KR20190091194A - Glass material forming die - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피성형 유리를 가압 성형하는 유리제 성형형에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the glass shaping | molding die which press-molds a to-be-molded glass.
렌즈 등의 광학 소자의 제조에 있어서, 소재가 되는 유리를 개략의 형상으로 하고 나서 연삭이나 연마에 의해 마무리하는 방법이 종래부터 사용되고 있다. 최근에는, 가열하여 연화시킨 상태의 유리에 대하여 성형용의 형(이하, 성형형)에 의한 가압 성형을 행하고, 연삭이나 연마를 거치지 않고 광학 소자를 제조하는 방법도 실용화되고 있다. 이러한 성형형을 사용한 성형에 의해, 구면 렌즈뿐만 아니라, 복잡한 형상의 비구면 렌즈 등도, 저비용으로 대량으로 생산하는 것이 가능하게 되었다.In manufacture of optical elements, such as a lens, the method of making the glass used as a raw material into the outline shape, and then finishing by grinding and polishing is conventionally used. In recent years, the method of pressing-molding by the shaping | molding die (henceforth a shaping | molding die) with respect to the glass of the state heated and softened is performed, and the method of manufacturing an optical element without grinding or grinding is also put into practical use. By using such a shaping mold, it is possible to produce not only spherical lenses but also aspherical lenses of complex shape and the like in large quantities at low cost.
가압 성형에서는, 성형형의 표면 형상(성형면)이 피성형물에 전사되기 때문에, 성형형의 정밀도가 대단히 요구되게 된다. 예를 들면, 가압시에 작용하는 부하나 가열로 인한 변형을 일으키지 않도록, 성형형에는 높은 강성과 내열성이 요구된다. 또한 성형형에 대한 피성형물의 달라붙음이나 피성형물의 깨짐을 막기 위하여, 성형형이 피성형물에 대하여 적절한 열팽창률을 갖는 것도 필요하다.In pressure molding, since the surface shape (molding surface) of the molding die is transferred to the molded object, the precision of the molding die is greatly required. For example, a high rigidity and heat resistance are required for a shaping | molding die so that the deformation | transformation by load and heating which act at the time of pressurization does not arise. In addition, in order to prevent sticking of the molding to the molding and cracking of the molding, it is also necessary for the molding to have an appropriate coefficient of thermal expansion with respect to the molding.
이상과 같은 조건을 충족시키는 것으로서 금속이나 세라믹스 등을 소재로 한 성형형이 널리 사용되고 있다. 그러나, 이러한 성형형을 정밀도의 편차를 억제하면서 깎아내기 등으로 개별적으로 제조하기 위해서는, 비용과 노력이 필요하다. 특히, 광학기기용의 유리 렌즈를 대량 생산하는 경우에는, 성형형도 많이 필요하게 된다. 그 대책으로서 유리제 성형형을 사용하는 기술이 제안되었다(예를 들면, 특허문헌 1∼12).As a form of satisfying the above conditions, a molding die made of metal, ceramics or the like is widely used. However, in order to manufacture such a mold individually by shaving while suppressing the deviation of precision, cost and effort are required. In particular, in the case of mass production of glass lenses for optical devices, a large number of molds are required. As a countermeasure, the technique of using a glass shaping | molding die was proposed (for example, patent documents 1-12).
구체적으로는, 기준이 되는 성형면을 갖는 마스터형(모형)을 준비하고, 가열에 의해 연화시킨 성형형용 유리 재료를 마스터형으로 가압 성형함으로써, 마스터형의 성형면이 전사된 유리제 성형형(레플리카형)이 얻어진다. 유리제 성형형은 고정밀도의 마스터형을 일단 제조해 버리면 양산이 용이하여, 형상 설정의 자유도가 높다고 하는 이점이 있다.Specifically, the glass mold for which the master mold surface was transferred (replica) was prepared by preparing a master mold (model) having a molding surface as a reference and press molding the glass material for molding mold softened by heating into a master mold. Mold) is obtained. The glass molding die has the advantage that mass production is easy once the high precision master mold has been produced, and the degree of freedom in shape setting is high.
유리제 성형형에서도, 상기한 바와 같은 강성, 내열성, 열팽창률과 같은 조건이 요구되지만, 이들 조건을 모두 높은 레벨로 충족시켜 실용화하는 것이 어려웠다. 특히, 피성형 유리에 대한 우수한 성형 성능을 가지면서, 성형형 자신도 생산하기 쉽다고 하는 조건을 구비한 고성능의 유리제 성형형이 요구되고 있다. 그래서, 본 발명은 성형 성능이 우수한 유리제 성형형을 제공하는 것을 목적으로 한다.Also in the glass mold, conditions such as the stiffness, heat resistance, and thermal expansion coefficient as described above are required, but it has been difficult to realize these conditions by satisfying them at a high level. In particular, there is a demand for a high-performance glass molding having high molding performance with respect to molded glass and having a condition that the molding itself is easy to produce. Then, an object of this invention is to provide the glass shaping | molding die excellent in shaping | molding performance.
