WO2013108572A1 - 離型シート及びガラス成形品の成形方法 - Google Patents

離型シート及びガラス成形品の成形方法 Download PDF

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WO2013108572A1
WO2013108572A1 PCT/JP2012/084054 JP2012084054W WO2013108572A1 WO 2013108572 A1 WO2013108572 A1 WO 2013108572A1 JP 2012084054 W JP2012084054 W JP 2012084054W WO 2013108572 A1 WO2013108572 A1 WO 2013108572A1
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mold
release sheet
glass
molding
plate
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志郎 舩津
知治 林
勝浩 鈴木
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Asahi Glass Co Ltd
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B40/00—Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it
    • C03B40/005—Fabrics, felts or loose covers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/65—Means for releasing gas trapped between glass and press die
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/66—Means for providing special atmospheres, e.g. reduced pressure, inert gas, reducing gas, clean room
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a release sheet and a method for molding a glass molded product for improving the mold releasability between glass and a mold and efficiently molding a glass molded product.
  • Patent Document 1 discloses a molding method in which a release film such as carbon is formed on a glass material contact surface of a mold, and the mold and the glass material are released after press molding.
  • the glass molded product is formed by cutting, polishing, etc., it takes time to process the complicated and fine shape of the casing, and it is difficult to increase productivity. If such a glass molded product can be molded by applying conventional press molding, the production efficiency can be improved and a casing with high shape accuracy can be molded.
  • the molding time that is, the time when the release film and the glass material are in contact with each other under a high temperature is relatively long (several minutes Degree).
  • the release film as in Patent Document 1 is likely to be deteriorated by repeated press molding and loses the release performance at an early stage. For this reason, the glass material and the mold cannot be released smoothly, which hinders the improvement of productivity beyond a certain level.
  • the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and even when the heating time is lengthened in the molding of a glass molded product, the glass material is smoothly released from the mold, thereby improving productivity and workability. It aims at providing the mold release sheet which can be improved, and the shaping
  • the release sheet of the present invention is a release sheet that is interposed between the mold and the glass material when the glass material is press-molded by a mold having an upper mold and a lower mold, and is a test gas.
  • the gas permeability is 0.01 to 100 L / min ⁇ cm 2 when measured at a differential pressure of 0.05 Pa using air.
  • the glass molding product molding method of the present invention is a glass molding product molding method in which a glass material is press-molded by a molding die having an upper die and a lower die, wherein the upper die or the lower die forming surface and the The method includes a step of interposing the release sheet between glass materials, and a step of press-molding the glass material by bringing the upper mold and the lower mold close to each other.
  • the press-molded glass material does not adhere to the mold and can be released smoothly. Further, according to the method for molding a glass molded product of the present invention, the press-molded glass material can be smoothly released without adhering to the mold, and productivity and workability can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in a method for molding a glass molded product according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the molding apparatus of FIG. Only the chamber 2 is shown in cross-section, and FIG. 2 shows only the lower plate of each stage and shows the positional relationship of the plates in each stage).
  • FIG. 3A is a side cross-sectional view of a mold 11 used in a method for molding a glass molded product according to an embodiment of the present invention.
  • a glass molded product molding apparatus 1 includes a chamber 2 serving as a molding chamber for molding a glass material 50 to be described later, a heating stage 3 provided inside the chamber 2, a press molding stage 4, and cooling. And stage 5.
  • the chamber 2 which is a molding chamber, provides a place for molding a glass material inside.
  • the glass material 50, the release sheet 12, the middle mold 11 b and the lower mold 11 c are taken into the intake 6, and after the press molding is finished, the molded glass material 50, the release sheet 12, the middle mold A take-out port 7 for taking out 11b and the lower mold 11c is provided.
  • the intake port 6 and the extraction port 7 are respectively provided with an intake shutter 6a and an extraction shutter 7a. If necessary, the take-in shutter 6a and the take-out shutter 7a are opened and closed so that the mold can be taken in and out of the chamber 2 and the atmosphere in the chamber 2 is maintained.
  • the intake port 6 and the extraction port 7 are provided with mold mounting tables 8 and 9 on which the lower mold 11c can be mounted outside the chamber 2, respectively.
  • a heating stage 3 Inside the chamber 2, a heating stage 3, a press molding stage 4 and a cooling stage 5 are provided, and the glass material is sequentially processed by these stages to obtain a desired shape.
  • the middle mold 11b, the sheet glass material 50, and the lower mold 11c on which the release sheet 12 is placed are taken into the chamber 2 from the intake port, and are moved in order while being processed in each of the above stages.
  • the lower mold 11c is taken out of the chamber 2 from the take-out port.
  • the atmosphere inside the chamber 2 is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen so that the mold 11 and the release sheet 12 are not oxidized.
  • the atmosphere may be an air atmosphere.
  • An inert gas atmosphere can be achieved by replacing the internal atmosphere with the chamber 2 having a sealed structure.
  • the chamber 2 has a semi-enclosed structure, and an inert gas is constantly supplied into the chamber 2 so that external air does not flow in while maintaining a positive pressure in the chamber so that an inert gas atmosphere is maintained. It may be.
  • the intake shutter 6a and the extraction shutter 7a described above are effective for making the inside of the chamber 2 a semi-sealed state with a simple configuration.
  • the chamber 2 and the shutters 6a and 7a are preferably formed of a material such as stainless steel or alloy steel, and are preferably a material from which gas and impurities do not precipitate at high temperatures. It is also possible to further suppress the air inflow from the outside to the chamber 2 by making the outer periphery of the shutters 6a, 7a (including the mold mounting bases 8, 9) hermetically sealed.
  • the molding die 11 shown in FIG. 3A is composed of an upper die 11a that forms a housing shape on the upper surface, a middle die 11b that forms a housing shape on the outer edge, and a lower die 11c that forms a housing shape on the lower surface.
  • the release sheet 12 is interposed between the lower mold 11 c and the glass material 50.
  • the upper die 11a is fixed in the press molding stage 4 shown in FIG. 1, and the lower die 11c can move on each stage while the middle die 11b, the release sheet 12 and the glass material 50 are placed thereon.
  • the mold may have a shape capable of obtaining one glass molded article or two or more glass molded articles.
  • the mold 11 may be formed of a material that can stably give the shape of the molded product by press molding, for example, a material such as cemented carbide, ceramics, SUS, or carbon. However, cemented carbide and ceramics are preferred so that they do not easily deform.
  • a release film that suppresses sticking between the molded product and the mold after press molding such as a noble metal film such as Ir-Re, a carbon film such as DLC, and a plated film such as Cr. It is preferable to provide a membrane.
  • the upper mold 11a, the middle mold 11b, and the lower mold 11c each have a molding surface for transferring the shape of each surface of the glass molded product to be molded. These shapes are not particularly limited as long as they can be formed into a product casing.
  • the middle mold 11b functions as a guide for the upper mold 11a and forms the side shape of the molded product.
  • the upper mold 11a or the lower mold 11c and the middle mold 11b may have a continuous and indistinguishable shape.
  • As the shape of the housing a shape having a free curved surface is particularly preferable, and the obtained housing is preferably an axially asymmetric shape.
  • the conventional molding by polishing or the like molding of such a complicated shape has been difficult or expensive, but in this embodiment, molding is easily performed at low cost by press molding. it can.
  • one surface of the press-molded product (transfer surface by the upper mold 11a) is directly used as the product surface, and the other surface (transfer surface by the lower mold 11c) is used as the product surface.
  • the release sheet of this embodiment is applied to surfaces other than the product surface.
  • the release sheet 12 of this embodiment has a gas permeability of 0.01 to 100 L / min ⁇ cm 2 , preferably 1 to 100 L / min ⁇ cm 2 , and 10 to 100 L / min ⁇ cm 2 . More preferably.
  • the release sheet 12 is not particularly limited as long as it has such a gas permeability.
  • a sheet obtained by rolling a raw material such as carbon, silicon carbide, silicon nitride, glass fiber, asbestos, a ceramic thin plate, or a heat insulating material cloth It is preferable to use a metal foil or the like.
  • the release sheet 12 has the above gas permeability so that the gas between the glass material 50 and the release sheet 12 is permeated and released to the outside during press molding.
  • the sheet may be provided with a vent 12a, or a fiber material may be used for forming the sheet, and the sheet may be a woven or non-woven fabric with a coarse mesh.
  • a release film such as a noble metal film such as Ir—Re, a carbon film such as DLC, and a plating film such as Cr may be provided on the surface of the release sheet 12.
  • FIG. 4 is a plan view of the release sheet 12 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows the release sheet 12 when the air holes 12a are formed.
