(57)【要約】  型アセンブリは、筒状内面を有する胴型（４）と、この胴型の外周面を覆うスリーブ（５）と、胴型の筒状内面内でプリフォームを押圧するための一対のコア型（１、２）とを含み、これら一対のコア型の少なくとも一方は胴型の筒状内面にガイドされて摺動可能であり、スリーブ（５）は波長５μｍ以下の光を透過させずかつ７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することを特徴としている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状内面を有する胴型と、
前記胴型の外周面を覆うスリーブと、
前記胴型の筒状内面内でプリフォームを押圧するための一対のコア型とを含み、
前記一対のコア型の少なくとも一方は前記胴型の筒状内面にガイドされて摺動可能であり、
前記スリーブは波長５μｍ以下の光を透過させずかつ７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することを特徴とする型アセンブリ。
【請求項２】
前記スリーブは、主としてグラファイト、ＳｉＣ、およびＡｌＮのいずれかで形成されていることを特徴とする請求の範囲１に記載の型アセンブリ。
【請求項３】
前記胴型が径Ｄ1（ｍｍ）の円筒状内面を有し、かつ前記コア型が径Ｄ2（ｍｍ）の円柱状外周面を有し、
前記プリフォームを押圧する温度Ｔ（℃）において、前記胴型と前記コア型との熱膨張率がそれぞれα1（／℃）とα2（／℃）であって、
前記押圧温度Ｔと室温（℃）との差がΔＴであるとした場合に、
α1＜α2および０．０３０≧（α1Ｄ1−α2Ｄ2）ΔＴ＋（Ｄ1−Ｄ2）≧０．００５の関係を満たすことを特徴とする請求の範囲１に記載の型アセンブリ。
【請求項４】
前記胴型の筒状内面内で前記プリフォームの周縁を包囲するための枠型をさらに含むことを特徴とする請求の範囲１に記載の型アセンブリ。
【請求項５】
前記胴型が径Ｄ1（ｍｍ）の円筒状内面を有し、かつ前記枠型が径Ｄ3（ｍｍ）の円柱状外周面を有し、
前記プリフォームを押圧する温度Ｔ（℃）において、前記胴型と前記枠型との熱膨張率がそれぞれα1（／℃）とα3（／℃）であって、
前記押圧温度Ｔと室温（℃）との差がΔＴであるとした場合に、
α1＜α3および０．１５０≧（α1Ｄ1−α3Ｄ3）ΔＴ＋（Ｄ1−Ｄ3）≧０．０１５の関係を満たすことを特徴とする請求の範囲４に記載の型アセンブリ。
【請求項６】
前記胴型は、主として熱膨張係数３．５×１０-6以下の材料で形成されていることを特徴とする請求の範囲１に記載の型アセンブリ。
【請求項７】
前記胴型は、主として石英ガラスと窒化ケイ素のいずれかで形成されていることを特徴とする請求の範囲６に記載の型アセンブリ。
【請求項８】
前記コア型の摺動面は、グラファイト、ガラス状カーボン、ＤＬＣ、およびダイヤモンドのいずれかによって形成されていることを特徴とする請求の範囲１に記載の型アセンブリ。
【請求項９】
前記枠型は、主として曲げ強度３００ＭＰａ以上のセラミックスで形成されていることを特徴とする請求の範囲４に記載の型アセンブリ。
【請求項１０】
前記枠型は、主として炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、Ｂ4Ｃ、およびジルコニアのいずれかで形成されていることを特徴とする請求の範囲９に記載の型アセンブリ。
【請求項１１】
前記コア型の摺動面と押圧面とで形成されるエッジ部は、０．２ｍｍ以上のＲ面取りまたはＣ面取りがなされていることを特徴とする請求の範囲１に記載の型アセンブリ。
【請求項１２】
