JP2968156B2 - ディスク状ガラス製品のプレス成形方法 - Google Patents
ディスク状ガラス製品のプレス成形方法Info
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Description
媒体等の情報記録媒体、またはその他の基板材として使
用される薄肉で平らなディスク状のガラス製品(ガラス
およびガラス・セラミックス)をプレス成形する成形方
法に関する。
て硬度、平滑性に優れているため、近年、上述したよう
な情報記録媒体の基板として使用されつつある。この基
板は、薄肉でかつ厳しい平坦度を要求されるので、通
常、板状のガラスから切り出し加工し、その後、研削、
研磨加工といった機械的な加工工程を経て製造されてい
る。
ような工程では、板ガラスから切り出したものが、最終
製品より相当大きいものであるので、その後の機械的な
後加工工程に多大な労力と時間を要しているばかりか、
切り出す際の切り屑や、後加工工程の際に生じる研削屑
等のために原材料の利用効率が悪く、製品コスト高の要
因の一つとなっている。一方、ガラスの原料を溶解し
て、この溶融ガラスをプレス成形する方法においては、
原材料の利用効率は板ガラスを切り出す場合より向上す
るが、薄くて平らなものを成形する技術が未だ充分確立
されておらず、こうしたプレス成形方法でも最終製品に
比較的近い寸法で円切り加工した後、上述したような機
械的な後加工工程を行わなければならず、製品コストを
低減するには不十分なものであった。
で、最終製品に近いプレス成形を行うことができ、これ
により上記課題を解決することができるディスク状ガラ
ス製品のプレス成形方法を提供することを目的としてい
る。
に、本発明の請求項1のディスク状ガラス製品のプレス
成形方法は、円筒状の胴型と、上下動可能に設けられた
上下の型とを備え、前記胴型内に溶融ガラスを導入し、
この胴型内において上下の型によってディスク状のガラ
ス製品をプレス成形する方法において、まず、前記上下
の型のプレス面の表面温度をプレス成形するガラスの転
移点近傍に設定するとともに、前記胴型の内表面温度を
前記プレス面の表面温度より高く設定し、 次いで、前記
胴型内の中央部に溶融ガラスを導入した後、前記上下の
型によって該溶融ガラスをプレスして、該溶融ガラスの
外周部を、温度の高い胴型の内表面に接しめることで、
前記溶融ガラスの外周部を加熱して十分軟化させた状態
で前記胴型の内表面に密接させることを特徴としてい
る。
成形方法は、請求項1記載において、まず、下型を胴型
内の所定位置に位置させた後、胴型内に溶融ガラスを所
定量導入し、次いで、上型を下降させて前記溶融ガラス
に当接させることで溶融ガラスの上面を部分プレスし、
その後、下型を上昇させることにより溶融ガラスを胴型
内で押し拡げて胴型の内表面および上下の型のプレス面
に密接させることを特徴としている。
法は、請求項1のディスク状ガラス製品のプレス成形方
法において、上下の金型の少なくとも一方のプレス面を
凹曲面に形成しておき、まず、下型を胴型内の所定位置
に位置させた後、胴型内に溶融ガラスを所定量導入し、
次いで、上型を下降させて前記胴型の上端開口を閉塞
し、その後、下型を上昇させることにより溶融ガラスを
胴型内で押し拡げて胴型の内表面および上下の型のプレ
ス面に密接させることを特徴としている。
法は、請求項2または3記載のディスク状ガラス製品の
プレス成形方法において、上下の型のそれぞれのプレス
面の外周部に、それぞれ環状の凸部を形成し、この凸部
の内周側に前記プレス面から離間するにしたがって漸次
拡径する傾斜面を形成したことを特徴としている。
方法にあっては、胴型内に導入された溶融ガラスは、プ
レス成形の際に、上下の型によって押圧され、同心円状
に拡がり胴型の内周面(内表面)まで引き延ばされて、
上下の型と胴型によって囲まれた空間にディスク状にプ
レス成形された状態で隙間なく密に充填され、これによ
り、成形された成形品を最終製品に近い寸法で仕上げ
る。また、前記胴型内の中央部に溶融ガラスを導入した
後、前記上下の型によって該溶融ガラスをプレスする際
において、該溶融ガラスは上下の型によって押し拡げら
れつつ冷却され続けているが、該溶融ガラスの外周部
を、上下の型のプレス面の表面温度より温度が高く、同
時にガラス転移点より温度が高い胴型の内表面に接しめ
ることで、前記溶融ガラスの外周部を加熱して、冷却さ
れ続けているガラスをガラス転移点以上の温度として、
十分軟化させた状態で前記胴型の内表面に密接させるこ
とで、溶融ガラスが胴型内内周面(内表面)まで十分に
引き延ばされ、延び不良を防止する。
成形方法にあっては、成形の際には、まず、溶融ガラス
