KR20080076977A - 성형품의 제조 방법, 폐색 부재 및 이를 포함하는 성형장치 - Google Patents

성형품의 제조 방법, 폐색 부재 및 이를 포함하는 성형장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080076977A
KR20080076977A KR1020087015577A KR20087015577A KR20080076977A KR 20080076977 A KR20080076977 A KR 20080076977A KR 1020087015577 A KR1020087015577 A KR 1020087015577A KR 20087015577 A KR20087015577 A KR 20087015577A KR 20080076977 A KR20080076977 A KR 20080076977A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
molding
shaping
molding material
blocking member
suction
Prior art date
Application number
KR1020087015577A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101355370B1 (ko
Inventor
미키오 치샤
마사아키 마츠시마
노리아키 다구치
Original Assignee
호야 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 호야 가부시키가이샤 filed Critical 호야 가부시키가이샤
Publication of KR20080076977A publication Critical patent/KR20080076977A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101355370B1 publication Critical patent/KR101355370B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/02—Re-forming glass sheets
    • C03B23/023—Re-forming glass sheets by bending
    • C03B23/035—Re-forming glass sheets by bending using a gas cushion or by changing gas pressure, e.g. by applying vacuum or blowing for supporting the glass while bending
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/02—Re-forming glass sheets
    • C03B23/023—Re-forming glass sheets by bending
    • C03B23/025—Re-forming glass sheets by bending by gravity
    • C03B23/0258—Gravity bending involving applying local or additional heating, cooling or insulating means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/02—Re-forming glass sheets
    • C03B23/023—Re-forming glass sheets by bending
    • C03B23/025—Re-forming glass sheets by bending by gravity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass
    • C03B23/02—Re-forming glass sheets
    • C03B23/023—Re-forming glass sheets by bending
    • C03B23/035—Re-forming glass sheets by bending using a gas cushion or by changing gas pressure, e.g. by applying vacuum or blowing for supporting the glass while bending
    • C03B23/0352—Re-forming glass sheets by bending using a gas cushion or by changing gas pressure, e.g. by applying vacuum or blowing for supporting the glass while bending by suction or blowing out for providing the deformation force to bend the glass sheet
    • C03B23/0357—Re-forming glass sheets by bending using a gas cushion or by changing gas pressure, e.g. by applying vacuum or blowing for supporting the glass while bending by suction or blowing out for providing the deformation force to bend the glass sheet by suction without blowing, e.g. with vacuum or by venturi effect
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Eyeglasses (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치하고, 상기 성형 소재를 변형 가능한 온도까지 가열해 이 성형 소재의 아랫면을 상기 성형면에 밀착시킴으로써, 상기 성형 소재의 윗면을 원하는 형상으로 성형하는 성형품 제조 방법에 관한 것이다. 상기 성형은 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부를 폐색 부재에 의해 폐색하여 실시된다. 또한, 본 발명은 폐색 부재 및 성형 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 성형 중의 성형 소재 윗면으로의 이물 혼입을 방지하여 원하는 형상의 성형품을 고정도로 성형할 수 있다.

Description

성형품의 제조 방법, 폐색 부재 및 이를 포함하는 성형 장치{PROCESS FOR PRODUCTION OF MOLDED ARTICLES, OCCLUDING MEMBER, AND MOLDING EQUIPMENT WITH THE SAME}
본 발명은 열수하 성형법 (hot sag forming method)에 의한 성형품의 제조 방법, 및 상기 제조 방법에 사용될 수 있는 폐색 부재 및 성형 장치에 관한 것이다.
안경 렌즈용 유리 몰드의 성형 방법으로는 기계적 연삭 연마법이나 기계적 연삭법이나 방전 가공 등의 전기적 가공법에 의해 작성한 내열성 모형을 이용해, 이것에 유리 블랭크스를 접촉 가열 연화시켜 모형의 면 형상을 전사하는 방법 등, 얻고자하는 면 형상마다 연삭 프로그램을 이용하거나, 대응하는 면 형상을 가지는 모형을 성형하는 방법이 채용되고 있다.
근래 축대칭의 비구면 렌즈 설계를 조립함으로써, 얇은 두께의 경량화를 도모한 다초점 안경 렌즈의 수요가 증대하고 있다. 그 때문에, 이러한 복잡한 형상의 안경 렌즈를 얻기 위한 몰드의 성형법으로서 열수하 성형법이 제안되고 있다 (일본 특개평 6-130333호 공보, 특개평 4-275930호 공보 참조).
열수하 성형법은 유리 등의 열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 형 위에 얹고, 그 연화점 이상의 온도로 가열함으로써 성형 소재를 연화시켜 형과 밀착시킴으로써 형 형상을 성형 소재의 윗면에 전사시켜 원하는 면 형상을 가지는 성형품을 얻는 성형법이다. 예를 들면, 안경 렌즈용 몰드를 성형하는 경우에는 성형 소재 윗면은 광학 기능면을 형성하기 위한 면이 되기 때문에 높은 면 정도 (精度)가 요구된다.
본 발명의 목적은 열수하 성형법에 있어서, 성형 소재 윗면을 고정도로 성형하여 원하는 면 현상을 가지는 성형품을 제조하는 수단을 제공하는 것에 있다.
종래의 열수하 성형법에서는 성형 중, 성형형 위에 재치된 성형 소재의 윗면에 공기 중의 티끌이나 전기로 내의 쓰레기 등의 이물이 비산, 혼입하는 일이 있다. 그러나, 이와 같은 윗면으로의 이물 혼입은 얼마 안 되더라도 면 정도 저하의 원인이 될 수 있다. 이물 혼입 방지를 위해서는 성형 공정 전체를 클린 룸 내에서 실시하는 것이 고려되지만, 전기로를 포함하는 대규모의 클린 룸을 설치하는 것은 제조 비용의 대폭적인 증가를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명자들은 검토를 거듭하여 성형 소재 윗면으로의 이물 혼입을 방지하기 위해 폐색 부재를 이용하여 성형형의 성형면측 개방부를 폐색함으로써 제조 비용의 증대를 초래하는 일 없이 높은 정도를 갖고 성형 소재 윗면을 성형할 수 있는 것을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은
열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치하고, 상기 성형 소재를 변형 가능한 온도까지 가열해 이 성형 소재의 아랫면을 상기 성형면에 밀착시킴으로써, 상기 성형 소재의 윗면을 원하는 형상으로 성형하는 성형품 제조 방법으로서,
상기 성형을, 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부를 폐색 부재에 의해 폐색하여 실시하는 성형품 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은
열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치하고, 상기 성형 소재를 변형 가능한 온도까지 가열해 이 성형 소재의 아랫면을 상기 성형면에 밀착시킴으로써, 상기 성형 소재의 윗면을 원하는 형상으로 성형하는 성형법에 있어서, 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부를 폐색하기 위해 사용되는 폐색 부재에 관한 것이다.
또한, 본 발명은
열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치하고, 상기 성형 소재를 변형 가능한 온도까지 가열해 이 성형 소재의 아랫면을 상기 성형면에 밀착시킴으로써, 상기 성형 소재의 윗면을 원하는 형상으로 성형하는 성형법에 사용되는 성형 장치로서,
성형형과 본 발명의 폐색 부재를 포함하고, 이 폐색 부재에 의해 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부에 폐색 공간을 형성하는 성형 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 성형 중의 성형 소재 윗면으로의 이물 혼입을 방지하여 원하는 형상의 성형품을 고정도로 성형할 수 있다.
도 1은 성형면 위에 성형 소재를 재치하고, 성형면측 개방부에 페색 부재를 배치한 성형형의 모식도이다.
도 2는 소정의 거칠기의 성형면을 가지는 성형형에서의 가열 연화 전후의 성형형과 성형 소재의 접촉 상태의 확대 모식도를 나타낸다.
도 3은 성형형 성형면 위의 관통공 배치의 구체예를 나타낸다.
도 4는 흡인 방법의 일례를 나타낸다.
발명을 실시하기 위한 바람직한 형태
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 성형품의 제조 방법은, 열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치하고, 상기 성형 소재를 변형 가능한 온도까지 가열해 이 성형 소재의 아랫면을 상기 성형면에 밀착시킴으로써, 상기 성형 소재의 윗면을 원하는 형상으로 성형하는 성형품의 제조방법으로서, 상기 성형을 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부를 폐색 부재에 의해서 폐색하여 실시하는 것이다. 또한, 본 발명에서의 「폐색」이란, 티끌이나 먼지 등의 이물이 출입하지 않을 정도로 내부 공간을 외부와 격리하는 것을 의미하나, 기체의 출입은 허용하는 것으로 한다.
가열 연화된 성형 소재의 표면은 반응성이 매우 높다. 성형 공정은 통상 장시간에 걸치기 때문에, 그 동안에 공기 중의 티끌이나 전기로 내의 쓰레기 등의 이 물이 성형 소재 윗면에 부착하면 강고하게 고착하여 성형 정도가 저하되며, 나아가서는 광학면을 형성할 수 없게 될 우려가 있다. 이와는 대조적으로, 본 발명에서는 폐색 부재에 의해 성형 소재의 성형면측 개방부를 폐색한 상태에서, 성형 소재를 가열 연화하여 성형하기 때문에, 상기와 같은 이물 혼입을 방지할 수 있다. 또, 상기와 같이 폐색 부재를 이용하면, 전기로를 포함하는 대규모 클린 룸 장치를 설치할 필요가 없어진다고 하는 이점도 있다.
상기 폐색 부재는 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부를 폐색할 수 있는 형상을 갖는 것이면 된다. 그와 같은 폐색 부재의 일례를 도 1에 기초하여 설명한다. 단, 본 발명은 도 1에 나타내는 태양으로 한정되는 것은 아니다. 또, 이하에서는 폐색 부재가 뚜껑 부재인 태양에 대하여 설명하겠으나, 본 발명에서의 폐색 부재는 뚜껑 형상의 것으로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 성형면 위에 성형 소재를 재치하고, 상부 개방부에 뚜껑 부재를 배치한 성형형의 모식도이다. 도 1(a)은 가열 연화 전의 상태, 도 1(b)는 가열 연화 후의 상태를 나타낸다. 또한, 도 1에 나타내는 태양에서는, 뚜껑 부재와 성형형 사이에 환상의 지지 부재를 배치하고, 지지 부재 외주의 단차부에 있는 끝면과 뚜껑 부재 개구부 끝면을 끼워 맞추고 있다. 이와 같은 지지 부재를 사용하지 않는 경우는, 성형형 외주부에 폐색 부재 지지를 위한 단차부를 마련하고, 이 단차부 끝면과 폐색 부재 개구부를 끼워 맞추면 된다.
도 1에 나타내는 뚜껑 부재는 원주 형상의 일부를 이루고 있으며, 원주 형상의 한쪽 바닥면만이 개구되어 내부에 공간이 형성되어 있다. 폐색 부재의 치수는 특별히 한정되지 않으나, 내충격성과 열전도 효율의 관점에서 두께는 1~5㎜ 정도, 내부 높이는 5~100㎜ 정도, 특히 30~60㎜가 적합하다.
