JP4851571B2 - ガイドリング及びガラスびん - Google Patents

Description

本発明は、ガラスびんの成形設備の一部であって、パリソン及びガラスびんの口部を成形する口型に装着され、パリソン及びガラスびんの口部天面付近を成形するガイドリング、及びこのガイドリングを用いて成形したガラスびんに関する。

図１８、１９を参照して従来のブローアンドブロー方式によりガラスびんを成形する工程の概略を説明する。図１８（ａ）〜（ｃ）では、粗型２０を用いてゴブＧ（溶融ガラスの塊）から半製品としてのパリソンＰを製造する。図１８（ａ）では、粗型２０内にゴブＧが投入され、図１８（ｂ）ではバッフル２２を通じて上から圧搾空気で加圧され（セッツルブロー）、粗型２０の下にある口型１０にガラスが入って口部が作られる。このときプランジャー２１は所定の位置にセットされている。図１８（ｃ）では、プランジャー２１が下降し、空洞部に空気を吹き込み（カウンタブロー）、粗型２０と上部のバッフル２２でパリソンＰが成形される。図１９は、図１８（ｂ）と（ｃ）の中間の状態の装置をやや詳細に示したものである。同図において、プランジャー２１は所定の位置にセットされ、バッフル２２は粗型２０の上部にセットされている。この後プランジャー２１が下降し、カウンタブローが行われる。図１８（ｄ）では、パリソンＰをメカニズム２５（反転装置）を用いて仕上型２３に移す。この場合、粗型２０を２つ割りの状態に開いてパリソンＰを仕上型２３の上に反転させ、メカニズム２５の先端に設けられた口型１０を２つ割りの状態に開いて、口型１０とガイドリング１とに保持されたパリソンＰを仕上型２３内に解放する。図１８（ｅ）〜（ｆ）ではこの仕上型２３内で最終製品としてのガラスびんＢを成形し（最終吹き込み）、図１８（ｇ）ではこの仕上型２３からガラスびんＢを取り出す。この場合仕上型２３を底型２４の上で２つ割りの状態に開き、この底型２４上のガラスびんＢを取り出す。

ガイドリングは、例えば下記特許文献１，２などに示されている。
図１０はこれら従来のガイドリングの概略縦断面図、図１１は図１０のＤ部拡大図である。
ガイドリング１は概略ドーナツ板状をなし、その下部面の内周側にガラスびんの口部天面ないし側面上端を成形する成形面２が形成されており、全体が鋳物で一体に形成されている。
成形面２は、ガラスびん口部天面の外縁から側面上端にかけてのＲ面を成形する曲線部３を有する。曲線部３は成形面の縦断面において円弧状をなす。曲線部３の最下端である曲線部下端３ａが成形面２の下端となっている。

ガイドリング１は、図１１に示すように、口型１０に装着される。
口型１０は、概略ドーナツ状をなし、２つ割りの割型となっている。符号１３は割型の合目である。
ガイドリング１が装着された部分の下側内周に、びん口部の外周面を成形する成形面１１が形成されている。成形面１１の縦断面において、その最上部は、びん口部上端のＲ面の直下にある直面８（縦断面が直線状である面）を形成する直線部１２となっている。

図１３は、図１０〜１２の従来のガイドリング及び口型を用いて成形したガラスびんＢの口部側面図、図１４は図１３のＥ部拡大図である。
びんＢの口部側面の最上部は、ガイドリングの成形面２の曲線部３で成形されたＲ面６（縦断面が円弧状の面）で、その下側が口型１０の直線部１２で成形された直面８（縦断面が直線の面）となっている。ガイドリング１と口型１０の境目であるパーティングライン９は、Ｒ面下端６ａに表れる。

特開２００５−３２４９７７号公報 特開２００１−３２８８２４号公報

従来から、ガラスびん口部のガイドリングと口型のパーティングライン９付近、特に口型の合目１３との交差部に段差、欠け（いわゆる「口欠け」）、クラック（いわゆる「ビリ」）などの欠陥が発生しやすいという問題があった。
段差は、図１６に示すように、Ｒ面と直面の間のパーティングラインで生じる。段差が生じる原因は、口型が開くとき（図１８の（ｄ）の過程）に、びん口部がそのどちらかの割型に引っ張られ、ガラスがガイドリング下端部Ｑに当たりやすく、ガイドリングが摩耗するためである。ガイドリング下端部Ｑ付近は曲率半径の小さな曲線（曲線部）で構成されているため、ガラスと点的に当たり、摩耗しやすくなっている。
この段差が原因で、口型が開くとき（図１８の（ｄ）の過程）やその他の衝撃が加わったときにＲ面が欠ける口欠けが発生する。口欠けが起こらなくとも、消費者がびんを使用中に段差部が欠けやすくて危険であり、飲料を直接びん口部から飲む場合に段差が口に当たって不快を感じるという問題もある。
ビリは、ガイドリング成形面の温度差や口型が開くときの衝撃などにより発生するといわれており、これにより口部の強度が著しく減少する。