の上部の一部が上型本体のプレス面と接触し、溶融ガラ
スの上端部のみが部分プレスされる。これにより、溶融
ガラスの下面の冷却速度と上面の冷却速度を近似させ、
プレス後の成形品の反り発生を防止するとともに、成形
品中央部のヒケによる薄肉化を解消する。
成形方法にあっては、成形の際に表面に上下の型のプレ
ス面に形成された凹曲面と対応する凸曲面が形成され、
この凸曲面によって成形品に生じるヒケを相殺し、成形
品中央部の薄肉化を防止して、平坦度が優れ、かつ厚さ
のバラツキの少ない成形品を成形する。
成形方法にあっては、成形された成形品は、プレス面の
凸部に形成された傾斜面によってエッジ部分が面取りを
施された形状となり、これによって成形品のエッジ部と
内部との冷却温度差による亀裂の発生、あるいは搬送時
の接触、落下等による亀裂破損を防止する。
ラス製品の成形方法の実施例を説明する。図1は第1実
施例を説明するもので、プレス成形の成形工程を工程順
に示す金型の断面図である。図2および図3は金型が設
けられているプレス装置を示す側面図および平面図であ
る。図2および図3に示すプレス装置1は、回転軸2に
よって回転せしめられる円盤3と、この円盤3上に設け
られた金型5と、円盤3の上方に設けられたにプレス機
を6とを主体として構成されている。
定角度で配設された複数の胴型7…と、各胴型7内で上
下動可能に設けられた下型8と、一の下型8と対向して
前記プレス機6に取り付けられた上型9とを主体として
構成されている。胴型7は、図1(a)に示すように、
円筒状の胴型本体7aと、この胴型本体7aの下端部に
内側に突出して形成された円環状のフランジ部7bとに
よって構成されており、胴型7aの上端面は水平な平滑
面となっている。また、前記下型8は円板状の下型本体
8aと、この下型本体8aの下面中央部に形成されて該
下型本体8aを支持する円柱状の支持ロッド8bとによ
って構成されている。下型本体8aは前記胴型本体7a
の内周面を上下に摺動自在に設けられており、該下型本
体8aの上面がプレス面8cとされている。一方、支持
ロッド8bは前記フランジ部7bの内側を挿通され、こ
の支持ロッド8bが図示しない駆動手段によって上下動
されることによって、下型本体8aが上下動されるよう
になっている。
うに、円板状の上型本体9aと、この上型本体9aの上
面中央部に形成されて該上型本体9aを支持する円柱状
の支持ロッド9bとによって構成されている。上型本体
9aは前記胴型本体7aと等しい直径に形成され、その
下面がプレス面9cとされ、このプレス面9cが胴型本
体7aの上端面に接離自在に密接するように、胴型本体
7aと同軸に配設されている。一方、支持ロッド9bは
前記プレス機6に取り付けられ(図2参照)、該プレス
機6によって、上型本体9aが上下動されるようになっ
ている。
は、胴型7内に溶融ガラスを導入するパイプ10が配設
されている。このパイプ10は白金または白金合金製の
ものであり、一定流量の溶融ガラスがその内部を流通し
て先端部から流出するようになっている。また、パイプ
10の直下には、パイプ10から流出してくる溶融ガラ
スを切断する切断刃11,11が水平方向に接離自在に
設けられており、一定流量で流出してくる溶融ガラスを
一定時間毎に切断することによって、前記胴型7内に常
に一定量の溶融ガラスを供給するようになっている。
9)の材質は、ガラスにぬれ難く、熱伝導率の小さい材
料が望ましく、例えば、グラファイト、タングステン合
金、窒化物、炭化物、耐熱金属等、プレスするガラスの
適性に合わせて適宜選択すればよい。また、胴型7、下
型8、上型9は、電気あるいはガス加熱によりそれぞれ
所定の温度に昇温され、保持されるようになっている。
ィスク状ガラス製品をプレス成形する方法について説明
する。まず、金型5のうち上下の型9,8をそれぞれプ
レスすべきガラスの転移点近傍に昇温して保持しておく
とともに、胴型7の温度を転移点より10℃程度高温に
保持しておく。この場合、上下の型9,8は、少なくと
もそれらのプレス面9c,8cを、胴型7は少なくとも
その内周面の温度を上記温度に保持しておけばよい。ま
た、一の胴型7を前記パイプ10の直下に位置させると
ともに、下型8の下型本体8aを胴型7のフランジ部7
bに当接させておく。
プ10から一定流量で溶融ガラスGを胴型7内に流し込
み、所定時間経過後に、切断刃11,11で切断するこ
とによって、一定量の溶融ガラスGを一の胴型7内に供
給する。この場合、溶融ガラスは下型本体8aの上面中
央部に流し込むようにする。切断された溶融ガラスは、
表面張力で丸味を帯びたオハジキ状の溶融ガラス塊(Go
b)G1となる。なお、溶融ガラスGの粘性はlogη=2.
