JP5088880B2 - ガラスびん - Google Patents

Description

本発明は、びん底の外周縁に沿って複数個の突条（ナーリング）が周方向に施されているガラスびんに関する。

ガラスびんのびん底は、成形過程においては底型からの離型時に機械的衝撃を受けたり、成形後においては接地面の急冷等の熱的衝撃を受けたりして底びりが発生しやすい。また、ガラスびんの破損はびん底接地面の接触傷が原因となることが多い。したがって、このような底びりの発生や接触傷の発生を防止するため、びん底には一般に「ナーリング」と称する多数の突条を施すことが知られている。これまで、様々な形状の突条からなるナーリングが存在している。

近年、ナーリングがまったくないガラスびんと比較すると底びりや割れ等は少なくなってはいるが、ナーリングを施したことにより突条の形状に起因した底びりがまれに発生することがあることから、突条の高さと、突条とびん底面との間の円曲面部の曲率半径との比を１．５〜２．０としたガラスびんも提案されている（特許文献１）。
特開２００６−２６４７１５号公報 実開昭６４−９１１２号公報

従来のナーリングは、上記のような底びり防止や接触傷の発生防止という課題を解決することに重点を置いて設計されてきた。その結果、びん底の強度増加やびんの安定性をも兼ね備えた突条の形状として、びん底面が直接接地することがないようにびん底面に対して有る程度高さがある鮮明な凸形状で、なおかつ、突条の水平断面積が比較的大きく、多数の突条をびん底の外周縁に沿ってほぼ間隙無く配置したものが一般的である。

また、上記の特許文献１に記載のガラスびんであっても、突条とびん底面とのつなぎは比較的滑らかな曲面とはなるが、隣り合う突条間の距離が大きくなると突条数の減少によりびん底の強度低下を招くという理由で、従来のナーリングと同様に多数の突条がほぼ間隙無く配置され、各突条の高さの点でも、水平断面積が大きい点でも従来と変わりがない（特許文献１参照）。

このように従来のナーリングでは、びん底面を占めるナーリングの面積が大きく、突条の形状が鮮明であるために、検査機におけるガラスびん底部の検査においてナーリングによる影がでて検査のじゃまになることが多く、目視による検査においても視認性が悪いという問題があった。

また、突条の凸形状が極端で突条間の間隔が狭いので、樹脂コーティングなどを施す時に液の付き漏れや液溜まりが多いという問題もあった。

さらに、フィギュアやぬいぐるみなどを瓶詰めした商品に使用されるびんの場合には、コレクターは購入後の商品を開口部のキャップを下にしてびんのまま倒立させて並べることが考えられ、その場合にはびん底のナーリングはなるべく目立たない方が良い。

本発明は、ナーリング本来の底びりや接触傷防止という機能を損なうことなく、かつ、びんの載置安定性も保ちながら、突条の数をできるだけ少なく、また、突条の凸形状をなるべくなだらかにして、ナーリングを目立たない形状にすることを課題とする。

本発明は、びん底の外周縁に沿って複数個の突条が周方向に施されているガラスびんにおいて、前記突条の最下点を通る周方向断面における突条の周期（Ｐ）が３．０〜１３．０ｍｍとなるように形成したガラスびんであって、
最下点を通る周方向断面における前記突条の曲率半径（Ｒ ₁ ）が
（Ｐ ² ＋４・Ｈ ² ）・ｍ／１６・Ｈ ｍ＝０．５〜１．５
となるように形成したことを特徴とするガラスびんである。

従来のナーリングにおける突条の周期（ピッチ）は通常１．４〜２．１ｍｍのものがほとんどである。すなわち、突条が１インチに１２〜１８山になるように形成するのが一般的である。これは、ローレットを転がすことによって突条を加工した時の名残りからくるものだと思われるが、ＮＣ(Numerical Control)工作機によりナーリングを加工するようになった現在でもナーリングの機能を発揮させるためには必要と考えられているためである。また、従来は突条のピッチが大きくなると、突条数の減少によりびん底の強度低下を招くとも考えられていた（特許文献１参照）。

本発明では、これを３．０〜１３．０ｍｍとし従来のものに比べて突条のピッチがかなり広くなっている。すなわち、突条が１インチに２〜８山になるように形成するものとした。突条の周期（ピッチ）を３．０〜１３．０ｍｍとしたのは、３．０ｍｍ以下だとナーリングを目立たなくすることは難しく、１３．０ｍｍ以上だとびんの載置安定性を保つのが難しいからである。なお、突条の周期（ピッチ）とは、突条の最下点を通る周方向断面形状において隣り合う突条間の各最下点を結んだ直線距離をいう。また、このように従来よりも突条のピッチを大きくし、突条数を少なくしても、ナーリングの機能は損なわれず、びん底の強度が低下するということはない。

また本発明は、前記突条の高さ（Ｈ）が０．０５〜０．５ｍｍとなるように形成した請求項１に記載のガラスびんである。

突条の高さを０．０５〜０．５ｍｍとしたのは、０．０５ｍｍ以下だとびん底面との差が小さすぎて、びん底接地面への接触傷を防止するというナーリングとしての機能を発揮することが難しく、０．５ｍｍ以上だと突条の凸形状が目立ちすぎるからである。なお、突条の高さとは突条の最下点を通る周方向断面の凹部の頂点から突条の最下点までの高さをいう（図５参照）。

また本発明は、前記突条の最下点を通る周方向断面形状において、その凹部の中央部が水平直線状となっており、当該中央部の両端部が各々凹曲面となっている請求項１または２に記載のガラスびんである。

また本発明は、前記突条の最下点を通る周方向断面形状において、その凹部の中央部が凹曲面となっており、当該凹曲面の曲率半径をＲ ₂ とした場合に、前記Ｒ ₁ とＲ ₂ とが
Ｒ ₁ ＝（Ｐ ² ＋４・Ｈ ² ）・ｍ／１６・Ｈ ｍ＝０．５〜１．５
Ｒ ₂ ＝（Ｐ ² ＋４・Ｈ ² ）・ｎ／１６・Ｈ ｎ＝０．５〜（２−ｍ）
となるように形成した請求項１または２に記載のガラスびんである。

このように突条の最下点を通る周方向断面形状において、その凹部の中央部の両端部またはその凹部の中央部が凹曲面となるように、なだらかにつながっていると力が集中しにくいためびりになりにくくなる。したがって、突条の形状に起因する新たな底びりの発生を防止することができる。

なお、本発明において凸凹とはガラスが突出している形状を凸、ガラスがへこんでいる形状を凹と表現する。本発明のガラスびんにおいて、その凹部の形状はすなわち、
（１）凹部の中央部が水平直線状で、当該中央部の両端部が凹曲面となっており、突条（凸部）とＲ同士でつながっている形状、
（２）凹部の中央部が水平直線状で、当該中央部の両端部が凹曲面となっており、突条（凸部）との間に直線（以下、この直線を「つなぎ直線」という）が入る形状、
（３）凹部の中央部が凹曲面で、突条（凸部）とＲ同士でつながっている形状、
（４）凹部の中央部が凹曲面で、突条（凸部）との間につなぎ直線がはいる形状、
が含まれる。

また、凹部の中央部が凹曲面となっている範囲は、例えば０．２５・Ｐ〜０．７５・Ｐ程度にすることができる。

上記（Ｐ²＋４・Ｈ²）／１６・Ｈとは、凹部の中央部が凹曲面となっていて、且つＲ₁とＲ₂の間につなぎ直線が入らず、Ｒ₁とＲ₂が同じＲでつながる場合のＲ値である。Ｒ₁をこれの０．５〜１．５としたのは、０．５以下だと凸形状がはっきりと目立ちすぎ、また載置安定性に欠け、１．５以上だとナーリングの機能を発揮しづらいからである。

凹部の中央部が凹曲面となっていて、且つＲ₁とＲ₂の間につなぎ直線が入らず、Ｒ₁とＲ₂とがＲ同士でつながる場合にはＲ₁の値によりＲ₂の値が決まる。すなわち、上記段落００１８の（３）の場合である。この場合には、例えばＲ₁＝（Ｐ²＋４・Ｈ²）・（ｍ＝０．５）／１６・Ｈの場合には、Ｒ₂＝（Ｐ²＋４・Ｈ²）・（ｎ＝２−０．５）／１６・Ｈとなる。また、凹部の中央部が水平直線状の場合や、Ｒ₁とＲ₂との間につなぎ直線が入る場合には、Ｒ₁の値によりＲ₂の範囲が決まる。すなわち、上記段落００１８の（１）・（２）および（４）の場合である。この場合には、例えば上記のＲ₁の例でいえば、Ｒ₂＝（Ｐ²＋４・Ｈ²）・ｎ／１６・Ｈ ｎ＝０．５〜１．５の範囲となる。

また本発明は、最下点を通る半径方向断面における前記突条頂部の曲率半径（Ｒ₃）が３．０ｍｍ以下となるように形成した請求項１〜４のいずれかに記載のガラスびんである。

Ｒ₃を３．０ｍｍ以下としたのは、突条の体積が小さくなるため、成形時においては、突条部分を高温に保つことができ離型の際に離れやすく底びりが出にくいからである。さらに、コンベア移動時においては、コンベアとの接触面積が小さくなるので突条部分が冷えにくく底びりが発生しにくいからである（段落００３４・００３５参照）。すなわち、通常Ｒ₃が３．０ｍｍを超えている従来のナーリングより、突条の形状に起因する底びりの発生を抑えることができる。

本発明によれば、底びりや接触傷防止というナーリングの機能及びびんの安定性を損なうことなく、ナーリングを目立たない形状とすることができる。したがって、検査機における底部の検査でじゃまになる影がでにくく、検査範囲が広くなることにより欠点が多い底接地部の検査がしやすい。また、突条の凸形状がなだらかで突条間の間隔が広いため、コーティング時の液の付き漏れや液溜まりが少なくなる。さらに、凸形状がなだらかで高さが低い分、無理な力がかかりにくく突条の形状に起因する新たな底びりを発生しにくい。加えて、従来のナーリングのように凸形状が鮮明なものはナーリングが出にくいため、底型に油を頻繁に塗る必要があったが、本発明では凸形状がなだらかなためその必要が無く、この油かすによるナーリングの出不良も少なくなる。なお、ナーリングが目立たないので、鑑賞用商品を内容物とする包装用びんとしても最適である。

図１〜３は従来例のガラスびんの説明図である。図１中のＹ−Ｙ線は接地点（最下点）を通る半径方向に沿う線で、Ｘ−Ｘ線は接地点（最下点）を通る円周方向に沿う線である。この従来例のナーリングは広く一般に使用されているもので、突条３はタービン形といわれる形状である。これらの図に示すように、従来のナーリングは突条３のピッチが小さく、びん底面を占めるナーリングの面積が大きい上に、突条の凸形状が極端である。

図４〜６は本発明の実施例１のガラスびんの説明図である。図４は実施例１のガラスびんの略底面図、図５は接地点（最下点）を通る円周方向のＸ−Ｘ線断面の底線、図６は接地点（最下点）を通る半径方向のＹ−Ｙ線断面の底線である。複数の突条３からなるナーリング４はびん底２の外周縁に沿って円周方向に施されている。図４にあるように、実施例１の突条３は菱形をしているが、略円形、楕円形または略四角形等でも良い。図５にあるように実施例１の突条３は、凹部の中央部すなわちびん底２が凹曲面５となっている。Ｒ₁とは最下点を通る周方向断面における突条３の曲率半径を、Ｒ₂とは凹曲面５の曲率半径を、Ｐとは隣り合う突条３と突条３とのピッチを、Ｈとは突条３の高さを、Ｒ₃とは突条３の頂部の曲率半径を表している。実施例１の突条３はＲ₁とＲ₂との間につなぎ直線が入らず、同じＲ値、すなわちＲ₁＝Ｒ₂＝（Ｐ²＋４・Ｈ²）・（ｍ＝ｎ＝１）／１６・Ｈでつながっている。図５および図６に表れているように、図２および図３の従来の突条３に比べて、実施例１の突条３はピッチが大きく、凸形状はなだらかである。

図７は実施例２のガラスびんの説明図である。図７（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図５および図６と同様にＸ−Ｘ線断面の底線、Ｙ−Ｙ線断面の底線である。実施例２の突条３は実施例１と同様に凹部の中央部すなわちびん底２が凹曲面５となっている。ピッチＰは４．３２ｍｍ、高さＨは０．２ｍｍ、突条３の曲率半径Ｒ₁と凹曲面５の曲率半径Ｒ₂とはＲ同士で繋がっており（Ｒ₁とＲ₂との間につなぎ直線が入っていない）、Ｒ₁＝８ｍｍ：（Ｐ²＋４・Ｈ²）・（ｍ＝１．３６）／１６・Ｈで、Ｒ₂＝３．７６ｍｍ：（Ｐ²＋４・Ｈ²）・（ｎ＝２−１．３６）／１６・Ｈ、Ｒ₃＝０．５ｍｍとなるように形成されている。図７に表れているように、実施例２の突条３は特にピッチが大きく、凸形状がかなりなだらかな形状となっている。

図８は実施例３のガラスびんの説明図である。図８（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図５および図６と同様にＸ−Ｘ線断面の底線、Ｙ−Ｙ線断面の底線である。実施例３の突条３は実施例１と同様に凹部の中央部すなわちびん底２が凹曲面５となっている。ピッチＰは３．２ｍｍ、高さＨは０．５ｍｍ、突条３の曲率半径Ｒ₁と凹曲面５の曲率半径Ｒ₂とはＲ₁とＲ₂との間につなぎ直線が入っており、Ｒ₁＝１ｍｍ：（Ｐ²＋４・Ｈ²）・（ｍ＝０．７１）／１６・Ｈで、Ｒ₂＝１．４ｍｍ：（Ｐ²＋４・Ｈ²）・ｎ／１６・Ｈ ｎ＝０．５〜１．２９の範囲内、Ｒ₃＝０．３ｍｍとなるように形成されている。図８に表れているように、実施例３の突条は従来例に比べてピッチが大きく、凸形状がなだらかな形状となっている。

図９は実施例４のガラスびんの説明図で図５と同様にＸ−Ｘ線断面の底線である。Ｙ−Ｙ線断面の底線は図８（ｂ）と同じであるので省略する。実施例４の突条３は凹部の中央部すなわちびん底２が水平直線状で、当該びん底２の両端部が凹曲面５となっている。ピッチＰは３．２ｍｍ、高さＨは０．５ｍｍ、突条３の曲率半径Ｒ₁と凹曲面５の曲率半径Ｒ₂とはＲ同士で繋がっており（Ｒ₁とＲ₂との間につなぎ直線が入っていない）、Ｒ₁＝１ｍｍ：（Ｐ²＋４・Ｈ²）・（ｍ＝０．７１）／１６・Ｈで、Ｒ₂＝１ｍｍ：（Ｐ²＋４・Ｈ²）・ｎ／１６・Ｈ、 ｎ＝０．５〜１．２９の範囲内、Ｒ₃＝０．３ｍｍとなるように形成されている。図９に表れているように、実施例４の突条は従来例に比べてピッチが大きく、突条間の間隔も広く、凸形状がなだらかな形状となっている。

図１０は実施例５のガラスびんの説明図で図５と同様にＸ−Ｘ線断面の底線である。Ｙ−Ｙ線断面の底線は図８（ｂ）と同じであるので省略する。実施例５の突条３は凹部の中央部すなわちびん底２が水平直線状で、当該びん底２の両端部が凹曲面５となっている。ピッチＰは３．２ｍｍ、高さＨは０．５ｍｍ、突条３の曲率半径Ｒ₁と凹曲面５の曲率半径Ｒ₂とはＲ₁とＲ₂との間につなぎ直線が入っており、Ｒ₁＝０．８ｍｍ：（Ｐ²＋４・Ｈ²）・（ｍ＝０．５７）／１６・Ｈで、Ｒ₂＝１．２ｍｍ：（Ｐ²＋４・Ｈ²）・ｎ／１６・Ｈ ｎ＝０．５〜１．４３の範囲内、Ｒ₃＝０．３ｍｍとなるように形成されている。図１０に表れているように、実施例５の突条は従来例に比べてピッチが大きく、突条間の間隔も広く、凸形状がなだらかな形状となっている。

また、図１１は従来のガラスびん底部の検査機を通した画像で、図１２は実施例のガラスびん底部の検査機を通した画像である。従来のガラスびんとして上記従来例とは異なり、ナーリングの突条がタービン形で一定方向に傾いて配置されているものを使用した。また、実施例のガラスびんとして上記実施例２のガラスびんを使用した。これらの画像に表れているように、従来のナーリングははっきりと影が出て視認性が悪いのにたいして、実施例のナーリングはほとんど影が出ておらず、視認性がかなり良いのがわかる。

また、ナーリングの形状とびり発生との関係を調べるため、本発明の実施例と比較例を用いて成形時の温度解析を行った。実施例には上記実施例２のナーリング形状を使用し、比較例には突条がタービン形で、突条の高さ０．３ｍｍ、突条のピッチが１．５８８ｍｍ（１６山／インチ）のナーリング形状を使用した。図１３（ａ）は実施例のナーリング形状の説明図、（ｂ）は比較例のナーリング形状の説明図である。成形過程において仕上型を開く時の突条３の接地点（最下点）の最低温度およびびん底２（凹曲面５）の温度を測定した。その結果、実施例の最下点の最低温度は７２４℃、びん底２（凹曲面５）の温度は７３８℃、比較例の最下点の最低温度は７１２℃、びん底２（凹曲面５）の温度は７３７℃であった。図１４（ａ）は実施例の温度計算結果を表した説明図で、（ｂ）は比較例の温度計算結果を表した説明図である。実施例の方が比較例に比べて突条３の表面積が小さいため、突条３の最下点の最低温度が高い、すなわちガラスの内部と外表面との温度差が小さくなることがわかった。これにより、本発明の実施例は従来のナーリングに比較して、その突条の形状が仕上型を開く時に発生するびりを防止するのに有利であることが明らかになった。

さらに詳細にナーリングの形状と底びり発生との関係を調べるため、本発明の実施例と比較例を用いてマシンコンベア移動時の熱応力解析を行った。使用した実施例および比較例は上記と同じものである（図１３（ａ）および（ｂ））。コンベアとの接触条件は同一とし、突条３の接地点（最下点）の最大応力を測定した。その結果、実施例の最大応力は２９．９３ＭＰａ、比較例の最大応力は３０．９４ＭＰａであった。図１５（ａ）は実施例の熱応力計算結果を表した説明図で、（ｂ）は比較例の熱応力計算結果を表した説明図である。実施例の方が比較例に比べて、突条の凸形状がなだらかな分、熱応力が若干小さくなることがわかった。これにより、本発明の実施例は従来のナーリングと比較して、底びり発生度は同程度がやや低くなることが明らかになった。

これらにより、本発明の実施例は従来のナーリングと同様に底びりの発生を防止するというナーリング本来の機能をも発揮しつつ、ナーリング形状を目立たなくするものである。

従来例のガラスびんの略底面図である。 図１のＹ−Ｙ線断面図である。 図１のＸ−Ｘ線断面の底線である。 本発明の実施例１のガラスびんの略底面図である。 図４のＸ−Ｘ線断面の底線である。 図４のＹ−Ｙ線断面の底線である。 （ａ）は本発明の実施例２のガラスびんのＸ−Ｘ線断面の底線で、（ｂ）は本発明の実施例２のガラスびんのＹ−Ｙ線断面の底線である。 （ａ）は本発明の実施例３のガラスびんのＸ−Ｘ線断面の底線で、（ｂ）は本発明の実施例３のガラスびんのＹ−Ｙ線断面の底線である。 本発明の実施例４のガラスびんのＸ−Ｘ線断面の底線である。 本発明の実施例５のガラスびんのＸ−Ｘ線断面の底線である。 従来のガラスびん底部の検査機を通した画像である。 本発明の実施例のガラスびん底部の検査機を通した画像である。 （ａ）は温度解析および熱応力解析に使用した本発明の実施例のナーリング形状の説明図で、（ｂ）は温度解析および熱応力解析に使用した比較例のナーリング形状の説明図である。 （ａ）は本発明の実施例の温度計算結果を表した説明図で、（ｂ）は比較例の温度計算結果を表した説明図である。 （ａ）は本発明の実施例の熱応力計算結果を表した説明図で、（ｂ）は比較例の熱応力計算結果を表した説明図である。

符号の説明

１ ガラスびん
２ びん底
３ 突条
４ ナーリング
５ 凹曲面

Claims (5)

1. びん底の外周縁に沿って複数個の突条が周方向に施されているガラスびんにおいて、前記突条の最下点を通る周方向断面における突条の周期（Ｐ）が３．０〜１３．０ｍｍとなるように形成したガラスびんであって、
   最下点を通る周方向断面における前記突条の曲率半径（Ｒ ₁ ）が
   （Ｐ ² ＋４・Ｈ ² ）・ｍ／１６・Ｈ ｍ＝０．５〜１．５
   となるように形成したことを特徴とするガラスびん。
2. 前記突条の高さ（Ｈ）が０．０５〜０．５ｍｍとなるように形成した請求項１に記載のガラスびん。
3. 前記突条の最下点を通る周方向断面形状において、その凹部の中央部が水平直線状となっており、当該中央部の両端部が各々凹曲面となっている請求項１または２に記載のガラスびん。
4. 前記突条の最下点を通る周方向断面形状において、その凹部の中央部が凹曲面となっており、当該凹曲面の曲率半径をＲ ₂ とした場合に、前記Ｒ ₁ とＲ ₂ とが
   Ｒ ₁ ＝（Ｐ ² ＋４・Ｈ ² ）・ｍ／１６・Ｈ ｍ＝０．５〜１．５
   Ｒ ₂ ＝（Ｐ ² ＋４・Ｈ ² ）・ｎ／１６・Ｈ ｎ＝０．５〜（２−ｍ）
   となるように形成した請求項１または２に記載のガラスびん。
5. 最下点を通る半径方向断面における前記突条頂部の曲率半径（Ｒ₃）が３．０ｍｍ以下となるように形成した請求項１〜４のいずれかに記載のガラスびん。