請求の範囲１の型アセンブリを用いて成形品を製造する方法であって、前記プリフォームを押圧する温度Ｔ℃の８５％の温度までは２．０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で前記プリフォームを加熱し、Ｔ℃の８５％の温度からＴ℃までは０．２℃／ｓｅｃ以上２．０℃／ｓｅｃ以下の加熱速度でプリフォームを加熱することを特徴とする成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリフォームを成形および／または焼結するための型アセンブリとそれを用いた成形方法の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の特開２００４−０９０３２６号公報は、ガラスや樹脂などの材料からなる成形品を作製する際に用いられる型アセンブリの一例を開示している。【０００３】
図３は、特許文献１に開示された型アセンブリを示す模式的断面図である。この型アセンブリ１０においては、円筒状内面を有する胴型１３が型台３１上に載置されている。胴型１３は、透明な石英ガラスで形成されている。そして、胴型１３の外周は、熱源としてのリング状のハロゲンランプ（図示せず）によって囲まれている。【０００４】
胴型１３の円筒状内面内には、下側コア型１１と上側コア型１２が挿入される。これら一対のコア型１１、１２は、不透明な超硬合金またはセラミックで形成されている。下側コア型１１の押圧面Ｓ１と上側コア型１２の押圧面Ｓ２との間には、例えばガラスのプリフォーム１５が配置される。この状態で、ハロゲンランプからの光照射を行なうとともに、図３中の矢印Ａで示されているように、上側コア型１２が下側コア型１１に向けて押圧される。【０００５】
この場合、ハロゲンランプから放射された赤外光と可視光は、石英ガラスの胴型１３を透過して、超硬合金またはセラミックの下側コア型１１および上側コア型１２で吸収されて熱を生じる。その結果、一対のコア型１１、１２の押圧面Ｓ１、Ｓ２に挟まれたプリフォーム１５が加熱される。そして、矢印Ａで示されているように上側コア型１２を下側コア型１１に向けて押圧することによって、加熱されたプリフォーム１５が押圧面Ｓ１、Ｓ２による例えば凸レンズ状の形状に成形される。【０００６】
特許文献１においては、図３に示されているような型アセンブリを利用することによって、胴型１３の加熱を介することなくコア型１１、１２およびプリフォーム１５の直接的な急速加熱が可能になって、成形サイクルを短くし得る旨が述べられている。
【特許文献１】特開２００４−０９０３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図３に示されているような型アセンブリに関して、本発明者達が詳細に検討した結果、次のような問題のあることが見出された。【０００８】
すなわち、上述の特許文献１におけるようなあまりに局所的かつ急激な加熱では、プリフォーム１５において温度の不均一性を生じやすい傾向になる。このような温度の不均一性は、プリフォーム１５から得られた成形品における不均一性の原因となり得る。【０００９】
図３に示されているような型アセンブリに関して本発明者達が見出した上述のような問題に鑑み、本発明は成形および／または焼結に利用される型アセンブリとそれを用いた成形方法の改善を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による型アセンブリは、筒状内面を有する胴型と、この胴型の外周面を覆うスリーブと、胴型の筒状内面内でプリフォームを押圧するための一対のコア型とを含み、これら一対のコア型の少なくとも一方は胴型の筒状内面にガイドされて摺動可能であり、スリーブは波長５μｍ以下の光を透過させずかつ７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することを特徴としている。【００１１】
なお、そのようなスリーブは、主としてグラファイト、ＳｉＣ、およびＡｌＮのいずれかで好ましく形成され得る。【００１２】
また、胴型が径Ｄ1（ｍｍ）の円筒状内面を有しかつコア型が径Ｄ2（ｍｍ）の円柱状外周面を有し、プリフォームを押圧する温度Ｔ（℃）において胴型とコア型との熱膨張率がそれぞれα1（／℃）とα2（／℃）であって、押圧温度Ｔと室温（℃）との差がΔＴであるとした場合に、α1＜α2および０．０３０≧（α1Ｄ1−α2Ｄ2）ΔＴ＋（Ｄ1−Ｄ2）≧０．００５の関係を満たすことが好ましい。【００１３】