8に保たれ、流量の変動量は±1.5%以内に維持され
ている。
させて、GobG1が充填されている胴型7を上型9の直
下まで移動させた後、図1(b)に示すように、上型9
を下降させてその上型本体9aを胴型7の上端面に当接
(密着)させる。すると、GobG1の上部の一部(Gob外
径の1/3以下)が上型本体9aのプレス面9cの中央部
と接触し、Gob表面の上端部のみが部分プレスされる。
これにより、Gob下面の冷却速度と上面の冷却速度を近
似させ、プレス後の成形品の反り発生を防止するととも
に、成形品中央部のヒケによる薄肉化を解消する。
を所定量だけ上昇させる。すると、GobG1は上下の型
9,8によって押圧されて、同心円状に拡がり胴型7の
内周面まで引き延ばされ、金型5内、すなわち上下の型
9,8と胴型7によって囲まれた空間は、GobG1によ
ってディスク状にプレス成形された状態で隙間なく密に
充填される。この際、GobG1の外周縁部は内部より温
度低下の速度が速いが、GobG1外周部が接触する胴型
7の温度は上下の型9,8より高い温度で保持されてい
るため、GobG1の外周部と内部とはほぼ等しい温度に
なり、よって、GobG1が引き延ばされて、ディスク状
の成形品G2のエッジ部分まで十分に充填されるため延
び不良を防止することができる。
さらに1ピッチ分だけ回転させた後、下型8をさらに上
昇させて成形品G2を胴型7から取り出し、次工程であ
る徐冷工程あるいは熱処理工程へと搬送する。この搬送
の際は、成形品G2を転移点近傍より低下させないよう
に、保温状態とする。これは、例えば、搬送路をトンネ
ル炉のような保温ゾーンとしておけば容易に行うことが
できる。なお、一の胴型7内の溶融ガラスGをプレス成
形する際には、次の胴型7内に、上記と同様にしてパイ
プ10から所定量の溶融ガラスを供給し、これら工程を
順次繰り返して行うことにより、ディスク状ガラス製品
のプレス成形加工を連続的に行う。
ス成形の成形工程を工程順に示す金型の断面図である。
この図に示すプレス成形方法が前記図1に示す第1実施
例のプレス成形方法と異なる点は、溶融ガラスをプレス
成形する金型5の構成であるので、この点のみを説明
し、他の共通部分には同一符号を付してその説明を省略
する。
aの上面外周部には、環状の凸部8dが形成されてお
り、この凸部8dの内周面には、プレス面8cから上方
に離間するにしたがって漸次拡径する傾斜面8eが形成
されている。この傾斜面8eは、例えば、φ66mm×
1.0tの成形品を成形する場合、水平面に対して45
°傾斜しており、また傾斜面8eの長さL1は0.3mm
に設定されている。また、上型9の上型本体9a下面外
周部には、環状の凸部9dが形成されており、この凸部
9dの内周面には、プレス面9cから下方に離間するに
したがって漸次拡径する傾斜面9eが形成されている。
この傾斜面9eは、水平面に対して45°傾斜してお
り、また傾斜面8eの長さL2は0.6mmに設定されて
いる。
の凸部7dが形成されており、この凸部7dの外周面に
は、胴型7の上端面に向けて下方に傾斜する傾斜面7e
が形成されている。この傾斜面7eは、プレス成形の際
に前記上型9の傾斜面9eと完全に密着するように、水
平面に対して45°傾斜しており、また傾斜面7eの長
さL3は0.3mmに設定されている。なお、前記傾斜面
7e,8e,9eの寸法、角度は、前記記載に限ること
なく、最終製品の寸法に合わせて適宜選択し得るもので
ある。
う場合、上記第1実施例の場合と同様に、図4(a)〜
(c)に示す工程を経て行う。この金型5によってプレ
ス成形された成形品G2には、その上下面の外周部に前
記傾斜面8e,9eによって傾斜面12,13が形成さ
れる、すなわち、成形品G2のエッジ部分が面取りを施
された形状となる。したがって、成形品G2のエッジ部
と内部との冷却温度差による亀裂の発生、あるいは搬送
時の接触、落下等による亀裂破損を防止することができ
る。
ス成形の成形工程を工程順に示す金型の断面図である。
この図に示すプレス成形方法が上記図4に示す第2実施
例のプレス成形方法と異なる点は、上型9の構成とプレ
