(57)【要約】【課題】  ガラス成形において、その温度分布を簡便に制御するガラス成形金型を提供する。【解決手段】  ガラス成形金型の成形下型１０はガラスを成形するガラス成形部１１を主要部とし、そのガラス成形部１１を固定保持する下型保持部１２を備える。そして、ガラス成形部１１は上下に積層する板状の多孔質体１３と非多孔質体１４からなる。多孔質体１３は、その上面が型成形面１３ａを形成し、ガスの透過が可能で型成形面１３ａから噴出する構造になる。更に、多孔質体１３の内部には、ガスを供給する複数のガス供給路１５が型成形面１３ａに沿った横方向に穿設されている。非多孔質体１４は、その下面が冷却流体１６に接して冷却され、ガスおよび冷却流体１６が不透過となる構造になっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却流体により冷却するガラス成形金型において、
上面が型成形面でなり、前記型成形面にガスが噴出可能なように前記ガスを透過させる多孔質体と、
前記多孔質体の下面に一方の面が接して一体に設けられ前記ガスおよび前記冷却流体が不透過な非多孔質体と、
前記型成形面に沿って延びて配置され、少なくとも一部の壁が前記多孔質体で形成されて前記多孔質体に前記ガスを供給するガス供給路と、
前記多孔質体および前記非多孔質体を保持し、前記非多孔質体の他方の面に前記冷却流体を接触させる冷却部を有する支持基体と、
を具備していることを特徴とするガラス成形金型。
【請求項２】
前記ガス供給路の前記型成形面に対向する壁が前記多孔質体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス成形型。
【請求項３】
前記ガス供給路が前記多孔質体内部に配置されているか、または前記多孔質体と前記非多孔質体の接続部分に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス成形型。
【請求項４】
前記ガス供給路は前記多孔質体の側面を貫通していることを特徴とする請求項１ないし3のいずれか一項に記載のガラス成形型。
【請求項５】
前記多孔質体の素材は、カーボン、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ケイ素、焼結鋳鉄、焼結ステンレス鋼、炭化タングステン、タングステン合金あるいは焼結ニッケルであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のガラス成形金型。
【請求項６】
前記非多孔質体の素材は、カーボン、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ケイ素、鋳鉄、ステンレス鋼、ニッケル、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂あるいはフッ素系樹脂の合成樹脂であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のガラス成形金型。
【請求項７】
前記多孔質体と前記非多孔質体の熱膨張係数の差が１０×１０−６／℃を超えないことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のガラス成形金型。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のガラス成形金型を用いたガラス容器の製造方法であって、
前記ガラス成形金型を通してプレス成形され軟化状態にあるガラスに対してブロー成形を施し、前記ガラスから中空形状のガラス容器を作製することを特徴とするガラス容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば溶融ガラス塊（ガラスゴブ）のようなガラスの成形に使用されるガラス成形金型、およびそれを用いたガラス容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子、ハードディスク基板、ビーカー、コップ等のガラス製品は、通常、シャーブレード等により溶融ガラスが所定の大きさに切断されて得られるガラスゴブのプレス成形あるいはブロー成形を通して製造される。例えばビーカー、コップ、ガラス瓶等のガラス容器を製造する場合、はじめにガラスゴブがプレス成形されてガラスの中間成形体（以下、ブロー成形用ガラス素材ともいう）が形成される。その後、このブロー成形用ガラス素材は中空形状のガラスにブロー成形される。そして、所望のガラス成形体が作製される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述したようなプレス・アンド・ブロー成形方式によるガラス容器の製造では、その生産性の向上および品質安定性の確保等のために、通常、その成形時間が数秒から数十秒の短時間になるように制御される。そして、この短い成形時間内でのガラスゴブ、ブロー成形用ガラス素材およびガラス容器等の降温における早い温度制御がなされる。この温度制御の中で、ブロー成形用ガラス素材における温度分布は、最終製品となるガラス容器における肉厚の制御にとり極めて重要になる。これは、軟化状態にあるブロー成形用ガラス素材の温度に応じてガラスの粘性が異なってくるため、ブロー成形におけるガラスの伸展が変わり、製品となるガラス成形体の肉厚が変化するからである。
