特開 2022-165400 複合材時計部品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022165400

(43)【公開日】2022-10-31

(54)【発明の名称】複合材時計部品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/80 20060101AFI20221024BHJP

   C04B 35/488 20060101ALI20221024BHJP

   C04B 35/119 20060101ALI20221024BHJP

   G04B 37/22 20060101ALI20221024BHJP

   G04B 29/02 20060101ALI20221024BHJP

【ＦＩ】

C04B35/80 300

C04B35/488 500

C04B35/119

G04B37/22 V

G04B37/22 B

G04B29/02 B

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022064362

(22)【出願日】2022-04-08

(31)【優先権主張番号】00410/21

(32)【優先日】2021-04-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CH

(71)【出願人】

【識別番号】520110814

【氏名又は名称】マニュファクチュール・ドルロジュリ・オーデマ・ピゲ・ソシエテ・アノニム

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(74)【代理人】

【識別番号】100208258

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 友子

(72)【発明者】

【氏名】ティボー・ル・ロアレール

(57)【要約】

【課題】時計部品用の、セラミックマトリックスを有する複合材料の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、
各層がセラミック粉末（１２）を含む層（１０、２０、３０、４０）の連続を型に堆積する工程であって、少なくとも１層（１０；１０、３０；１０、２０、３０、４０）はさらにセラミック粉末（１２）と混合した繊維（１４）を含み、繊維（１４）はランダムに配置されている、堆積工程と、
ＦＡＳＴ／ＳＰＳ焼成動作を実行する工程と、
一連の層（１０、２０、３０、４０）からなる焼結時計部品を脱型し、任意に焼結部品を機械加工して時計部品（５０）の最終寸法にする工程
を備える、セラミックマトリックスを有する複合材料による時計部品（５０）の製造方法に関するものである。繊維（１４）は、時計部品（５０）の表面で可視である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックスをマトリックスとする複合材料における時計部品（５０）の製造方法であって、
それぞれがセラミック粉末（１２）を含む一連の層（１０、２０、３０、４０）を型に堆積する工程であって、前記一連の層の少なくとも１つの層（１０；１０、３０；１０、２０、３０、４０）は、セラミック粉末（１２）と混合した繊維（１４）をさらに含み、繊維（１４）はランダムに配置される、前記堆積する工程と、
ＦＡＳＴ／ＳＰＳ焼結操作を実施する工程と、
層（１０、２０、３０、４０）の連続からなる焼結時計部品を脱型する工程と、
焼結部品を機械加工し、時計部品（５０）の最終寸法に仕上げる工程と、
を備え、
前記繊維（１４）は、前記時計部品（５０）の表面で可視である、前記製造方法。

【請求項2】

前記一連の層（１０、２０、３０、４０）の少なくとも２層（１０、３０）が、繊維（１４）を備える、請求項１に記載の前記方法。

【請求項3】

前記少なくとも２つの層（１０、３０）は、前記一連の層（１０、２０、３０、４０）の別の層（２０）によって分離され、前記他の層（２０）は、繊維（１４）を含まない、請求項２に記載の前記方法。

【請求項4】

前記少なくとも２層（１０、３０）が隣り合っていて、２層（１０、３０）の一方の組成は２層のもう一方の組成とは異なる、請求項２に記載の前記方法。

【請求項5】

前記連続する層（１０、２０、３０、４０）の全ての層は、繊維（１４）を含み、１層（１０、２０、３０、４０）の組成は、他の層のいずれの組成とも異なる、請求項１に記載の前記方法。

【請求項6】

焼結時間は１から９０分、好ましくは２から４５分である、請求項１に記載の前記方法。

【請求項7】

焼結温度は、８００℃と２０００℃の間、好ましくは９００と１５００℃の間の値である、請求項１に記載の前記方法。

【請求項8】

セラミック粉末（１２）は、次の、アルミナマトリックス（ＺＴＡ）を持つジルコニアと、ジルコニアマトリックス（ＡＴＺ）を持つアルミナと、イットリウム（Ｙ－ＴＺＰ）で少なくとも部分的に安定化されたジルコニアの３つの複合材料のいずれかから選択された複合材料である、請求項１に記載の前記方法。

【請求項9】

セラミック粉末（１２）は、アルミナマトリックスを持つジルコニア（ＺＴＡ）と、ジルコニアマトリックスを持つアルミナ（ＡＴＺ）と、少なくとも部分的にイットリウムで安定化されたジルコニア（Ｙ－ＴＺＰ）の混合物で構成されている、請求項１に記載の前記方法。

【請求項10】

繊維（１４）は、炭素繊維、バサルト繊維、ガラス繊維、アラミド繊維から選択されている、請求項１に記載の前記方法。

【請求項11】

繊維を含む前記少なくとも１つの層（１０；１０、３０；１０、２０、３０、４０）における繊維（１４）の質量比は、１．５％から５５％、好ましくは１．５％から２５％である、請求項１に記載の前記方法。