출원인은 특정한 조건을 충족시킴으로써, 무리 없이 제조 가능하며 성형 성능이 우수한 실용화 레벨의 유리제 성형형이 얻어진다고 하는 착안에 의해 본 발명을 안출했다. 즉 본 발명은, 피성형 유리를 가압 성형하기 위한 유리제 성형형에 있어서, (1) 영률이 85GPa 이상인 것, (2) 유리전이 온도가 650℃ 이상인 것, (3) 100℃∼300℃에서의 평균 열팽창계수가 30×10-7/℃∼80×10-7/℃인 것을 충족시키는 유리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.Applicant has devised the present invention by the idea that a glass-molding die of a practical use level that can be manufactured without difficulty and has excellent molding performance can be obtained by satisfying specific conditions. That is, this invention is a glass shaping | molding die for pressure-molding to-be-molded glass, Comprising: (1) Young's modulus is 85 GPa or more, (2) Glass transition temperature is 650 degreeC or more, (3) 100 degreeC-300 degreeC It is formed by the glass which satisfy | fills an average coefficent of thermal expansion of 30 * 10 <-7> / degreeC-80 * 10 <-7> / degreeC. It is characterized by the above-mentioned.
조건 (1)을 충족시킴으로써, 피성형 유리를 가압 성형할 때의 부하에 견디는 강성을 확보할 수 있다. 조건 (2)를 충족시킴으로써, 광학 소자 등의 소재로서 사용되는 피성형 유리보다도 유리전이 온도가 높고, 성형 온도(피성형 유리가 연화될 때까지 가열한 온도)에서의 유리제 성형형의 변형을 방지할 수 있다. 조건 (3)을 충족시킴으로써, 유리제 성형형에 대한 피성형 유리의 달라붙음이나 피성형 유리의 깨짐, 마스터형에 대한 성형형용 유리 재료의 달라붙음이나 성형형용 유리 재료의 깨짐을 막는 효과가 얻어진다. 따라서, 유리제 성형형의 휨을 일으키지 않고 피성형 유리의 달라붙음이나 깨짐을 막아, 우수한 성형 결과를 얻을 수 있다.By satisfying condition (1), the rigidity which withstands the load at the time of press molding a to-be-molded glass can be ensured. By satisfying the condition (2), the glass transition temperature is higher than that of the glass to be used as a material such as an optical element, and the deformation of the glass molding from the molding temperature (temperature heated until the glass is softened) is prevented. can do. By satisfying condition (3), the effect of preventing the sticking of the molded glass to the glass mold, the cracking of the molded glass, the sticking of the molding glass material to the master mold, and the breaking of the molding glass material can be obtained. . Therefore, it is possible to prevent sticking and cracking of the formed glass without causing warping of the glass molding die, thereby obtaining excellent molding results.
유리제 성형형을 구성하는 유리(성형형용 유리 재료)의 유리전이 온도를 Tg(A), 피성형 유리의 유리전이 온도를 Tg(B)로 한 경우, Tg(A)-Tg(B)가 30℃ 이상이면 좋다.Tg (A) -Tg (B) is 30 when the glass transition temperature of the glass (molding glass material) constituting the glass molding mold is Tg (A) and the glass transition temperature of the molded glass is Tg (B). It is good if it is more than degreeC.
유리제 성형형을 구성하는 유리(성형형용 유리 재료)의 100℃∼300℃에서의 평균 열팽창계수를 α(A), 피성형 유리의 100℃∼300℃에서의 평균 열팽창계수를 α(B)로 한 경우, α(A)-α(B)가 +20∼-120이면 좋다.The average thermal expansion coefficient at 100 ° C to 300 ° C of the glass (molding glass material) constituting the glass molding mold is α (A), and the average thermal expansion coefficient at 100 ° C to 300 ° C of the molded glass is α (B). In this case, α (A) -α (B) may be +20 to -120.
본 발명은 피성형 유리를 가압 성형하여 광학 소자를 형성하는 유리제 성형형에 적합하다.This invention is suitable for the glass shaping | molding die which press-forms a to-be-molded glass and forms an optical element.
이상과 같이, 본 발명에 의하면 성형 성능이 우수한 유리제 성형형이 얻어진다.As mentioned above, according to this invention, the glass shaping | molding die excellent in shaping | molding performance is obtained.
도 1은 유리제 성형형을 갖는 유리 성형 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명을 적용한 유리제 성형형의 실시예와 비교예를 도시하는 도면이다.1 is a cross-sectional view of a glass molding apparatus having a glass molding die.
It is a figure which shows the Example and comparative example of the glass shaping | molding die which applied this invention.