도 1에 나타내는 뚜껑 부재에는 내부에 단차 생김부 (step mount part)가 형성되어 있으며, 단차 생김부로부터 개구부를 향하는 측면의 두께는 단차 생김부로부터 윗면을 향하여 측면보다 얇게 되어 있다. 이와 같이 폐색 부재의 개구부 끝면의 두께를 얇게 함으로써, 폐색 부재와 지지 부재 (지지 부재를 사용하지 않는 경우는 성형형)의 접촉면이 작아져서, 폐색 부재의 자중에 의해 주어지는 개구부 끝면에 가해지는 단위 면적당 압력이 높아지기 때문에, 폐색 부재 내부의 기밀성을 높일 수 있다. 또, 도 1에 나타내는 바와 같이 지지 부재를 사용하는 경우, 뚜껑 부재의 개구부 끝면의 면적을 작게 하면, 지지 부재의 폐색 부재와의 접촉부 면적을 작게 할 수 있어 지지 부재 전체의 소형화로 이어진다. 지지 부재의 소형화에 의해, 지지 부재의 열팽창의 양이 감소하기 때문에 폐색 부재의 기밀성을 향상시킬 수 있다.
성형형 또는 지지 부재와 끼워 맞추는 폐색 부재의 개구부 끝면은 밀폐성 향상을 위해 평활면으로 하는 것이 바람직하다. 또, 성형 소재의 열 분포를 균일하게 하기 위해서는 폐색 부재의 개구부와 대향하는 내측 윗면은 성형 소재 윗면 형상과 근사한 형상으로 하는 것이 바람직하고, 성형 소재 윗면 형상과 대략 서로 유사한 형상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또, 뚜껑 부재의 개구부와 대향하는 내측 윗면을 대략 평면으로 하는 것도 바람직하다. 폐색 부재의 내측 윗면 형상을 성형 소재 윗면 형상과 근사한 형상으로 하면, 성형형 위에 배치된 성형 소재에 폐색 부재 로부터의 복사열을 균등하게 조사하여 성형 소재의 열 분포의 균일성을 높일 수 있다. 단, 성형 소재의 윗면 형상은 아이템에 따라서 다르다. 따라서, 윗면 형상이 다른 복수의 성형 소재를 성형할 때에도 성형 소재의 열 분포의 균일성을 확보하기 위해서는 폐색 부재의 내측 윗면은 대략 평면으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 폐색 부재의 내측 윗면의 주연부 (周緣部, rim portion)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 모서리가 없는 둥그스름한 형상으로 하는 것이 바람직하다. 모서리가 있으면 부분적으로 열 분포가 불균일해지기 쉬워지나, 도 1에 나타내는 바와 같이 둥그스름한 형상으로 함으로써, 폐색 부재 내부의 열 분포를 균일하게 할 수 있다. 또, 예를 들어 세라믹제 뚜껑 부재의 경우, 세라믹의 성질로 인하여 모서리가 있으면 손상되기 쉽기 때문에, 상기와 같이 둥그스름한 형상으로 하는 것이 내구성 향상의 효과도 있다.
상기 폐색 부재는 성형형 또는 성형형 위에 배치된 지지 부재와 끼워 맞춤으로써 폐색 부재 내부를 외부 분위기로부터 격리한다. 이와 같이 폐색 부재 내부의 분위기를 외부로부터 격리함으로써, 티끌이나 쓰레기 등의 이물의 비산, 혼입을 방지함과 아울러, 성형 소재가 노출되는 분위기의 온도 분포의 불균일 및 급격한 온도 변화를 완화시키는 완충 효과도 얻을 수 있다. 종래의 열수하 성형법에서는 성형 소재는 성형형 위에 배치되어 성형형과 함께 로 내에 도입된다. 그러나, 로 내의 열 분포는 균일하지 않기 때문에, 로 내에서 복수의 성형 소재를 균등하게 가열하는 것은 곤란하다. 또, 로의 온도 변화가 직접 성형 소재에 영향을 주기 때문에 급격한 온도 변화에 의해 변형 등이 생길 우려도 있다.
이와는 대조적으로, 상기 폐색 부재는 외부의 열을 잠시 유지하여 폐색 부재 자체가 균일한 온도 분포가 된다. 그리고, 축적된 열은 폐색 부재로부터 내부로 방사된다. 전술한 바와 같이 폐색 부재의 내측 윗면 형상을 조정함으로써, 폐색 부재 각 부를 열원으로 하여 방사된 열이 성형 소재에 균등하게 조사되도록 제어하여 성형 소재를 균일하게 가열할 수 있다. 또, 로 내의 급격한 온도 변화가 폐색 부재에 의해서 완화되기 때문에 급격한 온도 변화에 의한 변형 등의 발생을 막을 수도 있다. 성형 소재의 가열 연화를 양호하게 실시하기 위해서는, 상기 폐색 부재의 열전도율은 3~170W/mk인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90~120W/mk이다.
상기 폐색 부재는 내구성이 뛰어난 세라믹 재료로 이루어진 것이 바라직하다. 세라믹 재료로는, 예를 들어 알루미나계 (Al2O3), 알틱계 (Al2O3-TiC), 지르코니아계 (ZrO2), 질화규소계 (Si3N4), 질화알루미늄계 (AlN), 탄화규소계 (SiC) 등의 SiO2, Al2O3, MgO를 주성분으로 하는 세라믹이 적합하다. 여기서, 「주성분으로 한다」란, 상기 성분이 폐색 부재 구성 성분의 50 중량% 이상을 차지하는 것을 말한다.
폐색 부재의 소재로서 바람직한 내열성 재료는, 예를 들어 SiO2, Al2O3, MgO를 99% 이상, 그 외에 K2O 등을 함유하는 세라믹이다.
폐색 부재의 재질로는, 예를 들어, 제 1 로는 경도 (비커스 경도) 7~24Hv, 휨 강도 400~2000MPa, 영률 (Young's Modulus) 180~410GPa, 선팽창 계수 4.30~10.8 ×10E-6, 내열 온도 750~850℃, 밀도 3.10~10.70g/㎤인 것이 적합하다. 또한, 제 2 로는 특히 경도 (비커스 경도) 7~15Hv, 영률 190~210GPa, 선팽창 계수 6.0~7.0×10E-6, 내열 온도 775~825℃인 것이 바람직하다. 덧붙여서, 제 3 으로는 경도 (비커스 경도) 9~15Hv, 영률 180~402GPa, 선팽창 계수 4.30~10.8×10E-6, 내열 온도 800℃ 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 폐색 부재의 소재는 소수성인 것이 적합하다.
폐색 부재의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 세라믹제 뚜껑 부재의 경우는 분말 치금법에 따라 제조할 수 있다. 구체적으로는, 세라믹 분말의 과립분을 뚜껑 부재의 주형이 되는 금형에 채워 프레스 성형한다. 이어서, 성형된 세라믹을, 예를 들어 1000℃ 이상의 고온 (예를 들어, 1550~1750℃)에서 소정 시간 (예를 들어, 10시간 정도) 가열함으로써 세라믹의 소결체인 뚜껑 부재를 얻을 수 있다. 그 후, 바람직하게는 폐색 부재의 개구부 끝면을 평활 가공한다. 평활 가공은 특별히 한정되지 않으며, 통상의 모따기 (chamfering) 방법을 이용하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 총형 다이아몬드 접시의 평면 타입을 가공 장치의 아래 축에 장착하고, 약 200~300rpm으로 회전시켜 뚜껑 부재 개구부 측면을 연삭함으로써 평활면으로 할 수 있다. 또한, 평활 가공에서는 냉각을 위해 물을 가공면에 공급 (예를 들어, 약 1~2 L/분)하는 것이 바람직하다.
세라믹제 폐색 부재의 경우, 폐색 부재의 내측 윗면에는 입자 비산 방지 가공을 하는 것이 바람직하다. 이것은 성형 중에 세라믹의 미립자가 낙하하여 성형 소재 윗면을 오염시키는 것을 방지하기 위함이다. 입자 비산 방지 가공으로는 상유 (glaze)를 도포, 소성하는 방법을 이용할 수 있다. 전술한 폐색 부재 제조 공정에 있어서, 프레스 성형 후, 소성 전에 상유를 폐색 부재 내측 윗면에 도포함으로써 소성에 의해 상유를 뚜껑 부재 내측 윗면에 밀착시킬 수 있다. 또한, 이 입자 비산 방지 처리는 적어도 성형 소재 윗면과 대향하는 폐색 부재 내측 윗면에 실시하면 된다. 또, 후술하는 바와 같이 성형형에 마련한 관통공을 통하여 흡인을 실시하면서 성형을 하는 경우는, 입자 비산 방지 가공을 폐색 부재 내측 윗면에 실시하고, 측면은 미처리로 하여 통기성을 확보하는 것이 바람직하다.
상유는 일반적으로 도자기의 표면에 광택을 부여하기 위해 이용되는, 유리 입자를 함유하는 점성 물질이다. 일반적인 상유는 SiO2, Al2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, Fe2O, Li2O 등으로 이루어진다. 폐색 부재 내측 윗면에 상유를 도포한 후, 융점보다 고온에서 소성하면 유리 입자가 용해되기 때문에 폐색 부재 내면에 코팅층이 형성되어, 이 코팅층에 의해 성형 소재 내측 윗면으로부터의 세라믹 입자의 비산을 방지할 수 있다. 상유로는 성형 소재의 가열 연화 온도보다 고온의 융점을 가지는 것, 예를 들어, 1150~1300℃에 융점을 갖는 것을 사용할 수 있다. 성형 소재의 가열 연화 온도보다 고융점의 상유에 의해서 형성된 코팅층은 성형 중에 용해되지 않고 유지되어 입자 비산 방지 효과를 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다.
성형 소재를 배치하는 성형형으로는 열수하 형성법에 사용되는 공지의 성형형을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 소정의 거칠기의 성형면을 갖는 성형형을 사용할 수 있다.
일반적으로 열수하 성형법에 사용되는 성형형의 성형면은 연마 등에 의해 경면 가공된다. 그러나, 성형 소재와 접촉하는 성형형의 성형면이 연마면과 같은 평활면이면, 성형 소재와의 융착이 빈번하게 발생하여 유리 재료의 제거시에 성형형 표면을 손상시키는 등 하여 내구성이 저하될 우려가 있다. 이와는 대조적으로, 소정의 거칠기의 성형면을 가지는 성형형을 이용하면, 성형 소재와의 융착을 막을 수 있다. 이 점을 도 2에 기초하여 설명한다.
