JP6556576B2 - ガラス容器成形用金型 - Google Patents

Description

この発明は、首部に胴部が連なるガラス容器、例えば細口びんや軽量細口びんのようなガラスびんを成形するのに適したガラス容器成形用金型に関し、この発明は特に、首部に連なる胴部の少なくとも上部位置にコンタクトポイントが設定されたガラス容器を成形するのに適したガラス容器成形用金型に関する。

ガラスびんを製造するための典型的な製びん機は、複数のセクションにおいて粗型装置と仕上型装置とをそれぞれ含んでおり、粗型装置による成形工程と仕上型装置による成形工程とを順次実施してガラスびんを各セクションで成形するものである。ガラスびんの製法として、例えば、ナロー・ネック・プレス＆ブロー方式が知られている。この方式では、粗型装置の粗型内に投入された溶融ガラスの塊（以下「ゴブ」という。）よりパリソンを成形した後、このパリソンを仕上型装置の仕上型内へ移し、型内のパリソンに空気を吹き込んでガラスびんを成形する。

図８は、軽量細口びんの成形に適用されるナロー・ネック・プレス＆ブロー方式によるガラスびんの成形手順を示している（例えば、特許文献１参照）。まず、ゴブＧが粗型９内の空洞部９０に受け入れられると（図８（１））、バッフル９１が降りてきて空洞部９０を塞ぐ一方、プランジャ９２が上昇を開始し、口型９３内を通って粗型９の空洞部９０内へ進入する。これによりゴブＧは空洞部９０において加圧される（図８（２））。この加圧によって空洞部９０にガラスが行き渡り、空洞部９０に対応する形状のパリソンＰが成形される（図８（３））。

粗型９は、一対の割型９Ａ，９Ｂにより構成されている。各割型９Ａ，９Ｂの内側の面が合わされることで前記空洞部９０が形成される。この空洞部９０内でパリソンＰが成形されると、粗型９の割型９Ａ，９Ｂが開き、パリソンＰは口型９３で支えられた状態でインバート装置９５により上下反転させられて仕上型９６へ移される（図８（４））。パリソンＰは粗型９に接していた表面が硬化しているが、パリソンＰの肉厚内部が高温であるため、この温度が伝わってパリソンＰの表面の硬化層が軟化する（図８（５））。

仕上型９６にブローヘッド９７がセットされると、パリソンＰの内部に高圧空気が吹き込まれ、仕上型９６および底型９８によりガラスびん８が成形される（図８（６））。ガラスびん８の成形が完了すると、ブローヘッド９７が退き仕上型９６が開放された後、ガラスびん８はその口部がテイクアウトトング９９に把持され（図８（７））、宙づり状態で搬出される（図８（８））。

軽量細口びんには、首部８０に連なる胴部８１の少なくとも上部位置（図９に示すガラスびん８では上部位置と下部位置）に、同じガラスびん同士の接触に備えて強度が補強された厚肉状の補強部分８２，８３がそれぞれ一周形成されている。これらの補強部分８２，８３は一般に「コンタクトポイント」と呼ばれている。これに対して、上下の補強部分８２，８３間は強度補強がなされておらず、この非補強部分８４は一般に「リセス面」と呼ばれ、ラベルなどが貼設される。各補強部分８２，８３は、非補強部分８４よりわずかに突出しており、同じガラスびん同士が隣接したとき、外方へ突出する補強部分８２，８３においてガラスびん同士が接触するので、各ガラスびんが損傷するおそれはない（例えば、特許文献２参照）。

特許第５４４２０１９号公報 特開２０１４−１９０８１０号公報

しかしながら、ナロー・ネック・プレス＆ブロー方式により軽量細口びんを成形したとき、首部８０に配分されるガラスの量が、首部が必要とするガラスの量より過剰となり、余分なガラスが首部８０に止まって胴部８１へ移動しない。このため、胴部８１に配分されるガラスの量が不足気味となり、特に、胴部８１の補強部分８２．８３に十分なガラスの量が配分されないことから、強度に優れたコンタクトポイントが得られず、ガラスびんの強度低下を招くという問題があった。

この発明は、上記の問題に着目してなされたもので、首部の余剰なガラスの量を胴部、特に胴部の補強部分へ移すことが可能な構成とすることによりガラスびんの強度を高めることができるガラス容器成形用金型を提供することを目的とする。