型アセンブリは、胴型の筒状内面内でプリフォームの周縁を包囲するための枠型をさらに含み得る。この際に、胴型が径Ｄ1（ｍｍ）の円筒状内面を有しかつ枠型が径Ｄ3（ｍｍ）の円柱状外周面を有し、プリフォームを押圧する温度Ｔ（℃）において胴型と枠型との熱膨張率がそれぞれα1（／℃）とα3（／℃）であって、押圧温度Ｔと室温（℃）との差がΔＴであるとした場合に、α1＜α3および０．１５０≧（α1Ｄ1−α3Ｄ3）ΔＴ＋（Ｄ1−Ｄ3）≧０．０１５の関係を満たすことが好ましい。【００１４】
胴型は、主として熱膨張係数３．５×１０-6以下の材料で形成されていることが好ましい。このような胴型は、例えば主として石英ガラスまたは窒化ケイ素で形成され得る。【００１５】
コア型の摺動面は、グラファイト、ガラス状カーボン、ＤＬＣ、およびダイヤモンドのいずれかによって形成されてもよい。枠型は、主として曲げ強度３００ＭＰａ以上のセラミックスで形成されていることが好ましい。このような枠型は、主として炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、Ｂ4Ｃ、およびジルコニアのいずれかで形成され得る。【００１６】
コア型の摺動面と押圧面とで形成されるエッジ部は、０．２ｍｍ以上のＲ面取りまたはＣ面取りがなされていることが好ましい。【００１７】
上述のような型アセンブリを用いて成形品を製造する成形方法においては、プリフォームを押圧する温度Ｔ℃の８５％の温度までは２℃／ｓｅｃ以上の加熱速度でプリフォームを加熱し、Ｔ℃の８５％の温度からＴ℃までは０．２０℃／ｓｅｃ以上２℃／ｓｅｃ以下の加熱速度でプリフォームを加熱することが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の型アセンブリによれば、波長５μｍ以下の光を透過させずかつ７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するスリーブによって胴型の外周面が覆れているので、成形領域の均熱性と高めることができて、均質性の高い成形品を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態による型アセンブリを図解する模式的断面図である。
【図２】図１の型アセンブリによってプリフォームを成形した状態を示す模式的断面図である。
【図３】特許文献１に開示された型アセンブリを図解する模式的断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  上側コア型、２  下側コア型、３  プリフォーム、３ａ  成形品、４  胴型、５  スリーブ、６  枠型、１０  先行技術による型アセンブリ、１１  下側コア型、１２  上側コア型、１３  胴型、１５  プリフォーム、３１  型台、Ａ  押圧方向、Ｓ１  下側コア型の押圧面、Ｓ２  上側コア型の押圧面。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１と図２は、本発明の一実施形態における型アセンブリによる成形を図解する模式的断面図である。この型アセンブリは、筒状内面を有する胴型４を含むとともに、この胴型の筒状内面内でプリフォーム３を押圧するための上側コア型１および下側コア型２とを含んでいる。胴型４の外周は、加熱光を透過しない材料で形成されたスリーブ５で覆われている。一対のコア型１、２の少なくとも一方は胴型４の筒状内面にガイドされて摺動可能である。なお、プリフォーム３の周囲には枠型６が配置されてもよい。また、胴型４の筒状内面の断面は、目的に応じて円状、多角形状、または他の任意の形状であり得る。【００２２】
なお、胴型４およびスリーブ５の外周は、熱源としての例えばリング状ハロゲンランプ（図示せず）によって囲まれている。【００２３】
図１に示されているようなプリフォーム３が温度Ｔ℃において一対のコア型１、２の間で押圧されることによって、図２に示されているような成形品３ａが得られる（以下、Ｔ℃は押圧温度または成形温度として言及される）。例えば、ＺｎＳ（硫化亜鉛）の粉体のプリフォーム３を焼結成形することによって、凸レンズ状の遠赤外線用光学素子の成形品３ａが得られる。【００２４】
