(57)【要約】【課題】外面に凸部を有するガラス物品の外観品位を容易に高めることのできる金型装置、及びガラス物品の製造方法を提供する。【解決手段】ガラスのプレス成形に用いられる金型装置１１は、第１プレス面Ｐ１を有する下型１２を備える。金型装置１１の下型１２の第１プレス面Ｐ１は、凹部１４を含む。下型１２は、凹部１４内の気体を排出する気体排出路１５を有する。下型１２の気体排出路１５は、凹部１４内に開口し、凹部１４内の気体を流入する流入口１５ａを有する。金型装置１１は、軸状部材１６をさらに備える。金型装置１１の軸状部材１６は、気体排出路１５内に配置される先端部１６ａを有する。軸状部材１６の先端部１６ａは、気体排出路１５の流入口１５ａ側の端部において気体排出路１５の内壁面から離間させて配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を含むプレス面を有する金型を備え、ガラスのプレス成形に用いられる金型装置であって、
前記金型は、前記凹部内の気体を排出する気体排出路を有し、
前記気体排出路は、前記凹部内に開口し、前記凹部内の気体を流入する流入口を有し、
前記金型装置は、前記気体排出路内に配置される先端部を有する軸状部材をさらに備え、
前記軸状部材の前記先端部は、前記気体排出路の前記流入口側の端部において前記気体排出路の内壁面から離間させて配置される、金型装置。
【請求項２】
前記気体排出路は、前記金型の外面に開口する排出口を有し、
前記軸状部材は、前記排出口から突出する突出部を備える、請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記軸状部材の前記突出部を冷却する冷却機構をさらに備える、請求項２に記載の金型装置。
【請求項４】
前記気体排出路を通じて前記凹部内の気体を強制的に排出する吸引機構をさらに備える、請求項３に記載の金型装置。
【請求項５】
前記軸状部材は、前記気体排出路内に取り付けられる取付部を有し、
前記取付部は、前記気体排出路内の気体を前記金型の外部に排出させる方向に導く気体流通路を有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金型装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の金型装置を用いてガラスをプレス成形することにより、前記金型の前記凹部に対応して形成される凸部を有するガラス物品を得る、ガラス物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型装置及びガラス物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス物品の製造方法としては、例えば、特許文献１に開示されているように、金型を用いて溶融ガラスの塊（ガラスゴブ）をプレス成形する方法が知られている。特許文献１に開示される金型は、凹部を含むプレス面を有し、この金型を用いることで、底面に凸部を有するガラス物品を製造することができる。このような金型を用いてガラス物品を製造する際に、プレス面の凹部内に空気が封じ込まれることを防止するために、凹部内に空気抜き孔が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−３２８３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の金型におけるプレス面の凹部のように、空気等の気体を排出する気体排出路を有する場合、凹部内の気体排出路にガラスが流入することで、ガラス物品には、気体排出路の形状に沿って比較的大きな突起が形成される場合がある。このような比較的大きな突起や突起が欠けた痕跡は、ガラス物品の外観品位を低下させる一因となり得る。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外面に凸部を有するガラス物品の外観品位を容易に高めることのできる金型装置、及びガラス物品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する金型装置は、凹部を含むプレス面を有する金型を備え、ガラスのプレス成形に用いられる金型装置であって、前記金型は、前記凹部内の気体を排出する気体排出路を有し、前記気体排出路は、前記凹部内に開口し、前記凹部内の気体を流入する流入口を有し、前記金型装置は、前記気体排出路内に配置される先端部を有する軸状部材をさらに備え、前記軸状部材の前記先端部は、前記気体排出路の前記流入口側の端部において前記気体排出路の内壁面から離間させて配置される。
【０００７】