【０００４】
通常、ガラスゴブのプレス成形では、上型と下型からなる上下一対の成形金型が用いられる。そして、ガラスゴブは下型に載置され、例えばプランジャー、サクションヘッドといわれるような上型との間でプレスされて所要のブロー成形用ガラス素材に成形される。このプレス成形において、溶融ガラスの金型との融着防止のため、金型は水冷等の強制冷却によりその温度が軟化状態のガラスゴブの温度に較べてかなり低い状態にされる。
【０００５】
しかしながら、従来のこの成形金型では、ガラスゴブは金型の型成形面に接して冷やされるため、ガラスゴブの接触部での温度分布が大きくなり易い。このため、ガラス容器の肉薄化と共に、製品として許容される肉厚分布あるいは偏肉の製品仕様を満たすことが難しくなってきている。
【０００６】
一方、光学素子のようないわゆる冷間加工が併用されるガラス製品の製造では、熱間加工となるガラスゴブのプレス成形において、下型の成形面から噴出するガスによりガラスゴブを下型に非接触にする方法が開示されている（例えば、特許文献２，３を参照）。この非接触化により、溶融ガラスの金型への融着は防止される。あるいは、例えばレンズのような光学素子の中間成形体における偏肉比が高精度に制御される。また、中間成形体の表面が滑らかになり、冷間加工である中間成形体の研磨加工の簡便化あるいは不要化がなされる。
【０００７】
しかしながら、上述したような従来の非接触化の方法は、成形時間が数秒から数十秒の短時間での温度制御を必要とする上記プレス・アンド・ブロー成形方式によるガラス容器の製造に適用するのは難しい。上記方法は、通常、プレス成形において中間成形体をガラス転移点以下に固化するまで比較的に長時間にわたって金型内に保持するものであり、ガラスゴブの降温における短時間の温度制御ができない。この従来のガスを噴出する方法では、ガラス成形におけるガラスの効果的な強制冷却の機構が備えられていないからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１０３７４号公報
【特許文献２】特開平９−５２７２０号公報
【特許文献３】特開２０００−３０２４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、例えばガラスゴブのプレス・アンド・ブロー成形において、その中間成形体として降温するブロー成形用ガラス素材における温度の均一性を向上させる。そして、ガラス成形において簡便で早い温度制御が可能になるガラス成形金型を提供することを目的とする。そして、肉薄化するガラス容器の製造を容易にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明にかかるガラス成形金型は、冷却流体により冷却するガラス成形金型であり、上面が型成形面でなり前記型成形面にガスが噴出可能なように前記ガスを透過させる多孔質体と、前記多孔質体の下面に一方の面が接して一体に設けられ前記ガスおよび前記冷却流体が不透過な非多孔質体と、前記型成形面に沿って延びて配置され、少なくとも一部の壁が前記多孔質体で形成されて前記多孔質体に前記ガスを供給するガス供給路と、前記多孔質体および前記非多孔質体を保持し、前記非多孔質体の他方の面に前記冷却流体を接触させる冷却部を有する支持基体とを具備している。
【００１１】
また、本発明にかかるガラス容器の製造方法は、上記ガラス成形金型を用いたガラス容器の製造方法であって、前記ガラス成形金型を通してプレス成形され軟化状態にあるガラスに対してブロー成形を施し、前記ガラスから中空形状のガラス容器を作製する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成により、ガラスゴブのプレス・アンド・ブロー成形において、その中間成形体であるブロー成形用ガラス素材の温度の均一性が向上する。同時に、ガラスゴブの強制冷却による早い温度制御が可能になる。そして、肉薄化するガラス容器の製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかるガラス成形金型の下型の一例を示す概略断面図である。
【図２】同上ガラス成形金型の下型を構成するガラス成形部の上面図である。
【図３】同上ガラス成形金型の下型を用いたガラスのプレス成形の一例の説明に供する断面図である。