【請求項12】

繊維（１４）の長さは２ｍｍから７０ｍｍの間、好ましくは３ｍｍから５０ｍｍの間である、請求項１に記載の前記方法。

【請求項13】

前記時計部品は、時計ケースの部品、特に、ケース中板（５０）、裏蓋、ガラス縁又はりゅうずの部品である、請求項１に記載の前記方法。

【請求項14】

前記時計部品は、時計ムーブメントの構成要素、特に、ロック板又はブリッジである、請求項１に記載の前記方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミックマトリックス複合材料からなる時計部品の製造方法に関する。また、本発明は、時計の認証又は識別方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の高分子マトリックスと繊維を組み合わせた複合材料は、機械的強度は高いが硬度が低いため、耐摩耗性、ひっかき耐性は平均的なものであった。一方、鍛造複合材は、不均質でランダムな美しさを持つため、ユニークなパーツの製造が可能である。カーボン繊維、アラミド繊維（ＫＥＶＬＡＲ（登録商標））、ガラス繊維などの鍛造複合材料は、ポリマー樹脂と組み合わせて構造化することもあるが、ひっかき耐性があまり良くなく、硬度も低い（１００ＨＶ未満）。

【0003】

例えばジルコニアやアルミナタイプのセラミックスは、耐摩耗性が高く、傷がつきにくいという特徴がある。セラミックスは、部品ごとに均質で同一の外観を持つ材料であるため、セラミックス部品の外観の多様性に悪影響を及ぼす。さらに、セラミックスはその構造上、脆いという欠点がある。

【0004】

セラミック材料の機械的強度を高めるために、ＦＡＳＴ／ＳＰＳ（電場支援焼結法／放電プラズマ焼結）処理を使用することは、当技術分野で知られていることである。

【0005】

一例として、特許文献１（ＵＳ８９０６４９８）は、耐衝撃性材料のサンドイッチ（耐衝撃性材料を挟み込んだもの）を作る処理（方法）を開示している。この方法は、セラミック粉末をＳＰＳ（放電プラズマ焼結）処理をしてタイルを形成し、タイルに延性支持層を結合させることを含むものである。延性支持層は、ポリエチレン繊維の層で構成されてもよい。

【0006】

別の例は、特許文献２（ＣＮ１０８２９９０００Ａ）に開示されていて、低温でＳｉＣ（炭化ケイ素）型複合材料を調製する方法が記載されている。この方法は、特に、炭素繊維を１ｍｍから３ｍｍの長さに切断し、均一に混合された粉末を得るための様々な工程を含む。その後、グラファイトの型に入れられた粉末のＳＰＳ焼結操作が行われる。

【0007】

これらの工程は、得られるセラミック部品の視覚的側面の多様性に悪影響を及ぼし、本質的に均質なものとなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第８９０６４９８号明細書

【特許文献2】中国特許出願第１０８２９９０００号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従って、本発明の課題は、他品とは異なる１品であるユニークでランダムな外観を有する時計部品の製造を可能にする、セラミックマトリックスを有する複合材料の製造処理を提案することである。

【0010】

本発明の別の目的は、軽量であるという利点を有し、高い機械的強度だけでなく高いひっかき耐性を有するセラミックマトリックスを持つ複合材料の製造方法（プロセス）を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明によれば、これらの目的は、特に、セラミックマトリックスを有する複合材料で時計部品を製造する製造方法によって達成される。この製造方法は、以下の工程を備える。
各々がセラミック粉末を含む一連の層を型内に堆積する工程であって、一連の層の少なくとも１つの層がセラミック粉末と混合された繊維をさらに含み、繊維がランダムに配置される、前記堆積する工程。
ＦＡＳＴ／ＳＰＳ焼結を行う工程。
一連の層からなる焼結された時計部品を脱型する工程。
焼結部品を機械加工し、時計部品の最終寸法に仕上げる工程。
繊維は、時計部品の表面で部分的に可視である。

【0012】

１実施形態において、連続する層の少なくとも２つの層が繊維からなる。

【0013】

１実施形態において、少なくとも２つの層は、層の連続の別の層によって分離されている。他の層は、いかなる繊維も含まない。

【0014】

１実施形態において、少なくとも２つの層は隣り合っている。隣り合う２つの層のうちの一方の層の組成は、隣り合う２つの層のうちの他方の層の組成と異なっている。

【0015】

１実施形態において、連続する層の全ての層が繊維を有する。層のうちの１つの層の組成は、他のいずれの層の組成とも異なる。

【0016】

焼結時間は、典型的には１分から９０分の間である。

【0017】

焼結温度は、好ましくは８００℃と２０００℃の間である。

【0018】

１実施形態において、セラミック粉末は、次の、アルミナマトリックスを持つジルコニア（ＺＴＡ）と、ジルコニアマトリックスを持つアルミナ（ＡＴＺ）と、イットリウムで少なくとも部分的に安定化されたジルコニア（Ｙ－ＴＺＰ）の３つの複合体のうちの１つから選択される複合体である。