この構成によれば、金型装置の軸状部材における先端部を、気体排出路の流入口側の端部において気体排出路の内壁面から離間させて配置することで、軸状部材の先端部の外周面と、気体排出路の内壁面との間に比較的狭い流路を形成することができる。これにより、金型のプレス面の凹部に充填されたガラスが気体排出路内に入り込むことを抑えることができる。このため、ガラス物品の凸部の表面に金型の気体排出路を要因とする不要な突起が形成され難くなる。なお、気体排出路自体の径を小さくすることにより狭い流路を形成することも可能であるが、上記の構成と比較して相対的に流路の総面積が小さくならざるを得ず、気体の排出を行い難くなる。上記の構成によれば、比較的狭い流路としながら、凹部内の気体を効率的に気体排出路に流入させることができるだけの流路の総断面積を確保し易く、かつガラス物品に不要な突起が形成され難い。また、軸状部材の先端部が気体排出路から離間されていることにより、軸状部材の先端部の熱を、気体排出路を介して外部に放出できるため、軸状部材の先端部は、金型装置の他の部分よりも温度が低くなり、ガラスを冷却する効果を高めることができる。
【０００８】
なお、軸状部材の先端部における気体排出路の内壁面からの離間は、軸状部材の先端部において、その外周面が全周にわたって気体排出路の内壁面から離間している場合に限らず、軸状部材の先端部の外周面の一部が気体排出路の内壁面に当接し、他の部分が離間している場合も含むものとする。
【０００９】
上記金型装置において、前記気体排出路は、前記金型の外面に開口する排出口を有し、前記軸状部材は、前記排出口から突出する突出部を備えることが好ましい。
この構成によれば、金型装置の軸状部材の突出部を、例えば外気等で冷却することで、軸状部材の温度をより低くすることができる。これにより、軸状部材の先端面に接触したガラスを冷却する効果を高めることができる。すなわち、軸状部材の先端面にガラスが接触することで、ガラスの流動性が低下するため、ガラスが気体排出路内に入り込むことをさらに抑えることができる。
【００１０】
上記金型装置において、前記軸状部材の前記突出部を冷却する冷却機構をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、金型装置における軸状部材の突出部は、金型装置の冷却機構によって強制的に冷却されるため、軸状部材の先端面に接触したガラスを冷却する効果をさらに高めることができる。
【００１１】
上記金型装置において、前記気体排出路を通じて前記凹部内の気体を強制的に排出する吸引機構をさらに備えることが好ましい。
この構成によれば、金型の凹部内にガラスを速やかに充填することができる。なお、軸状部材が冷却機構により強制的に冷却される場合、金型の凹部内にガラスを速やかに充填することができるとともに、ガラスの流動性が低下するため、凹部内に確実にガラスを充填でき、かつガラス物品の凸部の表面に金型の気体排出路を要因とする不要な突起が形成され難くなる。
【００１２】
上記金型装置において、前記軸状部材は、前記気体排出路内に取り付けられる取付部を有し、前記取付部は、前記気体排出路内の気体を前記金型の外部に排出させる方向に導く気体流通路を有することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、例えば、金型装置における軸状部材の取付部を利用して軸状部材を金型から脱着することで、金型のメンテナンスを行うことができる。
上記課題を解決するガラス物品の製造方法は、上記金型装置を用いてガラスをプレス成形することにより、前記金型の前記凹部に対応して形成される凸部を有するガラス物品を得る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、外面に凸部を有するガラス物品の外観品位を容易に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の金型装置を示す模式断面図である。
【図２】金型装置の要部を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、金型装置の要部を示す平面図であり、（ｂ）は、変更例の金型装置の要部を示す平面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、変更例の金型装置の要部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、金型装置及びガラス物品の製造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。
【００１７】
図１に示すように、金型装置１１は、ガラスＧのプレス成形に用いられるものであり、下型１２と上型１３とを備えている。金型装置１１の下型１２は、第１プレス面Ｐ１を有し、金型装置１１の上型１３は、第２プレス面Ｐ２を有している。金型装置１１のキャビティは、第１プレス面Ｐ１と第２プレス面Ｐ２とにより形成されている。