도 2에 소정의 거칠기의 성형면을 가지는 성형형에서의, 가열 연화 전후의 성형형과 성형 소재의 접촉 상태의 확대 모식도를 나타낸다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 소정의 거칠기의 성형면에서는, 연화의 진행과 함께 성형 소재의 일부에서 융착이 발생하더라도 융착은 성형면 전면에서는 발생하지 않으며, 볼록부의 일부에만으로 한정되어 성형 소재와 성형형의 성형면의 접착 강도가 강고해지지 않는다. 이 때문에 성형형으로부터의 성형 소재의 제거가 용이해져서, 성형형 및 연화 후의 성형 소재 (성형품)의 손상을 방지할 수 있다. 단, 성형면의 거칠기가 과도하게 크면, 성형 소재 윗면 형상에 영향을 미쳐서 원하는 면 형상을 얻을 수 없을 우려가 있다. 이상의 점을 고려하여, 성형형으로는 예를 들어, 최대 높이 Rmax는 0.1~100㎛의 범위이며, 또한 국부 산정의 평균 간격 S는 0.01~1.00㎜의 범위인 복수의 요철을 갖는 성형형을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 Rmax는 JIS BO601-1982에 규정된 표면 거칠기의 정의에 따라 측정된 값을 말한다. 또, 상기 국부 산정 (山頂)의 평균 간격 S는, 예를 들어 JIS K7125에 규정된 정의에 따라 측정된 값을 말한다. 상기 거칠기 최대 높이 Rmax는 바람직하게는 1~10㎛, 보다 바람직하게는 3~9㎛ 이다. 상기 국부 산정의 평균 간격 S는 바람직하게는 0.01~0.1㎜, 보다 바람직하게는 0.05~0.5㎜이다. 또, 상기 성형면의 거칠기는 JIS BO601-1982에 규정된 표면 거칠기의 정의에 따라 측정되는 산술 평균 거칠기 Ra로는 바람직하게는 0.01~10㎛, 보다 바람직하게는 0.1~1㎛, 더욱 바람직하게는 0.3~0.9㎛이다. 상기 범위 내이면 융착 방지와 성형 정도를 양립하는 것이 가능해진다.
상기 요철의 높이 및 간격의 측정은, 예를 들어 테일러 홉슨 (Taylor Hobson)사제의 폼 털리서프 (Form Talysurf)를 주로 사용하여 실시할 수 있다. 폼 털리서프는 루비 혹은 다이아몬드가 측정자의 선단 (先端)에 배치되어, 측정자 선단이 렌즈의 표면 위를 접촉하면서 이동하여 렌즈 표면을 주사하여 표면 형상을 측정한다. 그 측정 주사 궤적은 통상 직선만으로 되어 있다. 측정은 표면의 일부에서 실시하며, 측정의 주사 방향이 성형형 성형면 요철에 직교하도록 실시한다. 측정 후는 측정값의 요철 높이와 간격으로부터 각각 성형형 성형면 요철 높이 및 요철 간격을 해석하여 구한다.
상기 성형형은 일반적으로 열수하 성형법에 사용되는 공지의 성형형에 사용되는 소재로 형성할 수 있다. 단, 금속은 연화 가공의 일반적인 최고 온도 800℃에서의 내구성이 부족하고, 또 열팽창율이 크기 때문에, 800℃에 가까운 온도 변화에서는 열팽창에 의해 형상이 크게 변형된다. 변형량이 크면 성형 재료와 성형형의 접촉면에서는 냉각시에 수축 차에 견디지 못하여 성형 소재 또는 성형형의 적어도 한쪽이 파손될 우려가 있다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 성형형은 팽창 계수가 성형 소재에 가깝고, 내구성이 뛰어난 내열성 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 성형형 소재로 적합한 내열성 재료로는, 앞서 폐색 부재에 적합한 재료로서 기재한 것을 들 수 있다.
상기 표면 거칠기를 가지는 성형면은 연마를 행하지 않고, 통상의 절삭 또는 연삭 가공만으로 얻을 수 있다. 상기 성형면은 자유 곡면 형상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 구면 형상으로 한 연마면을 가지는 고정도인 구면 형상 성형 소재와 자유 곡면 형상 형의 조합에 의해, 성형 소재 윗면에 자유 곡면의 광학면을 용이하게 형성할 수 있다. 상기 표면 거칠기의 성형면이면, 성형면을 자유 곡면 형상으로 연마한다고 하는 공정을 필요로 하지 않아 경면의 자유 곡면 유리 광학면을 얻을 수 있다. 이는 비용면 및 생산성의 점에서 큰 이점이다.
본 발명에서는 성형에 앞서 성형형 성형면 위에 열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 배치한다. 상기 열연화성 물질로는 유리를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 크라운계, 플린트계, 바륨계, 인산염계, 불소함유계, 플루오로인산계 등의 유리가 적합하다. 유리 재료 소재의 구성 성분으로서 제 1 로는, 예를 들어 SiO2, B2O3, Al2O3을 포함하며, 유리 재료 조성은 몰 백분율로 SiO2가 45~85%, Al203가 4~32%, Na2O+Li2O가 8~30% (단, Li2O는 Na2O+Li2O의 70% 이하), Zn0 및/또는 F2의 합계량이 2~13% (단, F2 < 8%), Li2O+Na2O/Al2O3가 2/3~4/1, SiO2+Al2O3+Na2O+Li2O+ZnO+F2 > 90%가 되는 유리가 적합하다.
또 제 2 로는, 예를 들어 유리 재료 조성은 몰 백분율로 SiO2가 50~76%, Al2O3이 4.8~14.9%, Na2O+Li2O가 13.8~27.3% (단, Li2O는 Na2O+Li2O의 70% 이하), Zn0 및/또는 F2의 합계량이 3~11% (단, F2 < 8%), Li2O+Na2O/Al2O3이 2/3~4/1, SiO2+Al2O3+Li2O+Na2O+Li2O+ZnO+F2 > 90%가 되는 유리가 바람직하다.
아울러, 제 3 으로는 예를 들어,
SiO2 (47.8%), Al2O3 (14.0%), Na2O (12.1%), B2O3 (%), ZnO (6.0%), F2 (2%), MgO (2%), Li2O (16.1%), As2O3 (0.3%)으로 이루어진 유리 조성:
또한, 제 4 로는 예를 들어,
SiO2 (63.6%), Al2O3 (12.8%), Na2O (10.5%), B2O3 (1.5%), Zn0 (6.3%), Li2O (4.8%), As2O3 (0.3%), Sb2O3 (0.2%)으로 이루어진 유리 조성은 더욱 바람직하다.
그리고, 10%를 넘지 않는 범위에서 다른 금속 산화물, 예를 들어 MgO, PbO, CdO, B2O3, TiO2, ZrO2나 착색 금속 산화물 등을 유리의 안정화, 용융의 용이, 착색 등을 위해서 첨가할 수 있다.
또, 유리 재료의 다른 특징으로, 예를 들어 열적 성질은 왜점 (distortion point) 460~483℃, 서냉점 (annealing point) 490~621℃, 연화점 610~770℃, 유리 전이 온도 (Tg)가 510~665℃, 굴복점 (yield point, Ts)이 535~575℃, 비중은 2.47~3.65(g/㎤), 굴절률은 Nd1.52300~1.8061, 열확산 비율은 0.3~0.4㎠*분, 푸아송비 (Poisson's ratio) 0.17~0.26, 광탄성 정수 2.82×10E-12, 영률 6420~9000kgf/㎟, 선팽창 계수 8~10×10E-6/℃가 적합하며, 또 왜점 460℃, 서냉점 490℃, 연화점 650℃, 유리 전이 온도 (Tg)가 485℃, 굴복점 (Ts)이 535℃, 비중은 2.47(g/㎤), 굴절률은 Nd1.52300, 열확산 비율은 0.3576㎠*분, 푸아송비 0.214, 광탄성 정수 2.82×10E-12, 영률 8340kgf/㎟, 선팽창 계수 8.5×10E-6/℃가 특히 바람직하다.
단, 본 발명은 상기 유리 이외에도 적용 가능하며, 상기 태양으로 한정되지 않는다.
상기 성형 소재는 열연화성 물질을 원하는 형상으로 가공함으로써 얻을 수 있다. 성형 소재의 가공은 공지의 방법으로 실시할 수 있다. 성형 소재의 형상은, 평판상, 구상, 타원 형상, 회전 대칭 형상 (토릭 렌즈 (toric lens), 비구면 회전 대칭 굴절력 렌즈), 자유 곡면 형상 (누진 굴절력 렌즈, 비구면형 양면 굴절력 렌즈) 등인 것이 가능하며, 바람직하게는 양면에 구면의 연마면을 갖는 메니스커스 형상이다. 성형 소재의 표면은 경면으로 하는 것이 바람직하고, 그 표면 조도 (粗度)는 거칠기 최대 높이 Rmax 0.04㎛ 이하인 것이 바람직하며, 산술 평균 거칠기 Ra는 0.005㎛ 이하인 것이 바람직하다. 성형 소재의 거칠기의 하한값은, 예를 들어 최대 거칠기 Rmax로 0.01㎛, 산술 평균 거칠기 Ra로 0.01㎛이다.
이이서, 전술한 바와 같이 성형 소재를 배치한 성형형의 형성면측 개방부를 폐색 부재에 의해 폐색한 후, 상기 성형 소재를 성형형 위에서 변형 가능한 온도까지 가열한다. 변형 가능한 온도란, 성형 소재가 유리로 이루어진 것인 경우에는 유리 전이점 (Tg) 이상의 온도인 것이 바람직하다. 가열은 공지의 방법, 예를 들어 성형형을 전기로 내에 배치하여 실시할 수 있다. 성형 소재가 설정한 온도가 되도 록 전기로 내의 분위기 온도를 제어함으로써 성형 소재를 원하는 온도로 가열할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 성형 소재는 폐색 부재를 통하여 가열되기 때문에 균일한 가열을 실시할 수 있다. 또한, 온도 제어의 상세에 대해서는 후술한다.
도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 가열 전에는 성형 소재 아랫면과 성형면 사이에는 일부에 틈새가 만들어져 완전하게 밀착하고 있지 않다. 이 상태에서 성형 소재를 가열하면 연화에 의해 성형 소재의 유동성이 증가하여, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 성형면과 밀착된 상태가 된다. 또한, 여기서 말하는 「밀착」이란, 소정의 거칠기의 성형면을 가지는 성형형을 사용하는 경우에는 성형면 표면의 요철 내에까지 성형 소재가 침입한 상태를 의미하는 것이 아니다.
본 발명에서는 성형면으로부터 성형면과는 반대의 면으로 관통하는 관통공을 갖는 성형형을 사용하여 상기 성형시에 관통공을 통하여 흡인을 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같이 성형면에 관통공을 마련하여 흡인을 실시함으로써, 성형 소재의 변형 시간을 단축할 수 있어 생산성을 높일 수 있다. 또, 도 2에 확대 모식도를 나타낸 바와 같이, 표면에 요철을 갖는 성형형을 사용하는 경우는, 가열 연화에 의해 형 성형면과 성형 소재 아랫면을 밀착시킨 후도, 성형면과 성형 소재 사이에는 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 공간이 존재한다. 이 공간이 형성됨으로써, 전술한 바와 같이 융착 방지 효과를 얻을 수 있으나, 다른 한편 이 공간에 공기가 잔류하여 공기 뭉침이 형성된다. 공기 뭉침이 성형면과 성형 소재 사이에 체류하면, 공기의 배출이 이루어지지 않고 갇히는 경우가 있다. 그러나, 공기 뭉침은 성형면과 성 형 소재 사이에 공간을 형성하여, 성형 소재가 성형면과 접촉하여 성형면에 의한 성형 소재의 형상 제어를 저해하는 요인이 될 우려가 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 소정의 거칠기의 성형면을 가지는 성형형을 사용하는 경우는, 성형면에 관통공을 마련하여 흡인을 실시하여, 이 공기 뭉침을 제거하는 것이 바람직하다. 그러나, 폐색 부재의 밀폐성이 과도하게 높으면 흡인 펌프의 맥동이 불균일해지는 경우가 있다. 또한, 흡인 펌프의 흡인력 한도까지 흡인한 후는, 관통공으로부터의 흡인이 이루어지지 않게 되는 경우도 있다. 따라서, 성형면에 관통공을 마련하여 흡인을 실시하는 경우는, 흡인시의 유량을 제어하여 흡인 펌프의 맥동을 평활화하기 위해서, 소정의 통기성을 가지는 폐색 부재를 이용하는 것이 바람직하다. 소정의 통기성을 가지는 폐색 부재를 이용하면, 폐색 부재 내부가 어느 정도의 음압 (陰壓)이 되면 바깥 공기가 도입되기 때문에, 폐색 부재 내부가 극단적인 음압이 되어 흡인이 정지하는 것을 방지할 수 있다. 또, 폐색 부재 내부에 도입되는 바깥 공기는 폐색 부재가 필터 역할을 하여 티끌이나 먼지 등의 이물 혼입이 방지되기 때문에 청정도에 문제는 없다.