前述のように、特許文献１に開示された型アセンブリに関する本発明者達の検討によって見出されたように、あまりに局所的かつ急激な加熱によって、プリフォーム１５において温度の不均一性を生じやすい傾向になる。そして、このような温度の不均一性は、プリフォーム１５から得られた成形品における不均一性の原因となり得る。【００２５】
本発明者達が見出したこのような新たな知見に鑑み、本発明者達は、図１および図２における胴型４の外周面を不透光性でかつ良好な熱伝導率を有するスリーブ５で覆うことに着想し、このようなスリーブによって成形領域の均熱性を高めることができる。【００２６】
本発明者達のこのような新たな着想に基づき、以下においては、図１と図２に図解されているような型アセンブリを用いて成形品を作製した本発明の種々の実施例がより具体的に説明される。【００２７】
＜実施例１＞
本発明の実施例１において、胴型４は５．０×１０-7／℃の熱膨張率を有する石英ガラスで形成された。この胴型４には、内径１９．９９５ｍｍの円筒状内面が形成された。また、胴型４の外周は、スリーブ５によって覆われた。スリーブ５の特性は、後で表１との関連において詳述される。【００２８】
一対のコア型１、２は、２．８×１０-6／℃の熱膨張率を有するガラス状カーボンによって形成された。これらのコア型１、２の円柱状外周面は、１９．９４４ｍｍの外径を有していた。【００２９】
一対のコア型１、２の間には、ＺｎＳの粉体プリフォーム３が配置された。そして、このプリフォーム３の周囲には枠型６が配置された。この枠型６はＳｉ3Ｎ4で形成され、３．５×１０-6／℃の熱膨張率、７００ＭＰａの曲げ強度、および１９．９１５ｍｍの外径を有していた。【００３０】
一対のコア型１、２の間に配置されたＺｎＳの粉体プリフォーム３は、Ｔ℃＝１０００℃の温度において５０ＭＰａの圧力で押圧されて焼結成形された。【００３１】
本実施例１において、以下の実験１ａ〜１ｆが行なわれた。これらの実験１ａ〜１ｆにおいて、胴型４の外周面を覆うスリーブ５の材質が種々に変更された。すなわち、実験１ａ〜１ｆにおいては、スリーブ５の材質と得られる成形品の品質特性との関係が検討された。これらの実験の結果が表１にまとめられて示されている。【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１に関して、成形品密度の測定のためには、径２０ｍｍで厚さ５ｍｍのＺｎＳ円状平板を成形した。この円状平板において、ＺｎＳの密度４．１ｇ／ｃｍ3に対する相対密度が測定された。なお、密度の測定に関しては、成形品から切り出された測定部位の切断片の密度がアルキメデス法にて測定された。【００３４】
そして、成形品の密度変動の評価においては、上述の円状平板成形品における中心部の径１０ｍｍで厚さ５ｍｍの領域とそれ以外の周辺部との密度差が評価された。そして、中心部の相対密度に対する周辺部の相対密度の差が０．５％未満の場合に、プリフォームが均熱化されて全体が均一に焼結されており、評価基準を満たしているとして○印が付されている。他方、その密度差が０．５％以上の場合には、評価基準を満たしていないとして×印が付されている。なお、一般に、中心部に比べて周辺部において相対密度が低下する傾向にある。【００３５】
表１の結果から分かるように、実験１ａ〜１ｃと１ｆで作製された成形品は、成形品密度変動の評価基準を満たしている。この理由は、実験１ａ〜１ｃと１ｆで用いられたスリーブ５の材質であるグラファイト、ＳｉＣ、およびＡｌＮのいずれもが加熱光を透過せずかつ７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有しているからであると考えられる。すなわち、加熱光が石英ガラスの胴型４を透過して直接的にコア型１、２に照射されることによる局所的加熱を生じることなく、スリーブ５が光吸収して発熱するとともに胴型４へ素早く伝熱するので、成形領域の均熱性が向上すると考えられる。【００３６】