【００１８】
下型１２の第１プレス面Ｐ１は、凹部１４を含んでいる。この第１プレス面Ｐ１の凹部１４にガラスＧが充填されることで、外面に凸部を有するガラス物品を得ることができる。
【００１９】
図２に示すように、金型装置１１の下型１２は、気体排出路１５を有している。下型１２の気体排出路１５は、下型１２の凹部１４内の気体が流入する流入口１５ａと、下型１２の底面に開口する排出口１５ｂとを有している。また、本実施形態の気体排出路１５において、流入口１５ａ側の内径は、排出口１５ｂ側の内径よりも小さく形成されているが、これに限定されず、気体排出路１５の内径は一定であってもよいし、例えば排出口１５ｂ側の内径が流入口１５ａ側の内径よりも小さく形成されていてもよい。
【００２０】
本実施形態の金型装置１１の上型１３は、第１上型１３ａ、第２上型１３ｂ、及び第３上型１３ｃからなる３分割の構造を有している。なお、上型１３の分割構造は、成形するガラス製品の形状等に応じて適宜変更することができる。
【００２１】
図２及び図３（ａ）に示すように、金型装置１１は、下型１２の気体排出路１５に対応して設けられる軸状部材１６をさらに備えている。軸状部材１６は、下型１２の気体排出路１５内に配置される先端部１６ａを有している。なお、図３では、軸状部材１６の先端部１６ａ（先端面）を梨地模様で示している。
【００２２】
軸状部材１６の先端部１６ａは、気体排出路１５の流入口１５ａ側の端部において気体排出路１５の内壁面から離間させて配置されている。これにより、図２に矢印で示すように、下型１２の凹部１４内の気体は、気体排出路１５の内壁面と軸状部材１６の先端部１６ａとの間に流入することが可能である。
【００２３】
本実施形態の軸状部材１６の先端部１６ａは、中実構造を有している。軸状部材１６の先端面の面積は、気体排出路１５の流入口１５ａの開口面積の１０％以上、９０％以下の範囲内とされることが好ましく、より好ましくは、３０％以上、７０％以下の範囲内である。軸状部材１６の先端部１６ａにおける先端面は、気体排出路１５における流入口１５ａを取り囲む第１プレス面Ｐ１と面一になるように形成されていることが好ましい。
【００２４】
金型装置１１の軸状部材１６は、下型１２の気体排出路１５の開口部から突出する突出部１６ｂと、気体排出路１５内に取り付けられる取付部１６ｃとを有している。軸状部材１６の取付部１６ｃは、先端部１６ａと突出部１６ｂとの間に設けられている。本実施形態の取付部１６ｃは、雄ねじ部から構成され、下型１２の気体排出路１５に形成された雌ねじ部に螺合されることで、気体排出路１５に取り付けられる。
【００２５】
軸状部材１６は、下型１２の気体排出路１５内の気体の下型１２の外部に排出させる方向に導く気体流通路１７を有している。軸状部材１６の気体流通路１７は、下型１２の気体排出路１５内の気体が流入される溝部１８と、溝部１８から気体が流入される貫通孔１９とを有している。気体流通路１７の貫通孔１９は、軸状部材１６の突出部１６ｂに開口する流出口１９ａを有している。
【００２６】
軸状部材１６は、金型の金属材料と同種又は異種の金属材料から形成することができる。
図２に示すように、金型装置１１は、軸状部材１６の突出部１６ｂを冷却する冷却機構２０をさらに備えている。冷却機構２０としては、例えば、送風ファン、冷媒循環機構等を用いることができる。金型装置１１は、下型１２の気体排出路１５を通じて下型１２の凹部１４内の気体を強制的に排出する吸引機構２１をさらに備えている。吸引機構２１としては、例えば、電動ポンプを用いることができる。
【００２７】
ガラス物品としては、トレイ、容器、調理機器用のターンテーブル、リフレクター用等の薄膜積層用の基板、窓材等が挙げられる。
これらの用途のガラス物品に用いるガラスＧは、耐熱性を有するものが好ましい。耐熱ガラスとしては、例えば、３０〜７５０℃における平均線熱膨張係数が−１０〜＋３０×１０−７／℃程度の極めて低膨張な結晶化ガラス（ガラスセラミックス）が挙げられる。耐熱ガラスの組成は、質量％で、ＳｉＯ２：５５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３：２０．５〜２７％、Ｌｉ２Ｏ：２％以上、ＴｉＯ２：１．５〜３％、ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２：３．８〜５％、ＳｎＯ２：０．１〜０．５％を含むことが好ましい。
【００２８】
ガラス物品に用いる耐熱ガラスは、例えば、硼珪酸ガラスであってもよい。硼珪酸ガラスのガラス組成は、質量％で、ＳｉＯ２：７０〜８５％、Ａｌ２Ｏ３：０〜５％、Ｂ２Ｏ３：１０〜２０％、Ｎａ２Ｏ：２〜１０％、Ｋ２Ｏ：０〜５％を含有することが好ましい。