【0019】

１実施形態において、セラミック粉末は、アルミナマトリックスを持つジルコニア（ＺＴＡ）と、ジルコニアマトリックスを持つアルミナ（ＡＴＺ）と、イットリウム（Ｙ－ＴＺＰ）で少なくとも部分的に安定化したジルコニアの混合物で構成されている。

【0020】

繊維は、好ましくは、炭素繊維、バサルト繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、及びセラミック繊維から選択される。

【0021】

繊維からなる前記少なくとも１つの層の繊維の質量による割合は、１．５％以上５５％以下であり、好ましくは１．５％以上２５％以下である。

【0022】

前記繊維は、２ｍｍ以上７０ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の長さを有する。

【0023】

１実施形態において、時計部品は、時計ケースの部品、特に、ケース中板、裏蓋、ガラス縁又はりゅうずである。

【0024】

１実施形態において、時計部品は、時計ムーブメントの部品であり、特にロック板又はブリッジである。

【0025】

本発明による処理によって製造された時計部品は、例えば、以下の工程を含む処理を用いて、確実に識別又は認証できるという利点を有する。
表面上にランダムに分布した繊維を有する時計の部品の画像を撮影する工程。
この画像をサーバに保存された画像のデータベースと比較する工程であって、このデータベースは、ランダムに分布する繊維の一連の画像を含み、前記データベースの各画像は、時計の別の特徴的な特徴と関連付けられる、前記比較する工程。
撮影された画像をデータベース内の画像の１つと照合することによって、時計を認証又は識別する工程。

【0026】

画像データベースは、本発明による処理によって製造された各時計部品について取り込まれた複数の画像から作成される。

【0027】

１実施形態において、特徴的な要素は、時計のシリアル番号、製造日及びキャリバー（ムーブメントの形式番号）の中から選択される。

【0028】

本発明の複数の実施形態の例は、添付の図によって示される説明において開示される。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る異なる種類の複数層からなる複合材料の焼成操作前の断面を示す模式図である。

【図2】図２は、焼結操作後の図１による複合材料の断面を示す概略図である。

【図3】図３は、本発明の他の実施形態による異なる種類の複数層からなる複合材料の断面の概略図である。

【図4】図４は、図２の複合材料をケース中間の最終寸法に加工して得られる、本発明の実施形態による腕時計のケース中間の断面を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

続いて説明する複合材料からなる時計部品は、特にフラッシュ焼結操作、英語では「Ｆｉｅｌｄ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ／Ｓｐａｒｋ Ｐｌａｓｍａ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ（ＦＡＳＴＩＳＰＳ）」（電場支援焼結法／放電プラズマ焼結）を含む製造処理により得られる。これは、熱間等方圧加圧法に似た焼結法であって、ジュール効果を利用して、あらかじめ成形した粉末を不活性雰囲気又は真空中で２つの黒鉛電極の間にある型で加熱し、全体を油圧プレスで数メガパスカルの圧力をかけて成形するものである。電極間には、数キロアンペアの直流又は交流電流がパルス状に、数ボルトの電圧で、印加される。

【0031】

セラミックマトリックス複合材料から時計部品、例えば図４による時計ケース５０を製造する処理は、型（図示せず）内でいくつかの連続した層１０、２０、３０、４０を堆積させることからなる。

【0032】

図１を参照すると、複合材料の連続する層１０、２０、３０、４０のそれぞれは、予備成形されたセラミック粉末１２を含有する。最終層１０は、さらに、セラミック粉末に混合された繊維１４を含有する。繊維１４は、型内の最終層を塗布する前にセラミック粉末１２と混合され、繊維がランダムに配列された最終層１０を提供する。

【0033】

各層の予圧縮されたセラミック粉末１２は、セラミックマトリックスを形成する。

【0034】

セラミックマトリックスを構成する粉末１２は、例えば、次の３つの複合材料から選択される複合材料であってもよい。それらは、アルミナマトリックスを持つジルコニア（ＺＴＡ）、アルミナマトリックスを持つジルコニア（ＡＴＺ）、イットリウム安定化ジルコニア（Ｙ－ＴＺＰ）である。