  • the hole diameter (diameter, hereinafter the same) of the vent hole 12a is preferably 0.01 to 2 mm, and more preferably 0.1 to 1 mm.
  • the hole diameter is less than 0.01 mm, the gas that has entered between the release sheet 12 and the glass material 50 during the molding remains without being discharged, and the moldability may decrease.
  • the hole diameter of the vent hole 12a exceeds 2 mm, the glass material 50 enters from the vent hole and adheres to the lower mold 11c, which may deteriorate the releasability.
  • the air holes 12a can be formed by a method such as punching or pressing.
  • the gas permeability is measured by a differential pressure method using air as a test gas at a differential pressure of 0.05 Pa.
  • the pore diameter is preferably 0.01 ⁇ m to 1 mm. More preferably, the thickness is from 02 to 0.05 ⁇ m.
  • the porosity is preferably 20 to 60%, more preferably 30 to 40%.
  • the pore diameter is less than 0.01 ⁇ m, the gas that has entered between the release sheet 12 and the glass material 50 during molding remains without being discharged, and the moldability may be reduced.
  • the pore diameter exceeds 1 mm, the glass material 50 enters from the vent hole and adheres to the lower mold 11c, which may cause inferior mold releasability.
  • the porosity when the porosity is less than 20%, the gas that has entered between the release sheet 12 and the glass material 50 during the molding remains without being discharged, and the moldability may be deteriorated.
  • the porosity exceeds 60%, the strength of the release sheet 12 is insufficient, and the release sheet 12 may be broken during molding.
  • the porosity can be calculated by dividing the weight of the release sheet 12 per unit volume by the density of the material of the release sheet 12.
  • the release sheet 12 of the present embodiment may have a desired gas permeability by providing the above-described air holes 12a on a woven or non-woven fiber material.
  • the material of the release sheet 12 a material having heat resistance capable of withstanding the temperature at the time of press molding and not reacting with the glass material can be used, and examples thereof include carbon, silicon carbide, and silicon nitride. In the case of carbon, it is particularly preferable because it is excellent in releasability.
  • the release sheet 12 made of carbon can be obtained by heat-treating a graphite raw material and then rolling it to form a layered crystal structure. In order to stabilize the physical properties even at high temperatures and inhibit the reaction with the glass material, it is preferable that the release sheet 12 made of the carbon material does not substantially contain impurities such as a binder. Such a release sheet 12 is further excellent in acid resistance and alkali resistance.
  • the thickness of the release sheet 12 is preferably 0.2 to 3 mm, more preferably 0.2 to 1 mm. When it is less than 0.2 mm, handling is difficult, and deterioration is caused by heating at about 380 ° C. or more, and the mold release performance tends to be lowered. If it exceeds 3 mm, the shape of the lower mold 11c may not be accurately transferred to the glass material.
  • the heating stage 3 of the present embodiment has a heating plate 3b in which a temperature variable heater 3a is embedded in order to soften the glass material 50 placed on the lower mold 11c.
  • the heating plate 3b heats the lower mold 11c by contacting the lower mold 11c, and can indirectly heat the release sheet 12 and the glass material 50 placed on the lower mold 11c.
  • the heating stage 3 includes a temperature variable heater 3d for directly heating and softening the glass material 50.
  • the heater include a heating element capable of radiation heating such as a cartridge heater, a ceramic heater, a SiC heater, and a carbon heater. These heaters may be configured to be embedded in, for example, a metal plate such as stainless steel or ambiloy or a glass tube such as quartz.
  • the heating plate 3b is fixed to the bottom plate of the chamber 2 via the heat insulating plate 3c so that the heat of the plate itself is not transmitted to the chamber 2 as it is.
  • the press molding stage 4 of the present embodiment has a pair of press plates 4b.
  • the press molding stage 4 includes a pair of upper and lower press plates 4b in which a temperature variable heater 4a is embedded. The press using the press plate 4b is performed while maintaining the previous heating temperature.
  • a cooling mechanism may be provided between the pair of upper and lower press plates and the heat insulating plate so that the cooling rate of the plate and the mold can be controlled (so that the cooling can be accelerated).
  • a cooling means an air cooling system or a water cooling system can be used.
  • the upper and lower press plates 4b are connected to the shaft 4d, and the shaft 4d allows the press plate 4b to move up and down by a cylinder (not shown).
  • a cylinder not shown
  • press molding is performed at a predetermined pressure, and a glass molded product shape can be imparted to the plate-shaped glass material with high accuracy.
  • the upper and lower press plates 4b are connected to the shaft 4d via the heat insulating plate 4c so that the heat of the upper and lower press plates 4b is not directly transferred to the chamber 2.
  • only one of the upper and lower press plates can be made movable and the other can be fixed to the chamber 2.
  • the press plate 4b to be fixed is the same as the heating plate 3b. What is necessary is just to fix on the chamber 2 via the heat insulation board 4c so that heat may not be transmitted to the chamber 2 as it is.
  • the cooling stage 5 of the present embodiment cools and solidifies the glass material 50 provided with the glass molded product shape placed on the lower mold 11c, so that a cooling plate 5b in which a temperature variable heater 5a is embedded is provided.
  • the cooling plate 5b can cool the lower mold 11c by being brought into contact with the lower mold 11c that has undergone the press molding process, and can also indirectly cool the glass material 50 placed on the lower mold 11c. Since there is a case where the upper part of the glass molded product placed on the lower mold 11c on the cooling plate 5b is in an open state and the cooling rate becomes too fast, the heater 3d described in the heating stage is provided above the glass material 50.
  • a cooling source can be controlled by providing a heating source.
  • the cooling plate 5b is fixed to the bottom plate of the chamber 2 via the heat insulating plate 5c so as not to transfer the heat of the cooling plate 5b to the chamber as it is.
  • the solidification of the plate-like glass material by bringing the cooling plate 5b into contact with the mold may be performed at a temperature below the glass transition point of the material, more preferably below the strain point.
  • cooling refers to the temperature at which the plate-shaped glass material is solidified so that the shape of the glass molded product can be stably imparted.
  • the temperature is only about 50 to 150 ° C. lower than the press plate, and is still high. For this reason, the heater 5a is embedded in the cooling plate 5b.
  • the press plate 4b is fixed to the shaft 4d via the heat insulating plate as described above, and the shaft 4d is connected to the cylinder.
  • the cylinder is only required to move up and down each plate.
  • a cylinder such as an electric servo cylinder, a hydraulic cylinder, and an electric hydraulic cylinder can be used.
  • the heating plate 3b, the press plate 4b, and the cooling plate 5b described above basically have a contact surface with the mold that is parallel to the horizontal plane.
  • the mold for the press plate 4b When the contact surface is inclined, the positions of the upper mold 11a, the middle mold 11b, and the lower mold 11c do not coincide with each other, and the glass molded product formed at this time may be a defective product. Therefore, the management of the plate in each of these stages and the alignment of the upper mold, the middle mold, and the lower mold are strictly performed.
  • the plate is made by inserting and fixing a cartridge heater inside a material such as stainless steel, carbide, alloy steel, etc., and heating the cartridge heater to raise the temperature of the plate to a desired temperature. Can be maintained.
  • the heat insulating plates 3c, 4c, 5c of each stage may be a known heat insulating plate such as ceramics, stainless steel, die steel, high-speed steel, etc., which has high hardness and is difficult to be deformed by pressure during press molding. Ceramics that do not generate a large amount are preferred. When using a metal-based material, it is preferable that the surface is coated with CrN, TiN, or TiAlN.
  • the heating stage 3, the press forming stage 4, and the cooling stage 5 described above form a place (stage) where predetermined processing is performed, and the lower mold 11c is formed so that the processing by each stage is performed smoothly in sequence. It is controlled by a control means that moves so as to be mounted on each stage at a predetermined timing by a conveying means (not shown).
  • the processing by the heating plate 3b, the press plate 4b, and the cooling plate 5b is performed in a predetermined manner while the lower mold 11c is sequentially transported and moved onto each plate in the above order.
  • the stage that has been processed is vacant.
  • the lower mold 11c on which another plate-like glass material is placed is further transported, and a plurality of glass molded products are continuously formed. Progress at the same time.
  • conveying means for performing this processing is not shown, for example, by a robot arm or the like, from the mold mounting table 8 to the heating stage 3, from the heating stage 3 to the press molding stage 4, from the press molding stage 4. What is necessary is just to be able to move to the cooling stage 5 and from the cooling stage 5 to the mold mounting table 9.
  • the control means also controls the temperature of the pair of upper and lower plates in each stage of the mold movement, heating, press molding, and cooling, the timing of the vertical movement, etc., and a series of molding operations smoothly, It is controlled so that it can be performed continuously. At this time, the opening and closing of the taking-in shutter and the taking-out shutter are also controlled. Further, it is preferable to control the supply amount and timing of nitrogen so that the atmosphere in the chamber 2 is filled with an inert gas.