【００２９】
次に、ガラス物品の製造方法について上記金型装置１１の主な作用とともに説明する。
ガラス物品の製造方法は、金型装置１１を用いてガラスＧをプレス成形することにより、下型１２の凹部１４に対応して形成される凸部を有するガラス物品を得る方法である。ガラス物品の製造方法では、まず下型１２の第１プレス面Ｐ１上にガラス物品に必要な量のガラスゴブを載置し、上型１３を降下させることで下型１２の第１プレス面Ｐ１と上型１３の第２プレス面Ｐ２との間でガラスゴブをプレスする。
【００３０】
図２に二点鎖線で示すように、ガラスＧが下型１２の第１プレス面Ｐ１の凹部１４に入り込む際に凹部１４内の気体は、気体排出路１５を通じて排出される。このように凹部１４内の気体が排出されながら凹部１４内にガラスＧが充填される。このとき、本実施形態の金型装置１１は、吸引機構２１を備えているため、凹部１４内の気体を強制的に排出することができる。
【００３１】
ここで、金型装置１１の軸状部材１６の先端部１６ａは、気体排出路１５の流入口１５ａ側の端部において気体排出路１５の内壁面から離間させて配置されている。この構成によれば、軸状部材１６の先端部１６ａの外周面と、気体排出路１５の内壁面との間に比較的狭い気体の流路を形成することができる。このため、第１プレス面Ｐ１の凹部１４に充填されたガラスＧが気体排出路１５内に入り込むことを抑えることができる。
【００３２】
また、本実施形態の金型装置１１の軸状部材１６は、気体排出路１５の排出口１５ｂから突出する突出部１６ｂを有している。この軸状部材１６の突出部１６ｂを例えば外気等で冷却することで、軸状部材１６の温度をより低くすることができる。これにより、軸状部材１６の先端面に接触したガラスＧを冷却する効果を高めることができる。すなわち、軸状部材１６の先端面にガラスＧが接触することで、ガラスＧの流動性が低下するため、ガラスＧが気体排出路１５内に入り込むことをさらに抑えることができる。本実施形態では、金型装置１１の冷却機構２０によって軸状部材１６を強制的に冷却しているため、軸状部材１６の先端面に接触したガラスＧを冷却する効果をさらに高めることができる。
【００３３】
ガラスＧ物品の製造方法では、ガラスＧのプレス成形が完了した後、上型１３を上昇させて下型１２からガラス物品を取り出す。このようにしてガラス物品を製造することで、気体排出路１５を要因として形成される突起を極めて小さくすることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）金型装置１１は、凹部１４を含む第１プレス面Ｐ１を有する金型である下型１２を備え、ガラスＧのプレス成形に用いられる。金型装置１１の下型１２は、第１プレス面Ｐ１の凹部１４内の気体を排出する気体排出路１５を有している。下型１２の気体排出路１５は、第１プレス面Ｐ１の凹部１４内に開口し、この凹部１４内の気体を流入する流入口１５ａを有している。金型装置１１は、気体排出路１５内に配置される先端部１６ａを有する軸状部材１６をさらに備えている。金型装置１１における軸状部材１６の先端部１６ａは、気体排出路１５の流入口１５ａ側の端部において気体排出路１５の内壁面から離間させて配置されている。
【００３５】
この構成によれば、金型装置１１の軸状部材１６における先端部１６ａを、気体排出路１５の流入口１５ａ側の端部において気体排出路１５の内壁面から離間させて配置することで、軸状部材１６の先端部１６ａの外周面と、気体排出路１５の内壁面との間に比較的狭い流路を形成することができる。これにより、下型１２の第１プレス面Ｐ１の凹部１４に充填されたガラスＧが気体排出路１５内に入り込むことを抑えることができる。このため、ガラス物品の凸部の表面に下型１２の気体排出路１５を要因とする不要な突起が形成され難くなる。従って、外面に凸部を有するガラス物品の外観品位を容易に高めることができる。
【００３６】
本実施形態のように、軸状部材１６の先端部１６ａを気体排出路１５の内壁面から離間させて配置することで、気体排出路１５の流入口１５ａの内周囲全体より気体の排出を行うことができる。すなわち、金型装置１１における軸状部材１６の先端部１６ａの配置を利用して、流路幅の狭い部分を気体排出路１５の流入口１５ａに形成することで、気体排出路１５内にガラスＧが入り込むことを抑えることができ、かつ気体の流量も確保することが容易となる。
【００３７】
さらに、軸状部材１６の先端部１６ａが気体排出路１５から離間されることにより、軸状部材１６の熱を、気体排出路１５を介して外部に効率的に放出できるため、軸状部材１６の先端部１６ａは、金型装置１１の他の部分よりも温度が低くなり、ガラスＧを冷却する効果を高めることができる。
【００３８】