【図４】同上ガラス成形におけるガラス成形金型の作用効果の説明に供する説明断面図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるガラス成形金型の下型を構成するガラス成形部の第１変形例を示す一部拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態にかかるガラス成形金型の下型を構成するガラス成形部の第２変形例を示す一部拡大断面図である。
【図７】本発明の実施形態にかかるガラス成形金型の下型を構成するガラス成形部の第３変形例を示す一部拡大断面図である。
【図８】本発明の実施形態にかかるガラス容器の製造方法の説明に供するゴブ成形工程を模式的に示した説明断面図である。
【図９】本発明の実施形態にかかるガラス容器の製造方法の説明に供する加工工程を模式的に示した説明断面図である。
【図１０】本発明の実施例における評価結果を示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態にかかるガラス成形金型について図１ないし図７を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は一部省略される。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は設計に応じて選択され得る。
【００１５】
図１に示すように、ガラス成形金型の成形下型１０は、例えばガラスゴブを成形するガラス成形部１１とこのガラス成形部１１を固定保持し、冷却ジャケットを形成した支持基体である下型保持部１２を有している。ガラス成形部１１は、例えば板状の上下に積層された多孔質体１３と非多孔質体１４の一体構造体からなる。
【００１６】
ここで、多孔質体１３は、その上面がガラス成形の型成形面１３ａを形成し、ガスの透過が可能で型成形面１３ａから噴出する構造になっている。また、多孔質体１３の内部にガスを供給する複数のガス供給路１５が型成形面１３ａに沿った横方向に延びて配置されている。このガス供給路１５は、図２に示すように、例えば円盤状の多孔質体１３の一側面から他側面にかけて横方向すなわち型成形面１３ａの面方向に並行して等間隔に複数個（図１，２では１７個）配列された供給路でなる。
【００１７】
非多孔質体１４は、一方の面（第１の面）１４ａが多孔質体の下面１３ｂに接触し、その他方の面（第２の面）１４ｂが例えば空気、ミスト含有空気や冷却水のような冷却流体１６に接して冷却され、ガスおよび冷却流体１６が不透過となる構造になっている。このように、ガラス成形において、主にガラスゴブからの輻射熱が型成形面１３ａから縦方向すなわち厚さ方向に多孔質体１３の内部を通り非多孔質体１４へと熱伝導により伝熱され、冷却流体１６によって放熱されるようになっている。なお、ガラス成形におけるガラスゴブは、ガス供給路１５を通り型成形面１３ａから噴出するガスにより、型成形面１３ａに対して略非接触の状態に保持されている。
【００１８】
上述したようなガラス成形部１１は、例えば図１に示すような下型保持部１２により例えば以下のようにして固定保持されるようになっている。下型保持部１２はプレスヘッド１７と押えプレート１８を有する。ここで、プレスヘッド１７には、少なくとも、横方向に突出した係合突起１７ａおよび上記非多孔質体１４の下面に接する冷却流体１６用の冷却液流路１７ｂが例えばステンレス鋼や鋳鉄により一体構造に形成されている。そして、上面側の多孔質体１３と下面側の非多孔質体１４からなるガラス成形部１１は係合突起１７ａと押えヘッド１８によって上下方向に狭着され、例えば締結ボルト（図示せず）等により固定される。なお、押えヘッド１８と非多孔質体１４およびプレスヘッド１７の間はＯリング等によって封止される。
【００１９】
プレスヘッド１７との間でガラス成形部１１の側面側に形成される間隙１９に連通するガス導入路２０が、プレスヘッド１７の横方向に穿設されている。ガス導入路２０を通して導入されるガスは、例えば円盤状の多孔質体１３の一側面から他側面に横方向に貫通する複数個のガス供給路１５を通して、多孔質体１３の内部に供給される。なお、内部に供給されたガスは、ガス供給路１５の壁面が多孔質体１３そのもので構成されているため多孔質体１３の孔を透過してその型成形面１３ａ上に噴出する。
【００２０】
同様に、冷却流路１７ｂは冷却ジャケットになっておりこれに連通する冷却流体導入路２１がプレスヘッド１７の横方向に穿設されている。また、冷却流路１７ｂには冷却流体排出路（図示せず）が連通している。そして、これ等の冷却流体導入路２１および冷却液排出路を通して常に冷やされた冷却流体１６が循環し、ガラス成形部１１の非多孔質体の他の面１４ｂに接触するようになっている。
【００２１】