また、ガラスびん口部天面が平面ではなく波打った状態となるいわゆる「天波」という欠点も生じやすい。
これは、ガイドリング成形面の温度差が原因であるといわれている。天波により、炭酸飲料びんなどの密封性に支障を来す。

本発明は、ガラスびん口部のガイドリングと口型のパーティングライン付近に生じる段差、口欠け、ビリの欠点、及び天波の欠点を生じにくくして、ガラスびんを効率よく生産できるようにすることを課題とするものである。

本発明は、成形面の縦断面において、ガラスびん口部天面の外縁から側面上端にかけてのＲ面を成形する内側に凹の曲線部の下端に続いて、該曲線部より曲率半径が大きく内側に凸の逆曲線部を設けたことを特徴とするガイドリングである。（請求項１）

これにより、ガイドリングと口型のパーティングライン９が、びん口部のＲ面６の下端６ａよりも下方に形成される（図６，７）。パ−ティングライン９よりも上側は、Ｒ面６より曲率半径が大きな逆Ｒ面７（逆曲線部によって成形される）となっているため、口型が開くときにびん口部がどちらかの割型に引っ張られても、ガラスとガイドリングの接触面積が従来に比べて大きくなり、摩耗が少なく段差を生じにくい。また、段差が生じたとしてもきわめて小さなものとなり、当該部分で欠けが生じることはない。したがって、口欠けの欠点も生じにくくなる。また、パ−ティングライン９が下方になるほど、ガイドリングとガラスとの接触面積が大きくなり、口型が開くときにびん口部がどちらかの割型に引っ張られる抵抗が大きくなって、摩耗が一層生じにくくなる。
逆曲線部の曲率半径は、曲線部の曲率半径よりも十分大きくする（好ましくは２０倍以上）のがよい。

ガイドリング成形面２の成形時の温度は、内側ほど高く、外側ほど低い。コンピュータによるシミュレーションを行った結果、本発明のガイドリングは、この温度差が従来と比較してきわめて小さくなることが分かった。
ガイドリング成形面の温度差が小さくなることで、ビリや天波の欠点が減少する。

ガイドリング成形面２の逆曲線部４の高さは、０．３ｍｍ以上が適当である。（請求項２）

ガイドリングとガラスとの接触面積は、パーティングラインが下方になるほど大きくなり、温度差は小さくなるので、逆曲線部４の高さが０．３ｍｍに満たないと段差その他の欠点が生じにくくなる作用効果が少なくなる。
逆曲線部４の高さが大きいと、口型１０を２つ割りの状態に開いて、口型１０とガイドリング１とに保持されたパリソンＰを仕上型２３内に解放するときに（図１８の（ｄ）の過程）、パリソンの開放（ガイドリングからの脱型）が良好に行われない懸念が生じるが、本発明は逆曲線部によって下方ほどガイドリング成形面の径が拡がっている（抜け勾配がある）ので、パリソンの開放（ガイドリングからの脱型）がスムーズとなり、逆曲線部４の高さの上限は、口部形状の制約内において特に必要ない。

また本発明は、成形面の縦断面において、ガラスびん口部天面の外縁から側面上端にかけてのＲ面を成形する内側に凹の曲線部の下端に続いて縦方向の直線部を設け、さらに該直線部の下端に続いて、前記曲線部より曲率半径が大きく内側に凸の逆曲線部を設けたことを特徴とするガイドリングである。（請求項３）

本発明においても、前記請求項１の場合と同様に、口型が開くときにびん口部がどちらかの割型に引っ張られても、ガラスとガイドリングの接触面積が従来に比べて大きくなり、摩耗が少なく段差を生じにくい。また、段差が生じたとしてもきわめて小さなものとなり、当該部分で欠けが生じることはない。したがって、口欠けの欠点も生じにくくなる。また、ガイドリングの内外温度差が従来と比較してきわめて小さくなり、ビリや天波の欠点も減少する。