特に、本実施形態のように、軸状部材１６の先端部１６ａにおいて、その外周面が全周にわたって気体排出路１５の内壁面から離間している場合には、軸状部材１６の先端部１６ａの外周面の一部が気体排出路１５の内壁面に当接している場合に比べて、冷却作用が得られ易い。
【００３９】
（２）金型装置１１において、下型１２の気体排出路１５は、下型１２の外面に開口する排出口１５ｂを有し、軸状部材１６は、気体排出路１５の排出口１５ｂから突出する突出部１６ｂを備えている。この場合、軸状部材１６の突出部１６ｂを例えば外気等で冷却することで、軸状部材１６の温度をより低くすることができる。これにより、軸状部材１６の先端面に接触したガラスＧを冷却する効果を高めることができる。すなわち、軸状部材１６の先端面にガラスＧが接触することで、ガラスＧの流動性が低下するため、ガラスＧが気体排出路１５内に入り込むことをさらに抑えることができる。従って、ガラス物品の外観品位をさらに高めることが容易となる。
【００４０】
（３）金型装置１１は、軸状部材１６の突出部１６ｂを冷却する冷却機構２０をさらに備えている。この場合、金型装置１１における軸状部材１６の突出部１６ｂは、金型装置１１の冷却機構２０によって強制的に冷却されるため、軸状部材１６の先端面に接触したガラスＧを冷却する効果をさらに高めることができる。
【００４１】
（４）金型装置１１は、下型１２の気体排出路１５を通じて下型１２の凹部１４内の気体を強制的に排出する吸引機構２１をさらに備えている。この場合、下型１２の凹部１４内にガラスＧを速やかに充填することができる。従って、例えば、ガラス物品の生産性を高めることができる。また、このように生産性を高めたとしても、下型１２の気体排出路１５内にガラスＧが入り込むことを金型装置１１の軸状部材１６によって抑えることができるため、ガラス物品の外観品位を維持することが可能となる。
【００４２】
（５）金型装置１１の軸状部材１６は、気体排出路１５内に取り付けられる取付部１６ｃを有している。軸状部材１６の取付部１６ｃは、気体排出路１５内の気体を下型１２の外部に排出させる方向に導く気体流通路１７を有している。この場合、例えば、軸状部材１６の取付部１６ｃを利用して軸状部材１６を下型１２から脱着することで、下型１２のメンテナンスを行うことができる。
【００４３】
（変更例）
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００４４】
・金型装置１１の軸状部材１６を下型１２に取り付ける取付部１６ｃの構造は、上述した螺合させる構造に限定されず、例えば、軸状部材１６を下型１２の気体排出路１５内に係止させる構造や、軸状部材１６を下型１２の気体排出路１５内に嵌合させる構造等であってもよい。また、金型装置１１の軸状部材１６は、例えば、下型１２と溶接等で接合することで取り付けることも可能である。
【００４５】
・金型装置１１の軸状部材１６における突出部１６ｂを省略し、軸状部材１６の全体を気体排出路１５内に配置してもよい。
・金型装置１１の軸状部材１６における突出部１６ｂを省略し、軸状部材１６の全体を気体排出路１５内に配置するとともに、軸状部材１６を冷却機構２０により冷却してもよい。
【００４６】
・図３（ｂ）に示すように、金型装置１１において、軸状部材１６の先端部１６ａの構造は、中実構造に限定されず、筒状に形成されることで、中空部１６ｄを有する中空構造であってもよい。
【００４７】
・図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、軸状部材１６の先端部１６ａは、複数に分割されていてもよい。また、軸状部材１６の先端面の形状は、円形状に限定されず、例えば、多角形状等であってもよい。
【００４８】
・図４（ｂ）に示すように、気体排出路１５の断面形状についても、円形状に限定されず、多角形状等であってもよい。
・金型装置１１の吸引機構２１を省略し、ガラスＧを凹部１４内に向けて押圧する上型１３のプレス圧によって下型１２の凹部１４内の気体を押し出すこともできる。
【００４９】
・金型装置１１の冷却機構２０を省略することもできる。
・凹部１４及び気体排出路１５を有する金型は、下型１２に限定されず、上型１３であってもよい。この場合、上型１３の気体排出路１５内に軸状部材１６の先端部１６ａを配置すればよい。
【符号の説明】
【００５０】
１１…金型装置、１２…下型、１３…上型、１４…凹部、１５…気体排出路、１５ａ…流入口、１５ｂ…排出口、１６…軸状部材、１６ａ…先端部、１６ｂ…突出部、１６ｃ…取付部、１７…気体流通路、２０…冷却機構、２１…吸引機構、Ｇ…ガラス、Ｐ１…第１プレス面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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