이와 같이, 소정의 통기성을 확보하기 위해 폐색 부재는 다공질 재료로 구성하는 것이 바람직하고, 그 기공률은, 예를 들어 5~80%이고, 30~40%인 것이 바람직하다. 또, 전술과 같이 입자 비산 방지 가공을 실시하는 경우에는, 폐색 부재 내측 윗면에만 처리를 실시함으로써 측면의 통기성을 유지할 수 있다.
본 발명의 성형품의 제조 방법에 의해 안경 렌즈용 주형 또는 주형의 일부를 제조함에 있어서, 관통공을 가지는 성형형을 사용하는 경우, 관통공의 성형면측 개 구는 성형형 성형면과 성형 소재 아랫면의 밀착시, 성형 소재 아랫면의 상기 안경 렌즈에서의 굴절률 측정부에 상당하는 위치와 서로 겹치지 않도록 배치하는 것이 바람직하다.
상기 주형은 구체적으로는, 2매의 주형을 환상의 개스킷에 장착하고, 주형과 개스킷에 의해 형성되는 공동 (cavity) 내에 렌즈 원료액을 주입하여 중합을 실시함으로써 안경 렌즈를 제조할 때에 사용할 수 있다. 일반적으로, 이 방법에 사용되는 성형형의 설계는, 안경 렌즈의 면 형상을 결정 (설계값의 결정) → 안경 렌즈의 설계값을 주형의 면 형상으로 변환 (주형의 설계값의 결정) → 주형의 설계값을 성형형의 면 형상으로 변환이라는 순서로 진행된다. 각 변환은 공지의 방법으로 실시할 수 있다. 이렇게 해서 결정된 면 형상을 갖는 성형형을 이용하여 제조된 주형의 공동 내부에 위치하는 면의 형상이 안경 렌즈에 전사됨으로써 광학 기능면을 형성할 수 있다. 그러나, 성형되는 주형에, 관통공을 통한 흡인에 기인하는 의도하지 않은 변형이 생기면, 설계값과는 다른 형상의 광학 기능면이 형성되게 된다. 안경 렌즈에 있어서 광학 특성에 가장 크게 영향을 주는 위치는 굴절력 측정 기준점이다. 이 부분의 면 형상이 설계값으로부터 크게 벗어나면, 원하는 굴절률을 가지는 안경 렌즈를 얻는 것은 곤란해진다. 따라서, 주형 표면의, 안경 렌즈에 전사되어 굴절력 측정 기준점을 형성하는 위치에 전사되는 개소에, 전술한 변형이 생기는 것을 막기 위해서, 성형형의 성형면에 성형면과 성형 소재 아랫면이 밀착할 때에, 성형 소재 아랫면의 안경 렌즈에서의 굴절력 측정 기준점에 상당하는 위치와 서로 겹치지 않도록 관통공 개구를 배치하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 굴절력 측정 기준점에 상당하는 위치에 흡인에 기인하는 변형이 없는 안경 렌즈용 주형 (또는, 그 일부)을 얻을 수 있고, 이 주형을 사용함으로써 원하는 광학 특성을 가지는 고품질의 안경 렌즈를 얻을 수 있다. 성형 소재가 성형되어 성형품 (주형 또는 그 일부)으로 되었을 경우, 이 주형에서는 성형 소재 윗면 (성형면과 밀착한 면과는 반대의 면)이었던 면이 안경 렌즈에 전사된다. 상기 성형 소재 아랫면의 「굴절력 측정 기준점에 상당하는 위치」란, 얻어진 주형 표면에 있어서 안경 렌즈의 굴절력 측정 기준점에 전사되는 부분이 되는 성형 소재 윗면의 부분에 대향하는 성형 소재 아랫면의 부분이다.
이하에, 안경 렌즈의 굴절력 측정 기준점에 대하여 설명한다.
일반적으로 안경 렌즈는 단초점 안경 렌즈, 다초점 안경 렌즈 및 누진 굴절력 안경 렌즈로 분류된다. 상기 성형형은 어떠한 안경 렌즈의 제조를 위해서도 사용할 수 있으나, 단초점 안경 렌즈 및 누진 굴절력 안경 렌즈의 제조를 위해 적합하며, 특히 누진 굴절력 안경 렌즈의 제조를 위해 적합하다.
굴절력 측정 기준점은 JIS T 7315, JIS T 7313 또는 JIS T 7330에 규정되어 있다. 굴절력 측정 기준점은 안경 렌즈의 물체측 또는 안구측의 면 위의, 예를 들어 직경 8.0~8.5㎜ 정도의 원으로 둘러싸인 부분이다. 굴절력 측정 기준점은 단초점 안경 렌즈에서는 렌즈 표면 중앙부에 위치한다. 또, 누진 굴절력 렌즈 및 다초점 안경 렌즈는 복수의 굴절력 측정 기준점을 갖는다. 후술하는 바와 같이, 누진 굴절력 렌즈는 범용 누진 굴절력 렌즈, 중근 (中近) 누진 굴절력 렌즈, 근근 (近近) 누진 굴절력 렌즈의 3종류로 크게 나눌 수 있다. 범용 누진 굴절력 렌즈 및 중 근 누진 굴절력 렌즈에는 원용부 (遠用部) 측정 기준점과 근용부 (近用部) 측정 기준점이라고 하는 2개의 굴절력 측정 기준점이 존재하고, 근근 누진 굴절 렌즈에는 2개의 근용부 측정 기준점이 존재한다. 성형품의 제조 방법 II에 의해 누진 굴절력 렌즈를 제조하는 주형 (또는 그 일부)을 제조하는 경우, 상기 2개의 굴절력 측정 기준점에 상당하는 위치에 성형면측 개구를 갖지 않는 성형형을 사용한다.
또한, 누진 굴절력 렌즈에 대해서는 JIS T 7315, JIS T 7330에 개략이 기재되어 있다. 이하에, 누진 굴절력 안경 렌즈에 대하여 설명한다.
누진 굴절력 렌즈는 원방 (遠方), 중간, 근방 (近方) 각각의 시야 영역을 사용 빈도에 따라 배분할 수 있는 렌즈이다. 사용 빈도가 높은 원용 영역을 넓게 취하는 경우가 많으며, 원방 중시, 근방 중시에 따라 설계된다. 대물 거리에 대응한 시야 영역의 넓이의 차이로 용도가 다르며, 범용 누진 굴절력 렌즈, 중근 누진 굴절력 렌즈, 근근 누진 굴절력 렌즈의 3종류로 크게 나눌 수 있다. 원방 중시 타입, 원중 중시 타입이라고 불리는 것도 있다. 범용 누진 굴절력 렌즈는 원근 양용으로 사용되고, 원방으로부터 근방까지 볼 수 있는 기능을 가지고 있으나, 중간 영역이나 근용 영역의 시야 넓이에 제한이 있다. 일반적으로, 원근의 시야 영역이 넓을수록, 중간 영역측에 누진 특유의 흔들림이나 일그러짐이 생기기 쉽다. 중근 누진 굴절력 렌즈는 원용 영역을 한정함으로써 중간 영역이나 근용 영역을 넓게 가지고 있다. 원용 영역은 범용보다도 위쪽의 위치이며, 긴 누진대를 갖기 때문에 누진 특유의 흔들림이나 일그러짐이 적지만 원방시 (遠方視)에는 적합하지 않다. 근근 누진 굴절력 렌즈는 주로 근용 영역에서 원용 영역이 없기 때문에 단초점 렌즈로 분류되 기도 한다. 상기 어떠한 분류의 누진 굴절력 렌즈라도, 본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 성형품을 주형으로 이용해서 제조되는 대상 렌즈로 적합하다.
누진 굴절력 렌즈는 렌즈의 요철면에서의 누진 요소의 배치에 따라 3종류로 분류된다. 제 1 로 볼록면에 누진면을 배치한 볼록면 (외면) 누진 굴절력 렌즈, 제 2 로 오목면에 누진면을 배치한 오목면 (내면) 누진 굴절력 렌즈, 제 3 으로 양면에 누진 요소를 분할 배치한 양면 비구면형 누진 굴절력 렌즈 (양면 복합 누진이라고도 함)이다.
볼록면형 누진 굴절로력 렌즈는 볼록면에 누진면을 가지며, 볼록면의 광학면 표면 형상에 의해 누진 굴절력을 형성하고 있다. 오목면 누진 굴절로력 렌즈도 요철의 차이를 제외하면 같다.
양면 비구면형 누진 굴절력 렌즈는 「외면 누진 굴절력 렌즈」와 「내면 누진 굴절력 렌즈」의 양쪽 모두의 장점을 함께 갖기 때문에, 누진대의 길이와 관계된 세로 방향의 굴절력 변화를 볼록면측에, 흔들림이나 일그러짐에 관계된 가로 방향의 굴절력 변화를 오목면측에 분할 배치한 구조를 갖는 누진 굴절력 렌즈이다. 이 「양면 복합 누진」의 면은 표리 (表裏) 모두 누진면이 아닌 특수한 비구면으로 구성되어 있으며, 표리 모두 누진면을 이용하여 소정의 가입 (加入) 도수를 표리에서 분담하는 종래의 「양면 누진 굴절력 렌즈」와는 구조적으로 다른 누진 굴절력 렌즈이다. 렌즈의 양면을 복합적으로 활용할 수 있기 때문에, 원중근 모두에 대해 깨끗한 시야를 펼칠 수 있으며, 특히 렌즈 주변부에서의 흔들림이나 일그러짐이 개선되고 있다.
어떠한 종류의 누진 굴절력 렌즈라도 본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 성형품을 주형으로 이용해서 제조되는 대상 렌즈로 바람직하다.
다음에, 상기 관통공의 배치에 대하여 설명한다.
상기 관통공은 1개여도 되나, 바람직하게는 복수 마련한다. 성형형에 형성하는 관통공의 수는 특별히 한정되지 않고 적절하게 결정할 수 있으나, 예를 들어 80~100㎜ 정도의 직경을 가지는 성형면의 경우, 성형면 위에 6~60개 정도의 관통공 개구를 배치할 수 있다. 또, 복수의 관통공은 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 성형면 전면에 동일 간격으로 균등하게 마련할 수 있다. 단, 전술한 바와 같이 성형면과 성형 소재 아랫면이 밀착할 때에, 성형 소재 아랫면의 안경 렌즈에서의 굴절력 측정 기준점에 상당하는 위치가 성형면측 개구와 서로 겹치지 않도록 관통공을 마련하는 것이 바람직하다.
