JP4925367B2

JP4925367B2 - ガラスびん

Info

Publication number: JP4925367B2
Application number: JP2009117162A
Authority: JP
Inventors: 伸二斎藤
Original assignee: Toyo Glass Co Ltd
Current assignee: Toyo Glass Co Ltd
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2029-05-14
Also published as: JP2010265001A

Description

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

ガラスびんの底面には通常ナーリングと呼ばれる突条が形成されている。これは、主に、成形直後のガラスびんがコンベア上に置かれるときのサーマルショックやその後の工程での機械的衝撃によって発生する欠点（微小なクラック）を少なくするためである。すなわち、コンベア面にはナーリングが接触し、接触面積が小さくなるので、欠点の発生が少なくなる。したがって、ナーリングの外面最下部（いわゆる接地部）が載置面と接触する面積はなるべく小さいほうがよいので、接地部は載置面に対して実質的に点接触となるように曲面で構成されることが望ましい。
ナーリングには種々の形状があるが、ほとんどは底面の外周部に所定間隔で放射状（半径方向又は半径方向からやや傾いた方向）に並列して形成したものである（図４，５）。
このようなナーリングは、例えば下記特許文献１に記載されている。

また、ガラスびんは、液体の内容物（飲料、調味料など）を充填して流通する場合、ウォータハンマ現象により破壊するおそれがある。これは、例えばガラスびんを詰めたカートンの移動に際してカートンを下方に降ろすとき、ガラスびんが急激に下降すると内溶液は慣性で留まるからびん底部が負圧になって真空泡が発生し、その後内溶液が急激に落下して底部に衝突し、その衝撃でびんが破壊するものである。
このようなウォータハンマの衝撃に強いびん形状が下記特許文献２に記載されている。

特開２００６−２６４７１５号公報特許第３６４４２１５号公報

ウォータハンマに対する強度は、一般的に、びん裾部曲面の縦断面における曲率半径を大きくすることで大きくすることができる。
図５の破線は、裾部の曲率半径Ｒ２のびん２本体（ナーリング以外の部分）形状とナーリング２１形状（いずれも半径方向縦断面における外郭線）を重ね合わせたもの、実線は裾部の曲率半径をＲ１に大きくした場合のびん３本体形状とナーリング３１形状である。
裾部の曲率半径Ｒ２の場合、Ａ２はびん本体の最下部、Ｂ２はナーリングの最下部であり、Ａ２及びＢ２からびん中心までの距離（半径）ａは等しくなっている。
裾部の曲率半径Ｒ１の場合、Ａ１はびん本体の最下部、Ｂ３はナーリングの最下部であり、Ａ１及びＢ３からびん中心までの距離（半径）ｂは等しくなっている。
このように、従前は、ナーリング最下部とびん本体最下部の半径方向の位置は等しくなるように設計されていた。
図５に明らかなように、裾部の曲率半径を大きくすると、ナーリング最下部位置の半径（接地半径）が小さくなる（ｂ＜ａ）。

図４は、左側に外径に対して比較的背の高い（縦横比の大きな）びん、右側に比較的背の低いびんを示している。転倒角度は、びんを徐々に傾けていって転倒し始めるときの垂直線に対するびん軸線の角度である。
背の高いびんは倒れやすいので、裾部の曲率半径は比較的小さくして、接地半径がなるべく大きくなり、転倒角度がなるべく大きくなるようにしている。
背の高いびんとして、外径５２ｍｍ、高さ約１５１ｍｍの或るびん、背の低いびんとして外径５８ｍｍ、高さ１２０ｍｍの或るびんを例にとる。
背の高いびんは、裾部の曲率半径が５ｍｍで転倒角度は１７°である。
背の低いびんは、裾部の曲率半径が７ｍｍで転倒角度は２１°である。

背の高いびんは、裾部の曲率半径が小さいので、ウォータハンマ現象が起きたときに大きな内部応力が発生し、破壊されやすくなる。
仮に、背の高いびんの裾部の曲率半径を５ｍｍから６ｍｍに大きくすると、裾部ないし底部のガラス肉厚が０．３ｍｍ厚くなり、強度が大きくなる。
ウォータハンマ現象で、内溶液の動圧２ＭＰａがかかったときの最大発生応力を計算すると、裾部の曲率半径５ｍｍの場合１１４．４ＭＰａで、裾部の曲率半径６ｍｍの場合９２．１ＭＰａとなる。最大発生応力は１００ＭＰａよりも大きいとウォータハンマ破壊の危険性が大きいとされているので、裾部の曲率半径５ｍｍの場合はウォータハンマ破壊の危険性が高く、６ｍｍの場合は危険性が低い。

ところが、図５のようにして、裾部の曲率半径を大きくすると、ナーリング最下部位置の半径ｂが小さくなるので、転倒角度が１７°から１５．５°に小さくなってしまい、生産ライン上でのびんの転倒が多くなり、実用的ではないという問題がある。

本発明は、ウォータハンマ強度を上げるために裾部の曲率半径を大きくしても、転倒角度が小さくならないようにして、比較的背の高いびんのウォータハンマ強度の向上を実現することを課題とするものである。

本発明は、びん底の外周縁に沿って複数個の放射状ナーリングが周方向に沿って並列して施されており、該ナーリングの外面最下部が載置面に対して実質的に点接触となるように曲面で構成され、該最下部が、前記ナーリングが形成されていない部分のびん底外面最下部よりも半径方向外側に位置し、前記ナーリングの長手方向に沿った中央縦断面において、その外郭線の曲率半径が外側部分よりも内側部分が大きくなっていることを特徴とするガラスびんである。（請求項１）