多孔質体１３の素材としては、例えばカーボン、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ケイ素等のセラミックスが好適に用いられる。その他に金属粒の焼結体である例えば焼結ステンレス鋼、焼結ニッケル、焼結鋳鉄、焼結銅、炭化タングステン、タングステン合金等が使用される。あるいは、上述した異種の素材が複数に積層一体化した構造になっていてもよい。そして、多孔質体１３は三次元網状構造、あるいは繊維状構造になっている。また、多孔質体１３の上面である型成形面１３ａには、耐熱性、耐酸化性、離型性向上のために、例えばクロムめっき、ニッケルめっき等の金属皮膜や白金等の貴金属皮膜、ＤＬＣ、グラファイト、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ等の保護膜が施されていてもよい。ここで、型成形面１３ａの表面は平滑に仕上げられていてもよいし、充分な離型性を確保するために凹凸形状になっていてもよい。
【００２２】
ここで、多孔質体１３の平均気孔径は、上述した素材の熱伝導率に依存するが、例えば０．５μｍ〜４０μｍ程度であり適宜に設定される。その気孔率は例えば５％〜３０％程度にされる。上記気孔率が５％未満になると、多孔質体１３にガス供給路１５を通して供給されるガスは、多孔質体１３を透過する量が小さくなり、型成形面１３ａ上でのガラスゴブとの間にガス層が形成される状態にすることが難しくなる。また、気孔率が３０％を超えてくると、型成形面１３ａ上のガラスからの輻射熱が多孔質体１３内で充分に熱伝導し難くなる。これは、多孔質体１３にガス供給路１５を通して供給されるガスは空気あるいは窒素のような不活性ガスであり、これ等のガスの熱伝導率が多孔質体１３の素材に較べて極めて小さく、伝熱が低下するからである。
【００２３】
ガス供給路１５は、その断面形状が円形、楕円形、多角形、三角形、矩形等のいずれになってもよいが、ガス供給路１５を製作する上で円形あるいは矩形が好適である。そして、その口径は、多孔質体１３の板厚あるいは平面寸法の大きさに依存するが、例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度にされる。このようなガス供給路１５は等間隔に一定ピッチで複数に穿設される。あるいは、多孔質体１３の位置で異なる間隔に配置されるようになってもよい。ここで、多孔質体１３の厚さは、成形型の大きさに依存するが例えば５ｍｍ〜１５ｍｍ程度である。
【００２４】
非多孔質体１４は、上述した多孔質体１３と同じ素材であって緻密質になっているものがよい。ここで、非多孔質体１４は多孔質体１３と同一素材で一体構造に形成されていると好適である。また、多孔質体１３と非多孔質体１４は例えば高耐熱性の樹脂で接着され接合一体構造になっていてもよい。この場合には、互いに異種の素材からなっても構わない。
【００２５】
その他、非多孔性質体として高耐熱性の合成樹脂自体を適用することができる。そのような樹脂として、例えばポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。なお、このような樹脂は一般に熱伝導率が小さくなるので、その厚さは１ｍｍ以下にするとよい。あるいは、熱伝導率を向上させる金属からなるフィラーが上記樹脂に混含されていてもよい。また、金属素材やクロムめっき、ニッケルめっき等により耐腐食性が付与された金属素材、熱伝導率の比較的高いガラス素材等が使用される。
【００２６】
あるいは、非多孔質体１４は、上述した異種の素材が複数に積層一体化し複合層になっていてもよい。
【００２７】
いずれにしても、非多孔質体１４は、その熱膨張係数が多孔質体１３のそれと近くなるものがよい。ここで、熱膨張係数は、例えば０℃〜１０００℃又は０℃〜５００℃の平均熱膨張係数であるが、材質の高温耐久性が低い場合は、０℃〜１００℃の平均熱膨張係数を示す。多孔質体１３と非多孔質体１４の間の線熱膨張係数の差は、１０×１０−６／℃以下にするのが好適である。これは、線熱膨張係数の差が１０×１０−６／℃を超えてくると、多孔質体１３と非多孔質体１４間での剥がれ、あるいはガラス成形部１１の反りが生じ易くなるからである。前者の場合、多孔質体１３と非多孔質体１４の境界に隙間が発生し、この隙間にガスが充満して熱伝導が低下し、冷却流体１６への放熱が大きく低下するようになる。後者の場合、ガラス成形部１１の係合突起１７ａと押えヘッド１８による狭着が不充分になり、ガス漏れあるいは液漏れが避けられなくなる。
【００２８】
次に、上述した成形下型１０を用いたガラスのプレス成形の例を示し、本実施形態におけるガラス成形金型の動作について説明する。図３（ａ）に示すように、成形下型１０において、冷却流体導入路２１から例えば冷却水が一定流量に冷却流路１７ａに供給される。そして、冷却流体１６が非多孔質体１４の下面に接して冷却する。また、ガス導入路２０から例えば空気の圧縮ガス２２が導入される。この圧縮ガス２２は、間隙１９を通り、型成形面１３ａに沿う横方向に穿設されているガス供給路１５から多孔質体１３内に供給される。そして、型成形面１３ａより噴出する。