성형형의 관통공은 바람직하게는 적어도 성형면의 주연부에 배치하며, 보다 바람직하게는 성형 소재의 외경보다 작은 범위 내에서 적어도 2중의 동심원주 위에 복수 개 배치한다.
또한, 여기서 성형면 주연부란 성형면 중심부를 둘러싸는 부분을 말하며, 성형면 중심부란, 예를 들어 성형면 중심으로부터 반경 1/2까지의 위치를 말한다.
도 3(b) 및 도 3(c)는 성형형 성형면의 기하 중심 부근에는 관통공은 배치하지 않고, 성형면 주연부에 관통공을 배치한 예이다. 이러한 경우도, 성형면과 성형 소재 아랫면이 밀착할 때에, 성형 소재 아랫면의 안경 렌즈에서의 굴절력 측정 기준점에 상당하는 위치가 성형면측 개구와 서로 겹치지 않도록 관통공을 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 도 3(b)에서는, 배치된 주연부의 관통공은 복수의 동심원 위에 같은 간격으로 배치되며, 중심에 가까운 위치에서는 관통공의 단위 면적당의 관통공의 수를 적게 하고, 중심으로부터 멀어짐에 따라 단위 면적당의 관통공의 수를 증가시키고 있다. 즉, 관통공은 중심부로부터 주연부를 향해 증가해서 배치되어 있다 (중심 부근에는 적게 주연부에서는 많게 배치하고 있음). 본 발명자들의 검토 결과, 상기와 같이 관통공을 배치함으로써, 특히 성형 소재로서 유리 재료를 이용할 경우, 확실한 전사성을 확보할 수 있으며, 아울러 전면에서의 열연화 변형을 균일하게 행하여 유리 재료 내부의 일그러짐 발생 회피를 억제할 수 있음이 발견되었다. 이유에 대하여 상세하게는 아직도 밝혀지지 않았으나, 다음과 같이 추측된다.
유리 재료의 변형 속도 및 변형되기 쉬움은 중심부가 가장 크고, 한편 주변부에 있어서는 비교적 변형 속도가 작으며, 또한 변형되기 어려운 성질이 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이 성형 소재의 아랫면이 볼록면, 형 성형면이 오목면인 경우, 유리 재료 지지 부분은 유리 재료의 외주 단부 (端部)이다. 이 경우, 유리 재료의 성형면에 의해 지지되는 주단부 (周端部)는 가열 연화시에도 이동하기 어려워, 주단부 주변의 연화에 의한 변형을 저해하는 요인으로 작용하여, 외주부는 변형 속도가 작아져서 형상 변형되기 어려운 것으로 생각된다. 한편, 중심부는 지지 부분이 없으며, 연화에 의한 변형을 저해하는 요인이 없다. 실제로 유리 재료의 변형은 중앙부로부터 발생하여 순차적으로 주변부로 파급해서 진행하는 것이 본 발명자들에 의해서 밝혀졌다.
그러나, 유리 재료 주연부와 중앙부에서의 변형 속도의 차이는 유리 재료 내 부에 일그러짐을 발생시키는 요인이 되는 경우가 있다. 유리 재료 중앙부가 선행하여 열연화 변형하고 주연부에서는 변형하지 않으면, 유리 재료의 중심부와 주연부 사이에는 일그러짐이 발생하기 때문이다. 또한, 주변부에서의 변형 속도가 작은 것 및 변형되기 어려운 것은, 전사 정도를 저하시키는 요인이 되기도 한다. 따라서, 관통공을 형 성형면 주연부에 많이 배치하여 변형하기 어려운 주연부 흡인력의 배분을 강화하고, 변형하기 쉬운 중심부는 적게 배치하여, 단위 면적당의 흡인력을 적절하게 배분함으로써 확실한 전사성을 확보하며, 아울러 전면 (全面)에서의 열연화 변형을 균일하게 행하여 유리 재료 내부의 일그러짐 발생을 회피할 수 있는 것으로 생각된다. 이와 같이, 관통공의 배치에 의해서 유리 재료의 장소에 따른 변형 속도, 변형의 용이함의 차이를 제어하여 유리 형상의 전사 재현성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 관통공을 통하여 흡인을 실시함으로써, 전술한 바와 같이 성형 소재의 변형 시간을 단축하여 생산성을 높일 수 있다고 하는 이점도 있다.
관통공의 배치는 성형하는 소재마다 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 가공 대상의 형상이 평균 곡률 8커브 이상 등 비교적 커브가 큰 경우는 도 3(b)가, 평균 곡률 5커브 이하 등 비교적 커브가 작은 경우는 도 3(c)가 적합하다. 또, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이 전면에 균등하게 관통공을 배치하는 것은 누진 굴절력 렌즈 등의 자유 곡면 형상에 대하여 적합하다.
관통공을 통하여 흡인을 실시하면서 고정도로 성형을 실시하기 위해서는, 관통공의 직경, 흡인시의 성형 소재의 점도, 성형 소재의 두께, 흡인 압력이 하기 식 1을 만족하는 것이 바람직하다. 특히, 전술한 바와 같이, 성형면의 표면 조도가 높 은 성형형을 사용하는 경우, 관통공을 통하여 과도하게 흡인을 실시하면, 성형면의 표면 거칠기나 관통공의 형상이 성형 소재 윗면 형상에 영향을 미칠 우려가 있기 때문에, 흡인을 실시하는 경우는 하기 식 1을 만족하도록 실시하는 것이 바람직하다. 또, 흡인 펌프의 맥동을 평활화하기 위해서는, 하기 식 1을 만족하는 조건으로 흡인을 실시하고, 또한 전술한 바와 같이 적당한 통기성을 갖는 폐색 부재를 사용하는 것이 바람직하다.
[식 1]
Figure 112008046122580-PCT00001
식 1은 구체적으로는 하기 식 1-1인 것이 가능하다.
[식 1-1]
Figure 112008046122580-PCT00002
상기 식 중, H는 관통공의 직경(㎜), V는 흡인시의 유리 소재의 점도 (poise), T는 유리 소재의 두께(㎜), P는 흡인 압력(㎜Hg/㎠)이다. 단, 1poise = 0.1Pa·s이다. 그리고, K는 계수이며 1.8~3.0×10-9가 바람직하다.)
구체적으로는, 관통공의 직경은 0.3~0.5㎜, 흡인시의 성형 소재의 점도는 6.81×10+7~1.26×10+8poise, 성형 소재의 두께는 4~7㎜, 흡인 압력은 80~120㎜Hg/㎠ (≒1.0×104~1.6×104Pa/㎠)로 할 수 있다.
또한, 성형 소재의 두께는 성형중 동일하다고 간주하며, 상기 식 1에 있어서, 성형 소재의 두께는 성형 개시시의 두께로 한다. 본 발명에서는 상기 식 1에 기초하여, 가열 연화시의 성형 소재의 온도를 열전대 등으로 모니터하여 성형 소재의 점도를 산출하여 흡인 압력을 설정할 수 있으며, 또, 사용하는 성형 소재의 점도 특성으로부터 구해지는 점도와 온도의 상관으로부터 흡인 압력을 설정할 수도 있다.
또한, 흡인할 때의 유리 재료는 가열에 의해 연화 상태에 있다. 본 발명자들은 연화 상태에 있는 유리의 변형은 점탄성체와 동일한 거동을 하는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명에서는 바람직하게는 점탄성 변형에 의한 특징을 고려하여 상기 흡인을 실시한다. 이하, 이 점에 대하여 설명한다.
유리 재료가 점탄성적으로 변형할 경우, 요철 양면은 한 면이 면과 접하는 방향으로 압축되고, 한편 대향하는 면은 신장되어 변형되지만, 요철 양면 중간에는 면의 접선 방향으로 압축, 신장이 없는 면 (중립면)이 존재한다. 그리고, 점탄성체의 변형은 일반적으로 지지 고정 부분에서는 변형량이 작으며, 변형 속도도 작아진다. 한편, 지지 부분으로부터 떨어진 부분은 변형량이 크고, 변형 속도도 커지는 경향이 있다. 예를 들어, 판상 점탄성체의 형상 변화를 생각해본다. 점탄성체의 변형량은 중립면에서 생각하면 명확하기 때문에 이후 특별히 제한이 없는 한 점탄성체의 중립면을 대상으로 한다. 점탄성체 중립면은 양끝이 고정 지지되어, 중력과 같이 일정한 힘(V)을 가했을 경우, 지지 고정 위치를 원점으로 하는 원점으로부터의 거리 X와 변형량 w는 다음 식으로 나타나는 것이 알려져 있다.
[식 2]
w = VX2/2D * (L-X/3)
여기서, D는 휨 강성률 (소재에 따라 일정), L은 점탄성체의 단면 (斷面) 길이 (고정값)로 한다.
즉, 상기 식 2로부터 점탄성체의 변형량은 지지 부분을 0으로 하며, 지지 부분으로부터 멀어짐에 따라 2차 곡선적으로 변화함을 알 수 있다. 전술한 바와 같이, 성형 소재 아랫면이 볼록면, 형 성형면이 오목면인 경우, 유리 재료는 유리 재료의 주연 단부에서 지지 고정되고, 중앙부 부근은 이간되어 재치된다. 따라서, 유리 재료가 점탄성체적인 변형을 일으킨다면, 그 변형은 중앙부에서는 크며, 또한 주연의 지지 고정 부분에서는 작아지는 것이 예측된다. 따라서, 유리 재료는 유리 재료 전체에 균일하게 작용하는 중력만으로는 변형하기 어려운 부분이 있으며, 특히 지지 고정 부분에서는 변형하기 어렵다. 그래서, 본 발명자들은 형 성형면에서의 관통공의 배치를 변형하기 쉬운 중앙부에서는 적게 하고, 변형하기 어려운 유리 재료 단부에는 많게 하여 흡인력을 주연부에 많이 배분하였다. 즉, 중앙부와 주연부의 관통공의 배치는, 상기 식 2를 보완하도록 중앙부를 최소로 하고 주연부에 가까워짐에 따라 증가시켜서 배치하였다. 또, 관통공의 배분을 상기 식에 따라 중심으로부터의 거리에 비례해서 2차 함수적으로 증가시키면 더욱 바람직하다.
다음에, 흡인 방법에 대하여 도 4에 기초하여 설명한다. 도 4는 흡인 방법의 일례를 나타내는 도면이다. 단, 본 발명은 도 4에 나타내는 태양으로 한정되는 것은 아니다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 성형 소재를 배치한 성형형(402)을 흡인대(403)에 배치한다. 흡인은 흡인대(403) 및 흡인 펌프부(404)에서 실시한다. 흡인대(403)는 성형형의 재치 장소가 오목형상으로 움푹 패인 중공 (中空)의 판 모양의 받침대이다. 소재는, 예를 들어 내열 스테인리스재 (SUS310S)이며, 흡인대 윗면의 성형형 재치 장소에는 흡기구(407)가 배치되어 있다. 또한, 흡인대 아랫면에는 흡기된 기체를 흡인 펌프로 송출하기 위한 배기구가 있고, 흡인 펌프에 연결된 흡인 단자(405)에 접속되어 있다. 흡인 압력은 앞서 나타낸 식 1을 만족하도록 설정하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 80~120㎜Hg (≒1.0×104~1.6×104Pa)로 할 수 있다.