他方、表１において、実験１ｄで作製された成形品は、成形品密度変動の評価基準を満たしていない。この理由は、実験１ｄで用いられたスリーブ５の材質である石英ガラスが胴型４の材質と同じであって、加熱光を透過しかつ５Ｗ／ｍ・Ｋの低い熱伝導率を有しているからであると考えられる。すなわち、実験１ｄでは加熱光が直接的にコア型１、２に照射されて局所的加熱を生じ、成形領域の均熱性が改善されないと考えられる。【００３７】
また、表１において、実験１ｅで作製された成形品も、成形品密度変動の評価基準を満たしていない。この理由は、実験１ｅで用いられたスリーブ５の材質のＡｌ2Ｏ3は非透光性であるけれども、２０Ｗ／ｍ・Ｋの低い熱伝導率を有しているからであると考えられる。すなわち、実験１ｅではスリーブ５が非透光性であるので加熱光が直接的にコア型１、２に照射されることを防止し得るが、スリーブ５の低い熱伝導率が胴型４の均熱性の向上に寄与せず、その結果として成形領域の均熱性が向上しないと考えられる。【００３８】
＜実施例２＞
本発明の実施例２においても、実施例１の場合に類似した実験２ａ〜２ｆが行なわれた。すなわち、実験２ａ〜２ｆにおいても、スリーブの材質が種々に変更された。ただし、実施例１に比べて、本実施例２においては、図１および図２に示された型アセンブリの構成部材が変更された。【００３９】
具体的には、本実施例２における胴型４は、２．８×１０-6／℃の熱膨張率を有するガラス状カーボンで形成された。この胴型４には、内径１９．９４９ｍｍの円筒状内面が形成された。【００４０】
一対のコア型１、２は、４．４×１０-6／℃の熱膨張率を有するＳｉＣによって形成された。ただし、これらのコア型の摺動面は、ＤＬＣ（ダイヤモンド状カーボン）膜でコーティングされていた。そして、コア型の円柱状外周面は、１９．９１２ｍｍの外径を有していた。【００４１】
枠型６はＳｉＣで形成され、４．４×１０-6／℃の熱膨張率、５３０ＭＰａの曲げ強度、および１９．８９７ｍｍの外径を有していた。【００４２】
以上のように構成された型アセンブリを用いて、実施例１の場合と同様に成形が行なわれた本実施例２における実験２ａ〜２ｆの結果が、表２にまとめて示されている。【００４３】
【表２】
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【００４４】
表１に対する表２の比較から、成形品密度変動の評価に関しては、胴型４、コア型１、２、および枠型６の材質の変更にかかわらず、スリーブ５の材質に依存して全く同様な結果が得られていることが理解されよう。このことから、スリーブ５の材質が型アセンブリの成形領域における均熱性の改善に密接に関係していることが分かる。【００４５】
＜実施例３＞
本発明の実施例３においては、均質な成形品を比較的短い製造タクト（時間）で形成することが試みられた。一般に、型アセンブリ内に配置されたプリフォーム３の成形温度Ｔ℃における均熱性は、より長い時間をかけて緩やかに加熱するほど高まることが明らかである。しかし、成形温度Ｔ℃までに長い加熱時間を要すれば、成形品の製造効率が低下してコスト上昇を招くことも明らかである。【００４６】
そこで、本実施例３においては、成形品の均質性を維持しつつ製造効率を高め得る加熱方法を調べるために、以下の実験３ａ〜３ｆが行なわれた。これらの実験３ａ〜３ｆにおいて、型アセンブリの部材構成は上述の実施例２における実験２ａの場合と全く同じであったが、加熱方法が種々に変更された。これらの実験の結果が、表３にまとめられて示されている。【００４７】
【表３】
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【００４８】
この表３に示されているように、実験３ａ〜３ｆにおいては、室温から成形温度Ｔ℃の８５％までの加熱速度（℃／ｓｅｃ）とその後のＴ℃までの加熱速度とが種々に変更された。以後、０．８５Ｔ℃までの加熱を予備加熱と称し、０．８５Ｔ℃から成形温度Ｔ℃までの加熱を制御加熱と称し、そしてそれら加熱の合計時間を全加熱時間と称する。また、本実施例３において、具体的には成形温度Ｔ℃は１０００℃であり（実施例１参照）、したがって０．８５Ｔ℃は８５０℃を意味する。【００４９】