【００２９】
そして、例えばシャーブレードにより切断して得られたガラスゴブ２３が成形下型１０の多孔質体１３の型成形面１３ａに供給されると、ガラスゴブ２３は、型成形面１３ａから噴出しているガスにより型成形面１３ａに略非接触状態に保持される。このため、供給直後におけるガラスゴブ２３の温度分布は、従来技術で生じていた型成形面１３ａとの接触急冷の場合に較べて小さくなる。なお、供給直後の温度は例えば１１５０℃〜１２００℃程度である。
【００３０】
次に、図３（ｂ）に示すように、ガラスゴブ２３は、その供給後１秒以内に、成形下型１０と例えばサクションヘッドのような成形上型２４によって例えば５秒程度の間の押圧を受ける。このプレス成形においては、圧縮ガス２２が供給された状態であり、成形上型２４はガス吸引の状態になっている。上記成形下型１０は、この短時間のプレス成形において、型成形面１３ａの温度が例えば５００℃以下に保たれる。このような温度であると、型成形面１３ａへの溶融ガラスの融着は全く生じない。
【００３１】
そして、上記プレス成形により、図３（ｃ）に示すような例えば円盤状ガラス２５が形成される。ここで、上記多孔質体１３および非多孔質体１４の素材が例えばカーボンである場合、プレス成形直後における円盤状ガラス２５の温度は１０００℃程度になる。そして、プレス成形において、円盤状ガラス２５は、型成形面１３ａとの間に形成されるガス層により、その熱放散が低下すると共にその面内位置における温度の均一性が向上する。そして、この円盤状ガラス２５はブロー成形用ガラス素材として極めて好適になる。ここで、プレス成形されるガラス種類は、ホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラスなどケイ酸塩ガラス、フリントガラスなど色々のものが挙げられ、その種類を問わない。
【００３２】
次に、上記成形下型１０のプレス成形における作用効果について図４を参照した説明を加える。例えば図３で説明したガラスのプレス成形において、ガラスゴブ２３は上述したような短時間に円盤状ガラス２５に成形される。このプレス成形では、多孔質体１３内にガス供給路１５を通して供給された供給ガス２６は、多孔質体１３を透過し型成形面１３ａから噴出しガス層２７を生成する。そして、このガス層２７が成形途中の円盤状ガラス２５を型成形面１３ａ上に略非接触の状態で保持している。このために、従来技術のようなガラスの型成形面への接触冷却により温度分布が大きくなるというようなことはなくなる。
【００３３】
このような円盤状ガラス２５は、例えば１０００℃程度の高温であり主に輻射熱による熱放散を通して降温する。この輻射熱は、型成形面１３ａに伝わり、伝導熱２８として多孔質体１３内を速やかに非多孔質体１４に向けて伝熱される。ここで、多孔質体１３内にガスを供給するガス供給路１５は、型成形面１３ａに沿う横方向に穿設されている。そして、ガス供給路１５は、その口径が多孔質体１３の気孔径に較べて大きく、多孔質体１３の素材に較べ熱伝導率のはるかに小さい供給ガス２６で満たされている。
【００３４】
しかし、伝導熱２８の流れは、ガス供給路１５に対して略直交する方向になる。このために、伝導熱２８は複数の通気口１５の間を殆ど遮られることなく非多孔質体１４へ容易に伝わる。そして、非多孔質体１４を通して冷却流体１６に高効率に放熱できるようになる。
【００３５】
このようにして、本実施形態の成形下型１０では、ガラスのプレス成形において、多孔質体１３および型成形面１３ａは効率的に冷却される。そして、その温度は型成形面１３ａにおいて５００℃以下に維持される。このため、プレス成形の作業中において、ガラスゴブ２３あるいは円盤状ガラス２５が型成形面１３ａに接触することがあっても、溶融ガラスの融着は皆無になる。
【００３６】
次に、図５ないし図７を参照して本実施形態にかかる成形下型の他例について説明を加える。これ等の図は、図１に示したような成形下型１０を構成するガラス成形部におけるＸ−Ｘ矢視の一部拡大断面図になっている。以下、図１で説明したガラス成形部１１の構造と異なるところを主に説明する。
【００３７】
図５に示す第１変形例では、ガス供給路１５が型成形面１３ａに対して横方向に延びて千鳥足状に２列に並列配列されている。それ以外はほぼ同じ構造のガラス成形部になる。この場合、１列のガス供給路１５の離間距離は、図１の場合のガス供給路１５の場合より大きくなる。
【００３８】