또, 본 발명에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 폐색 부재와 성형형 사이에 성형 소재의 위치 결정을 위한 지지 부재를 배치할 수도 있다. 이에 의해, 성형 소재의 재치 위치를 정확하게 제어하여 면 정도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 폐색 부재의 개구부에 성형 소재 지지 기능을 마련하여 폐색 부재와 지지 부재를 일체 형성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 폐색 부재 내측 측면에 돌기부를 마련하고, 이 돌기부와 성형 소재 측면의 적어도 일부를 맞닿게 한 상태에서, 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치함으로써, 성형 소재의 위치 결정, 지지를 행할 수 있다. 상기 돌기부는, 폐색 부재 내측 측면 전주 (全周, entire circumference)에 배치할 수 있으나, 부분적으로 배치하는 것도 가능하다. 예를 들어, 폐색 부재 내측 측면 내주 위에, 예를 들어 3 이상의 돌출부를, 바람직하게는 같은 간격으로 배치하는 것도 가능하다. 단, 확실한 위치 결정 지지를 행하기 위해서는, 상기 돌기부를 폐색 부재 내측 측면 전주에 환상으로 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부를 폐색 부재에 의해서 폐색한 후, 이 성형 소재를 성형형 위에서 변형 가능한 온도까지 가열한다. 변형 가능한 온도란, 성형 소재가 유리로 이루어진 것인 경우에는 유리 전이점 (Tg) 이상의 온도인 것이 바람직하다. 가열은 공지의 방법, 예를 들어 성형형을 전기로 내에 배치하여 실시할 수 있다. 성형 소재가 설정한 온도가 되도록 전기로 내의 분위기 온도를 제어함으로써 성형 소재를 원하는 온도로 가열할 수 있다. 또한, 온도 제어의 상세에 대해서는 후술한다. 이렇게 가열 연화함으로써, 성형 소재의 아랫면 앞면이 성형면에 밀착한다. 이에 의해, 성형면 형상이 성형 소재 윗면에 전사되어 성형 소재 윗면을 원하는 형상으로 성형할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 자유 곡면 형상의 성형면을 가지는 성형형을 이용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 구면 형상을 한 연마면을 가지는 고정도의 구면 형상 성형 소재와 자유 곡면 형상형의 조합에 의해, 성형 소재 윗면에 자유 곡면의 광학면을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치하고, 상기 성형 소재를 변형 가능한 온도까지 가열해 이 성형 소재의 아랫면을 상기 성형면에 밀착시킴으로써, 상기 성형 소재의 윗면을 원하는 형상으로 성형하는 성형법에 있어서, 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부를 폐색하기 위해서 사용되는 폐색 부재에 관한 것이다. 본 발명의 폐색 부재의 상세는 앞서 설명한 대로이다.
또한, 본 발명은 열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치하고, 상기 성형 소재를 변형 가능한 온도까지 가열해 이 성형 소재의 아랫면을 상기 성형면에 밀착시킴으로써, 상기 성형 소재의 윗면을 원하는 형상으로 성형하는 성형법에 사용되는 성형 장치에 관한 것이다. 상기 성형 장치는, 성형형과 본 발명의 폐색 부재를 포함하며, 이 폐색 부재에 의해서 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부에 폐색 공간이 형성된다. 본 발명의 성형 장치는 성형 소재와 폐색 부재 세트를 복수 포함할 수 있다. 다른 윗면 형상을 가지는 복수의 성형 소재를 성형하는 경우, 내측 윗면이 성형 소재의 윗면 형상과 대략 서로 유사한 형상의 폐색 부재를 조합함으로써, 앞서 설명한 바와 같이 열 분포의 균일성을 높일 수 있다. 이것은 소량 다품종의 생산에 적절하다. 한편, 앞서 설명한 바와 같이, 내측 윗면이 대략 평면인 폐색 부재를 사용하는 것도 가능하다. 이것은 아이템마다 성형 소재에 대응한 폐색 부재를 조합할 필요가 없기 때문에 양산성의 점에서 바람직하다. 또, 전술한 바와 같이, 성형형으로서 관통공을 가지는 성형형을 사용할 수도 있다. 이 경우, 본 발명의 성형 장치는 폐색 공간을 감압하기 위한 흡인 장치를 추가로 포함할 수 있다. 그 외의 본 발명의 성형 장치의 상세는, 앞서 설명한 대로이다.
다음에, 본 발명의 성형품의 제조 방법의 구체적 태양에 대하여 설명한다. 단, 본 발명은 하기 태양으로 한정되는 것은 아니다.
우선, 바람직하게는 클린 룸 내에서 성형면을 위로 하고 성형형을 설치한다. 상기 지지 부재를 이용하는 경우에는, 성형면 주연부 및 측면의 단차 생김부에 지지 부재를 끼워 맞춘다. 그리고, 지지 부재에 따라서 성형 소재를 성형면의 소정의 위치에 재치한다. 수평 방향에는 성형 소재 측부 끝면이 지지 부재에 의해서 지지 고정되고, 한편 수직 방향에는 성형 소재 아랫면의 주연부 끝면이 성형형의 성형면과 접촉하여 지지 고정된다. 그리고, 성형 소재의 성형형과의 접촉면측의 중앙부는 형 성형면으로부터 이간되어 있다. 이간의 거리는 성형면 소재 아랫면 및 형 성형면의 형상에 따라 다르나, 통상 약 0.1~2.0㎜ 정도이다.
이어서, 바람직하게는 폐색 부재를 지지 부재와 끼워 맞춰서 재치한다. 폐색 부재로 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부를 폐색한 후, 클린 룸으로부터 전기로로 반송하고, 전기로의 흡인대에 성형형, 지지 부재, 성형 소재, 뚜껑 부재의 조합을 흡인대에 재치하고 전기로에 의해서 가열 처리 및 흡인 장치에 의해서 흡인 처리를 실시한다. 이물 혼입을 확실하게 방지하기 위해서는, 이와 같이 클린 룸 내에서 성형 소재의 성형형으로의 배치 등을 행하는 것이 바람직하다.
전기로에 있어서, 미리 설정된 온도 프로그램에 기초하여 온도 제어를 하면서 가열 연화 처리를 실시할 수 있다. 전기로로는 배치 (batch)형 전기로, 연속 투입형 전기로 중 어느 것을 사용해도 된다. 우선 배치형 전기로에 대하여 설명한다.
배치형 전기로는 비교적 작은 닫힌 공간 내에 피가공물을 설치하고, 미리 정해진 온도 프로그램에 따라서 로 내의 온도를 변화시키는 장치이다. 복수의 센서를 구비하고 복수의 센서에 의해 온도를 계측하며, 각 히터를 제어하여 온도 관리를 할 수 있다. 배치형의 열연화로는 내부에 피가공물을 지지하는 지지부가 있다. 또한, 지지부는 로 내에서 가동한다. 지지부가 가동함으로써 로 내의 장소에 따른 온도 분포의 불균형을 평균화할 수 있다.
다음에, 연속 투입형 전기로에 대하여 설명한다.
연속투입형 전기로는 입구와 출구를 가지고 있으며, 설정된 온도 분포의 전기로 내부를 컨베이어 등의 반송 장치에 의해서 피가공물을 일정 시간에 통과시켜 열처리를 실시하는 장치이다. 연속 투입형 전기로에서는 발열과 방열을 고려한 복수의 히터와 로 내 공기 순환의 제어 구조에 의해서 로 내부의 온도 분포를 균일화할 수 있다.
전기로의 각 센서와 히터의 온도 제어에는 PID 제어를 이용할 수 있다. 또한, PID 제어는 프로그램된 원하는 온도와 실제 온도의 편차를 검출하여, 원하는 온도와의 편차가 0이 되도록 되돌리기 (피드백) 위한 제어 방법이다. 그리고, PID 제어란 편차로부터 출력을 계산할 때에 「비례 (Proportional)」, 「적분 (Integral)」, 「미분 (Differential)」적으로 구하는 방법이다. PID 제어의 일반식을 다음에 나타낸다.
[수 3]
Figure 112008046122580-PCT00003
상기 식 중, e는 편차, K는 이득 (gain) (첨자 P의 이득을 비례 이득, 첨자 I의 이득을 적분 이득, 첨자 D의 이득을 미분 이득), Δt는 샘플 시간 (샘플링 시간, 제어 주기), 첨자 n은 현재 시각을 나타낸다.
PID 제어를 이용함으로써, 투입된 처리물 형상 및 수량에 따른 열량 분포의 변화에 대한 로 내 온도의 온도 제어 정도를 높게 할 수 있다. 또, 전기로 내에서의 반송은 무접동 방식 (예를 들어, 워킹 빔)을 채용할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 연속 투입형 전기로의 구체적 태양은, 반송 방식이 무접동 방식, 온도 제어가 PID 제어, 온도 측정기는 "플래티나 (Platina)제 K 열전대 30포인트", 최고사용 온도는 800℃, 상용 사용 온도는 590~650℃, 내부 분위기는 드라이 에어 (오일 더스트 프리), 분위기 제어는 입구 에어 커튼, 로 내 퍼지, 출구 에어 커튼, 온도 제어 정도는 ±3℃, 냉각 방법은 공랭, 흡인부는 로 내 3포지션이다.
전기로 내의 온도는 성형 소재로서 유리 재료를 이용할 경우, 가열 승온에 의해 실온으로부터 유리 전이점을 넘어 유리 연화점 미만까지 상승시킬 수 있다. 유리 연화점 미만에서 일정 시간 온도를 유지한 후, 서서히 냉각하여 실온까지 온도를 내리는 것이 바람직하다.
전기로 내의 온도 제어는 소정 시간을 1사이클로 하여 이루어진다.
이하에, 성형 소재로 유리 재료를 사용하여 17시간을 1사이클로 하는 온도 제어의 일례를 설명한다. 단, 본 발명은 이하에 나타내는 태양으로 한정되는 것은 아니다.
로 내의 온도 제어는 7개의 공정으로 실시할 수 있다. 제 1 공정은 (A) 예비 승온 공정, 제 2 공정은 (B) 급속 가열 승온 공정, 제 3 공정은 (C) 저속 가열 승온 공정, 제 4 공정은 (D) 정온 유지 공정, 제 5 공정은 (E) 저속 냉각 공정, 제 6 공정은 (F) 급속 냉각 공정, 제 7 공정은 (G) 자연 냉각 공정이다.
제 1 공정인 (A) 예비 승온 공정에 있어서는, 실온 부근의 일정 온도에서 90분간 고정한다. 유리 재료 각 부의 온도 분포를 균일하게 하여, 가열 연화 가공의 온도 제어에 의한 유리재의 열 분포를 용이하게 재현할 수 있도록 하기 위함이다. 고정하는 온도는 실온 정도 (약 20~30℃)의 여하한 온도에서 실시한다.
제 2 공정은 (B) 급속 가열 승온 공정이며, 실온 (예를 들어 25℃)으로부터 유리전이 온도 (이후 Tg라고도 함) - 50℃ (이후 T1라고도 함)까지, 예를 들어 4℃/분의 속도로 약 90분 가열한다. 그리고, 제 3 공정인 (C) 저속 가열 승온 공정은 온도 T1에서 유리 연화점으로부터 약 - 50℃ (이후 T2라고도 함)까지, 예를 들어 2℃/분으로 120분간 가열한다. 제 4 공정인 (D) 정온 유지 공정은 온도 T2에서 약 60분 온도를 일정하게 한다.