表３においては、成形品密度変動の評価項目に加えて、成形時間に関する評価項目が付加されている。すなわち、表３において、室温から成形温度Ｔ℃までに要する全加熱時間が２０ｍｉｎ以下である場合には、成形品の望ましい製造効率を満たし得るとして、成形時間に関する評価項目において○印が付されている。逆に、その全加熱時間が２０ｍｉｎより長い場合には、成形品の望ましい製造効率を満たし得ないとして、成形時間に関する評価項目において×印が付されている。【００５０】
上述の評価項目の結果を含む表３において、実験３ｄで作製された成形品に関しては、成形品密度変動の評価基準を満たさないとして×印が付されている。この理由としては、０．８５Ｔ℃から成形温度Ｔ℃までの制御加熱速度が２．０℃／ｓｅｃより急激な２．５℃／ｓｅｃであったので、成形領域内の温度分布が不均一になって成形品の均質性も低下したと考えられる。他方、実験３ａ〜３ｃおよび３ｅ〜３ｆに関しては、成形品密度変動の評価基準を満たすとして○印が付されている。この理由としては、制御加熱速度が２．０℃／ｓｅｃ以下に緩やかなであったので、成形領域内の温度分布が均一になって成形品の均質性も維持されたと考えられる。【００５１】
しかし、実験３ｅと３ｆに関しては、成形時間の評価基準を満たさないとして×印が付されている。この理由は、実験３ｅにおいては制御加熱速度が０．２℃／ｓｅｃ未満であまりに緩やかであったので、成形温度Ｔ℃までの全加熱時間が２０ｍｉｎを超えているからである。また、実験３ｆにおいては、室温から０．８５Ｔ℃までの予備加熱速度が２．０℃／ｓｅｃ未満に緩やかであって、全加熱時間が２０ｍｉｎを超えるとして×印が付されている。【００５２】
以上のような表３の結果から、０．８５Ｔ℃までの予備加熱では２．０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度が望まれ、０．８５Ｔ℃から成形温度Ｔ℃までの制御加熱では０．２℃／ｓｅｃ以上２．０℃／ｓｅｃ以下の加熱速度が望まれることが分かる。【００５３】
＜実施例４＞
本発明の実施例４においても、実施例３の場合に類似した実験４ａ〜４ｇが行なわれた。すなわち、実験４ａ〜４ｇにおいても、室温から成形温度Ｔ℃の８５％までの予備加熱速度とその後のＴ℃までの制御加熱速度とが種々に変更された。ただし、本実施例４においては、以下の複数種類の型アセンブリ４Ａ〜４Ｄが用いられた。【００５４】
（型アセンブリ４Ａ）
型アセンブリ４Ａにおいて、胴型４は、１．４×１０-6／℃の熱膨張率を有する山陽セラテック社製のアドセラム（太平洋セメント社の登録商標）−ＣＳタイプＤ３で形成された。なお、アドセラムは、リチュウム・アルミニウムケイ酸塩（ＬｉＡｌＳｉ2Ｏ6）とケイ灰石（ＣａＯ・ＳｉＯ2）との複合セラミックである。この胴型４には、内径１９．９７７ｍｍの円筒状内面が形成された。また、胴型４の外周は、約１３０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するＳｉＣのスリーブ５によって覆われた。【００５５】
一対のコア型１、２は、５．０×１０-6／℃の熱膨張率を有する超硬合金によって形成された。ただし、これらのコア型の外周摺動面は、ダイヤモンドで形成された。そして、コア型の円柱状外周面は、１９．９０１ｍｍの外径を有していた。【００５６】
枠型６はＢ4Ｃで形成され、４．５×１０-6／℃の熱膨張率、４００ＭＰａの曲げ強度、および１９．８９５ｍｍの外径を有していた。【００５７】
（型アセンブリ４Ｂ）
型アセンブリ４Ｂにおいて、胴型４は、５．０×１０-7／℃の熱膨張率を有する石英ガラスで形成された。この胴型４には、内径２０．０１０ｍｍの円筒状内面が形成された。また、胴型４の外周は、約１００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するグラファイトのスリーブ５によって覆われた。【００５８】