【0035】

別の実施形態によれば、セラミックマトリックス１２は、上記３つの複合材料の混合物を備えてもよい。

【0036】

層１０のセラミックマトリックス１２にランダムに配置された繊維１４は、例えば、炭素繊維、バサルト繊維、ガラス繊維、アラミド繊維から選択される繊維である。また、セラミックマトリックスには、これらの異なる種類の繊維の混合物が含まれていてもよい。層１０中の繊維の質量による割合は、一般に１５％と５５％の間、好ましくは１５％と２５％の間、さらには１．５％と１０％の間の値である。さらに、これらの繊維の長さは、２ｍｍと７０ｍｍの間、好ましくは３ｍｍと５０ｍｍの間、さらに好ましくは３ｍｍと６ｍｍの間の値である。

【0037】

図１の複合材料の他の層２０、３０、４０は、セラミックマトリックスによって構成され、これらの層に異なる色を付与するために、それぞれ異なる天然色の顔料１６、１７、１８を含んでよい。それにより、ＦＡＳＴ／ＳＰＳ焼結処理によって得られそして部品の最終寸法を得るために機械加工によって直された時計部品が、異なる層の間の境界が時計部品の表面に見える外観を持つ。

【0038】

図１による複合材料は、その後、ＦＡＳＴ／ＳＰＳ焼結操作を受ける。圧縮と焼結の操作の後、図２に見られるように、複合材料の寸法はその規模が著しく減少している。

【0039】

焼結時間と温度は、個々の層１０、２０、３０、４０の組成に依存するが、焼結する部品のサイズと形状にも依存する。温度範囲は９００℃から２０００℃、好ましくは９００℃から１５００℃であり、焼結時間（プラトー時間）は、各層がセラミックマトリックスからなる場合、１から９０分、好ましくは２から４５分である。例えば、１ｍｍ厚のイットリウム安定化ジルコニア、緑色で、５重量％の炭素繊維からなる第１層、２ｍｍ厚のイットリウム安定化ジルコニア、青色の第２層、２ｍｍ厚のイットリウム安定化ジルコニア、青色の第３層、及び２ｍｍ厚のイットリウム安定化ジルコニア、青色の第３層からなる時計バンドについて、その特徴を説明する。２ｍｍ厚で緑色のイットリウム安定化ジルコニアの第３層、及び１ｍｍ厚の茶色のイットリウム安定化ジルコニアの第４層で、１０重量％の炭素繊維を含み、焼結温度は約１０５０℃、焼結時間は約１２分である。

【0040】

ＦＡＳＴ／ＳＰＳ焼結操作が完了すると、複合材料は冷却され、脱型される。焼結された複合材料は、時計部品の最終寸法に機械加工され、例えば図４に示すような時計ケースが得られる。代替的に、部品は機械加工されず、例えば研磨や装飾などの仕上げが施されることもある。

【0041】

図３に示される実施形態では、セラミックマトリックス複合材料の連続する層１０、２０、３０、４０は、ランダムに配置された繊維１４を有する第１層１０及び第２層３０を備える。第１層１０における繊維１４の配置は、第２層３０における繊維の配置と異なっている。第１層１０及び第２層３０は、この層に特定の視覚的外観、特にその色の点で、第１層１０及び第２層３０の視覚的外観とは異なる外観のために、ある種の顔料１６を含んでもよい第３層２０によって分離されている。

【0042】

別の図示しない実施形態によれば、複合材料を形成する層の連続の少なくとも２つの隣り合う層は、繊維を含有する。隣り合う２つの層のうちの一方の層の組成は、２つの層のうちの他方の層の組成と異なっている。

【0043】

追加の非図示の実施形態によれば、複合材料を形成する一連の層の全てが繊維を含有する。それら層のうちの１層の組成は、他のいずれの層の組成とも異なっている。

【0044】

本発明によるＦＡＳＴ／ＳＰＳ焼結製造処理によって得られた時計部品、例えば図４に例示されたケース中板５０は、軽量で、高いひっかき耐性を有するだけでなく、独特でランダムな視覚的外観、すなわちこの製造処理によって得られた時計部品の視覚的外観が部品ごとに異なるという利点を有している。

【0045】

繊維の独特な外観のため、時計バンドのような独特な外観を有する時計部品が得られる。これにより、例えば上述の方法に従って製造された時計バンドからなる時計部品の認証又は識別が可能となる。時計部品の認証又は識別は、撮影した部品の外観又はこの外観の特徴を参照写真又は参照部品の特徴のデータベースと比較することによって実施できる。

【0046】

例えば、この方法は、まず、表面にランダムに分布した繊維を有する時計の部品、例えば、ケースバンドの一部を画像として取り込むことを含む。そして、撮影した画像をサーバに保存されている画像データベースと比較する。データベースは、本発明による処理によって製造された各時計部品について撮影された複数の画像から作成された、ランダムに分布する一連の繊維画像から構成される。

【0047】

次に、撮影された画像とデータベース内の画像の１つを照合することにより、時計の認証又は識別が行われる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】