ス工程の一部であるので、これらの点のみを説明し、他
の共通部分には同一符号を付してその説明を省略する。
すなわち、上型9のプレス面9cは球面の一部である凹
曲面に形成されている。このようなプレス面9cを有す
る上型9でプレス成形を行う場合、上記第2実施例(第
1実施例)の場合と同様にして行うが、図5(b)に示
すように、上型9を下降させて前記胴型7の上端面に密
着させ、その上端開口を閉塞した際に、プレス面9cが
GobG1の上面に接触していないため、成形品にヒケが
発生しやすいが、プレス面9cを凹曲面に形成したの
で、下型8を上昇させてプレス成形を行う際に、図5
(c)に示すように、GobG1の上面に凸曲面15が形
成される。したがって、この凸曲面15の曲率、高さ等
を上型9のプレス面9cによって制御することによっ
て、成形品に生じるヒケを凸曲面15によって相殺する
ことができ、成形品中央部の薄肉化を防止して、平坦度
が優れ、かつ厚さのバラツキの少ない成形品を確実にプ
レス成形することができる。
成形する場合、上型9のプレス面9cの曲率半径Rを5
400mm、またプレス面の高さΔhを0.10mmとし
て、SiO2-Li2O系結晶化ガラスを成形すると、厚さのバ
ラツキ±0.02mm以内、平坦度0.05mm以内、外径の
バラツキ±0.05mm以内の精度を持つディスク状ガラ
ス製品が得られた。なお、前記プレス面9cの曲率半径
Rや高さΔhの寸法はプレスするガラスの材質、あるい
は金型の材質等の条件によって適宜選択し得るものであ
る。
プレス面9cに形成したが、これに限ることなく、下型
8のプレス面8cに形成してもよく、ヒケの大きいガラ
スの場合は、プレス面8c,9cの両方に形成してもよ
い。
によってディスク状ガラス製品のプレス成形を行った。
その結果を表1に示す。なお、プレス条件は以下の通り
である。 (1)ガラス種:SiO2-Li2O系ガラス(ガラス転移点=4
50℃) (2)プレス成形前の溶融ガラス温度:1180℃ (3)金型温度(上型・下型):420℃ (胴型) :430℃ (4)金型材質:Ni-Cr-Al系合金
は、プレス成形後の成形品の寸法精度が非常に優れてい
ることが解かる。
のディスク状ガラス製品のプレス成形方法によれば、上
下の型のプレス面の表面温度をプレス成形するガラスの
転移点近傍に設定するとともに、胴型の内表面温度を前
記プレス面の表面温度より高く設定したので、胴型内に
導入された溶融ガラスは、プレス成形の際に、上下の型
によって押圧され、同心円状に拡がり胴型の内周面(内
表面)まで引き延ばされて、上下の型と胴型によって囲
まれた空間にディスク状にプレス成形された状態で隙間
なく密に充填される。したがって、成形された成形品は
最終製品に近い寸法で仕上がるので、従来要していた機
械的な後加工工程を最小限度に抑えることができ、しか
も原材料の利用効率を高めることができるので、加工コ
スト、製品コストの低減を図ることができる。
を導入した後、前記上下の型によって該溶融ガラスをプ
レスする際において、該溶融ガラスは上下の型によって
押し拡げられつつ冷却され続けているが、該溶融ガラス
の外周部を、上下の型のプレス面の表面温度より温度が
高く、同時にガラス転移点より温度が高い胴型の内表面
に接しめることで、前記溶融ガラスの外周部を加熱し
て、冷却され続けているガラスをガラス転移点以上の温
度として、十分軟化させた状態で前記胴型の内表面に密
接させることができるので、溶融ガラスが胴型内内周面
(内表面)まで十分に引き延ばされて、ディスク状の成
形品のエッジ部分まで十分に充填されるので、延び不良
の発生を防止し、歩留まりが向上し、この点においても
製品コストの低減を図ることができ、また安定した量産
化を図ることができる。
成形方法によれば、胴型内に溶融ガラスを所定量導入し
た後、上型を下降させて前記溶融ガラスに当接させ、そ
の後、下型を上昇させることにより溶融ガラスを胴型内
で押し拡げて胴型の内表面および上下の型のプレス面に
密接させるようにしたので、成形の際には、まず、溶融
ガラスの上部の一部が上型本体のプレス面と接触し、溶
融ガラスの上端部のみが部分プレスされる。これによ