図６に示す第２変形例では、ガス供給路１５が多孔質体１３の下面１３ｂに溝状に設けられている。そして、非多孔質体１４の一方の面１４ａがそのガス供給路１５を下面側から封止して多孔質体１３に一体接合してパイプ状のガス供給路１５を形成している。ここで、ガス供給路１３の断面形状は矩形になっている。それ以外はほぼ同じ構造のガラス成形部になる。このような構造の通気口１５は、その形成が図１および図５の場合に較べて極めて簡便になり、成形下型の作製が容易になる。この場合、非多孔質体１４は多孔質体１３に接着が容易な樹脂からなると好適である。
【００３９】
図７に示す第３変形例では、図６の場合と異なりガス供給路１５が非多孔質体１４の一方の面１４ａに溝状に設けられている。そして、多孔質体１３の下面１３ｂがそのガス供給路１５を一方の面側から封止して非多孔質体１４と一体接合している。ここで、ガス供給路１３の断面形状は矩形になっている。それ以外はほぼ同じ構造のガラス成形部になる。この場合も、その形成が図１および図５の場合に較べて極めて簡便になり、成形下型の作製が容易になる。
【００４０】
上記いずれの実施形態もガス供給路の型成形面１３ａに近く対向する壁部１５ａが多孔質体１３により形成されている。これにより供給ガスが多孔質体中に速やかに拡散し、型成形面に到達する。
【００４１】
その他に、ガス供給路１５は、型成形面１３ａに沿った横方向に種々の形態に設けられる。例えば、型形成面１３ａからその一部が露出するように形成されてもよい。また、多孔質体１３の下面および非多孔質体１４の上面それぞれに溝が形成され、それ等が重ね合されてガス供給路１５となる構造になってもよい。なお、図６および図７で示したようなガス供給路１５は、その断面形状が矩形以外に半円形、半楕円形、半多角形になるように形成されても構わない。
【００４２】
図１ないし図７で説明したガス供給路１５の口径は、ガラス成形部１１内で同じ寸法になっているが、複数のガス供給路１５で異なる寸法になっていてもよい。また、これ等の複数のガス供給路１５は、そのガラス成形部における平面的配置が上述したように互いに並行して穿設されてもよいし、ガラス成形部の内部で交差するようになっていてもよい。あるいは、ガラス成形部の中央領域からその周辺へ放射状に配置されるようになってもよい。そして、配置の平面密度は、例えばガラス成形部の中央領域で密になり、その周辺で疎になるように、ガラス成形部の位置で異なっていてもよい。
【００４３】
次に、上述したガラス成形金型を用いたガラス容器の製造方法の一例について図８および図９を参照して説明する。ここで、図８（ａ）〜（ｅ）はゴブ成形工程、図９（ａ）〜（ｆ）はガラスゴブからガラス容器を製造する主要な加工工程を示した説明断面図である。
【００４４】
図８に示すように、（ａ）で溶融炉３１から滴下する溶融ガラス２３ａをシャーブレード３２で所要量に切断し、（ｂ）のように切断されたガラスコブ２３をガイド３３上に落下させる。ガラスコブはガイドを水平方向にすべり、（ｃ）のように上下型が離れた状態のガラス成形金型３０に導入される。
【００４５】
成形金型３０は上下に運動するプレスヘッドとなる成形下型１０と、成形されたガラスゴブを吸引可能に保持できるサクションヘッドとしての成形上型２４で構成されている。
【００４６】
つぎに（ｄ）に示すように成形下型１０が押し上げられガラスコブ２３をプレス成型し円盤状ガラス（ブロー成形用ガラス素材）２５を形成する。続いて（ｅ）のように、成形下型１０を下方に移動すると、円盤状ガラス２５は成形上型２４に吸引されて成形上型内にとどまる。
【００４７】
つぎに、図９によりガラス容器を製造する主要な加工工程を説明する。
【００４８】
（ａ）に示すように、図３で説明したガラスゴブ２３からプレス成形された円盤状ガラス２５は、成形上型２４により吸引され、成形下型１０から引き離される。ここで、成形下型１０から引き離された円盤状ガラス２５の下面の温度がプレス成形直後の温度として例えば放射温度計等により計測され、円盤状ガラス２５の位置における温度分布が得られる。なお、後述される実施例では円盤状ガラス２５のプレス成形直後の温度として、円盤状ガラス２５の下面位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、が等間隔に測定された。そして、成形上型２４に吸引状態のまま、（ｂ）に示したように、作業テーブルの例えばオリフィスプレート３５上へ移される。
【００４９】
このオリフィスプレート３５に載置された円盤状ガラス２５は自重により少し垂れ下がる。そして、（ｃ）に示すように、円盤状ガラス２５はオリフィスプレート３５を含む作業テーブルと共に回転方向Ｈに所要の速度に回転する。また、ブローヘッド３６からガスブロー方向Ｇに一次ブローエアが吹き込まれる。このようにして、ブロー成形用ガラス素材である円盤状ガラス２５はいわゆるプリフォーム３７に粗成形される。
【００５０】
そして、図９の（ｄ）に示すように、ブローモールドの仕上型３８がプリフォーム３７を包むように閉じられた後、ブローヘッド３６から二次ブローエアがガスブロー方向Ｇに吹き込まれる。このようにして、プリフォーム３７は仕上成形体３９に仕上げられる。