  • this glass molded product molding apparatus 1 is a glass molded product molding apparatus that carries out predetermined processing while raising and lowering the temperature at one or more positions.
  • the lower mold 11c is placed on the mold placing table 8 on the intake side.
  • the middle mold 11b is arranged on the lower mold 11c, and the plate-like glass material 50 is placed on the lower mold 11c with the release sheet 12 interposed therebetween.
  • the intake shutter 6a is opened to open the intake port, and the lower mold 11c is conveyed onto the heating plate 3b by the conveying means.
  • the lower mold 11c is heated to the same temperature as the heating plate 3b because it contacts the lower heating plate 3b.
  • a heater 3d is disposed above the lower mold 11c conveyed on the heating stage, and the glass material 50 placed on the lower mold 11c is heated by radiation heating with the heater 3d. To do.
  • the temperature of the heating plate 3b is set so that the lower mold 11c is in the temperature range from the glass transition point to the softening point of the glass material 50, and the temperature of the heater 3d is capable of heating the glass material 50 to the temperature range from the yield point to the melting point.
  • Set to temperature By individually controlling the temperature range to be heated to different ranges in this way, the glass material 50 is conveyed in a softened state sufficient for press molding from the heating process to the pressing process, without being drooped. Make it possible.
  • the lower mold 11c can stably perform the pressing operation in the next press molding step, a glass molded product having a desired shape can be obtained.
  • the rate of temperature rise is preferably about 5 to 200 ° C./min.
  • the middle mold 11b, the lower mold 11c, the release sheet 12 and the plate-like glass material 50 sufficiently heated by the heating stage 3 are conveyed and placed on the press plate 4b by the conveying means.
  • the press plate 4b is also heated to the same temperature as that of the heating plate 3b, and can be immediately press-molded.
  • the upper press plate 4b is lowered to reduce the distance between the press plates 4b, thereby reducing the distance between the upper die 11a and the lower die 11c, so that the upper die plate 11c is placed above the lower die 11c.
  • the plate-shaped glass material 50 placed is deformed by applying pressure.
  • the upper mold 11a and the lower mold 11c are brought close to each other as described above, and press molding is performed by applying pressure from above and below the glass material 50.
  • the shape of the molded surface of the upper mold 11a, the middle mold 11b, and the lower mold 11c is transferred to the plate-shaped glass material 50, thereby giving a glass molded product shape.
  • the heating temperature is about the same as the temperature heated in the preceding heating stage, and the pressure applied to the plate-shaped glass material during pressing is preferably 0.001 to 2 kN / mm 2. 0.003 to 0.01 kN / mm 2 is particularly preferable.
  • the temperature of the upper and lower press plates 4b is lowered so that the molded glass material 50 is released from the upper mold 11a.
  • the temperatures of the upper mold 11a, the middle mold 11b, and the lower mold 11c are lowered by heat transfer.
  • the temperature of the press plate 4b can be changed by the heater 4a.
  • the temperature of the press plate 4b is lowered below the yield point of the used glass material 50, and the upper mold 11a. Can be raised.
  • a mechanism for forcibly releasing the mold may be provided on the upper mold 11a side to release the mold.
  • the released glass material 50 is placed again on the lower mold 11c and conveyed from the press plate 4b to the cooling plate 5b by the conveying means together with the release sheet 12, the middle mold 11b, and the lower mold 11c.
  • This transport means is the same as the transport means described above.
  • the lower mold 11c is cooled by the cooling plate 5b, which is cooled by bringing the lower mold 11c into contact with the lower cooling plate 5b, as in the heating step.
  • the glass material 50 whose contact area with the molding surface of the lower mold 11c has been increased by molding is cooled together with the release sheet 12, the middle mold 11b, and the lower mold 11c.
  • the take-out shutter 7a is opened from the chamber 2 to open the take-out port, and the lower mold 11c is taken out of the apparatus by the conveying means and placed on the mold placing table 9 on the take-out port side.
  • the cooling is preferably performed to a temperature below the glass transition point (Tg) of the plate-like glass material, and more preferably to a temperature below the strain point of the plate-shaped glass material.
  • the temperature lowering rate is preferably about 5 to 150 ° C./min.
  • the cooled glass material is released from the middle mold 11b and the lower mold 11c.
  • the release sheet 12 is removed from the glass material 50 and the release sheet 12 released from the mold 11 by a removing process.
  • a polishing method generally used for polishing a glass molded article is used.
  • a polishing method such as a rotary polishing method using an abrasive such as diamond, alumina, cerium oxide, or silica can be used. .
  • a rotary polishing method using a diamond is preferable from the viewpoint of polishing rate.
  • the release sheet 12 can be oxidized and removed in the air or in an oxidizing atmosphere by a heating furnace or the like in the removal step.
  • the temperature of the heating furnace when oxidizing and removing with a heating furnace is preferably 380 ° C. to a glass annealing point, more preferably 400 ° C. to a glass strain point.
  • the heating time is appropriately set depending on the size and thickness of the glass material, and specifically, 1 to 48 hours is preferable, and 1 to 8 hours is more preferable.
  • the temperature step by step it is preferable to change the temperature step by step, and by providing one or more heating stages in the heating step, the temperature of the plate-shaped glass material is increased step by step.
  • heating is performed to the molding temperature.
  • the cooling process by providing one or more cooling stages, the temperature of the plate-like glass material is lowered stepwise to a temperature of 200 ° C. or lower. In this way, by performing heating and cooling step by step, the rapid temperature change of the plate-shaped glass material is suppressed, and the characteristics of the glass molded product such as cracking and distortion are deteriorated. You can avoid it.
  • FIG. 5 shows an example of a glass molded product forming apparatus using a plurality of heating stages and cooling stages in order to carry out such a heating process and a cooling process.
  • the glass molding product molding apparatus 21 shown in FIG. 5 includes a chamber 22, a first heating stage 23, a second heating stage 24, a third heating stage 25, a press molding stage 26, a first cooling stage 27,
  • the apparatus has a second cooling stage 28 and a third cooling stage 29, and the chamber 22 can open and close the intake port 30 of the lower mold 11 c and the same as the glass molding product forming apparatus 1.
  • the take-out shutter 30a, the take-out port 31, the take-out shutter 31a that can be opened and closed, and the mold placement tables 32 and 33 are provided outside the take-in port 30 and the take-out port 31.
  • the glass molded product molding apparatus 21 has the same configuration as that of the glass molded product molding apparatus 1 in FIG. 1 except that three heating stages and three cooling stages are provided and heated and cooled in stages. .
  • preliminary heating is performed in which a plate-like glass material is once heated to a temperature below the glass transition point, preferably about 50 to 200 ° C. lower than the glass transition point.
  • the third heating stage 25 is heated to a temperature higher than the yield point of the glass, preferably about 5 to 150 ° C. higher than the yield point.
  • the glass may be heated to the softening point.
  • the press molding stage 26 performs a molding operation with a molding die while maintaining the molding temperature to give a glass molded product shape, and the first cooling stage 27 has a glass transition point or less, preferably a strain point or less, of the molding material.
  • the second cooling stage 28 is further cooled to a temperature at which the mold of 200 ° C. or lower is not oxidized, and the third cooling stage 29 is cooled to room temperature.
  • the third cooling stage can be efficiently cooled by using a water cooling plate provided with piping so that cooling water circulates instead of the heater in the other stage. Thereafter, the glass material obtained by cooling is subjected to processing such as cutting and polishing to obtain a final product.
  • Example 1 is an example and Example 2 is a comparative example.
  • Example 1 The glass molded product was molded as follows using the glass molded product molding apparatus 21 of FIG.
  • the glass molding product molding apparatus 21 used here uses a tungsten carbide 100 ⁇ 75 ⁇ 30 mm rectangular parallelepiped plate having three 1.5 kW cartridge heaters inside.
  • the heat insulating plate one obtained by superposing two 140 ⁇ 75 ⁇ 10 mm plate bodies made of SUS304 was used.
  • the cylinder that moves the upper plate up and down uses an air cylinder, and a shaft with a shaft diameter of 40 mm is connected and fixed to the upper plate.
  • the chamber was a box shape of 600 ⁇ 450 ⁇ 320 mm made of SS400, and the bottom plate of this chamber was 600 ⁇ 450 ⁇ 30 mm.
  • the forming die 11 includes an upper die 11a, a middle die 11b, and a lower die 11c, and is made of a cemented carbide made of tungsten carbide.
  • the shape of the glass molded product obtained by press molding is a shape having a free curved surface on the upper and lower surfaces, and a molding die for molding this glass molded product shape by one molding die was used.