り、溶融ガラスの下面の冷却速度と上面の冷却速度を近
似させ、プレス後の成形品の反り発生を防止するととも
に、成形品中央部のヒケによる薄肉化を解消することが
できる。よって、この点においても、歩留まりが向上
し、製品コストの低減を図ることができ、また安定した
量産化を図ることができる。
成形方法によれば、上下の金型の少なくとも一方のプレ
ス面を凹曲面に形成しておき、胴型内に溶融ガラスを所
定量導入した後、上型を下降させて前記胴型の上端開口
を閉塞し、その後、下型を上昇させることにより溶融ガ
ラスを胴型内で押し拡げて胴型の内表面および上下の型
のプレス面に密接させるようにしたので、成形の際に表
面に前記凹曲面と対応する凸曲面が形成される。したが
って、この凸曲面の形状を制御することによって、成形
品に生じるヒケを凸曲面によって相殺することができ、
成形品中央部の薄肉化を防止して、平坦度が優れ、かつ
厚さのバラツキの少ない成形品を確実にプレス成形する
ことができる。
成形方法によれば、上下の型のそれぞれのプレス面の外
周部に、それぞれ環状の凸部を形成し、この凸部の内周
側に前記プレス面から離間するにしたがって漸次拡径す
る傾斜面を形成したので、プレス成形された成形品は、
前記傾斜面によってエッジ部分が面取りを施された形状
となる。したがって、成形品のエッジ部と内部との冷却
温度差による亀裂の発生、あるいは搬送時の接触、落下
等による亀裂破損を防止することができる。
法の第1実施例を説明するもので、プレス成形の成形工
程を工程順に示す金型の断面図である。
置を示す側面図である。
法の第2実施例を説明するもので、プレス成形の成形工
程を工程順に示す金型の断面図である。
法の第3実施例を説明するもので、プレス成形の成形工
程を工程順に示す金型の断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 円筒状の胴型と、上下動可能に設けられ
た上下の型とを備え、前記胴型内に溶融ガラスを導入
し、この胴型内において上下の型によってディスク状の
ガラス製品をプレス成形する方法において、まず、 前記上下の型のプレス面の表面温度をプレス成形
するガラスの転移点近傍に設定するとともに、前記胴型
の内表面温度を前記プレス面の表面温度より高く設定
し、 次いで、前記胴型内の中央部に溶融ガラスを導入した
後、前記上下の型によって該溶融ガラスをプレスして、
該溶融ガラスの外周部を、温度の高い胴型の内表面に接
しめることで、前記溶融ガラスの外周部を加熱して 十分
軟化させた状態で前記胴型の内表面に密接させることを
特徴とするディスク状ガラス製品のプレス成形方法。 - 【請求項2】 請求項1記載のディスク状ガラス製品の
プレス成形方法において、まず、下型を胴型内の所定位
置に位置させた後、胴型内に溶融ガラスを所定量導入
し、次いで、上型を下降させて前記溶融ガラスに当接さ
せることで溶融ガラスの上面を部分プレスし、その後、
下型を上昇させることにより溶融ガラスを胴型内で押し
拡げて胴型の内表面および上下の型のプレス面に密接さ
せることを特徴とするディスク状ガラス製品のプレス成
形方法。 - 【請求項3】 請求項1記載のディスク状ガラス製品の
プレス成形方法において、上下の金型の少なくとも一方
のプレス面を凹曲面に形成しておき、まず、下型を胴型
内の所定位置に位置させた後、胴型内に溶融ガラスを所
定量導入し、次いで、上型を下降させて前記胴型の上端
開口を閉塞し、その後、下型を上昇させることにより溶
融ガラスを胴型内で押し拡げて胴型の内表面および上下
の型のプレス面に密接させることを特徴とするディスク
状ガラス製品のプレス成形方法。 - 【請求項4】 請求項2または3記載のディスク状ガラ
ス製品のプレス成形方法において、上下の型のそれぞれ
のプレス面の外周部に、それぞれ環状の凸部を形成し、
この凸部の内周側に、前記プレス面から離間するにした
がって漸次拡径する傾斜面を形成したことを特徴とする
ディスク状ガラス製品のプレス成形方法。
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