本発明において、直線部と逆曲線部の合計高さは０．３ｍｍ以上、直線部の高さが１．５ｍｍ以下であることが望ましい。（請求項４）

直線部と逆曲線部の合計高さが０．３ｍｍに満たないと、前記請求項２の場合と同様に、段差その他の欠点が生じにくくなる作用効果が少なくなる。
直線部の高さが１．５ｍｍを超えると、口型１０を２つ割りの状態に開いて、口型１０とガイドリング１とに保持されたパリソンＰを仕上型２３内に解放するとき（図１８の（ｄ）の過程）、パリソンＰの開放がスムーズに行われない可能性があり、好ましくない。
なお、直線部は垂直に形成してもよいし、下方ほど成形面の径が拡がるように傾斜して形成してもよい。直線部を傾斜させた場合、その高さが１．５ｍｍを超えてもパリソンＰの開放がスムーズに行われる可能性が大きくなる。

Ｒ面６の下方がもともと円筒状（垂直面）のガラスびんの成形に本発明を適用して改善を行う場合、ガイドリング成形面２の縦断面において、前記曲線部下端３ａと前記逆曲線部下端４ａを結ぶ直線の垂直線に対する角度θは０.５°〜５°が適当である。（請求項５）

この傾斜角度は、０．５°以上であれば抜け勾配の作用効果が良好に発揮されるが、１.０°程度が最も望ましい。５°以上にすると口部天面付近の径が小さくなり、キャップ性能に問題を生じる可能性が出てくる。１．０°程度であれば、逆Ｒ面と直面の違いを目視で認識することがほとんど不可能になり、改善前の製品と改善後の製品の口部形状が実質的に同一となる。
Ｒ面６の下方がもともと円錐形状（傾斜面）のガラスびんの成形に本発明を適用して改善を行う場合、曲線部下端と前記逆曲線部下端を結ぶ直線の垂直線に対する角度は、従来の傾斜面とほぼ同じ角度で良い。

また本発明は、請求項１〜５のいずれかのガイドリングを用いて成形され、ガイドリングと口型のパーティングラインが前記Ｒ面の下端よりも下方に表れていることを特徴とするガラスびんである。（請求項６）

このガラスびんは、ガイドリングと口型のパーティングラインが前記Ｒ面の下端よりも下方に表れていることが特徴となる。
前記のように、パーティングラインに段差がない、又は非常に小さいので、消費者がびんを使用中に当該部分が欠ける危険がなく、飲料を直接びん口部から飲む場合に段差が口に当たって不快を感じることもない。
また、天波がほとんど無いので、炭酸飲料びんとしての密封性に優れている。

本発明のガイドリングを含む金型でガラスびんを製造すると、ガラスびん口部のガイドリングと口型のパーティング付近に生じる段差、口欠け、ビリの欠点、及び天波の欠点がきわめて少なくなり、ガラスびんを効率よく生産できる。
また、ガラスびん口部天面が平面ではなく波打った状態となるいわゆる「天波」という欠点もほとんど無くなる。

本発明のガラスびんは、ガイドリングイングと口型のパーティングライン付近に段差がなくなるので、消費者がびんを使用中に当該部分が欠ける危険がなく、飲料を直接びん口部から飲む場合に段差が口に当たって不快を感じることもない。
また、天波がほとんど無いので、炭酸飲料びんとしての密封性に優れている。

実施例のガイドリングの概略中央縦断面図である。 図１のＡ部拡大図である。 曲線部下端３ａと逆曲線部下端４ａを結ぶ直線の傾斜角度θの説明図である。 傾斜角度θ、逆曲線部の高さＨと逆曲線部の曲率半径Ｒの関係の説明図である。 実施例のガイドリングを装着した口型の概略中央縦断面図である。 実施例のガイドリングを用いて成形したびん口部の側面図である。 図６のＣ部拡大図である。 他の実施例のガイドリングの略縦断面図である。 図８における要部拡大図である。 従来のガイドリングの概略中央縦断面図である。 図１０のＤ部拡大図である。 従来のガイドリングを装着した口型の概略中央縦断面図である。 従来のガイドリングを用いて成形したびん口部の側面図である。 図１３のＥ部拡大図である。 実施例のガラスびんの拡大トレース結果の模式図である。 比較例のガラスびんの拡大トレース結果の模式図である。 シックネスゲージ試験の説明図である。 ブローアンドブロー方式によるガラスびん成形の説明図である。 パリソン成形の説明図である。