  • As the release sheet 12A PERMA-FOIL (trade name (registered trademark), manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) grade PF, a thickness of 0.38 mmt, through-holes with a hole diameter of 0.5 mm are formed at intervals of 4 mm, and gas permeability The one of 0.5 L / min ⁇ cm 2 was used.
  • a plate-like glass material containing an alkali metal oxide of 90 ⁇ 60 mm and a thickness of 4 mm was placed on the lower mold 11c with a release sheet 12A interposed therebetween.
  • the plate-like glass material has a strain point of 580 ° C., a glass transition point (Tg) of 620 ° C., and a yield point (At) of 700 ° C.
  • the lower mold 11c on which the plate-shaped glass material is placed is transported and placed on the first heating plate 23b by the transport means, and at the same time, the glass material 50 is heated by radiation from above by the upper heater 23d.
  • the lower mold 11c, the release sheet 12A and the plate-shaped glass material were heated for 120 seconds.
  • the glass material 50 was heated for 120 seconds by the upper heater 24d while being transported and placed on the second heating plate 24b.
  • the glass material 50 was heated for 120 seconds by the upper heater 25d at the same time as being transported and placed on the third heating plate 26b.
  • the plate-like glass material was softened.
  • the first heating plate 23b was set to 550 ° C.
  • the second heating plate 24b was set to 650 ° C.
  • the third heating plate 25b was set to 750 ° C.
  • the set temperature of the upper heater was 950 ° C.
  • the lower die 11c is transported and placed on the press plate 26b, the upper press plate 26b is lowered, and a pressure of 8 kN is applied to the plate-like glass material 50 by the air cylinder 26d, and press molding is performed for 120 seconds. Went.
  • the glass material 50 conveyed from the heating plate 23b is cooled (released) after the press operation, and the time until the lower mold 11c is transferred to the cooling plate 27b is 60 seconds.
  • the press plate 26b was again heated to the press temperature and maintained for 60 seconds.
  • the press temperature of the press plate 26b was 750 ° C.
  • the mold After pressing, the mold is conveyed onto the first cooling plate 27b and cooled for 120 seconds, then the mold is conveyed onto the second cooling plate 28b and cooled for 120 seconds, and the mold is further cooled to the third cooling. It was conveyed onto the plate 29b and cooled for 120 seconds.
  • the first cooling plate 27b was set to 450 ° C.
  • the second cooling plate 28b was set to 200 ° C.
  • the third cooling plate 29b was set to 20 ° C. (cooling water temperature).
  • the glass material 50 was cooled to room temperature or lower by a cooling process and taken out of the apparatus.
  • the taken-out press-molded product was separated from the lower mold 11c, and the gas residue was visually evaluated.
  • the glass was released without adhering to the lower mold 11c.
  • Example 2 As release sheet 12B, PERMA-FOIL (trade name (registered trademark), manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) grade PF, with a thickness of 0.38 mmt, no through-holes, and a gas permeability of 0 L / min ⁇ cm 2 In the same manner as in Example 1, glass molding, gas residue evaluation and mold release evaluation were performed.
  • PERMA-FOIL trade name (registered trademark), manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.
  • the moldability can be improved and the glass molded product can be molded by the mold release sheet according to the present embodiment and the molding method of the glass molded product using the mold release sheet.
  • molding can be performed by a simple operation such as press molding, and the productivity of the molded product can be improved, so that the glass molded product as the final product can be stably molded at low cost.
  • the mold release sheet of the present invention and a method for molding a glass molded product using the release sheet can be widely used when molding a glass molded product by press molding.
  • it is useful for forming a glass housing having a free-form surface.