온도 T2에서 가열된 유리 재료는 정온 유지 공정으로 30분 가열한다. 또한, 온도 T2에서 30분 가열을 행하지만, 전술한 바와 같이 관통공을 갖는 성형형을 사용하는 경우에는 후반 30분에 있어서, 성형형의 관통공으로부터의 흡인 처리도 아울러 실시할 수 있다. 흡인 처리는 전기로 외부에 설치된 흡인 펌프를 작동시켜 실시할 수 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 흡인 펌프(404)는 흡인 단자(405), 흡인대(403), 성형형 관통공에 각각 접속되어 있다. 그리고, 흡인 펌프가 흡인을 실시하면 음압이 발생하며, 음압은 성형형의 관통 높이를 통과하여 성형형에 재치된 유리 재료를 흡인한다. 전기로의 온도 T2에서 가열이 개시되고 나서 30분 후부터 소정의 내열성 모형의 흡인구에 의해, 예를 들어 80~150㎜Hg (≒1.0×104~1.6×104Pa)의 압력으로 흡인한다. 우선, 로 밖의 흡인 펌프(404)가 작동하여, 흡인 단자(405)를 통하여 중공 구조를 한 흡인대의 내부를 음압으로 한다. 내부가 음압이 된 흡인대는 성형형의 바닥면에 있는 관통공에 연결되어 있다. 성형형 바닥면의 관통공은 성형형 상부의 성형면까지 관통하고 있으며, 성형형 위에 재치한 유리 재료에 흡인에 의한 음압을 작용시켜 흡인을 실시한다. 또한, 전술한 바와 같이, 관통공을 통하여 흡인을 실시하는 경우는 소정의 통기성을 갖는 뚜껑 부재를 사용하는 것이 바람직하다.
흡인이 완료하면, 유리 재료의 성형형으로의 열연화 변형이 완료한다. 열연화 변형 완료 후, 냉각을 실시한다. 냉각 공정인 제 5 공정 (E) 저속 냉각 공정은 Tg의 - 100℃ (이후 T3이라고도 함)까지, 예를 들어 1℃/분의 속도로 약 300분간 냉각하여 연화에 의한 형상 변화를 정착시킨다. 또, 이 저속냉각 공정은 유리의 일그러짐을 제거하는 어닐 요소도 포함하고 있다.
이어서, 제 6 공정인 (F) 급속 냉각 공정에 있어서, 속도 약 1.5℃/분으로 약 200℃ 정도까지 냉각한다. 연화 가공을 종료한 유리와 성형형은 스스로의 열 수축이나 온도 변화에 대한 상호의 열팽창 계수의 차이에 의해 파손될 우려가 있다. 따라서, 파손하지 않을 정도로 온도의 변화율을 작게 하는 것이 바람직하다.
또한, 온도가 200℃ 이하가 되면, 제 7 공정인 (G) 급속 냉각 공정을 실시한다. (G) 급속 냉각 공정에 있어서, 200℃ 이하가 되면 이후는 자연 냉각에 의해 실 온까지 냉각한다.
연화 가공이 완료하면, 유리 재료 아랫면과 형 성형면이 서로 자웅의 관계가 된다. 한편, 유리 재료 윗면은 유리재 아랫면의 형상 변형에 따라 변형되어 원하는 광학면이 형성된다. 이상의 공정에 의해 유리 광학면을 형성한 후, 유리 재료를 성형형으로부터 제거하여 성형품을 얻을 수 있다. 이렇게 해서 얻어진 성형품은 안경 렌즈용 주형으로 사용할 수 있다. 또는, 주연부 등 일부를 제거하여 안경 렌즈용 주형으로 사용할 수 있다.
본 발명은 안경 렌즈용 주형 성형을 위해 바람직하게 이용할 수 있다.

Claims (21)

  1. 열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치하고, 상기 성형 소재를 변형 가능한 온도까지 가열해 이 성형 소재의 아랫면을 상기 성형면에 밀착시킴으로써, 상기 성형 소재의 윗면을 원하는 형상으로 성형하는 성형품 제조 방법으로서,
    상기 성형을, 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부를 폐색 부재에 의해 폐색하여 실시하는 성형품 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폐색 부재의 열전도율은 3~170W/mk의 범위인 성형품 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 폐색 부재는 세라믹 재료로 이루어진 성형품 제조 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 세라믹 재료의 기공율은 30~40%의 범위인 성형품 제조 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형형은 성형면으로부터 성형면과는 반대 면으로 관통하는 관통공을 복수개 갖고, 상기 성형시에 상기 관통공을 통해 흡인을 실시하는 것을 포함하는 성형품 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 흡인을, 관통공의 직경, 흡인시 성형 소재의 점도, 성형 소재의 두께 및 흡인 압력의 관계가 하기 식 1을 만족하도록 실시하는 성형품 제조 방법:
    [식 1]
    Figure 112008046122580-PCT00004
    (식 중, H는 관통공의 직경(㎜), V는 흡인시 성형 소재의 점도(poise), T는 성형 소재의 두께(㎜), P는 흡인 압력(㎜Hg/㎠), K는 임의의 계수이다.).
  7. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐색 부재 내측 윗면은 입자 비산 방지 가공이 실시되어 있는 성형품 제조 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐색 부재는 내측 측면에 돌기부를 갖고,
    상기 성형 소재를 상기 돌기부와 성형 소재 측면의 적어도 일부를 맞닿게 한 상태에서 성형형 성형면 위에 배치하는 성형품 제조 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐색 부재는 개구부를 갖고, 이 개구부의 끝면은 평활면인 성형품 제조 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐색 부재의 내측 윗면은 성형 소재 윗면 형상과 대략 서로 유사한 형상이거나, 또는 대략 평면인 성형품 제조 방법.
  11. 열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치하고, 상기 성형 소재를 변형 가능한 온도까지 가열해 이 성형 소재의 아랫면을 상기 성형면에 밀착시킴으로써, 상기 성형 소재의 윗면을 원하는 형상으로 성형하는 성형법에 있어서, 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부를 폐색하기 위해 사용되는 폐색 부재.
  12. 청구항 11에 있어서,
    3~170W/mk의 범위의 열전도율을 가지는 폐색 부재.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    세라믹 재료로 이루어진 폐색 부재.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 세라믹 재료의 기공율은 30~40%의 범위인 폐색 부재.
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
    내측 윗면에 입자 비산 방지 가공이 실시되어 있는 폐색 부재.
  16. 청구항 11 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    내측 측면에 돌기부를 가지는 폐색 부재.
  17. 청구항 11 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    개구부를 갖고, 이 개구부의 끝면은 평활면인 폐색 부재.
  18. 청구항 11 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    내측 윗면이 성형 소재 윗면 형상과 대략 서로 유사한 형상이거나, 또는 대략 평면인 폐색 부재.
  19. 열연화성 물질로 이루어진 성형 소재를 성형형 성형면 위에 배치하고, 상기 성형 소재를 변형 가능한 온도까지 가열해 이 성형 소재의 아랫면을 상기 성형면에 밀착시킴으로써, 상기 성형 소재의 윗면을 원하는 형상으로 성형하는 성형법에 사 용되는 성형 장치로서,
    성형형과 청구항 11 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 기재된 폐색 부재를 포함하고, 이 폐색 부재에 의해 성형 소재를 배치한 성형형의 성형면측 개방부에 폐색 공간을 형성하는 성형 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 성형형은 성형면으로부터 성형면과는 반대 면으로 관통하는 관통공을 복수개 갖는 성형 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 폐색 공간을 감압하는 흡인 장치를 더 포함하는 성형 장치.
KR1020087015577A 2005-11-30 2006-11-20 성형품의 제조 방법, 폐색 부재 및 이를 포함하는 성형장치 KR101355370B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005346162 2005-11-30
JPJP-P-2005-00346162 2005-11-30
PCT/JP2006/323136 WO2007063735A1 (ja) 2005-11-30 2006-11-20 成形品の製造方法、閉塞部材およびそれを含む成形装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080076977A true KR20080076977A (ko) 2008-08-20
KR101355370B1 KR101355370B1 (ko) 2014-01-23

Family

ID=38092070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087015577A KR101355370B1 (ko) 2005-11-30 2006-11-20 성형품의 제조 방법, 폐색 부재 및 이를 포함하는 성형장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8197727B2 (ko)
EP (1) EP1967498A4 (ko)
JP (1) JP5121460B2 (ko)
KR (1) KR101355370B1 (ko)
CN (1) CN101321700B (ko)
BR (1) BRPI0619203A2 (ko)
RU (1) RU2416576C2 (ko)
WO (1) WO2007063735A1 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9242889B2 (en) 2005-11-18 2016-01-26 Hoya Corporation Method of manufacturing formed article, glass material, and method of determining shape of glass material and mold
CN101312920B (zh) 2005-11-18 2013-02-13 Hoya株式会社 成形品的制造方法、玻璃坯料、以及玻璃坯料及成形模型的面形状决定方法
US8197727B2 (en) 2005-11-30 2012-06-12 Hoya Corporation Method of manufacturing formed article, covering member, and forming apparatus comprising the same
EP2248646A4 (en) * 2008-01-31 2014-10-01 Hoya Corp METHOD FOR MANUFACTURING MOLD FOR LENS
JP2009280410A (ja) * 2008-04-21 2009-12-03 Konica Minolta Opto Inc ガラス基板成形用金型、ガラス基板の製造方法、情報記録媒体用ガラス基板の製造方法、情報記録媒体の製造方法、情報記録媒体用ガラス基板及び情報記録媒体
EP2298706A1 (en) * 2008-05-30 2011-03-23 Hoya Corporation Method for manufacturing lens forming die
EP2402132A4 (en) * 2009-02-27 2014-10-15 Hoya Corp DEVICE FOR PRODUCING A FORM FOR A LENS AND METHOD FOR PRODUCING A GLASS GLASS
US8641937B2 (en) 2009-02-27 2014-02-04 Hoya Corporation Method of manufacturing lens casting mold and method of manufacturing eyeglass lens
WO2010150801A1 (ja) 2009-06-26 2010-12-29 Hoya株式会社 成形品の製造方法および製造装置、ならびに眼鏡レンズの製造方法
RU2487090C1 (ru) * 2011-12-19 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Способ моллирования листового стекла
US9446977B2 (en) 2012-12-10 2016-09-20 Corning Incorporated Method and system for making a glass article with uniform mold temperature
CN104071970B (zh) * 2013-03-28 2016-12-28 富泰华精密电子（郑州）有限公司 曲面玻璃成型方法及其采用的模具
JP6636421B2 (ja) * 2014-05-29 2020-01-29 マクセル株式会社 自由曲面レンズ、自由曲面レンズの設計方法、及び投写型映像表示装置
TWI756293B (zh) * 2016-11-15 2022-03-01 美商康寧公司 製造具有紋理化表面及3d形狀的玻璃的製程
US11529230B2 (en) 2019-04-05 2022-12-20 Amo Groningen B.V. Systems and methods for correcting power of an intraocular lens using refractive index writing
US11564839B2 (en) 2019-04-05 2023-01-31 Amo Groningen B.V. Systems and methods for vergence matching of an intraocular lens with refractive index writing
US11944574B2 (en) 2019-04-05 2024-04-02 Amo Groningen B.V. Systems and methods for multiple layer intraocular lens and using refractive index writing
US11583389B2 (en) 2019-04-05 2023-02-21 Amo Groningen B.V. Systems and methods for correcting photic phenomenon from an intraocular lens and using refractive index writing
US11678975B2 (en) 2019-04-05 2023-06-20 Amo Groningen B.V. Systems and methods for treating ocular disease with an intraocular lens and refractive index writing
US11583388B2 (en) 2019-04-05 2023-02-21 Amo Groningen B.V. Systems and methods for spectacle independence using refractive index writing with an intraocular lens