図１〜３は、実施例のガイドリング１に関するものである。
このガイドリング１の基本形状は、従来のものと同じであるが、その特徴は成形面２の形状にある。
成形面２は、その縦断面において、ガラスびん口部天面の外縁から側面上端にかけてのＲ面を成形する曲線部３（内側に凹）の下端３ａに続いて、逆曲線部４（内側に凸）を設けている。逆曲線部４の曲率半径は、曲線部３の曲率半径より大幅に大きくなっている。
本実施例の場合、曲線部３の曲率半径は１．０ｍｍ、逆曲線部４の曲率半径は２８．６５ｍｍ、逆曲線部４の高さＨは１．０ｍｍである。
また本実施例の場合、曲線部下端３ａと逆曲線部下端４ａを結ぶ直線の垂直線ｖに対する角度（傾斜角度）θ（図３）は１°である。
傾斜角度θ、逆曲線部の高さＨ及び逆曲線部の曲率半径Ｒの関係は図４に示すとおりである。

図５は、実施例のガイドリング１を口型１０に装着した状態の断面図である。
口型１０の基本形状は、従来のもの（図１２）と同じであるが、ガイドリング１の成形面２に逆曲線部４を形成したので、当該部分のみこれに適合するように変更されている。すなわち、口型の直線部１２が、ガイドリングの逆曲線部４の高さＨだけ短くなっている。

図６，７は、図５のガイドリング１及び口型１０を用いて成形した実施例のガラスびんＢの口部の側面図である。粗型、仕上型及び底型は従来と全く同じものを使用した。
このガラスびんＢにおいて、Ｒ面６の下方に逆Ｒ面７が形成され、ガイドリング１と口型１０のパーティングライン９が、Ｒ面下端６ａよりも下方の逆Ｒ面７の下端に表れている。

〔比較例〕
図１０〜１２は、前記実施例と基本的に同じ形状のガラスびんを成形する、従来のガイドリング１及び口型１０に関するものである。
従来のガイドリング１の成形面２は、曲線部３の下方に逆曲線部を有しない。曲線部３の下端３ａは、びん口部のＲ面下端６ａに相当する。（図１４）
図１２の比較例と図５の実施例を比較すると、図１２ではガイドリング１と口型１０の境目（パーティングライン）が曲線部の下端に形成されているのに対し、図５では境目（パーティングライン）がこれよりも下方に下がっている点で異なる。

図１３，１４は、比較例の従来のガイドリング１（図１０〜１２）を用いて成形した比較例のガラスびんＢの口部の説明図である。
このガラスびんＢにおいて、ガイドリング１と口型１０のパーティングライン９は、Ｒ面下端６ａ、すなわちＲ面６と直面８の境目に表れている。
実施例のガイドリングは、比較例のガラスびん（図６，７）成形の際の口部欠点の発生を改善するために試作されたものであるが、実施例と比較例のガラスびんの口部形状は、当業者でさえ注意して比較しないと認識できない程度の違いである。

比較例（従来）のガイドリングを用いてガラスびんの成形を行う場合、１カ月程度ガラスびんを成形すると、ガラスびんに口欠けの欠点が生じるために、口型及びガイドリングを３０回程度交換しなければならない。
本実施例のガイドリングを用いて、約１カ月間ガラスびんを成形しても、ガラスびんに口欠けは全く発生せず、口型及びガイドリングを交換する必要はなかった。
これにより、本発明によって口欠けの欠点をほぼ完全に防止できることが実証された。

実施例と比較例のガイドリングを用いて成形したガラスびんについて、形状の拡大トレ−スを行った。
これは、ガラスびんの口部を９０°間隔で４個所縦方向に拡大トレースし、その形状を重ね合わせて口部形状の乱れを確認したものである。

図１５は、実施例のガラスびんの拡大トレ−ス結果の模式図である。４個所のトレース形状はほぼ完全に重なっており、口部形状に天波などの乱れが全くない。なお、パーティングラインに僅かな段差が表れているが、段差が小さくその位置もＲ面下端ではないので、この部分が欠けるおそれはない。また、消費者が飲料を直接びん口から飲む場合でも、段差が口に当たって不快を感じることもない。

図１６は、比較例のガラスびんの拡大トレース結果の模式図である。Ｒ面下端（パーティングライン）において、トレース形状が重なっておらず、段差が発生しているのが分かる。また、天面でもトレース形状が重なっておらず、天波が発生していることが分かる。
この段差は、ガイドリングや口型が摩耗してくると発生しやすくなり、段差が大きくなると口欠けが発生する。
天波は、ガイドリングや口型温度に狂いが生じると発生する。天波を防止するための金型の温度制御は非常に困難であり、完全に天波を防ぐことはできなかった。
しかし、本発明によれば、口欠けや天波をほぼ完全に防止できる。