(발명을 실시하기 위한 형태)(Form to carry out invention)
본 발명의 유리제 성형형을 구비한 유리 성형 장치의 일례를 도 1에 도시한다. 도 1의 유리 성형 장치(10)는 피성형 유리의 유리 덩어리(21)로부터 광학 소자인 렌즈(20)를 가압 성형에 의해 제조하는 것으로, 유리제 성형형인 상형(11)과 하형(12)을 구비한다. 상형(11)과 하형(12)은 안내형(13) 내에 상대이동 가능하게 지지되어 있어, 서로의 간격을 변화시킬 수 있다. 상형(11)과 하형(12)은 양쪽 모두 이동하는 가동형이어도 되고, 일방을 가동형으로 하고 타방을 이동하지 않는 고정형으로 해도 된다.An example of the glass forming apparatus provided with the glass shaping | molding die of this invention is shown in FIG. The
상형(11)과 하형(12)은 서로 대향하는 쪽에 성형면(14)과 성형면(15)을 가지고 있다. 렌즈(20)는 양면이 비구면인 양쪽 볼록 렌즈이며, 성형면(14)과 성형면(15)은 각각 렌즈(20)의 각 볼록면(비구면)에 대응하는 형상의 오목면(비구면)이다. 즉, 성형면(14)과 성형면(15)의 형상이 성형에 의해 전사되어 렌즈(20)의 볼록면이 형성된다. 또한, 본 발명의 유리제 성형형은 양쪽 볼록 렌즈 이외의 피성형물의 성형에도 적용이 가능하여, 유리제 성형형의 성형면의 형상은 피성형물의 형상에 따라 적당히 설정된다. 예를 들면, 광학 소자로서는 오목면을 갖는 렌즈나, 프리즘 등의 제조에도 적용 가능하다.The upper mold |
성형면(14, 15) 위에는 코팅층(16, 17)이 형성되어 있다. 코팅층(16, 17)은 탄소막 등으로 이루어지고, 피성형 유리의 융착을 억제하는 효과를 갖는다. 또한, 도 1에 도시하는 코팅층(16, 17)은 단층 구조이지만, 다른 조성으로 이루어지는 복층 구조의 코팅층을 준비할 수도 있다. 또는, 코팅층(16, 17)을 구비하지 않고 성형면(14, 15)이 노출된 구성도 선택 가능하다.Coating
안내형(13)의 외측에는 도시를 생략하는 히터가 설치되어 있다. 성형 시에는, 피성형 유리(유리 덩어리(21))가 연화되는 성형 온도까지 히터로 가열한다.On the outside of the
도시를 생략하지만, 상형(11)이나 하형(12)은 마스터형(모형)을 사용한 가압 성형에 의해 제조된다. 상형(11)과 하형(12)을 제조하기 위한 마스터형이 개별적으로 준비된다. 이들 마스터형은 금속 등으로 형성되어 있고, 성형면(14)이나 성형면(15)의 근원이 되는 기준 성형면을 구비하고 있다. 가열하여 연화시킨 성형형용 유리 재료(후술하는 각 조건을 충족시키는 유리이며, 렌즈(20)용의 피형성 유리와는 다른 것)를 각 마스터형의 기준 성형면으로 누름으로써, 이 기준 성형면이 성형면(14)과 성형면(15)으로서 전사된 상형(11)과 하형(12)이 성형된다.Although not shown, the
또한, 본 발명에 있어서의 유리제 성형형은, 성형면(14, 15)에 상당하는 형상 전사용의 면을 구비한 부분을 가리키는 것으로 한다. 예를 들면, 코팅층(16, 17)을 제외한 상형(11)과 하형(12)의 전체를 유리제로 해도 된다. 또는, 상형(11)과 하형(12) 중 성형면(14)과 성형면(15)을 포함하는 일부만 유리제 성형형으로 하고 당해 유리제 성형형에 금속제 등의 다른 기반부(도시 생략)를 접합하여 상형(11)과 하형(12)을 구성할 수도 있다.In addition, the glass shaping | molding die in this invention shall refer to the part provided with the surface for shape transfer corresponding to the shaping |
출원인은 연구 및 실험의 결과, 이하의 조건 (1), (2) 및 (3)을 충족시키는 유리가 상형(11)과 하형(12)과 같은 유리제 성형형을 구성하는 유리 재료로서 적합한 것을 발견했다.Applicants found that the glass meeting the following conditions (1), (2) and (3) is suitable as a glass material constituting the glass mold such as the
(1) 영률이 85GPa 이상인 것.(1) The Young's modulus is 85 GPa or more.
(2) 유리전이 온도(Tg)가 650℃ 이상인 것.(2) Glass transition temperature (Tg) is 650 degreeC or more.
(3) 100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300)가 30×10-7/℃∼80×10-7/℃인 것.(3) The average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C is 30 × 10 -7 / ° C to 80 × 10 -7 / ° C.
조건 (1)은 유리제 성형형의 강성에 관계된다. 가압 성형할 때에 유리제 성형형에 휨이 발생하면, 성형면의 형상이 유지되지 않아, 피성형 유리에 대한 성형 정밀도에 영향을 미치게 한다. 영률이 85GPa 이상이면, 피성형 유리의 성형시에 소정의 가압력을 가해도, 부하에 의한 유리제 성형형의 휨을 방지할 수 있어, 성형면의 정밀도를 손상시키지 않고 성형할 수 있다.Condition (1) relates to the rigidity of the glass molding die. If warpage occurs in the glass mold during press molding, the shape of the molding surface is not maintained, which affects the molding precision of the molded glass. If Young's modulus is 85 GPa or more, even if a predetermined pressing force is applied at the time of shaping | molding glass to be shape | molded, the curvature of the glass shaping | molding die by a load can be prevented, and it can shape | mold without compromising the precision of a shaping | molding surface.
조건 (2)는 성형시의 가열에 의한 유리제 성형형에의 영향에 관계된다. 피성형 유리보다도 유리전이점이 높은 유리를 성형형용 유리 재료로 한 뒤에, 성형형용 유리 재료의 유리전이점보다도 낮은 온도를 성형 온도로 함으로써, 성형형용 유리 재료의 연화를 수반하지 않고 피성형 유리만을 연화시킬 수 있다.Condition (2) relates to the influence on the glass molding die by heating at the time of molding. After the glass having a glass transition point higher than that of the molded glass is used as a molding glass material, a temperature lower than the glass transition point of the molding glass material is set to a molding temperature, thereby softening only the glass to be molded without involving softening of the glass material for molding. You can.
보다 상세하게는, 성형형용 유리 재료의 유리전이 온도를 Tg(A), 피성형 유리의 유리전이 온도를 Tg(B)로 한 경우, Tg(A)-Tg(B)≥30℃이면 좋다. 또한, Tg(A)-Tg(B)≥50℃가 바람직하고, Tg(A)-Tg(B)≥100℃가 보다 바람직하다.More specifically, when the glass transition temperature of the shaping glass material is Tg (A) and the glass transition temperature of the molded glass is Tg (B), Tg (A) -Tg (B)? Moreover, Tg (A) -Tg (B) ≥50 degreeC is preferable and Tg (A) -Tg (B) ≥100 degreeC is more preferable.
예를 들면, 출원인이 제조하는 유리 몰드 렌즈용의 유리재료에서는, 유리전이점이 가장 높은 것이 612℃이다(유리재료명 M-TAFD 305). 따라서, 조건 (2)를 충족시킴으로써, 유리제 성형형의 열변형을 막으면서, 여러 광학 소자용의 유리에 유효한 성형 온도로 설정할 수 있다.For example, in the glass material for glass mold lenses which the applicant manufactures, the highest glass transition point is 612 ° C (glass material name M-TAFD 305). Therefore, by satisfy | filling condition (2), it can set to the molding temperature effective for the glass for various optical elements, preventing the thermal deformation of the glass shaping | molding die.
조건 (3)은 유리제 성형형과 피성형 유리의 열팽창률의 차를 적절하게 관리하여, 피성형물의 달라붙음이나 깨짐을 막아 양호한 성형을 행하기 위한 조건이다. 피성형 유리에 대하여 유리제 성형형의 열팽창계수가 상대적으로 지나치게 크면, 성형시에 피성형 유리의 깨짐이 발생하기 쉬워진다. 또한 유리제 성형형과 피성형 유리와의 열팽창계수의 차가 지나치게 작으면, 유리제 성형형으로의 피성형 유리의 달라붙음이 생기기 쉬워진다.Condition (3) is a condition for appropriately managing the difference in thermal expansion coefficient between the glass mold and the glass to be molded, to prevent sticking or cracking of the molded object and to perform good molding. If the thermal expansion coefficient of the glass molding die is too large relative to the glass to be molded, cracking of the glass to be molded is likely to occur during molding. If the difference in coefficient of thermal expansion between the glass mold and the glass to be formed is too small, sticking of the glass to be molded into the glass mold is likely to occur.
보다 상세하게는, 성형형용 유리 재료의 평균 열팽창계수(100℃∼300℃)를 α(A), 피성형 유리의 평균 열팽창계수(100℃∼300℃)를 α(B)로 한 경우, α(A)-α(B)가 +20∼-120이면 된다. 또한, α(A)-α(B)가 +10∼-120이 바람직하고, α(A)-α(B)가 0∼-100이 보다 바람직하다. 유리 몰드 렌즈용의 유리 재료에서는 α(B)가 70∼90 전후의 것이 많고, 조건 (3)을 충족시킴으로써, 피성형 유리의 깨짐이나 유리제 성형형으로의 달라붙음을 막는 효과가 얻어진다.More specifically, when the average thermal expansion coefficient (100-300 degreeC) of the shaping | molding glass material is alpha (A), and the average thermal expansion coefficient (100-300 degreeC) of the to-be-molded glass is alpha (B), (alpha) (A)-alpha (B) may be +20 to -120. Moreover, + 10--120 are preferable and (alpha) (A)-(alpha) (B) has 0--100 which is more preferable. In the glass material for glass mold lenses, (alpha) (B) has many things about 70-90, and by satisfy | filling condition (3), the effect which prevents the shaping | molding of to-be-formed glass and sticking to a glass shaping | molding die is acquired.
또한 조건 (3)은 마스터형에 의해 성형형용 유리 재료를 가압 성형할 때의 성형성에도 관계된다. 일례로서, 탄화규소(SiC)를 주소재로 하여 마스터형을 형성한 경우, 탄화규소의 평균 열팽창계수(100℃∼300℃)는 40×10-7/℃ 정도이기 때문에, 조건 (3)에 의해 성형형용 유리 재료를 양호하게 성형하여 유리제 성형형을 얻을 수 있다. 특히, 조건 (3)의 하한값을 충족시킴으로써 마스터형의 열팽창률이 상대적으로 과대하게 되지 않아, 유리제 성형형의 깨짐을 발생하기 어렵게 할 수 있다.Moreover, condition (3) also relates to the moldability at the time of press-molding the glass material for shaping | molding with a master mold | type. As an example, in the case of forming a master type using silicon carbide (SiC) as an address material, the average thermal expansion coefficient (100 占 폚 to 300 占 폚) of silicon carbide is about 40x10 -7 / 占 폚, so that the condition (3) As a result, the glass material for molding can be molded satisfactorily to obtain a glass molding. In particular, by satisfying the lower limit of the condition (3), the thermal expansion coefficient of the master mold is not excessively large, which makes it difficult to cause cracking of the glass mold.
예를 들면, 하기의 원료 조성에 의하면, 조건 (1), (2) 및 (3)을 충족시킨 성형형용 유리 재료를 얻을 수 있다.For example, according to the following raw material composition, the shaping | molding die glass material which satisfy | filled conditions (1), (2) and (3) can be obtained.
몰% 표시로In mole percent
SiO2를 50∼75%,50 to 75% of SiO 2 ,
Al2O3를 0∼5%,0-5% of Al 2 O 3 ,
ZnO를 0∼5%,ZnO is 0-5%,
Na2O 및 K2O를 합계로 3∼15%,3 to 15% of Na 2 O and K 2 O in total,
MgO, CaO, SrO 및 BaO를 합계로 14∼35%,14-35% of MgO, CaO, SrO and BaO in total,
ZrO2, TiO2, La2O3, Y2O3, Yb2O3, Ta2O5, Nb2O5 및 HfO2를 합계로 2∼9%, 2 to 9% of ZrO 2 , TiO 2 , La 2 O 3 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 and HfO 2 in total,
포함하고,Including,
몰비 {(MgO+CaO)/(MgO+CaO+SrO+BaO)}이 0.85∼1의 범위이며, 또한 몰비 {Al2O3/(MgO+CaO)}가 0∼0.30의 범위인 유리.The molar ratio {(MgO + CaO) / ( MgO + CaO + SrO + BaO)} is in the range of 0.85 to 1, and the mole ratio of glass {Al 2 O 3 / (MgO + CaO)} in the range from 0 to 0.30.
<실시예><Examples>
유리 성형 장치(10)에 있어서, 유리제 성형형인 상형(11)과 하형(12)의 각 성형면(14, 15) 사이에, 피성형 유리인 유리 덩어리(21)를 배치하고, 히터에 의해 성형 온도까지 가열하고, 상형(11)과 하형(12)을 접근 이동시켜 21을 소정의 압력으로 프레스 하여 렌즈(20)를 성형한 실시예를 도 2에 나타낸다. 실시예 1과 실시예 2는, 2종류의 피성형 유리에 대하여, 본 발명을 적용한 GA, GB, GC의 3종류의 유리 재료로 이루어지는 유리제 성형형에 의해 각각 성형을 행한 결과를 나타낸 것이다.In the
·성형형용 유리 재료 GA(샘플명)Molding glass material GA (sample name)
영률(GPa): 85 Young's modulus (GPa): 85
유리전이 온도(Tg): 682℃ Glass transition temperature (Tg): 682 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 77×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 77 × 10 -7 / ° C
비중: 2.96g/cm3 Specific gravity: 2.96 g / cm 3
·성형형용 유리 재료 GB(샘플명)Molding glass material GB (sample name)
영률(GPa): 95 Young's modulus (GPa): 95
유리전이 온도(Tg): 691℃ Glass transition temperature (Tg): 691 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 51×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 51 × 10 -7 / ° C
비중: 2.59g/cm3 Specific gravity: 2.59 g / cm 3
·성형형용 유리 재료 GC(샘플명)Molding glass material GC (sample name)
영률(GPa): 87 Young's modulus (GPa): 87
유리전이 온도(Tg): 720℃ Glass transition temperature (Tg): 720 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 32×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 32 × 10 -7 / ° C
비중: 2.60g/cm3 Specific gravity: 2.60 g / cm 3
<실시예 1>≪ Example 1 >
·피성형 유리 M-NBFD130(HOYA 가부시키가이샤제)Molded glass M-NBFD130 (manufactured by HOYA Corporation)
유리전이 온도(Tg): 567℃ Glass transition temperature (Tg): 567 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 74×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 74 × 10 -7 / ° C
<실시예 2><Example 2>
·피성형 유리 M-BACD5N(HOYA 가부시키가이샤제)Molded glass M-BACD5N (manufactured by HOYA Corporation)
유리전이 온도(Tg): 521℃ Glass transition temperature (Tg): 521 ° C
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 88×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 88 × 10 -7 / ° C
[성형 결과][Molding result]
도 2에 도시하는 바와 같이, 실시예 1, 2의 어느 것도 성형형용 유리 재료 GA, GB, GC로 이루어지는 각 유리제 성형형에 있어서 성형 온도에서의 가압 성형시에 유해한 변형을 일으키지 않아, 피성형 유리에 있어서의 피성형면의 면 형상이 적정하며, 피성형 유리의 깨짐도 발생하지 않아, 양호한 성형 결과가 얻어졌다.As shown in Fig. 2, none of Examples 1 and 2 caused deformable deformation during pressure molding at the molding temperature in each of the glass molding dies consisting of glass materials GA, GB, and GC for molding. The surface shape of the to-be-molded surface in was suitable, and the crack of the to-be-molded glass did not generate | occur | produce, either, and favorable shaping | molding result was obtained.
계속해서, 실시예와는 다른 유리 재료로 이루어지는 유리제 성형형에 의해, 실시예 1, 2와 동일한 피성형 유리에 대한 성형을 행한 비교예를 제시한다.Next, the comparative example which performed the shaping | molding with respect to the to-be-molded glass same as Example 1, 2 by the glass shaping | molding die which consists of glass materials different from an Example is shown.
<비교예 1>Comparative Example 1
·성형형용 유리 재료 ZnSF8(가부시키가이샤 스미다코가쿠가라스제)Molding glass material ZnSF8 (manufactured by Sumida Kogaku Glass Co., Ltd.)
영률(GPa): 87 Young's modulus (GPa): 87
유리전이 온도(Tg): 518℃ Glass transition temperature (Tg): 518 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 60×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 60 × 10 -7 / ° C
비중: 3.72g/cm3 Specific gravity: 3.72 g / cm 3
일본 특개 2004-210550호 공보에, ZnSF8을 재료로 한 유리제 성형형이 기재되어 있다. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-210550 discloses a glass molding die made of ZnSF8.
[성형 결과][Molding result]
ZnSF8은 유리전이 온도가 본 발명의 조건 (2)를 밑돌았다. 또한 ZnSF8의 유리전이 온도는 피성형 유리인 M-NBFD130과 M-BACD5N의 유리전이 온도보다도 낮다. 그리고, M-NBFD130과 M-BACD5N의 어느 피성형 유리를 성형한 경우도, 허용 범위를 초과하는 유리제 성형형의 변형이 생겨 성형 불량으로 되었다.The glass transition temperature of ZnSF8 was below the condition (2) of the present invention. In addition, the glass transition temperature of ZnSF8 is lower than the glass transition temperature of M-NBFD130 and M-BACD5N which are formed glass. Moreover, also when the molded glass of M-NBFD130 and M-BACD5N was shape | molded, the deformation | transformation of the glass shaping | molding mold exceeding the permissible range generate | occur | produced, and it became mold defect.
<비교예 2>Comparative Example 2
·성형형용 유리 재료 S-BSL7(가부시키가이샤 오하라제)Molding glass material S-BSL7 (manufactured by Ohara Co., Ltd.)
영률(GPa): 80 Young's modulus (GPa): 80
유리전이 온도(Tg): 576℃ Glass transition temperature (Tg): 576 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 86×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 86 × 10 -7 / ° C
비중: 2.52g/cm3 Specific gravity: 2.52 g / cm 3
일본 특개 2008-56540호 공보에, S-BSL7을 재료로 한 유리제 성형형이 기재되어 있다. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2008-56540 discloses a glass molding die made of S-BSL7.
[성형 결과][Molding result]
S-BSL7은 영률이 본 발명의 조건 (1)을 밑돌고, 유리전이 온도가 본 발명의 조건 (2)를 밑돌고, 열팽창계수가 본 발명의 조건 (3)의 상한값을 초과하고 있다. 그리고, M-NBFD130과 M-BACD5N의 어느 피성형 유리를 성형한 경우도, 허용 범위를 초과하는 유리제 성형형의 변형이 발생하여 성형 불량으로 되었다.S-BSL7 has a Young's modulus below the condition (1) of the present invention, the glass transition temperature is below the condition (2) of the present invention, and the coefficient of thermal expansion exceeds the upper limit of the condition (3) of the present invention. In addition, also when the molded glass of M-NBFD130 and M-BACD5N was shape | molded, the deformation | transformation of the glass shaping | molding mold exceeding the permissible range generate | occur | produced, and it became mold defect.
<비교예 3>Comparative Example 3
·성형형용 유리 재료 S-BSM14(가부시키가이샤 오하라제)Molding glass material S-BSM14 (manufactured by Ohara Co., Ltd.)
영률(GPa): 84.9 Young's modulus (GPa): 84.9
유리전이 온도(Tg): 663℃ Glass transition temperature (Tg): 663 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 73×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) between 100 ° C and 300 ° C: 73 × 10 -7 / ° C
비중: 3.43g/cm3 Specific gravity: 3.43 g / cm 3
일본 특개 2007-254234호 공보에, S-BSL14를 재료로 한 유리제 성형형이 기재되어 있다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-254234 discloses a glass molding die made of S-BSL14.
[성형 결과][Molding result]
S-BSL14는 영률이 본 발명의 조건 (1)을 밑돌았다. 그리고, M-NBFD130과 M-BACD5N의 어느 피성형 유리를 성형한 경우도, 피성형면의 면 형상 정밀도가 기준에 도달하지 않았다.Young's modulus of S-BSL14 was less than the condition (1) of this invention. And even when the molded glass of M-NBFD130 and M-BACD5N was shape | molded, the surface shape precision of the to-be-molded surface did not reach the reference | standard.
<비교예 4><Comparative Example 4>
·성형형용 유리 재료 NA32SG(어반스트레이트 가부시키가이샤제)Molding glass material NA32SG (manufactured by Urban Straight Co., Ltd.)
영률(GPa): 74 Young's modulus (GPa): 74
유리전이 온도(Tg): 705℃ Glass transition temperature (Tg): 705 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 34×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 34 × 10 -7 / ° C
비중: 2.41g/cm3 Specific gravity: 2.41 g / cm 3
[성형 결과][Molding result]
NA32SG는 영률이 본 발명의 조건 (1)을 밑돌았다. 그리고, M-NBFD130과 M-BACD5N의 어느 피성형 유리를 성형한 경우도, 피성형면의 면 형상 정밀도가 기준에 도달하지 않았다.The Young's modulus of NA32SG was less than the condition (1) of this invention. And even when the molded glass of M-NBFD130 and M-BACD5N was shape | molded, the surface shape precision of the to-be-molded surface did not reach the reference | standard.
<비교예 5>Comparative Example 5
·성형형용 유리 재료 GD(샘플명)Molding glass material GD (sample name)
영률(GPa): 69 Young's modulus (GPa): 69
유리전이 온도(Tg): 670℃ Glass transition temperature (Tg): 670 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 46×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 46 × 10 -7 / ° C
[성형 결과][Molding result]
GD(샘플명)는 영률이 본 발명의 조건 (1)을 밑돌았다. 그리고, M-NBFD130과 M-BACD5N의 어느 피성형 유리를 성형한 경우도, 피성형면의 면 형상 정밀도가 기준에 도달하지 않았다.The Young's modulus of GD (sample name) was less than the condition (1) of this invention. And even when the molded glass of M-NBFD130 and M-BACD5N was shape | molded, the surface shape precision of the to-be-molded surface did not reach the reference | standard.
<비교예 6>Comparative Example 6
·성형형용 유리 재료 GE(샘플명)Molding glass material GE (sample name)
영률(GPa): 70.2 Young's modulus (GPa): 70.2
유리전이 온도(Tg): 705℃ Glass transition temperature (Tg): 705 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 37×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 37 × 10 -7 / ° C
[성형 결과][Molding result]
GE(샘플명)는 영률이 본 발명의 조건 (1)을 밑돌았다. 그리고, M-NBFD130과 M-BACD5N의 어느 피성형 유리를 성형한 경우도, 피성형 유리에 깨짐이 발생했다.GE (sample name) has a Young's modulus below the condition (1) of the present invention. And also when the molded glass of M-NBFD130 and M-BACD5N was shape | molded, the crack generate | occur | produced in the molded glass.
또한, 하기 특허문헌에는, 붕규산 바륨계 유리나 붕규산 유리를 소재로 하는 유리제 성형형을 사용하는 기술이 기재되어 있다.Moreover, the following patent document describes the technique of using the glass shaping | molding die which uses barium borosilicate system and borosilicate glass as a raw material.
·붕규산 바륨계 유리(일본 특개 2007-284300호 공보, 일본 특개 2006-206394호 공보)Barium borosilicate glass (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-284300, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-206394)
유리전이 온도(Tg): 690℃ Glass transition temperature (Tg): 690 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 64×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 64 × 10 -7 / ° C
·붕규산 바륨계 유리(일본 특개 2005-97009호 공보)Barium borosilicate glass (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-97009)
유리전이 온도(Tg): 679℃ Glass transition temperature (Tg): 679 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 55.6×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 55.6 × 10 -7 / ° C
·붕규산 바륨계 유리(일본 특개 2005-97009호 공보)Barium borosilicate glass (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-97009)
유리전이 온도(Tg): 679℃ Glass transition temperature (Tg): 679 ℃
100℃∼300℃의 평균 열팽창계수(α100-300): 55.6×10-7/℃Average coefficient of thermal expansion (α100-300) of 100 ° C to 300 ° C: 55.6 × 10 -7 / ° C
·붕규산 유리(일본 특개 2005-15266호 공보)Borosilicate glass (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-15266)
유리전이 온도(Tg): 540℃ Glass transition temperature (Tg): 540 ℃
이들 특허문헌에는, 성형형용 유리 재료인 붕규산 바륨계 유리나 붕규산 유리의 영률에 관한 기재가 없다. 즉, 유리제 성형형을 구성하는 유리에 관하여, 영률과 유리전이 온도와 열팽창계수 모두에 조건을 설정하여, 유리제 성형형의 변형이나 손상을 막으면서 고정밀도의 성형을 행한다고 하는 본 발명의 기술사상을 갖추고 있지 않다.In these patent documents, there is no description regarding the Young's modulus of barium borosilicate glass and borosilicate glass which are shaping | molding glass materials. That is, the technical idea of the present invention is to provide high-precision molding with respect to the glass constituting the glass mold by setting conditions on both the Young's modulus, the glass transition temperature, and the coefficient of thermal expansion, thereby preventing deformation and damage of the glass mold. Not equipped.
이상과 같이, 본 발명을 적용한 유리제 성형형에 의하면, 유리제 성형형이 고도의 강성과 내열성을 겸비하기 때문에, 피성형 유리를 가압 성형할 때 유리제 성형형이 변형되지 않아 성형면의 면 형상을 유지할 수 있다. 또한, 유리제 성형형과 피성형 유리의 열팽창률을 적하하게 관리함으로써 유리제 성형형에 대한 피성형 유리의 달라붙음이나 피성형 유리의 깨짐을 방지할 수 있다. 따라서, 성형형용 유리 재료로서 종래 제안된 것에 비해, 성형 성능이 우수한 유리제 성형형을 얻을 수 있다.As described above, according to the glass molding mold to which the present invention is applied, the glass molding mold has high rigidity and heat resistance, so that the glass molding mold is not deformed when pressing the molded glass to maintain the surface shape of the molding surface. Can be. Further, by controlling the thermal expansion coefficient of the glass mold and the glass to be dripped, it is possible to prevent sticking of the glass to be molded to the glass mold and breaking of the glass. Therefore, compared with the conventionally proposed glass material for a shaping | molding die, the glass shaping | molding die excellent in shaping | molding performance can be obtained.
10: 유리 성형 장치
11: 상형(유리제 성형형)
12: 하형(유리제 성형형)
13: 안내형
14: 성형면
15: 성형면
16: 코팅층
17: 코팅층
20: 렌즈
21: 유리 덩어리(피성형 유리)10: glass forming apparatus
11: upper mold (glass molding)
12: lower mold type (glass molding type)
13: guide
14: forming surface
15: forming surface
16: coating layer
17: coating layer
20: lens
21: glass lumps (molded glass)
Claims (4)
(1) 영률이 85GPa 이상인 것,
(2) 유리전이 온도가 650℃ 이상인 것,
(3) 100℃∼300℃에서의 평균 열팽창계수가 30×10-7/℃∼80×10-7/℃인 것
을 충족시키는 유리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유리제 성형형.In the glass molding for press molding the glass to be molded,
(1) the Young's modulus is 85 GPa or more,
(2) the glass transition temperature is 650 ℃ or more,
(3) The average coefficient of thermal expansion at 100 ° C to 300 ° C is 30 × 10 -7 / ° C to 80 × 10 -7 / ° C
It is formed by the glass that satisfies the glass molding.
상기 유리제 성형형을 구성하는 상기 유리의 유리전이 온도를 Tg(A), 상기 피성형 유리의 유리전이 온도를 Tg(B)로 한 경우, Tg(A)-Tg(B)가 30℃ 이상인 것을 특징으로 하는 유리제 성형형.The method of claim 1,
When the glass transition temperature of the glass constituting the glass molding mold is Tg (A) and the glass transition temperature of the molded glass is Tg (B), Tg (A) -Tg (B) is 30 ° C. or more. Glass molding type characterized by the above-mentioned.
상기 유리제 성형형을 구성하는 상기 유리의 100℃∼300℃에서의 평균 열팽창계수를 α(A), 상기 피성형 유리의 100℃∼300℃에서의 평균 열팽창계수를 α(B)로 한 경우, α(A)-α(B)가 +20∼-120인 것을 특징으로 하는 유리제 성형형.The method according to claim 1 or 2,
When the average thermal expansion coefficient at 100 ° C to 300 ° C of the glass constituting the glass molding die is α (A) and the average thermal expansion coefficient at 100 ° C to 300 ° C of the molded glass is α (B), (A)-(B) is + 20-120, The glass molding type | mold characterized by the above-mentioned.
상기 피성형 유리를 가압 성형하여 광학 소자를 형성하는 것을 특징으로 하는 유리제 성형형.
The method according to any one of claims 1 to 3,
A glass molding die, wherein the molded glass is press-molded to form an optical element.
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