一対のコア型１、２は、５．５×１０-6／℃の熱膨張率を有するグラファイトによって形成された。このコア型の円柱状外周面は、１９．８９１ｍｍの外径を有していた。枠型６はＡｌ2Ｏ3で形成され、１９．７６６ｍｍの外径を有していた。【００５９】
（型アセンブリ４Ｃ）
型アセンブリ４Ｃにおいて、胴型４は、２．８×１０-6／℃の熱膨張率を有するガラス状カーボンで形成された。この胴型４には、内径１９．９７４ｍｍの円筒状内面が形成された。また、胴型４の外周は、約１７０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するＡｌＮのスリーブ５によって覆われた。【００６０】
一対のコア型１、２は、５．０×１０-6／℃の熱膨張率を有する超硬合金によって形成された。ただし、これらのコア型の外周摺動面は、ＤＬＣ膜でコーティングされた。そして、コア型の円柱状外周面は、１９．９０１ｍｍの外径を有していた。枠型６はジルコニアで形成され、１９．６６４ｍｍの外径を有していた。【００６１】
（型アセンブリ４Ｄ）
型アセンブリ４Ｄにおいて、胴型４は、３．２×１０-6／℃の熱膨張率を有する窒化ケイ素で形成された。この胴型４には、内径２０．１４０ｍｍの円筒状内面が形成された。また、胴型４の外周は、約７０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するカーボンのスリーブ５によって覆われた。【００６２】
一対のコア型１、２は、４．４×１０-6／℃の熱膨張率を有する炭化ケイ素によって形成された。そして、コア型の円柱状外周面は、１９．９００ｍｍの外径を有していた。枠型６は窒化ケイ素で形成され、２０．０５０ｍｍの外径を有していた。【００６３】
以上のように構成された型アセンブリ４Ａ〜４Ｄを用いて、実施例３の場合と同様に、予備加熱速度と制御加熱速度とが種々に変更されて成形が行なわれた結果が、表３に類似する表４にまとめて示されている。【００６４】
【表４】
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【００６５】
表４において、実験４ｅで作製された成形品に関しては、成形品密度変動の評価基準を満たさないとして×印が付されている。この理由としては、０．８５Ｔ℃から成形温度Ｔ℃までの制御加熱速度が２．０℃／ｓｅｃより急激な２．５℃／ｓｅｃであったので、成形領域内の温度分布が不均一になって成形品の均質性も低下したと考えられる。他方、実験４ａ〜４ｄおよび４ｆ〜４ｈに関しては、成形品密度変動の評価基準を満たすとして○印が付されている。この理由としては、制御加熱速度が２．０℃／ｓｅｃ以下に緩やかなであったので、成形領域内の温度分布が均一になって成形品の均質性も維持されたと考えられる。【００６６】
しかし、実験４ｆと４ｇに関しては、成形時間の評価基準を満たさないとして×印が付されている。この理由は、実験４ｆにおいては制御加熱速度が０．２℃／ｓｅｃ未満であまりに緩やかであったので、成形温度Ｔ℃までの全加熱時間が２０ｍｉｎを超えているからである。また、実験４ｇにおいては、室温から０．８５Ｔ℃までの予備加熱速度が２．０℃／ｓｅｃ未満に緩やかであって、全加熱時間が２０ｍｉｎを超えるとして×印が付されている。【００６７】
以上のような表４の結果から、型アセンブリの構成部材にかかわらず、０．８５Ｔ℃までの予備加熱では２．０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度が望まれ、０．８５Ｔ℃から成形温度Ｔ℃までの制御加熱では０．２℃／ｓｅｃ以上２．０℃／ｓｅｃ以下の加熱速度が望まれることが分かる。【００６８】
＜実施例のまとめ＞
上述の種々の実験１ａ〜１ｆおよび実験２ａ〜２ｆから分かるように、型アセンブリの胴型４の外周面を覆うスリーブ５は加熱光を透過させずかつ良好な熱伝導率を有することが望まれる。より具体的には、スリーブ５が波長５μｍ以下の加熱光に対して不透過であれば、加熱光による成形領域の直接的局所加熱を防止することができる。また、スリーブ５が７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することによって、加熱光の吸収から生じた発熱を胴型４に素早くかつ均一に伝えることができて、成形領域の均熱性を向上させることができる。【００６９】