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Abstract

　加熱時間を長くした場合でも、ガラス素材を成形型から円滑に離型し、生産性や作業性を向上させることのできる離型シート及びガラス成形方法を提供する。上型１１ａ及び下型１１ｃからなる成形型１１によりガラス素材５０をプレス成形する際に、前記成形型１１と前記ガラス素材５０の間に介在させる離型シート１２であって、テストガスに空気を使用して差圧０．０５Ｐａで測定したときの気体透過率が０．０１～１００Ｌ／分・ｃｍ２であることを特徴とする離型シート１２。

Description

離型シート及びガラス成形品の成形方法
　本発明は、ガラスと成形型との離型性を向上させ、効率的にガラス成形品を成形するための離型シート及びガラス成形品の成形方法に関する。
　近年、成形型内に収容したガラス素材を、加熱軟化させてプレス成形し、ガラス製のプレス成形品を成形する方法が種々用いられるようになっている。そして、成形コストを低減するために、成形型を各処理ステージに搬送しながら複数のプレス成形品を連続的に成形する成形装置が提案され、光学素子の成形によく用いられている。
　これらプレス成形品の成形装置において、ガラス素材の加熱軟化時とプレス成形時には、成形型を成形素材を加工するのに十分な温度に加熱して、この温度を維持する。成形後は、ガラス素材を冷却して固化させ、最終的には、成形型が酸化されないような２００℃以下の温度にまで冷却する。上記のように、プレス成形時に成形型の形状を正確にガラス素材に転写して、これを冷却、固化させることで成形形状を保持し、形状精度の高いプレス成形品とする。例えば、特許文献１には、成形型のガラス素材接触面に、カーボン等の離型膜を形成し、プレス成形後、成形型とガラス素材を離型させる成型方法が開示されている。
　一方、電子製品の進歩は目覚ましく、様々な携帯型の電子製品が開発され、その形状は小型化、薄型化している。また、このようなコンパクトな電子製品の筐体として、樹脂製、金属製、ガラス製等の素材を用いたものが知られている。このような電子製品の筐体をガラス製にできると、意匠性に優れた外観や高い質感を備えることが可能となる、という利点があり、一部では切削、研磨等の手法により成形されている。
　しかしながら、ガラス成形品の成形を切削、研磨等により行うと、筐体の複雑、微細な形状の加工に時間がかかり、生産性を高めることが困難であった。このようなガラス成形品を従来のようなプレス成形を適用して成形できれば、生産効率も向上し、形状精度も高い筐体を成形できる。ところで、ガラス筺体のように形状が複雑な場合には、細部にまでガラスを充填させるため、成型時間、すなわち高熱下で離型膜とガラス素材が接している時間が比較的長時間（数分程度）となる。このような場合には、特許文献１のような離型膜では、繰り返しのプレス成形により劣化しやすく、早期に離型性能を失う。そのため、ガラス素材と成形型が円滑に離型できず、一定以上の生産性の向上を妨げていた。
特開２００４－６７４２３号公報
　本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、ガラス成形品の成形にあたって、加熱時間を長くした場合でも、ガラス素材を成形型から円滑に離型し、生産性や作業性を向上させることのできる離型シート及びガラス成形品の成形方法の提供を目的とする。
　本発明者らは、鋭意検討した結果、所定の気体透過率の離型シートを使用することにより、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
　すなわち、本発明の離型シートは、上型及び下型を有する成形型によりガラス素材をプレス成形する際に、前記成形型と前記ガラス素材の間に介在させる離型シートであって、テストガスに空気を使用して差圧０．０５Ｐａで測定したときの気体透過率が０．０１～１００Ｌ／分・ｃｍ２であることを特徴とする。
　また、本発明のガラス成形品の成形方法は、上型及び下型を有する成形型によりガラス素材をプレス成形するガラス成形品の成形方法であって、前記上型又は下型の形成面と前記ガラス素材の間に、前記離型シートを介在させる工程と、前記上型及び下型を接近させてガラス素材をプレス成型する工程とを有することを特徴とする。
　本発明の離型シートによれば、プレス成形されたガラス素材が成形型に付着せず、円滑に離型することができる。また、本発明のガラス成形品の成形方法によれば、プレス成型されたガラス素材が成形型に付着せず円滑に離型することができ、生産性や作業性を向上させることができる。
実施形態のガラス成形品の成形方法に用いる装置の概略構成図である。 図１の成形装置を平面的に見た概略構成図である。 実施形態のガラス成形品の成形方法に用いる成形型の側断面図である。 実施形態のガラス成形品の成形方法のプレス工程を示す側断面図である 実施形態のガラス成形品の成形方法において上型を離型する工程を示す側断面図である。 実施形態のガラス成形品の成形方法において中型と下型を離型する工程を示す側断面図である。 実施形態のガラス成形品の成形方法において成形型を離型した後のガラス素材及び離型シートを示す側断面図である。 実施形態の離型シートの平面図である。 実施形態のガラス成形品の成形方法に用いる成形装置の概略構成図である。
　以下、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるガラス成形品の成形方法に用いる装置の概略構成図であり、図２は、図１の成形装置を平面的に見た概略構成図である（共に、チャンバー２のみ断面で示している。また、図２は各ステージの下側のプレートのみを表わし、各ステージにおけるプレートの位置関係を示している）。図３Ａは本発明の一実施形態であるガラス成形品の成形方法に用いる成形型１１の側断面図である。
　本実施形態のガラス成形品の成形装置１は、後述するガラス素材５０を成形するための成形室となるチャンバー２と、チャンバー２の内部に設けた加熱ステージ３と、プレス成形ステージ４と、冷却ステージ５とを有する。
　ここで、成形室であるチャンバー２は、その内部において、ガラス素材を成形する場を提供する。このチャンバー２には、ガラス素材５０、離型シート１２、中型１１ｂ及び下型１１ｃを内部に取り入れる取入れ口６と、プレス成形が終了した後、成形されたガラス素材５０、離型シート１２、中型１１ｂ及び下型１１ｃを取り出す取出し口７が設けられている。この取入れ口６及び取出し口７には、それぞれ取入れシャッター６ａ及び取出しシャッター７ａが設けられている。必要に応じて、取入れシャッター６ａ及び取出しシャッター７ａを開閉し、成形型をチャンバー２から出し入れできるとともに、チャンバー２内の雰囲気が維持されるようになっている。また、この取入れ口６及び取出し口７には、そのチャンバー２外部にそれぞれ下型１１ｃを載置できる成形型載置台８及び９が設けられている。
　チャンバー２の内部には、加熱ステージ３、プレス成形ステージ４及び冷却ステージ５が設けられており、これらの各ステージによりガラス素材を順次処理して所望の形状とする。中型１１ｂ、板状ガラス素材５０及び離型シート１２を載置した下型１１ｃが、取入れ口からチャンバー２内に取り入れられ、上記の各ステージにおいてそれぞれ処理を施されながら順番に移動し、所定の処理が終了したら、下型１１ｃは、取出し口からチャンバー２の外部に取出される。
　板状のガラス素材５０を軟化して変形を容易にするため、チャンバー２の内部は高温に加熱される。そのため、成形型１１及び離型シート１２が酸化されないように、チャンバー２の内部の雰囲気は、窒素等の不活性ガス雰囲気が好ましい。また、離型シート１２の材質が後述するガラス繊維、石綿等の原料物を圧延したシートや、セラミック薄板、断熱材布等である場合には、大気雰囲気であってもよい。不活性ガス雰囲気とするには、チャンバー２を密閉構造として内部雰囲気を置換して達成できる。また、チャンバー２を半密閉構造として、不活性ガスを常時チャンバー２内に供給して、チャンバー内を陽圧にしながら外部の空気が流入しないようにすることで、不活性ガス雰囲気を維持するようにしてもよい。上記した取入れシャッター６ａ及び取出しシャッター７ａは、チャンバー２内部を簡便な構成で半密閉状態とするのに効果的である。なお、これらチャンバー２及びシャッター６ａ，７ａは、ステンレス、合金鋼等の素材で形成されていることが好ましく、高温下におけるガス、不純物が析出しない素材が好ましい。また、シャッター６ａ、７ａの外周（成形型載置台８、９を含む）を密閉構造にして、チャンバー２への外部からの空気流入を更に抑えることも可能である。
　次に、本実施形態の成形操作を行う各ステージについて説明する。図３Ａに示す成形型１１は、上面の筐体形状を形成する上型１１ａと、外縁の筺体形状を形成する中型１１ｂと、下面の筐体形状を形成する下型１１ｃとで構成される一組の成形型である。本実施形態において、下型１１ｃとガラス素材５０の間に離型シート１２を介在させる。上型１１ａは図１に示されるプレス成形ステージ４において固定されており、下型１１ｃは、中型１１ｂ、離型シート１２及びガラス素材５０を載置したまま各ステージ上を移動できるようになっている。ここで、一度のプレス操作により、成形型は１つのガラス成形品を得られる形状のものでも、２以上の複数個のガラス成形品を得られるものでもよい。