この発明によるガラス容器成形用金型は、首部に胴部が連なるガラス容器を成形するためのものであって、内側の面を合わせることにより内部に空洞部が形成される開閉可能な一対の割型よりなる。各割型の本体部には、成形するガラス容器の首部に対応する前記空洞部の領域を外側より取り囲む断熱空間としての中空部が、割型の下端面に割型の開放部に沿って開口する溝によりそれぞれ形成されるとともに、前記中空部により各割型の本体部が内側の本体部領域と外側の本体部領域とに区分されている。前記内側の本体部領域と外側の本体部領域とは、前記中空部を構成する各溝の両方の端部と割型の内側の面との間の角度の範囲において連続している。

この発明の上記した構成において、「割型の本体部」とは、割型の固体部分（中実部分）を指している。また、「成形するガラス容器の首部に対応する空洞部の領域」とは、ガラス容器の首部の成形に関わる空洞部の領域のことであり、粗型についていえば、ガラス容器の首部を形づくるパリソンの首に当たる部分を成形する空洞部の特定領域のことである。

この発明によるガラス容器成形用金型を用いて軽量細口びんのようなガラス容器を製造するとき、各割型の本体部に形成された中空部がガラス容器の首部に対応する空洞部の領域を外側より取り囲むので、前記中空部が断熱空間として機能し、中空部の内側の本体部領域の温度低下が抑えられ、前記内側の本体部領域に接するガラスの温度が高温に保たれる。したがって、首部のガラスの量が余剰である場合、余剰のガラスが熱により伸びてガラスが胴部の側へ移動する。その結果、胴部の側に配分されるガラスの量が増し、特に、胴部の補強部分に十分な溶融ガラスが供給されることになり、強度に優れたコンタクトポイントが得られる。

この発明の好ましい実施態様においては、前記中空部を構成する各溝は、幅が０．１ｍｍ以上であって、深さが、成形するガラス容器のコンタクトポイントに対応する前記空洞部の領域に達しない深さに設定されている。

この実施態様によれば、中空部内の空気の断熱作用によって中空部の内側の本体部領域は温度低下が抑えられるとともに、首部の余剰のガラスが熱により伸びて胴部へ移動する場合に、ガラス容器のコンタクトポイントを越えて移動するのが防止され、その結果、強度に優れたコンタクトポイントが確実に得られる。

この発明の好ましい実施態様においては、前記中空部は、金型の中心に対する両方の各端部と割型の内側の面とがなす角度が一致するように金型の中心線に対して左右対称の形状に形成されている。

この実施態様によれば、中空部内の空気の断熱作用によって中空部の内側の本体部領域は左右に偏ることなく均等に保温される結果、成形されるガラス容器の肉厚のばらつきが抑えられる。

この発明によれば、首部の余剰なガラスの量を胴部、特に胴部の補強部分へ移すことができるので、強度に優れたコンタクトポイントが得られ、ガラスびんの強度が大幅に向上する。

この発明の一実施例である粗型を有する粗型装置の構成並びに粗型内の空洞部を示す断面図である。 割型が合わさった状態の粗型の底面図である。 図２の粗型の中心線ｚに沿う断面図である。 粗型内のパリソンの形状と、そのパリソンより得られるガラスびんの形状との対応を示す断面図である。 図１の粗型により成形されたパリソンから得られたガラスびんと従来の粗型により成形されたパリソンから得られたガラスびんについての肉厚の平均値をプロットしてグラフ化した説明図である。 図１の粗型により成形されたパリソンから得られたガラスびんと従来の粗型により成形されたパリソンからガラスびんについての肉厚の最小値をプロットしてグラフ化した説明図である。 ガラスびんの肉厚の測定箇所を示す説明図である。 軽量細口びんの成形に適用されるナロー・ネック・プレス＆ブロー方式によるガラスびんの成形手順を示す説明図である。 胴部の上部位置と下部位置とにコンタクトポイントが設定されたガラスびんを示す一部を破断した正面図である。

図１は、この発明の一実施例である粗型２を有する粗型装置１の構成並びに粗型２内の空洞部２０の構成を示している。また、図２は、割型２Ａ，２Ｂが合わさった状態の粗型２を下方から見た外観図である。この粗型装置１により図４に示すパリソンＰが成形された後、図示しない仕上型装置によりパリソンＰから図４において２点鎖線で示す外形のガラスびん（以下、単に「びん」という。）８が成形される。びん８は、例えば軽量細口びんであって、首部８０に連なる胴部８１の上部位置と下部位置とに「コンタクトポイント」と呼ばれる補強部分８２，８３が形成されている。なお、図４において、Ｘは、成形するびん8の首部８０を形づくるパリソンＰの首に当たる部分である。

粗型装置１は、粗型２と、粗型２の上面に開口するゴブ導入口２３を塞ぐバッフル１１と、粗型２の下面に開口するプランジャ出入口２４と連通する口型１２と、口型１２内を通ってプランジャ出入口２４より粗型２内に進入するプランジャ１３とを備えている。