実施例と比較例のガイドリングを用いて成形したガラスびんについて、シックネスゲージ試験を行った。
この試験は、図１７に示すように、ガラスびんＢを平滑な基板の上に逆さに立て、びん口部天面と基板の間に厚さ０．０３ｍｍのシックネスゲージを種々の角度から差し入れ、シックネスゲージがびん口部天面と基板の間に入り込む部分があるかどうかを試験するものである。シックネスゲージが入り込む部分があれば天波の欠点があるので不合格となり、無ければ口部天面は平滑で天波の欠点が無く、合格となる。

実施例と比較例のガラスびんを１００本ずつ無作為に選び、シックネスゲージ試験を行った。
実施例のガラスびんは全てが合格であったが、比較例のガラスびんは１０本が不合格であった。
これによっても、本発明により天波の欠点がほぼ完全に防止できることが実証された。

実施例のガイドリング（図１）と比較例のガイドリング（図１０）について、コンピュータシミュレーションにより、成形時における成形面２の温度分布を解析した。ガイドリング成形面２の温度は、内側ほど高く外側ほど低い。最も内側のＰ点と最も外側のＱ点の温度差は、比較例（図１０）では１２°であるが、実施例（図１）では５°であった。
すなわち、本発明のガイドリングは、成形面の温度差が従来のものよりも小さくなり、これにより天波やビリの欠点が発生しにくくなる。

図８は他の実施例のガイドリング１の略断面図、図９は図８の要部拡大図である。
本実施例は、成形面２の縦断面において、ガラスびん口部天面の外縁から側面上端にかけてのＲ面を成形する内側に凹の曲線部３の下端３ａに続いて、縦方向の（垂直線から１°傾斜した）直線部５を設け、さらに直線部５の下端５ａに続いて、曲線部３より曲率半径が大きく内側に凸の逆曲線部４を設けている。
曲線部３の曲率半径は１．０ｍｍ、逆曲線部４の曲率半径Ｒは１００．０ｍｍ、逆曲線部４の高さＨは０．６ｍｍ、直線部５の高さｈは０．４ｍｍである。また、曲線部下端３ａと逆曲線部下端４ａを結ぶ直線の垂直線に対する角度θは約１°である。

上記のガラスびん成形過程の説明においては、ブローアンドブロー方式によるガラスびんの成形を例示したが、本発明は、プレスアンドブロー方式においても全く同様に用いることができる。また、実施例におけるガイドリングの具体的形状は例示にすぎず、本発明は従来のあらゆる形状のガイドリングに適用できる。

１ ガイドリング
２ 成形面
３ 曲線部
３ａ 曲線部下端
４ 逆曲線部
５ 直線部
６ Ｒ面
６ａ Ｒ面下端
７ 逆Ｒ面
８ 直面
９ パーティングライン
１０ 口型
１１ 成形面
１２ 直線部
１３ 合目
１４ シックネスゲージ
２０ 粗型
２１ プランジャー
２２ バッフル
２３ 仕上型
２４ 底型
２５ メカニズム
Ｂ ガラスびん

Claims (6)

1. 成形面の縦断面において、ガラスびん口部天面の外縁から側面上端にかけてのＲ面を成形する内側に凹の曲線部の下端に続いて、該曲線部より曲率半径が大きく内側に凸の逆曲線部を設けたことを特徴とするガイドリング。
2. 前記逆曲線部の高さが０．３ｍｍ以上である請求項１に記載のガイドリング。
3. 成形面の縦断面において、ガラスびん口部天面の外縁から側面上端にかけてのＲ面を成形する内側に凹の曲線部の下端に続いて縦方向の直線部を設け、さらに該直線部の下端に続いて、前記曲線部より曲率半径が大きく内側に凸の逆曲線部を設けたことを特徴とするガイドリング。
4. 前記直線部と逆曲線部の合計高さが０．３ｍｍ以上であり、前記直線部の高さが１．５ｍｍ以下である請求項３に記載のガイドリング。
5. 成形面の縦断面において、前記曲線部下端と前記逆曲線部下端を結ぶ直線の垂直線に対する角度が０.５°〜５°である請求項４に記載のガイドリング。
6. 請求項１〜５のいずれかのガイドリングを用いて成形され、ガイドリングと口型のパーティングラインが前記Ｒ面の下端よりも下方に表れていることを特徴とするガラスびん。

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