　この成形型１１は、プレス成形により成形品形状を安定して付与できる素材、例えば、超硬合金、セラミックス、ＳＵＳ、カーボン等の素材で形成すればよく、プレス成形時の高温環境下、高圧下でも容易に変形しないよう超硬合金やセラミックスが好ましい。上型１１ａ及び中型１１ｂの表面には、Ｉｒ－Ｒｅ等の貴金属膜、ＤＬＣ等のカーボン膜、Ｃｒ等のメッキ被膜等、プレス成形後、成形品と成形型との貼り付きを抑制する離型膜を設けるのが好ましい。
　上型１１ａ、中型１１ｂ及び下型１１ｃは、成形するガラス成形品の各面形状を転写するための成形面をそれぞれ有している。これらの形状は、製品の筺体とできる形状であれば特に限定されない。中型１１ｂは上型１１ａのガイドとして機能するとともに、成形品の側面形状を形成する。上型１１ａ又は下型１１ｃと中型１１ｂが連続した区別されない形状であってもよい。この筐体の形状としては、特に、自由曲面を有する形状が好ましく、更に、得られる筐体が軸非対称の形状が好ましい。従来の研磨等による成形によっては、このような複雑な形状のものの成形は困難であったり、高コストになったりしていたが、本実施形態においては、プレス成形により容易に、低コストで成形できる。本実施形態においては、プレス成型品の一方の面（上型１１ａによる転写面）がそのまま製品面となり、他方の面（下型１１ｃによる転写面）が製品面として用いられる。高精度の製品面形状を形成しつつ離型性を良好にするため、本実施形態の離型シートは製品面以外の面に適用される。上記実施形態では、下型１１ｃとガラス素材５０の間に介在させたが、下型１１ｃが製品面を形成する場合には、上型１１ａとガラス素材５０の間に離型シート１２を介在させる形態としてもよい。
　本実施形態の離型シート１２は、気体透過率が０．０１～１００Ｌ／分・ｃｍ２であり、１～１００Ｌ／分・ｃｍ２であることが好ましく、１０～１００Ｌ／分・ｃｍ２であることがより好ましい。離型シート１２はこのような気体透過率を有するものであれば特に限定されないが、炭素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ガラス繊維、石綿等の原料物を圧延したシートや、セラミック薄板、断熱材布、金属箔等を用いることが好ましい。
　離型シート１２には、プレス成型の際にガラス素材５０と離型シート１２の間の気体を透過させ外部へ放出させるために上記気体透過率のものとする。気体透過率をこの範囲とするにはシートに通気孔１２ａを設けてもよいし、シートの形成に繊維素材を使用し、目の粗い織布又は不織布としてもよい。また、この離型シート１２の表面にＩｒ－Ｒｅ等の貴金属膜、ＤＬＣ等のカーボン膜、Ｃｒ等のメッキ被膜等の離型膜を設けてもよい。
　図４は、本発明の一実施形態である離型シート１２の平面図である。この図４は、通気孔１２ａを形成した場合の離型シート１２を示す。このように、離型シート１２に通気孔を形成する場合には、図４で示したように複数の貫通孔を所望の気体透過率となるように形成すればよい。通気孔１２ａの孔径（直径、以下同じ。）は０．０１～２ｍｍであることが好ましく、０．１～１ｍｍであることがより好ましい。通気孔１２ａを形成することにより、成形時に離型シート１２とガラス素材５０の間に存在する気体が通気孔を介して排出され、成形型１１の形状を、気体の残留による形状不良等を生じさせずに転写することができる。孔径が０．０１ｍｍ未満である場合には、成型時に離型シート１２とガラス素材５０間に浸入した気体が排出されずに残り、成形性が低下するおそれがある。通気孔１２ａの孔径が２ｍｍを超える場合には、ガラス素材５０が通気孔から浸入して下型１１ｃに付着し、離型性に劣るおそれがある。通気孔１２ａはパンチング、プレス等の方法によって形成することができる。
　なお、本明細書において、気体透過率は、差圧法により、テストガスに空気を使用して差圧０．０５Ｐａで測定したものである。
　離型シート１２の形成に繊維素材を使用して目の粗い織布又は不織布として所望の気体透過率とする場合には、気孔径（目の粗さ）は０．０１μｍ～１ｍｍが好ましく、０．０２～０．０５μｍがより好ましい。気孔率は２０～６０％が好ましく、３０～４０％がより好ましい。気孔径が０．０１μｍ未満である場合には、成型時に離型シート１２とガラス素材５０間に浸入した気体が排出されずに残り、成形性が低下するおそれがある。気孔径が１ｍｍを超える場合にはガラス素材５０が通気孔から浸入して下型１１ｃに付着し、離型性に劣るおそれがある。また、気孔率が２０％未満である場合には成型時に離型シート１２とガラス素材５０間に浸入した気体が排出されずに残り、成形性が低下するおそれがある。気孔率が６０％を超える場合には離型シート１２の強度が不足し、成形時に離型シート１２が破断するおそれがある。気孔率は、単位体積当たりの離型シート１２の重量を離型シート１２の材質の密度により除算して計算することができる。
　本実施形態の離型シート１２は、このような繊維素材を織布又は不織布としたものに、上述のような通気孔１２ａを設け、所望の気体透過率としたものであってもよい。
　離型シート１２の材質としては、プレス成型時の温度に耐えうる耐熱性を有し、ガラス素材と反応しないものを用いることができ、例えば、炭素、炭化ケイ素又は窒化ケイ素等が挙げられる。炭素である場合には特に離型性に優れるため好ましい。
　炭素からなる離型シート１２は、黒鉛原料を熱処理し綿化させた後ロール圧延して層状結晶構造とすることにより得られる。高温においても物性を安定させ、ガラス素材との反応を抑止するために、炭素材料による離型シート１２は、バインダー等の不純物を実質含有しないことが好ましい。このような離型シート１２は、更に耐酸性、耐アルカリ性にも優れる。
　離型シート１２の厚みは０．２～３ｍｍが好ましく、０．２～１ｍｍがより好ましい。０．２ｍｍ未満であると、取り扱いが難しく、また３８０℃程度以上の加熱により劣化し、離型性能が低下しやすい。３ｍｍを超えると、下型１１ｃの形状をガラス素材に精密に転写することができない場合がある。
　本実施形態の加熱ステージ３は、下型１１ｃに載置されたガラス素材５０を軟化させるため、その内部に温度可変のヒータ３ａが埋め込まれた加熱プレート３ｂを有する。この加熱プレート３ｂは、下型１１ｃに接触することで下型１１ｃを加熱し、更に下型１１ｃ上に載置されている離型シート１２及びガラス素材５０も間接的に加熱できる。
　図１に示すように、この加熱ステージ３は、ガラス素材５０を直接加熱して軟化させるための温度可変のヒータ３ｄを有する。このヒータとしてはカートリッジヒータ、セラミックスヒータ、ＳｉＣヒータ、カーボンヒーター等の輻射加熱可能な発熱体が挙げられる。これらヒータを、例えば、ステンレス、アンビロイ等の金属板や石英等のガラス管の内部に埋め込んで構成してもよい。
　なお、加熱ステージ３において、加熱プレート３ｂは、プレート自体の熱をそのままチャンバー２に伝えないように断熱板３ｃを介してチャンバー２の底板に固定されている。
　本実施形態のプレス成形ステージ４は、１対のプレスプレート４ｂを有する。これら上下一対のプレスプレート４ｂ間の距離を狭めることにより上型１１ａと下型１１ｃとを接近させて、下型１１ｃ上に載置された板状のガラス素材５０を軟化状態のまま離型シート１２と共に押圧して変形させ、上型１１ａ、中型１１ｂ及び下型１１ｃの有する成形面形状をガラス素材５０に転写してガラス成形品を成形するものである。このプレス成形ステージ４は、具体的構成としては、その内部に温度可変のヒータ４ａが埋め込まれた上下一対のプレスプレート４ｂから構成される。このプレスプレート４ｂを用いたプレスは前段階の加熱温度を維持しながら行われる。この上下一対のプレスプレートと断熱板との間には、プレートと成形型の冷却速度を制御できるように（冷却を速くすることができるように）冷却機構を設けてもよい。冷却手段としては、空冷方式又は水冷方式等を用いることができる。
　より具体的には、このプレス成形ステージ４において、上下のプレスプレート４ｂがシャフト４ｄと接続され、このシャフト４ｄは図示しないシリンダーによってプレスプレート４ｂの上下動を可能とする。このようにプレスプレート４ｂの上下プレート両方（又は上側又は下側の一方プレート）を上下動させることにより、上型１１ａ及び下型１１ｃ間の距離を狭めることで成形型によってガラス素材５０をプレス成形できる。このときプレス成形は所定の圧力で行われ、板状のガラス素材に高精度にガラス成形品形状を付与できる。
　なお、これら上下のプレスプレート４ｂは、それ自体の熱をそのままチャンバー２に伝えないように断熱板４ｃを介して、シャフト４ｄと接続される。なお、上側又は下側の一方のプレスプレートのみを可動とし、他方をチャンバー２に固定することもでき、その際には、固定するプレスプレート４ｂは、加熱プレート３ｂと同様に、プレスプレート４ｂの熱をチャンバー２にそのまま伝達しないように断熱板４ｃを介してチャンバー２上に固定すればよい。
　本実施形態の冷却ステージ５は、下型１１ｃに載置されたガラス成形品形状が付与されたガラス素材５０を冷却、固化するため、その内部に温度可変のヒータ５ａが埋め込まれた冷却プレート５ｂを有する。この冷却プレート５ｂは、プレス成形処理を経た下型１１ｃに接触させることで下型１１ｃを冷却でき、更に下型１１ｃ上に載置されているガラス素材５０も間接的に冷却できる。冷却プレート５ｂ上の下型１１ｃに載置されたガラス成形品の上部が開放状態となり、冷却速度が速くなりすぎるケースがあるため、ガラス素材５０の上部に加熱ステージで説明したヒータ３ｄのような加熱源を設けてガラス単体の冷却速度をコントロールすることもできる。
　なお、冷却ステージ５において、冷却プレート５ｂは、それ自体の熱をそのままチャンバーに伝えないように断熱板５ｃを介してチャンバー２の底板に固定されている。