【００５１】
その後、仕上成形体３９では、製品にならないヘタの一部のモイル４０が切断除去され、その後工程において、切断された仕上成形体３９の口部が（ｅ）に示すような切断位置Ｔにおいてカットオフされる。そして、例えば研磨、口焼き等がなされて、例えば（ｆ）に示したガラスコップのようなガラス容器４１が製造される。なお、後述する実施例ではガラス容器４１の側部Ｓおよびコーナー部Ｒの肉厚が計測された。
【００５２】
上述したガラス容器の製造方法は、例えばビーカー、コップ、ガラス瓶等のガラス容器の製造に好適である。その他に、例えば飲料用サーバー、コーヒーポット、ティーポット、フラスコ等の製造に適する。そして、このガラス容器の製造方法は、特に肉薄化するガラス容器の製造に有効になる。これは、ブロー成形用ガラス素材である円盤状ガラス２５のプレス成形直後の温度分布が小さく均一化され、その後のブロー成形によるガラス成形体の肉厚制御が容易になるからである。
【００５３】
本実施形態で説明したガラス成形金型では、成形下型の型成形面からガスが噴出してガラスゴブ等のガラスを型成形面に略非接触に保持するようになる。このために、プレス成形後のガラスの温度分布が小さく温度均一性が向上する。また、そのガラスから型成形面に放散される輻射熱は、成形下型を高効率に伝熱し、冷却流体に放熱できるようになる。このため、ガラスの降温における早い温度制御が可能になる。また、型成形面の温度は低い温度に保たれ、プレス成形の作業中において、ガラスが型成形面に接触することがあっても、ガラスの融着は完全に防止される。また溶融ガラスコブがガイドに接触している間に接触面の一部に温度低下をきたしても、プレス成型工程で温度分布の一様性をとり戻すことができる。
【００５４】
そして、本実施形態のガラス容器の製造方法では、上述したガラス成形金型を用いガラスゴブをプレス成形した円盤状ガラスをブロー成形用ガラス素材とする。このため、そのブロー成形後のガラス成形体は肉厚分布および偏肉の制御が容易になる。そして、高品質のガラス製品が高い歩留りで製造でき、その低コスト化が可能になる。
【実施例】
【００５５】
次に、実施例により本発明の効果について図８ないし図１０を参照して具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１、比較例１）
図８および図９で説明したガラス容器の製造方法により、容積が５００ｃｃのホウケイ酸ガラスからなる簡素な構造のガラスコップを実施例１および比較例１でそれぞれ１００個ずつ試作した。ここで、図９（ａ）の円盤状ガラス２５は、図３で説明したのと同様にガラスゴブ２３をプレス成形したものであり、その径および肉厚がそれぞれ目標値φ１２０ｍｍ、３０ｍｍになるように作製された。また、ガラスコップは、図９（ｆ）のガラス容器４１に示したような有底円筒状であり、その側部Ｓおよびコーナー部Ｒの肉厚がそれぞれ目標値２．８ｍｍ、１．８ｍｍになるように作製された。
【００５７】
上記プレス成形において、実施例１では、図１，２で説明したような成形下型１０を使用した。成形下型１０の多孔質体１３はカーボンを素材とし、その気孔率が１０％、平均気孔径が１０μｍ、厚さが６ｍｍである。そして、その線膨張率は４．３×１０−６／℃である。また、ガス供給路１５は、その口径がφ３ｍｍ、ピッチ７ｍｍであり、０．３ＭＰａの空気の圧縮ガス２２が供給された。そして、非多孔質体１４は、その厚さが４０μｍ、ガラス転移点が１４０℃のエポキシ樹脂からなる。そして、その線膨張率は１０×１０−６／℃である。
【００５８】
これに対して、比較例１では、成形下型１０のガラス成形部は多孔質体１３と同じ素材の緻密質カーボンであり、その厚さが６ｍｍである。この緻密質カーボンからなるガラス成形部が、図１で説明したプレスヘッド１７に装着され、冷却流体１６により冷却された。そして、ガラス成形部１１を上記緻密質カーボンからなるガラス成形部に換え、図３で説明したのと同様に円盤状ガラスを作製した。なお、プレス成形におけるサクションヘッドの成形上型２４は実施例１の場合と同じである。また、プレス成形における冷却では、室温の冷却水が９リットル／ｍｉｎ流量で冷却流体導入路２１から冷却流路１７ａに供給された。これは、実施例１の場合と同じである。
【００５９】
そして、実施例１および比較例１ともに、上記プレス成形で得られた円盤状ガラスをブロー成形用ガラス素材とし、同じ２段階のブロー成形を通して仕上成形体３９にしてガラス容器４１であるガラスコップを作製した。
【００６０】
