[发明专利]模具组件和成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对预制品进行成形和/或烧结的模具组件，且还涉及使用所述模具组件的成形方法。

背景技术

专利文献1日本特开2004-090326号公报公开了在制造材料如玻璃或树脂的成形产品中所使用的模具组件的实例。

图3为专利文献1中公开的模具组件的示意性截面图。在该模具组件10中，将具有圆筒形内表面的筒形模具13放置在基底模具31上。筒形模具13由透明的石英玻璃制成。筒形模具13的外周被环形卤素灯(未示出)环绕，所述卤素灯用作热源。

将下部芯模11和上部芯模12插入筒形模具13的圆筒形内表面内。这对芯模11和12由不透明的硬质碳化物或不透明的陶瓷制成。将诸如玻璃的预制品15放在下部芯模11的压制面S1与上部芯模12的压制面S2之间。在这种状态下，利用卤素灯的光进行照射，并将上部芯模12压向下部芯模11，如图3中的箭头A所示。

在此情况下，从卤素灯发射的红外光和可见光穿过石英玻璃的筒形模具13，然后被硬质碳化物或陶瓷的下部和上部芯模11和12吸收，从而产生热。结果，夹在成对的芯模11和12的压制面S1和S2之间的预制品15受热。通过按箭头A所示将上部芯模12压向下部芯模11，将受热的预制品15成形为例如与压膜面S1和S2相符合的凸透镜。

专利文献1教导了使用如图3中所示的模具组件，使得能够直接并快速地对芯模11和12、以及预制品15进行加热而不干涉筒形模具13的加热，从而可缩短成形周期。

专利文献1：日本特开2004-090326号公报

发明内容

本发明要解决的问题

作为本发明人对如图3中所示模具组件进行细致研究的结果，发现了如下问题。

具体地，如专利文献1中公开的这种过于局部并过于快速的加热易于在预制品15中造成热不均匀性。这种热不均匀性可能成为得自预制品15的成形产品不均质性的原因。

鉴于本发明人就图3中所示模具组件所发现的上述问题，本发明的目的涉及对用于成形和/或烧结的模具组件进行改进，还涉及对使用所述模具组件的成形方法进行改进。

解决所述问题的手段

本发明的模具组件包含具有管状内表面的筒形模具、覆盖所述筒形模具外周表面的套筒、以及在所述筒形模具的管状内表面内压制预制品的一对芯模。所述成对芯模中的至少一个是可滑动的且沿着所述筒形模具的管状内表面被引导。所述套筒不会透过具有5μm以下波长的光，且具有70W/m·K以上的导热率。

优选地，这种套筒主要由石墨、SiC和AlN中的任意一种形成。

筒形模具具有直径为D₁(mm)的圆筒形内表面，且所述芯模具有直径为D₂(mm)的圆柱形外周表面。所述筒形模具和芯模在对预制品进行压制的温度下的热膨胀系数分别为α₁(/℃)和α₂(/℃)。优选地，满足关系式α₁＜α₂和0.030≥(α₁D₁-α₂D₂)·ΔT+(D₁-D₂)≥0.005，其中ΔT为压制温度T(℃)与室温(℃)之差。

所述模具组件还可在筒形模具的管状内表面的内部，包含围绕预制品边缘的框架模具。在此情况下，所述筒形模具具有直径为D₁(mm)的圆筒形内表面，且所述框架模具具有直径为D₃(mm)的圆柱形外周表面。在对预制品进行压制的温度下，所述筒形模具和框架模具的热膨胀系数分别为α₁(/℃)和α₃(/℃)。优选地，满足关系式α₁＜α₃和0.150≥(α₁D₁-α₃D₃)·ΔT+(D₁-D₃)≥0.015，其中ΔT为压制温度T(℃)与室温(℃)之差。

优选地，所述筒形模具主要由热膨胀系数小于或等于3.5×10^-6的材料形成。例如，这种筒形模具可主要由石英玻璃或氮化硅形成。

所述芯模的滑动表面可由石墨、玻璃碳(glassy carbon)、DLC和金刚石中的任意一种形成。所述框架模具优选主要由弯曲强度为300MPa以上的陶瓷材料形成。这种框架模具可主要由碳化硅、氮化硅、氧化铝、B₄C和氧化锆中的任意一种形成。