また、上述の種々の実験３ａ〜３ｆおよび実験４ａ〜４ｈから分かるように、本発明による型アセンブリを用いて成形品を製造する方法においては、プリフォームを押圧する温度Ｔ℃の８５％の温度までは２．０℃／ｓｅｃ以上の予備加熱速度でプリフォームを加熱し、Ｔ℃の８５％の温度からＴ℃までは０．２℃／ｓｅｃ以上２．０℃／ｓｅｃ以下の制御加熱速度でプリフォームを加熱することが望まれる。このような加熱速度の条件を満たすことによって、成形品の均一性を維持しつつ良好な生産効率を得ることができる。【００７０】
なお、胴型４は、主として熱膨張係数３．５×１０-6以下の材料で形成されていることが望まれる。なぜならば、胴型の熱膨張係数大きければ、成形温度Ｔ℃において、コア型の外周面と胴型の内周面とのクリアランスが大きくなって偏心精度が低下する傾向になるからである。【００７１】
ここで、一対のコア型１、２と胴型４との間の熱膨張差を利用することによって、成形温度Ｔ℃における偏心精度を高く維持することができる。しかし、成形温度Ｔ℃において、熱膨張によってコア型１、２の外周径が胴型４の内周径より大きくなれば焼き嵌め状態となり、コア型の摺動性が著しく低下する。従って、成形温度Ｔ℃においても、コア型１、２の外周面と胴型４の内周面との間に５μｍ以上のクリアランスを維持することが望まれる。【００７２】
このような熱膨張の影響を考慮すれば、胴型が径Ｄ1（ｍｍ）の円筒状内面を有しかつコア型が径Ｄ2（ｍｍ）の円柱状外周面を有し、プリフォームを押圧する温度Ｔ（℃）において胴型とコア型との熱膨張率がそれぞれα1（／℃）とα2（／℃）であって、押圧温度Ｔと室温（℃）との差がΔＴであるとした場合に、α1＜α2および０．０３０≧（α1Ｄ1−α2Ｄ2）ΔＴ＋（Ｄ1−Ｄ2）≧０．００５の関係を満たすことが望まれる。【００７３】
また、枠型６の外周面と胴型４の内周面との間においても、同様にクリアランスが必要である。ここで、枠型はプリフォーム３の位置決めに用いられ、高強度（曲げ強度）材料で形成される。したがって、枠型６と胴型４との間で焼き嵌め状態が生じれば胴型の耐久性に顕著な悪影響を及ぼすので、枠型６の外周面と胴型４の内周面との間には比較的大きな１５μｍ以上のクリアランスが望まれる。【００７４】
すなわち、胴型が径Ｄ1（ｍｍ）の円筒状内面を有しかつ枠型が径Ｄ3（ｍｍ）の円柱状外周面を有し、プリフォームを押圧する温度Ｔ（℃）において胴型と枠型との熱膨張率がそれぞれα1（／℃）とα3（／℃）であって、押圧温度Ｔと室温（℃）との差がΔＴであるとした場合に、α1＜α3および０．１５０≧（α1Ｄ1−α3Ｄ3）ΔＴ＋（Ｄ1−Ｄ3）≧０．０１５の関係を満たすことが望まれる。【００７５】
また、枠型６には成形圧力が側圧として負荷されるので、その曲げ強度が重要であって、３００ＭＰａ以上の曲げ強度を有することが望まれる。上述の種々の実験で用いられた枠型６はいずれもがこの強度を有し得るものである。【００７６】
なお、上述のいずれの実験においても、コア型１、２の摺動面と押圧面とで形成されるエッジ部は、０．２ｍｍ以上のＲ面取りまたはＣ面取りがなされていた。これらの面取りは、コア型１、２と胴型４の内周面との間のカジリやカミコミを防止するためである。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明による型アセンブリによれば、波長５μｍ以下の光を透過させずかつ７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するスリーブによって胴型の外周面が覆れているので、成形領域の均熱性と高めることができて、均質性の高い成形品を製造することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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