上記ガラス容器の試作において、図８（ａ）に示したプレス成形直後の円盤状ガラス２５の温度分布を放射温度計で測定した。ここで、実施例１および比較例１におけるそれぞれ１００個の円盤状ガラスの下面位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの計測、データ処理がなされた。そして、各円盤状ガラスにおける下面位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの最大温度と最小温度の差が最大温度差として算出され、その最大温度差の１００個平均が平均最大温度差として図１０に評価結果としてまとめられている。ここで、図１０には示していないが、１００個の円盤状ガラスの下面位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅにおける温度の平均値は、実施例１の場合１００８℃、比較例１の場合８２１℃であった。
【００６１】
また、図９（ｆ）に示したガラス容器４１となるガラスコップでは、その側部Ｓおよびコーナー部Ｒの肉厚を肉厚測定器により計測した。これ等の計測は、側部Ｓおよびコーナー部Ｒのそれぞれにおいて、ガラスコップの円周方向に沿った等間隔位置の８箇所でなされ、そのデータ処理がなされた。そして、各ガラスコップにおける８箇所の最大肉厚と最小肉厚の差をその最大肉厚で除した比｛（最大肉厚値−最小肉厚値）／最大肉厚値｝が肉厚偏差として算出され、その肉厚偏差の１００個平均がコップの平均最大肉厚バラツキ（％）として、側部Ｓおよびコーナー部Ｒのそれぞれについて図１０の評価結果にまとめられている。
【００６２】
（評価結果）
図１０に示すように、ガラス成形金型でプレス成形した直後の円盤状ガラスでは、その面内の最大温度差は、実施例１の場合が１００個の平均すなわち平均最大温度差で１３１℃であった。但し、この１００個の円盤状ガラスの平均温度は１００８℃である。これに対して、比較例１では、同様の平均最大温度差は１９７℃であった。この場合、１００個の円盤状ガラスの平均温度は８２１℃である。このように、比較例１に較べて、実施例１の場合の円盤状ガラスでは、その平均温度が１２０℃程度高くなり、円盤状ガラスの温度バラツキすなわち平均最大温度差が７０℃程度小さくなる。これは、本実施形態の成形下型１０がガラスのプレス成形における温度均一化に有効であることを示す。
【００６３】
また、ガラスコップの肉厚偏差の評価では、実施例１におけるコップの平均最大肉厚バラツキは、側部Ｓで比較例１の場合の約２／３になり、コーナー部Ｒで比較例１の場合の約１／２に低減した。これは、本実施形態におけるガラス容器の製造方法がガラス容器の肉厚分布の制御に有効になることを示す。
【００６４】
実施例１の成形下型１０は未だ最適化されたものではない。しかし、これ等の結果から、本実施形態で示したような構造の成形下型をガラスのプレス成形に用いることにより、プレス成形におけるガラスの温度分布の制御が容易になる。また、このプレス成形で作製したガラスをブロー成形用ガラス素材としてブロー成形することにより、ガラス容器の肉厚制御が容易になることが確認された。
【００６５】
なお、便宜上、明細書においては「上面」および「下面」という文言を用いて説明した。「上面」と「下面」とは、互いに表裏の関係にあることを意味し、空間的な上下を意味するものではない。
【００６６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００６７】
例えば、上記実施形態で説明したガラス成形金型は光学素子等のガラス製品の製造にも使用することができる。またガラスコブから成形した中間成形体を円盤状ガラスで説明したが最終成形に対応して方形などの他の形状にすることができる。
【００６８】
また、上述したガラス成形金型で説明した図１の成形下型１０のような構造は、例えばプレス成形における成形型の上型に適用しても有用になる。
【００６９】
また、上述したようなガラス成形金型は、その他に例えばブロー成形などの成形型にも適用することができる。この場合、例えば図８（ｄ）で説明した仕上型３８あるいはその底型等に適するように、ガラス成形金型の基本構成は同じでその外形が適宜に変更される。
【符号の説明】
【００７０】
１０…成形下型、１１…ガラス成形部、１２…下型保持部、１３…多孔質体、１３ａ…型成形面、１４…非多孔質体、１５…ガス供給路、１６…冷却流体、１７…プレスヘッド、１７ａ…係合突起、１７ｂ…冷却流路、１８…押えプレート、１９…間隙、２０…ガス導入路、２１…冷却流体導入路、２２…圧縮ガス、２３…ガラスゴブ、２４…成形上型、２５…円盤状ガラス、２６…供給ガス、２７…ガス層、２８…伝導熱、３５…オリフィスプレート、３６…ブローヘッド、３７…プリフォーム、３８…仕上型、３９…仕上成形体、４０…モイル、４１…ガラス容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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