粗型２は、内部にパリソンＰを成形するための空洞部２０を有しており、開閉可能な一対の割型２Ａ，２Ｂにより構成されている。なお、図１は一方の割型２Ａの構成を示しているが、図示しない他方の割型２Ｂの構成も同じであり、対応する構成の符号を括弧書きで示してある。図１において、２０ａ，２０ｂは各割型２Ａ，２Ｂの型内面であり、ゴブＧを所定の側周形状のパリソンＰに成形する姿面を示している。また、２１ａ，２１ｂは各割型２Ａ，２Ｂの内側の面（以下「合わせ面」という。）であって、割型２Ａ，２Ｂを閉じたときに合わせ面２１ａ，２１ｂが互いに合わされることで前記空洞部２０が形成される。

各割型２Ａ，２Ｂは、上端面に半円形をなす開放部２３ａ，２３ｂ、及び下端面に半円形をなす開放部２４ａ，２４ｂをそれぞれ有している。各割型２Ａ，２Ｂを閉じ、合わせ面２１ａ，２１ｂを合わせたとき、各割型２Ａ，２Ｂの上端面の開放部２３ａ，２３ｂが合わさってゴブ導入口２３が形成されるとともに、各割型２Ａ，２Ｂの下端面の開放部２４ａ，２４ｂが合わさってプランジャ出入口２４が形成される。

各割型２Ａ，２Ｂの中実部分である本体部２５ａ，２５ｂには、図２及び図３に示すように、平面視が円弧状に湾曲する形状の中空部３ａ，３ｂが形成されている。図示例の中空部３ａ，３ｂは、割型２Ａ，２Ｂの下端面に開放部２４ａ，２４ｂに沿って開口する有底の溝３０により形成されている。各中空部３ａ，３ｂを構成する溝３０は、成形するびん８の首部８０に対応する空洞部２０の領域、すなわち、成形するびん８の首部８０を形づくるパリソンＰの首に当たる部分Ｘを成形する空洞部２０の特定領域を外側より取り囲んでいる。溝３０の幅ｔは０．１ｍｍ以上であればよく、外側の溝壁は割型２Ａ，２Ｂの径の半分の位置まで達していてもよい。この実施例では、溝３０の幅ｔは１５ｍｍであって、溝３０の全長にわたって一定である。また、成形するびん８は上部位置のコンタクトポイントが首部の上端から３２ｍｍに設定されているのに対し、溝３０の深さｈは１６ｍｍであって、溝３０の全長にわたって一定である。さらに、この実施例の溝３０は、粗型２の中心ｃに対する内外の溝壁の各半径ｒ１，ｒ２は、ｒ１が１８ｍｍ、ｒ２が３３ｍｍであって、全深さにわたって一定となる円筒状に形成されているが、これに限らず、図３において一点鎖線で示すように、上に拡がった逆錐状に形成してもよい。

さらにまた、中空部３ａ，３ｂを構成する各溝３０は、粗型２の中心ｃに対する両方の端部３０Ｌ，３０Ｒと前記合わせ面２１ａ，２１ｂとがなす角度θ１，θ２が一致するように割型２Ａ，２Ｂの中心線ｚに対して左右対称の形状に形成されている。粗型２の中心ｃに対する溝３０の角度範囲θは８０〜１２０度（この実施例では１００度）、前記の各角度θ１，θ２は３０〜５０度（この実施例では共に４０度）にそれぞれ設定する。各割型２Ａ，２Ｂの本体部２５ａ，２５ｂは、中空部３ａ，３ｂによって中空部３ａ，３ｂの内側の本体部領域２６ａ，２６ｂと中空部３ａ，３ｂの外側の本体部領域２７ａ，２７ｂとに区分される。内側の本体部領域２６ａ，２６ｂは空洞部２０の外周に沿っており、中空部３ａ，３ｂ内の空気の断熱作用によってその空気層がない場合に比べて高い温度に保温される。内側の本体部領域２６ａ，２６ｂと外側の本体部領域２７ａ，２７ｂとは溝３０の両端部３０Ｌ，３０Ｒと合わせ面２１ａ，２１ｂとの間の角度θ１，θ２の範囲において連続している。なお、中空部３ａ，３ｂの断熱性を高めるために、蓋をしてもよく、熱伝導率の低い断熱材等を詰めてもよい。

各割型２Ａ，２Ｂの合わせ面２１ａ，２１ｂを合わせたとき、空洞部２０沿いの突き合わされた部分の外側の合わせ面２１ａ，２１ｂ間に微少な隙間部が生じる。この隙間部内の空気の断熱作用によって前記の突き合わされた部分が高い温度に維持される。この隙間部と溝３０の両端部３０Ｌ，３０Ｒとの隔たり量、すなわち、前記の角度θ１，θ２の大小によって内側の本体部領域２６ａ，２６ｂ及び前記突き合わされた部分の保温状態に差異が生じる。

上記した構成の粗型２を有する粗型装置１と図示しない仕上型装置とを用いてびん８を製造するとき、粗型２の各割型２Ａ，２Ｂの本体部２５ａ，２５ｂに形成された円弧状に湾曲する中空部３ａ，３ｂは、びん８の首部８０を形づくるパリソンＰの首に当たる部分Ｘを成形する空洞部２０の特定領域を外側より取り囲んでいる。これにより、中空部３ａ，３ｂが断熱空間として機能し、中空部３ａ，３ｂの内側の本体部領域２６ａ，２６ｂの温度低下が抑えられ、前記内側の本体部領域２６ａ，２６ｂに接するガラスの温度が高温状態に保たれる。したがって、パリソンＰが仕上型へ移されたとき、首部８０のガラスの量が余剰であれば、余剰のガラスが伸びてガラスが胴部８１の側へ移動する。その結果、胴部８１の側に配分されるガラスの量が増し、特に、胴部８１の補強部分８２，８３に十分な溶融ガラスが供給されることから、強度に優れたコンタクトポイントが得られ、びん８の強度は高められる。

また、中空部３ａ，３ｂは、各割型２Ａ，２Ｂの下端面に開放部２４ａ，２４ｂに沿って開口した溝３０により構成されており、その溝３０の幅ｔおよび深さｈが全長にわたって一定であるので、中空部３ａ，３ｂ内の空気の断熱作用によって中空部３ａ，３ｂの内側の本体部領域２６ａ，２６ｂは等しく温度低下が抑えられ、温度が均一な高温状態に保たれる結果、仕上型において首部８０の余剰のガラスが伸びてガラスが胴部８１の側へ移動する。

さらに、前記中空部３ａ，３ｂは、両方の各端部３０Ｌ，３０Ｒと割型２Ａ，２Ｂの内側の合わせ面２１ａ，２１ｂとがなす角度θ１，θ２が一致するように割型２Ａ，２Ｂの中心線ｚに対して左右対称の形状に形成されているので、中空部３ａ，３ｂ内の空気の断熱作用によって中空部３ａ，３ｂの内側の本体部領域２６ａ，２６ｂは左右に偏ることなく均等に保温される結果、成形されるびん８の肉厚のばらつきが抑えられる。

図５は、各割型２Ａ，２Ｂに上記の中空部３ａ，３ｂが設けられた粗型２（以下、「本粗型」という。）を用いて成形されたびん８（以下「適正びん」という。）について、１０ｍｍ毎の各高さ位置において、図７に示すように、４５度毎の各角度位置で肉厚を測定して得られた８個の肉厚測定データｄ１〜ｄ８の平均値をプロット（◆で示す）してグラフ化した折線グラフＤ１（ＡＶＥ）と、各割型に上記の中空部３ａ，３ｂが設けられていない粗型（以下、「従来粗型」という。）を用いて成形されたびん８（以下「比較びん」という。）について、１０ｍｍ毎の各高さ位置において、４５度毎の各角度位置（図７参照）で肉厚を測定して得られた８個の肉厚測定データｄ１〜ｄ８の平均値をプロット（●で示す）してグラフ化した折線グラフＤ２（ＡＶＥ）とを対比して示したものである。

また、図６は、上記の適正びんから得られた８個の肉厚測定データｄ１〜ｄ８の最小値をプロット（◆で示す）してグラフ化した折線グラフＤ１（ＭＩＮ）と、上記の比較びんから得られた８個の肉厚測定データｄ１〜ｄ８の最小値をプロット（●で示す）してグラフ化した折線グラフＤ２（ＭＩＮ）とを対比して示したものである。なお、図５及び図６は、縦軸がびんの高さ（ｍｍ）、横軸がびんの肉厚（ｍｍ）である。

適正びん及び比較びんは、図５及び図６に示されているように、口部までの高さが１５０ｍｍ、首部の長さが３０ｍｍであり、首部８０に連なる胴部８１の上部位置と下部位置とに、コンタクトポイントＰ１，Ｐ２が設定されている。図５及び図６において、垂直方向の点線Ｔ１は上下のコンタクトポイントＰ１，Ｐ２の肉厚の規格値、点線Ｔ２は首部、胴部の肉厚の規格値、点線Ｔ３は底周辺部の肉厚の規格値をそれぞれ示しており、肉厚の平均値または最小値が規格値Ｔ１〜Ｔ３を下回ると、そのびんは不良びんとなる。