CN114650970B (zh) * 2019-10-31 2023-01-03 汤浅化成株式会社 玻璃比色皿的制造装置和制造方法
CN112415637B (zh) * 2020-11-24 2022-05-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 超厚陶瓷透镜、超厚陶瓷透镜的制造方法及激光照明装置

Family Cites Families (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2015007A (en) * 1933-04-04 1935-09-17 United Kingdom Optical Company Manufacture of lenses and glasses
US2966421A (en) * 1957-12-24 1960-12-27 Gen Electric Cellular lightweight, alumina ceramic
US3623800A (en) * 1969-10-16 1971-11-30 David Volk Ophthalmic lens of changing power
US3607186A (en) * 1970-04-08 1971-09-21 Corning Glass Works Method and apparatus for forming hollow articles from sheet glass
FR2265515B1 (ko) * 1974-03-29 1976-10-08 Essilor Int
US4105429A (en) * 1977-05-02 1978-08-08 Delgado Manuel M Method and apparatus for precision forming of plastic materials such as glass to precise dimensions from sheet material
US4119424A (en) * 1977-06-03 1978-10-10 Ppg Industries, Inc. Method and apparatus for shaping glass sheets on a bending mold
US4115090A (en) * 1977-07-28 1978-09-19 Ppg Industries, Inc. Shaping glass sheets by gravity sagging on solid molds
JPS557507A (en) 1978-06-26 1980-01-19 Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd Glass plate forming method and holding jig
US4349374A (en) * 1981-01-21 1982-09-14 Camelot Industries Corporation Method and apparatus for manufacturing glass progressive lenses
GB2155388A (en) 1984-03-09 1985-09-25 Philips Electronic Associated Moulding an accurately centred lens surface
CA1257480A (en) * 1984-07-19 1989-07-18 Masaaki Nushi Apparatus for and method of bending glass sheets
JPS6148801A (ja) 1984-08-17 1986-03-10 Olympus Optical Co Ltd 多重焦点モ−ルドレンズ及びその製造方法
SU1426954A2 (ru) 1987-03-16 1988-09-30 Предприятие П/Я А-7840 Способ изготовлени гнутых изделий из стекла
DE3715151A1 (de) * 1987-05-07 1988-11-17 Ver Glaswerke Gmbh Verfahren und vorrichtungen zum biegen von glasscheiben
JPS63306390A (ja) 1987-06-03 1988-12-14 日本特殊陶業株式会社 熱処理方法
FR2623491B1 (fr) * 1987-11-20 1992-11-13 Saint Gobain Vitrage Procede et dispositif pour le bombage thermique du verre
JPH01171932A (ja) 1987-12-28 1989-07-06 Pioneer Electron Corp 非球面レンズの製造方法
US4883524A (en) * 1988-07-25 1989-11-28 Bristol Alexander C Invisible flat-top mold blank and method for manufacturing same
US5147437A (en) * 1988-07-25 1992-09-15 Bristol Alexander C Invisible flat-top mold blank and method for manufacturing same
US5185107A (en) * 1988-10-26 1993-02-09 Iovision, Inc. Fabrication of an intraocular lens
JPH04187533A (ja) * 1990-11-21 1992-07-06 Kyocera Corp ガラス光学素子の成形方法
JPH04275930A (ja) * 1991-02-26 1992-10-01 Asahi Optical Co Ltd 熱軟化性物質の熱垂下成形方法及び成形装置
DE69308715T2 (de) 1992-10-15 1997-06-19 Tamglass Eng Oy Verfahren und Ofen zum Biegen von Glastafeln
JPH06130333A (ja) 1992-10-20 1994-05-13 Toray Ind Inc 多焦点眼鏡レンズ用ガラスモールドの製造方法
JP3231165B2 (ja) * 1993-11-15 2001-11-19 キヤノン株式会社 光学素子成形用型及びその製造方法
RU2087430C1 (ru) 1994-03-03 1997-08-20 Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" Устройство для формования изделий из стекла
EP0736505A1 (en) * 1995-04-07 1996-10-09 HYLSA, S.A. de C.V. Refractory bricks for iron ore reduction reactors
JPH09124339A (ja) 1995-08-28 1997-05-13 Asahi Glass Co Ltd 曲面ガラス
JPH1025123A (ja) * 1996-07-09 1998-01-27 A F C Ceramic:Kk ガラス板の湾曲成形型
JP4190597B2 (ja) 1996-09-05 2008-12-03 セイコーオプティカルプロダクツ株式会社 累進多焦点レンズの製造方法
JPH10291828A (ja) 1997-04-21 1998-11-04 Asahi Glass Co Ltd ガラス板の成形装置
US6240746B1 (en) * 1997-04-04 2001-06-05 Asahi Glass Company Ltd. Glass plate bending method and apparatus
JPH11116257A (ja) * 1997-10-20 1999-04-27 Canon Inc 合成光学素子の成形方法及び装置
JP3599587B2 (ja) 1999-02-10 2004-12-08 ナオイ精機株式会社 ダブルコアリングタイプのコアリングマシン
JP3673670B2 (ja) 1999-04-13 2005-07-20 キヤノン株式会社 光学素子およびその製造用成形ガラス塊の製造方法
JP2000327344A (ja) 1999-05-17 2000-11-28 Olympus Optical Co Ltd 光学素子成形用型の製造方法及び光学素子成形用型
JP2001322830A (ja) 2000-05-08 2001-11-20 Canon Inc ガラス光学素子のプレス成形方法およびそれにより成形したガラス光学素子
US6363747B1 (en) * 2000-05-12 2002-04-02 Eastman Kodak Company Glass mold material for precision glass molding
JP2001335334A (ja) 2000-05-26 2001-12-04 Olympus Optical Co Ltd 光学素子成形用型
EP1293741B1 (en) * 2000-05-30 2008-11-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Heat treatment apparatus
JP2002081870A (ja) * 2000-09-07 2002-03-22 Asahi Glass Co Ltd ガラス板の曲げ成形用加熱炉
EP1344620A4 (en) * 2000-12-22 2005-06-22 Nippon Sheet Glass Co Ltd OBJECT OF PREFERRED SURFACE FORM AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
KR20020060445A (ko) 2001-01-11 2002-07-18 문재오 성형몰드 및 그 성형몰드에 의하여 성형된 누진다초점렌즈제조용 유리몰드
JP4085643B2 (ja) 2002-02-08 2008-05-14 フジノン佐野株式会社 半球レンズの製造方法
DE10211033A1 (de) 2002-03-13 2003-09-25 Rodenstock Gmbh Progressives Brillenglas mit zwei asphärischen und insbesondere progressiven Flächen
DE10238607B4 (de) * 2002-08-16 2006-04-27 Schott Ag Verfahren zur Formung von Glas oder Glaskeramik und dessen Verwendung
RU2245852C1 (ru) 2003-07-09 2005-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем" (ФГУП НИИКИ ОЭП) Способ изготовления оптических деталей с асферическими поверхностями
JP2005132679A (ja) 2003-10-30 2005-05-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 無反射構造を有する光学素子の製造方法、及び当該方法により製造された無反射構造を有する光学素子
WO2005040864A1 (ja) * 2003-10-29 2005-05-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 反射防止構造体を有する光学素子、および反射防止構造体を有する光学素子の製造方法
JP4223967B2 (ja) * 2004-02-10 2009-02-12 Ｈｏｙａ株式会社 ガラス光学素子の製造方法
US7437892B2 (en) 2004-04-21 2008-10-21 Ppg Industries Ohio, Inc. Apparatus having vacuum applying facilities and method of using vacuum to bend and/or shape one or more sheets
JP2005350286A (ja) 2004-06-08 2005-12-22 Nippon Sheet Glass Co Ltd ガラス成形装置の加熱制御装置及びガラス成形方法
BE1016542A3 (fr) * 2005-03-10 2007-01-09 Glaverbel Procede et dispositif de bombage de feuilles de verre.
US9242889B2 (en) * 2005-11-18 2016-01-26 Hoya Corporation Method of manufacturing formed article, glass material, and method of determining shape of glass material and mold
CN101312920B (zh) * 2005-11-18 2013-02-13 Hoya株式会社 成形品的制造方法、玻璃坯料、以及玻璃坯料及成形模型的面形状决定方法
US8197727B2 (en) 2005-11-30 2012-06-12 Hoya Corporation Method of manufacturing formed article, covering member, and forming apparatus comprising the same
KR101332103B1 (ko) 2005-11-30 2013-11-21 호야 가부시키가이샤 성형품의 제조 방법, 지지 부재 및 성형 장치
JP4969277B2 (ja) 2007-03-14 2012-07-04 伊藤光学工業株式会社 眼鏡レンズ用硝子製モールドとその製造方法及び眼鏡レンズの製造方法
EP2248646A4 (en) 2008-01-31 2014-10-01 Hoya Corp METHOD FOR MANUFACTURING MOLD FOR LENS
EP2298706A1 (en) 2008-05-30 2011-03-23 Hoya Corporation Method for manufacturing lens forming die

Also Published As

Publication number Publication date
EP1967498A1 (en) 2008-09-10
RU2008126281A (ru) 2010-01-10
BRPI0619203A2 (pt) 2011-09-20
CN101321700B (zh) 2012-01-11
KR101355370B1 (ko) 2014-01-23
RU2416576C2 (ru) 2011-04-20
JP5121460B2 (ja) 2013-01-16
US20090289380A1 (en) 2009-11-26
CN101321700A (zh) 2008-12-10
JPWO2007063735A1 (ja) 2009-05-07
WO2007063735A1 (ja) 2007-06-07
US8197727B2 (en) 2012-06-12
EP1967498A4 (en) 2014-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101355370B1 (ko) 성형품의 제조 방법, 폐색 부재 및 이를 포함하는 성형장치
KR101267117B1 (ko) 성형품의 제조 방법, 유리 소재, 및 유리 소재와 성형형의면 형상 결정 방법
KR101332071B1 (ko) 성형품의 제조 방법, 성형형 및 그 제조 방법
EP1961707B1 (en) Process for production of molded articles, holders and molding equipment
RU2412915C2 (ru) Способ производства формованного изделия, стекломатериал и способ определения формы стекломатериала и шаблона
JPWO2018025844A1 (ja) プレス成形用ガラス素材及びこれを用いた光学素子の製造方法
JP2011037671A (ja) ガラス塊製造用成形型及びガラス塊の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161219

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180104

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee