻璃挤压步骤之前，玻璃内部和上部之间的温度差异逐渐增加。在玻璃挤压步骤中，温度保持在约Tg-100℃的上压模冷却玻璃团的上部和下部。此时，玻璃的上部与上压模直接接触，因此迅速冷却到低于玻璃的转变点Tg的温度。另一方面，因为玻璃的外周部分预先冷却到低温，因此其粘度增加，使得内部热量很难散发到外面，所以玻璃的内部并不迅速冷却。这导致玻璃挤压步骤后玻璃的内部与各个上部和下部之间的温度差异增加。由于在挤压时玻璃的粘度很低，挤压后玻璃的热收缩很大，在玻璃表面上产生凹痕。
接着，将沿图5中的实线描述本发明中玻璃的温度变化的情况。当在玻璃供入步骤中在下压模的模制表面上供入熔融的玻璃时，由于在下压模和熔融玻璃的下部之间进行热交换，熔融玻璃下部的温度迅速下降，并保持在Tg和Tg-50℃之间的平衡点处，即不高于玻璃转变点Tg。另一方面，供入下压模的模制表面上的熔融玻璃的上部和内部被玻璃周围的大气温度冷却，其温度逐步下降。此时，与玻璃的内部相比较，玻璃上部的温度变化率很高。到这个阶段为止，在玻璃的各个部分中的温度的变化类似于现有***。
当在本发明中进行冷却挤压步骤时，玻璃团的上部和内部被冷却。尤其是，与玻璃团内部的温度下降相比较，其与挤压件直接接触的上部的温度下降很快。接着，通过间歇地进行三个再加热步骤，玻璃团的温度，尤其是玻璃团上部的温度升高或保持在高于预定的温度(Tg)处。另一方面，玻璃内部的温度很难受到再加热步骤中加热的影响，并沿着冷却挤压步骤中给定的温度梯度下降。推测起来，这是因为，由于通过冷却挤压步骤，玻璃的上部的粘度增加，玻璃上部的导热率下降。结果，玻璃上部和内部的温度彼此逐渐接近，使得它们之间的温差在玻璃挤压步骤中最小。由于与玻璃内部的温差及在再加热步骤中的加热，玻璃下部的温度向玻璃转变点Tg升高。
在玻璃挤压步骤中，上压模以类似于现有***的方式冷却玻璃团的上部和下部。此时，玻璃的上部与温度保持在Tg-50℃和Tg-150℃之间的上压模直接接触，使得其上部迅速冷却到低于玻璃的转变点Tg的温度。由于玻璃的外周部分预先冷却到低温，并且其粘度增加，内部热量很难散发到外面。因此，玻璃的内部并不迅速冷却。但是，与现有***相比较，由于在挤压时内部的温度很低，在挤压后其与玻璃上部的温度差异很小。另外，玻璃下部的温度由于再加热步骤而升高到大约Tg的温度，使得玻璃内部与玻璃下部的温度差异也较小。在本发明中，玻璃内部和上部的温度差异可减小到50-100℃。因此，即使玻璃内部的粘度增加到103.5到106.5泊(＝dPa·s)，玻璃上部的粘度也不会增加到失去流动性。因此，可以在合适的粘度下进行挤压操作。结果，抑制了玻璃表面上凹痕的发生，并且避免了凹痕的不均匀分布。与不进行冷却挤压步骤和再加热步骤的情况相比较，在经受冷却挤压步骤和再加热步骤后，玻璃团内部的粘度在短时间内达到合适的水平，即103.5到106.5泊(＝dPa·s)。这增加了透镜毛坯的生产率。当玻璃的上部、内部和下部的温度在图1中的位置H至L处经过自然冷却达到转变点Tg时，从模具中取出透镜毛坯。理想地，当各个部分的温度处于相对于转变点Tg在±10℃范围内时，从模具中取出透镜毛坯。在图5中，玻璃下部的温度在玻璃挤压步骤中低于转变点Tg。但是，温度也可超过转变点Tg。
在前文中，结合附图描述了本发明的一个实施例。但是，很容易理解，本发明并不限于实施例中提供的事实，而是可以在随附的权利要求的范围内以各种其它方式进行变化和修改。在前述实施例中，为了控制玻璃的温度，使得供入到下压模的模制表面上的玻璃的内部和外周部分的温度彼此接近，进行了冷却挤压步骤和再加热步骤。但是，可以用其它方式进行温度控制。在冷却挤压步骤中，挤压件与玻璃团直接接触以冷却玻璃团。另外，也可以通过降低玻璃团上部周围的空气温度来进行冷却。在每个再加热步骤中，加热件可与玻璃团直接接触。在本实施例中，再加热步骤间歇地进行三次。但是，再加热步骤的数目并不受限制。另外，再加热步骤可连续进行。
根据本发明的挤压模制玻璃制品的方法不仅可用来制造上述的光学透镜毛坯，也可以用来制造普通的玻璃制品。尤其是，本发明有利于制造中心和外周部分具有不同厚度的光学透镜及相对厚的玻璃制品。
如上所述，在所谓的直接挤压***的挤压模制方法中，可以根据本发明抑制分布在透镜毛坯表面上的凹痕的发生，并防止凹痕集中在局部区域。结果是，可以提供要求在磨光/抛光步骤中去除的磨光余量较小的透镜毛坯，使得磨光碎屑和抛光碎屑减少。
根据本发明，与现有***相比较，可在短时间内使玻璃的粘度达到最佳粘度，提高了透镜毛坯的生产率。

Claims (14)

1、一种通过使用由上压模和下压模组成的模具挤压模制未精加工玻璃制品的方法，每个所述上压模和所述下压模各具有模制表面，其特征在于，所述方法包括：
供入步骤，将熔融的玻璃供入所述下压模的模制表面上；
温度控制步骤，控制供入所述下压模的模制表面上的所述玻璃的温度，使得所述玻璃的内部和外周部分的温度彼此接近；以及
挤压步骤，当温度受到控制的所述玻璃的粘度处于103.5到106.5泊(＝dPa·s)之间的范围内时，通过所述上压模和所述下压模的模制表面挤压所述玻璃，
其中所述温度控制步骤包括：通过在预先选定的压力下使吸热器与面向上压模的玻璃上表面接触，从上压模一侧冷却挤压所述玻璃的冷却挤压步骤；以及在所述冷却挤压步骤后从上压模一侧加热所述玻璃的加热步骤。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挤压步骤在温度受到控制的所述玻璃的粘度处于104.5到105.5泊(＝dPa·s)之间的范围内时进行。
3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度控制步骤通过降低所述玻璃内部的温度和升高所述玻璃外周部分的温度使所述玻璃内部和外周部分的温度彼此接近。
4、按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述温度控制步骤中降低所述玻璃内部的温度和升高所述玻璃外周部分的温度被进行，以便满足所述玻璃外周部分的温度低于所述玻璃内部的温度的条件。
5、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在使所述吸热器与所述玻璃的上表面接触的所述步骤前进行所述吸热器保持远离所述玻璃附近的位置的大气的温度的步骤。
6、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热步骤包括把热源放在面向所述上压模的所述玻璃的上表面的附近一预定时间的步骤。
7、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挤压步骤后，在所述玻璃内部的温度处于其转变点±50℃之间的范围内时进行把所述玻璃从所述模具中取出的步骤。
8、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将多个下压模顺序传送到用于所述供入、所述温度控制和所述挤压步骤的操作位置处以进行所述供入、所述温度控制和所述挤压步骤。
9、按照权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述下压模再次顺序传送到用于所述供入、所述温度控制和所述挤压步骤的操作位置处以再次进行所述供入、所述温度控制和所述挤压步骤。
10、按照权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述下压模沿周向设置在转台上，并且通过所述转台的转动将所述下压模顺序传送到用于所述供入、所述温度控制和所述挤压步骤的操作位置处以进行所述供入、所述温度控制和所述挤压步骤。
11、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃制品是一种光学透镜材料。
12、一种生产最终玻璃制品的方法，所述方法包括：
供入步骤，将熔融的玻璃供入所述下压模的模制表面上；
温度控制步骤，控制供入所述下压模的模制表面上的所述玻璃的温度，使得所述玻璃的内部和外周部分的温度彼此接近；以及
挤压步骤，当温度受到控制的所述玻璃的粘度处于103.5到106.5泊(＝dPa·s)之间的范围内时，通过所述上压模和所述下压模的模制表面挤压所述玻璃；
在所述玻璃内部的温度处于其转变点±50℃之间的范围内时进行把所述玻璃从所述模具中取出的步骤；以及
磨光和抛光从所述模具中取出的玻璃的表面的步骤，以获得所述最终玻璃制品，
其中所述温度控制步骤包括：通过在预先选定的压力下使吸热器与面向上压模的玻璃上表面接触，从上压模一侧冷却挤压所述玻璃的冷却挤压步骤；以及在所述冷却挤压步骤后从上压模一侧加热所述玻璃的加热步骤。
13、一种用于挤压模制玻璃制品的装置，其特征在于，所述装置包括：
由上压模和下压模组成的模具，每个所述上压模和所述下压模各具有模制表面；
供入装置，用于将熔融的玻璃供入所述下压模的模制表面上；
温度控制装置，用于控制供入所述下压模的模制表面上的所述玻璃的温度，使得所述玻璃的内部和外周部分的温度彼此接近；以及
模具驱动装置，用于使所述上压模和所述下压模的模制表面彼此接近以挤压玻璃；当温度受到所述温度控制装置控制的所述玻璃的粘度处于103.5到106.5泊(＝dPa·s)之间的范围内时，所述模具驱动装置启动以挤压所述玻璃；
其中所述温度控制装置包括：通过在预先选定的压力下使吸热器与面向上压模的玻璃上表面接触，从上压模一侧冷却挤压所述玻璃的冷却挤压装置；以及由所述冷却挤压装置冷却挤压之后，从所述上压模一侧加热所述玻璃的加热装置。
14、按照权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括传送装置，用于将所述玻璃已供入其模制表面上的所述下压模顺序传送到分别安装所述冷却装置、所述加热装置和所述模具驱动装置的位置处。
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