本粗型を用いて成形した適正びんの肉厚と従来粗型を用いて成形した比較びんの肉厚を平均値（図５）について対比すると、上部位置のコンタクトポイントＰ１ではＤ１（ＡＶＥ）＞Ｄ２（ＡＶＥ）であり、比較びんより適正びんの方が肉厚の平均値が大きくなっており、コンタクトポイントＰ１の強度が高められている。さらに、胴部８１の全体についても、概ねＤ１（ＡＶＥ）＞Ｄ２（ＡＶＥ）であり、比較びんより適正びんの方が肉厚の平均値が全体的に大きくなっている。一方、首部８０はＤ１（ＡＶＥ）＜Ｄ２（ＡＶＥ）であり、適正びんは比較びんより肉厚の平均値が小さくなっている。
以上のことから、適正びんでは、首部８０の余剰のガラスの量が胴部８１へ移ったものと推測できる。なお、下部位置のコンタクトポイントＰ２や底部に近い胴部８１の下部については、適正びんと比較びんとは肉厚の平均値に殆ど差異がない。

つぎに、本粗型を用いて成形した適正びんの肉厚と従来粗型を用いて成形した比較びんの肉厚を最小値（図６）について対比すると、上部位置のコンタクトポイントＰ１ではＤ１（ＭＩＮ）＞Ｄ２（ＭＩＮ）であり、比較びんより適正びんの方が肉厚の最小値が大きく、さらに、下部位置のコンタクトポイントＰ２でもＤ１（ＭＩＮ）＞Ｄ２（ＭＩＮ）であり、比較びんより適正びんの方が肉厚の最小値が大きくなっている。胴部８１についても概ねＤ１（ＭＩＮ）＞Ｄ２（ＭＩＮ）であり、比較びんより適正びんの方が全体的に肉厚の最小値が大きくなっている。
以上のことから、比較びんより適正びんの方が全体的に肉厚の最小値が大きく、このことは規格値に対して肉厚の余裕があることを意味し、比較びんより適正びんの方が不良品の出現頻度は小さくなる。

上記した実施例では、中空部３ａ，３ｂを構成する各溝３０を、割型２Ａ，２Ｂの中心線ｚに対して左右対称の形状に形成するとともに、粗型２の中心ｃに対する溝３０の角度範囲θを１００度、粗型２の中心ｃに対する溝３０の両方の各端部３０Ｌ，３０Ｒと割型２Ａ，２Ｂの内側の合わせ面２１ａ，２１ｂとがなす角度θ１，θ２を共に４０度に設定したもので、中空部３ａ，３ｂを上記の構成とすることにより、図５及び図６に示したような、好ましい肉厚の適正びんが得られる。

１ 粗型装置
２ 粗型
２Ａ，２Ｂ 割型
３ａ，３ｂ 中空部
８ びん
２０ 空洞部
２３ ゴブ導入口
２３ａ，２３ｂ 開放部
２４ プランジャ出入口
２４ａ，２４ｂ 開放部
２５ａ，２５ｂ 本体部
３０ 溝
８０ 首部
８１ 胴部
Ｐ１，Ｐ２ コンタクトポイント

Claims (3)

1. 首部に胴部が連なるガラス容器を成形するためのガラス容器成形用金型であって、
   内側の面を合わせることにより内部に空洞部が形成される開閉可能な一対の割型よりなり、各割型の本体部には、成形するガラス容器の首部に対応する前記空洞部の領域を外側より取り囲む断熱空間としての中空部が、割型の下端面に割型の開放部に沿って開口する溝によりそれぞれ形成されるとともに、前記中空部により各割型の本体部が内側の本体部領域と外側の本体部領域とに区分されており、
   前記内側の本体部領域と外側の本体部領域とは、前記中空部を構成する各溝の両方の端部と割型の内側の面との間の角度の範囲において連続して成るガラス容器成形用金型。
2. 前記中空部を構成する各溝は、幅が０．１ｍｍ以上であって、深さが、成形するガラス容器のコンタクトポイントに対応する前記空洞部の領域に達しない深さに設定されている請求項１に記載のガラス容器成形用金型。
3. 前記中空部は、金型の中心に対する両方の各端部と割型の内側の面とがなす角度が一致するように金型の中心線に対して左右対称の形状に形成されている請求項１または２に記載のガラス容器成形用金型。