　成形型に冷却プレート５ｂを接触させることによる板状のガラス素材の固化は、その素材のガラス転移点以下、より好ましくは歪点以下に冷却すればよい。十分に冷却されると板状のガラス素材のガラス成形品形状は安定し、変形が抑制される。ここで冷却とは、ガラス成形品形状を安定して付与できるように板状のガラス素材を固化させる温度をいい、その温度は、プレスプレートよりも５０～１５０℃程度低いだけで、依然として高温であるため、この冷却プレート５ｂにもその内部にヒータ５ａが埋め込まれている。
　また、プレスプレート４ｂは、上記したように断熱板を介してシャフト４ｄに固定されており、このシャフト４ｄがシリンダーに接続されている。ここでシリンダーは、各プレートを上下動できればよく、例えば、電動サーボシリンダー、油圧シリンダー、電動油圧シリンダー等のシリンダーを使用できる。
　上記した、加熱プレート３ｂ、プレスプレート４ｂ、冷却プレート５ｂは、基本的にその成形型との接触面が水平面と平行となっており、特に、プレスプレート４ｂにおいては、プレスプレート４ｂの成形型との接触面が傾いていた場合、上型１１ａ、中型１１ｂ及び下型１１ｃの位置が一致しなくなり、このとき成形されるガラス成形品は不良品となってしまうことがある。したがって、これら各ステージにおけるプレートの管理、上型、中型及び下型の位置合わせは厳格に行われる。
　これらの各ステージにおいて、プレートはステンレス、超硬、合金鋼等の素材の内部にカートリッジヒータを挿入し、固定したものであり、カートリッジヒータを加熱してプレートの温度を上昇させ、所望の温度に維持できる。
　また、各ステージの断熱板３ｃ，４ｃ，５ｃは、セラミックス、ステンレス、ダイス鋼、ハイス鋼等の公知の断熱板を用いればよく、硬度が高くプレス成形時の圧力等によっても変形しにくく、ズレを生じることが少ないセラミックスが好ましい。金属系の材料を用いる場合は、表面にＣｒＮ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮのコーティング処理を施すことが好ましい。
　以上、説明した加熱ステージ３、プレス成形ステージ４、冷却ステージ５は、それぞれ所定の処理が行われる場（ステージ）を形成し、各ステージによる処理が順次円滑になされるように、下型１１ｃは、搬送手段（図示せず）により所定のタイミングで各ステージに搭載されるように移動させる制御手段によって制御されている。
　より具体的には、加熱プレート３ｂ、プレスプレート４ｂ、冷却プレート５ｂによる処理は、下型１１ｃを順次上記の順序で各プレート上へと搬送移動させながら所定の処理を行い、下型１１ｃが次のステージに移動すると、処理の終わったステージは空くため、更に、そこに別の板状のガラス素材を載置した下型１１ｃを搬送し、連続的に複数個のガラス成形品の成形操作を同時に進行する。
　この処理を行うための上記搬送手段は、図示していないが、例えば、ロボットアーム等により、成形型載置台８から加熱ステージ３へ、加熱ステージ３からプレス成形ステージ４へ、プレス成形ステージ４から冷却ステージ５へ、冷却ステージ５から成形型載置台９へ、と移動できればよい。
　なお、この制御手段は、成形型の移動、加熱・プレス成形・冷却の各ステージにおける上下一対のプレートの温度や、上下移動のタイミング等をも制御し、一連の成形操作を円滑に、かつ、連続的に行えるように制御している。このとき、取入れシャッター及び取出しシャッターの開閉も制御する。また、チャンバー２内の雰囲気が不活性ガスで満たされるように窒素の供給量やタイミング等を制御することが好ましい。
　すなわち、このガラス成形品の成形装置１は、１以上のポジションで温度の上げ下げを行いながらそれぞれ所定の処理を行う、成形型の搬送によるガラス成形品の成形装置である。
　次に、図３Ａ～図３Ｄを参照してこのガラス成形品の成形装置１を用いたガラス成形品の成形方法について説明する。
　まず、取入れ口側の成形型載置台８に下型１１ｃを載置する。次に、図３Ａに示すように、下型１１ｃ上に中型１１ｂを配置し、下型１１ｃの上部に離型シート１２を介在させて板状のガラス素材５０を載置する。取入れシャッター６ａを開けて取入れ口を開口させ、この下型１１ｃを搬送手段により加熱プレート３ｂ上に搬送する。搬送されると、下側の加熱プレート３ｂに接触するため、下型１１ｃは加熱プレート３ｂと同じ温度まで昇温される。これと同時に、加熱ステージにおいて搬送された下型１１ｃの上方にはヒータ３ｄが配置されており、下型１１ｃに載置されたガラス素材５０を、このヒータ３ｄで輻射加熱によりガラス素材５０を加熱する。
　このとき加熱プレート３ｂの温度は、下型１１ｃをガラス素材５０のガラス転移点～軟化点の温度範囲に設定し、ヒータ３ｄの温度は、ガラス素材５０を屈伏点～融点の温度範囲に加熱できる温度に設定する。このように加熱する温度範囲を、それぞれ異なる範囲に個別に制御することで、ガラス素材５０は、加熱工程からプレス工程において、プレス成形するのに十分な軟化状態でありながら、だれることなく搬送可能とする。さらに、下型１１ｃは次のプレス成形工程で、安定してプレス動作を行うことができるため、所望の形状のガラス成形品が得られる。このとき、昇温速度は５～２００℃／分程度が好ましい。
　このようにして加熱ステージ３で十分に加熱された中型１１ｂ、下型１１ｃ、離型シート１２及び板状のガラス素材５０は、搬送手段により、プレスプレート４ｂ上に搬送され載置される。このとき、プレスプレート４ｂも加熱プレート３ｂと同程度の温度に加熱されており、すぐにプレス成形できるようになっている。更に、図３Ｂに示されるように、上側のプレスプレート４ｂを下降させてプレスプレート４ｂ間の距離を狭めることにより、上型１１ａと下型１１ｃとの距離を狭めて、下型１１ｃの上部に載置された板状のガラス素材５０に圧力をかけて変形させる。
　このプレス工程では、上記したように上型１１ａ及び下型１１ｃを接近させ、ガラス素材５０の上下から圧力をかけることでプレス成形を行う。これにより板状のガラス素材５０には上型１１ａ、中型１１ｂ及び下型１１ｃの成形面形状が転写されることで、ガラス成形品形状が付与される。
　また、このプレス工程におけるプレスは、加熱温度が前段の加熱ステージで加熱した温度と同程度の温度であり、プレス時の板状のガラス素材にかかる圧力は０．００１～２ｋＮ／ｍｍ２が好ましく、０．００３～０．０１ｋＮ／ｍｍ２が特に好ましい。
　そして、このようなプレス工程で、上型１１ａと下型１１ｃを所定の位置まで接近させたら、成形したガラス素材５０が上型１１ａから離型するように、上下のプレスプレート４ｂの温度を下げて伝熱により上型１１ａ、中型１１ｂ及び下型１１ｃの温度を低下させる。プレスプレート４ｂの温度はヒータ４ａにより変動できる。プレス成形した後、図３Ｃに示されるように、ガラス素材５０を上型１１ａから離型させるには、プレスプレート４ｂの温度を、使用したガラス素材５０の屈伏点未満に下げて、上型１１ａを上昇させればよい。また、強制的に離型させる機構を上型１１ａ側に設け、離型させてもよい。
　離型したガラス素材５０は、下型１１ｃ上に再び載置され、離型シート１２、中型１１ｂ、下型１１ｃと共に搬送手段によりプレスプレート４ｂから冷却プレート５ｂへと搬送される。この搬送手段は、上記した搬送手段と同様のものである。
　次に、冷却プレート５ｂにより下型１１ｃを冷却するが、これは、上記加熱工程と同様に、下型１１ｃを下側の冷却プレート５ｂと接触させることで冷却する。この下型１１ｃの冷却により、成形により下型１１ｃの成形面との接触面積が増大したガラス素材５０は、離型シート１２、中型１１ｂ及び下型１１ｃと共に冷却される。十分に冷却されたところで、チャンバー２から取出しシャッター７ａを開けて取出し口を開口させ、この下型１１ｃを搬送手段により装置外部へ取出し、取出し口側の成形型載置台９に載置する。
　このとき、冷却は、板状のガラス素材のガラス転移点（Ｔｇ）以下に冷却させることが好ましく、板状のガラス素材の歪点以下の温度にまで冷却させることがより好ましい。このとき、降温速度は５～１５０℃／分程度が好ましい。
　次に、図３Ｄに示されるように、冷却したガラス素材を、中型１１ｂ及び下型１１ｃと離型させる。その後、図３Ｅに示されるように、成形型１１から離型されたガラス素材５０及び離型シート１２から、除去工程によって離型シート１２が除去される。この除去工程では、一般にガラス成形品の研磨等に用いられる研磨方法が用いられるが、例えばダイヤ、アルミナ、酸化セリウム、シリカ等の研磨剤を使用したロータリー研磨法等の研磨方法を用いることができる。これらの中でも、ダイヤを用いたロータリー研磨方法が研磨速度の観点から好ましい。
　離型シート１２の材質が炭素である場合等には、除去工程において、離型シート１２を加熱炉等で、大気中又は酸化雰囲気で酸化除去することもできる。加熱炉により酸化除去する場合の加熱炉の温度は３８０℃～ガラス徐冷点が好ましく、４００℃～ガラス歪点がより好ましい。加熱時間はガラス素材の大きさや厚さにより適宜設定するが、具体的には１時間～４８時間が好ましく、１時間～８時間がより好ましい。
　なお、上記した加熱工程及び冷却工程は、それぞれ段階的に温度を変化させることが好ましく、加熱工程において１以上の加熱ステージを設けることにより、段階的に板状のガラス素材の温度を上昇させて、プレス成形ステージの直前の加熱ステージで、成形温度にまで加熱する。また、冷却工程においても１以上の冷却ステージを設けることにより、段階的に板状のガラス素材の温度を下降させて、２００℃以下の温度とする。このように、加熱及び冷却を段階的に行うことで、板状のガラス素材の急激な温度変化を抑制し、ワレの発生を抑制したり歪が生じたりする等のガラス成形品の特性を悪化させないようにできる。
　このような、加熱工程及び冷却工程を実施するために、それぞれ複数の加熱ステージ及び冷却ステージを用いたガラス成形品の成形装置の一例を図５に示した。図５に示したガラス成形品の成形装置２１は、チャンバー２２、第１の加熱ステージ２３、第２の加熱ステージ２４、第３の加熱ステージ２５、プレス成形ステージ２６、第１の冷却ステージ２７、第２の冷却ステージ２８、第３の冷却ステージ２９を有する装置構成となっており、チャンバー２２にはガラス成形品の成形装置１と同様に、下型１１ｃの取入れ口３０とそれを開閉可能とする取入れシャッター３０ａ、取出し口３１とそれを開閉可能とする取出しシャッター３１ａ、それら取入れ口３０及び取出し口３１の外側には成形型載置台３２及び３３が設けられている。
　このガラス成形品の成形装置２１は、加熱ステージを３つ、冷却ステージを３つ設けて、段階的に加熱及び冷却する以外は、図１のガラス成形品の成形装置１の構成と同様である。
　第１の加熱ステージ２３では、板状のガラス素材をガラス転移点以下、好ましくはガラス転移点よりも５０～２００℃程度低い温度に一旦加熱する予備加熱を行い、第２の加熱ステージ２４ではガラス転移点と屈伏点の間の温度にまで、第３の加熱ステージ２５ではガラスの屈伏点以上、好ましくは屈伏点よりも５～１５０℃程度高い温度にまで加熱する。第３の加熱ステージでは、ガラスの軟化点まで加熱してもよい。また、プレス成形ステージ２６では成形温度を維持しながら、成形型による成形操作を行ってガラス成形品形状を付与し、第１の冷却ステージ２７では成形素材のガラス転移点以下、好ましくは歪点以下まで冷却し、第２の冷却ステージ２８では、更に２００℃以下の成形型が酸化されない温度にまで冷却し、第３の冷却ステージ２９では、室温にまで冷却する。
　ここで、第３の冷却ステージは、用いるプレートを、他のステージにおけるヒータの代わりに冷却水が循環するように配管を設けた水冷プレートとすることで、効率的に冷却できる。
　その後、冷却して得られたガラス素材は、切断、研磨等の加工処理を施して最終的な製品とされる。
　以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。例１は実施例であり、例２は比較例である。
（例１）
　図５のガラス成形品の成形装置２１を用いて、ガラス成形品の成形を以下の通り行った。
ここで用いたガラス成形品の成形装置２１は、加熱プレート、プレスプレート及び冷却プレートとして、タングステンカーバイド製の１００×７５×３０ｍｍの直方体で内部に１．５ｋＷのカートリッジヒータを３本有するプレートを用い、断熱板として、ＳＵＳ３０４製の１４０×７５×１０ｍｍの板状体を２枚重ね合わせたものを用いた。
　上側のプレートを上下移動させるシリンダーは、エアシリンダーを用い、シャフト径４０ｍｍのシャフトが上側のプレートと接続、固定されている。チャンバーはＳＳ４００製の６００×４５０×３２０ｍｍの箱状で、このチャンバーの下板としては６００×４５０×３０ｍｍのものを用いた。
　成形型１１は、上型１１ａ、中型１１ｂ及び下型１１ｃで構成され、タングステンカーバイドからなる超硬合金製である。プレス成形により得られるガラス成形品の形状は、上下面に自由曲面を有する形状であり、このガラス成形品形状を成形型１つで１個成形する成形型を用いた。離型シート１２Ａとしては、ＰＥＲＭＡ－ＦＯＩＬ（商品名（登録商標）、東洋炭素株式会社製）グレードＰＦ、厚み０．３８ｍｍｔに、孔径０．５ｍｍの貫通孔を間隔４ｍｍで形成し、気体透過率０．５Ｌ／分・ｃｍ２のものを用いた。
　下型１１ｃの上に離型シート１２Ａを介在させて、９０×６０ｍｍ、厚み４ｍｍのアルカリ金属酸化物を含有する板状のガラス素材を載置した。この板状のガラス素材の歪点は５８０℃、ガラス転移点（Ｔｇ）は６２０℃、屈伏点（Ａｔ）は７００℃である。
　板状のガラス素材を載置した下型１１ｃを、搬送手段により第１の加熱プレート２３ｂ上に搬送し載置すると同時に上側のヒータ２３ｄによりガラス素材５０を上方から輻射により加熱する。
　下型１１ｃ、離型シート１２Ａ及び板状のガラス素材を１２０秒間加熱した。次いで、第２の加熱プレート２４ｂ上に搬送し載置すると同時に上側のヒータ２４ｄによりガラス素材５０を１２０秒間加熱した。更に、第３の加熱プレート２６ｂ上に搬送し載置すると同時に上側のヒータ２５ｄによりガラス素材５０を１２０秒間加熱した。このようにして板状のガラス素材を軟化状態とした。なお、第１の加熱プレート２３ｂは５５０℃、第２の加熱プレート２４ｂは６５０℃、第３の加熱プレート２５ｂは７５０℃に設定した。更に上側のヒータは設定温度を９５０℃とした。
　次に、下型１１ｃをプレスプレート２６ｂ上に搬送し載置して、上側のプレスプレート２６ｂを下降させ、エアシリンダー２６ｄにより板状のガラス素材５０に８ｋＮの圧力をかけて、１２０秒間プレス成形を行った。このとき、加熱プレート２３ｂから搬送されたガラス素材５０に対し、プレス動作の後冷却（離型）させ、下型１１ｃを冷却プレート２７ｂに搬送するまで時間を６０秒、離形のため一旦冷却されたプレスプレート２６ｂを再度プレス温度にまで昇温、維持する時間を６０秒とした。プレスプレート２６ｂのプレス温度は７５０℃であった。
　プレス後、成形型を第１の冷却プレート２７ｂ上に搬送し１２０秒間冷却し、次いで、成形型を第２の冷却プレート２８ｂ上に搬送し１２０秒間冷却し、更に、成形型を第３の冷却プレート２９ｂ上に搬送し１２０秒間冷却した。このとき、第１の冷却プレート２７ｂは４５０℃、第２の冷却プレート２８ｂは２００℃、第３の冷却プレート２９ｂは２０℃（冷却水温度）に設定した。
　更に、冷却工程によりガラス素材５０を室温以下になるまで冷却し、装置外部に取り出した。取出されたプレス成形品を下型１１ｃと分離し、気体残りを目視にて評価した結果、ガラスと離型シートの間に気体残りがなかった。また、離型結果を評価した結果、ガラスが下型１１ｃに付着せず離型した。
（例２）
　離型シート１２Ｂとして、ＰＥＲＭＡ－ＦＯＩＬ（商品名（登録商標）、東洋炭素株式会社製）グレードＰＦ、厚み０．３８ｍｍｔに貫通孔を設けず、気体透過率０Ｌ／分・ｃｍ２であるものを用い、例１と同様にガラス成型、気体残り評価及び離型評価を行った。
　以上の結果を表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 ［気体残り評価］
　ガラスと離型シートの間に気体残りがある　…Ｂ
　ガラスと離型シートの間に気体残りがない　…Ａ
［離型評価］
　ガラスが離型シートに付着し離型に際しガラスが破損した　…Ｂ
　ガラスが離型シートに付着せず離型した　…Ａ
　以上に示したように、本実施形態による離型シート及びこれを用いたガラス成形品の成形方法により、離型性を向上させて、ガラス成形品を成形できる。この装置及び方法によれば、プレス成形という簡易な操作で成形でき、かつ、成形品の生産性を向上できるため、最終製品であるガラス成形品を安定して低コストで成形できる。
　本発明の離型シート及びこれを用いたガラス成形品の成形方法は、プレス成形によりガラス成形品を成形する際に広く使用できる。特に、自由曲面を有するガラス筺体の成形に有用である。
１…ガラス成形品の成形装置、２…チャンバー、３…加熱ステージ、４…プレス成形ステージ、５…冷却ステージ、６…取入れ口、７…取出し口、８，９…成形型載置台、１１ａ…上型、１１ｂ…中型、１１ｃ…下型、１２…離型シート、１２ａ…通気孔、５０…ガラス素材、３ａ，４ａ，５ａ…ヒータ、３ｂ…加熱プレート、４ｂ…プレスプレート、５ｂ…冷却プレート、３ｃ，４ｃ，５ｃ…断熱板、４ｄ…シャフト、３ｄ…ヒータ、１１…ガラス成形型、２１…ガラス成形装置。

Claims (8)

  1. 　上型及び下型を有する成形型によりガラス素材をプレス成形する際に、前記成形型と前記ガラス素材の間に介在させる離型シートであって、
    　テストガスに空気を使用して差圧０．０５Ｐａで測定したときの気体透過率が０．０１～１００Ｌ／分・ｃｍ２であることを特徴とする離型シート。
  2. 　前記離型シートが、貫通孔として形成された複数の通気孔を有する請求項１記載の離型シート。
  3. 　前記通気孔の孔径が、０．０１～２ｍｍである請求項１又は２記載の離型シート。
  4. 　前記離型シートが、繊維状素材を織布又は不織布として形成し、気孔径は０．０１μｍ～２ｍｍ、気孔率は２０～６０％である請求項１記載の離型シート。
  5. 　前記離型シートの材質が、炭素、炭化ケイ素又は窒化ケイ素である請求項１乃至４のいずれか１項記載の離型シート。
  6. 　前記離型シートの厚みが０．２～３ｍｍである請求項１乃至５のいずれか１項記載の離型シート。
  7. 　上型及び下型を有する成形型によりガラス素材をプレス成形するガラス成形品の成形方法であって、
    　前記上型又は下型の形成面と前記ガラス素材の間に、請求項１乃至６のいずれか１項記載の離型シートを介在させる工程と、
    　前記上型及び下型を接近させてガラス素材をプレス成型する工程と、
    を有することを特徴とするガラス成形品の成形方法。
  8. 　前記プレス成型されたガラス素材を前記成形型から離型させる離型工程と、
    　その後、前記ガラス素材に付着した前記離型シートを研磨又は酸化により除去する除去工程と、を有する請求項７記載のガラス成型品の成形方法。
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