ナーリングの最下部がびん本体の最下部よりも外側にあるので、裾部の曲率半径を大きくしてびん本体最下部が内側に移動しても、ナーリングの最下部は従前のままとし、転倒角度が小さくなるのを防ぐことができる。

ナーリングの最下部位置の半径と、びん本体の最下部位置の半径の差（図２のａ−ｂ）は、０．７５〜１．５ｍｍ程度が適当である。

ナーリングの最下部がびん本体の最下部よりも外側になるようにすると、ナーリングの最下部の位置が、ナーリングの長手方向の内側寄りに大きく寄ってしまい、衝撃により欠点（欠け、クラック）が生じやすくなる。ナーリングの外郭線の曲率半径を外側部分よりも内側部分が大きくなるようにすると、最下部の位置がナーリングの中央付近に近づき、衝撃による欠点の発生が少なくなる。

ナーリングの長手方向はガラスびんの半径方向を向いている場合（請求項２）のみならず、半径方向に対して傾いていてもよい。（請求項３）
この場合、ナーリングの半径方向に対する傾きは、４５°以内程度である。

本発明のガラスびんは、ナーリングの外面最下部が、ナーリングが形成されていないびん本体外面最下部よりも半径方向外側に位置しているので、ウォータハンマ強度を上げるためにびん裾部の曲率半径を大きくしても、転倒角度が小さくならないようにできる。したがって、比較的背の高いびんのウォータハンマ強度の向上を実現できる。

実施例のガラスびん１の底面図及びその部分拡大図である。図１におけるＡ−Ａ線断面説明図である。実施例のガラスびん１’の底面図及びその部分拡大図である。ガラスびんの側面図である。従来のガラスびんのナーリングの説明図である。

図１に示すように、実施例のガラスびん１のナーリング１１は、その長手方向がガラスびんの半径方向を向いて設けられている。なお、図１においては、上側にガラスびんの底面全体、下側にその一部を拡大して示している。

図２は図１におけるＡ−Ａ線断面（半径方向断面）説明図である。図２において、実線は、ガラスびん１の裾部付近の本体形状とナーリング形状の外郭線（半径方向断面）を示している。太い破線は、従来のガラスびん２の本体形状を示している。
従来のガラスびん２は、外径５２ｍｍ、高さ約１５１ｍｍの丸びんで、裾部の曲率半径Ｒ２は５ｍｍである。びん本体（ナーリング以外の部分）の最下部Ａ２、及びナーリング２１の最下部Ｂ２（図５）は、いずれも裾部の円弧曲線の中心Ｏ２の真下に位置し、これはびんの軸心からａ＝２０．８５ｍｍ外側である。したがって、びんの接地半径は２０．８５ｍｍであり、転倒角度は約１７°である。

実施例のガラスびん１は、従来のガラスびん２の裾部の曲率半径Ｒ２＝５ｍｍをＲ１＝６ｍｍに大きくしたものである。びん本体の最下部Ａ１は、裾部の円弧曲線の中心Ｏ１の真下に位置し、これはびんの軸心からｂ＝１９．９ｍｍ外側である。これは、従来のびん本体の最下部Ａ２よりも０．９５ｍｍ内側に移動している。
従前の考え方によれば、このようなガラスびん１に施すナーリングは、細い破線（符号３１）に示すように、その最下部Ｂ３が裾部の円弧曲線の中心Ｏ１の真下に位置するように設けられる。Ｂ３はびんの軸心からｂ＝１９．９ｍｍ外側であるから、びんの接地半径は１９．９ｍｍとなり、従来のガラスびん２に比べて接地半径が０．９５ｍｍ小さくなり、倒れやすくなる（転倒角度１５．５°）。

ところが、実施例のガラスびん１のナーリング１１は、その最下部（接地部）Ｂ１が、従来ガラスびん２の裾部の曲率中心Ｏ２の真下（ガラスびん１本体の最下部Ａ１よりも半径方向外側）に設けられているので、接地半径は従来びん２と同じａ＝２０．８５ｍｍとなり、転倒角度は約１７°で倒れやすくなっていない。

ナーリング１１の外面最下部は、載置面に対して実質的に点接触となるように曲面で構成されている。
また、ナーリング１１の長手方向断面の外郭線において、最下部Ｂ１を境にした内側部分の曲率半径Ｒ４は、外側部分の曲率半径Ｒ３よりも２ｍｍ大きくなっている。このため、ナーリング１１の最下部Ｂ１は、ナーリングの長手方向の中央付近に位置している。

図３は、他の実施例のガラスびん１’の底面を示し、ナーリング１１’はその長手方向がガラスびんの半径方向に対して傾いて設けられている。この場合も、前記実施例の場合と同様に、ナーリング１１’の外面最下部が載置面に対して実質的に点接触となるように曲面で構成され、その最下部が、ナーリングが形成されていない部分のびん本体外面最下部よりも半径方向外側に位置している。また前記実施例と同様に、ナーリング１１’の長手方向に沿った中央縦断面（Ｂ−Ｂ線断面）において、その外郭線の曲率半径が外側部分よりも内側部分が大きくなっている。

１ガラスびん
１１ナーリング
１’ ガラスびん
１１’ ナーリング
２ガラスびん
２１ナーリング
３ガラスびん
３１ナーリング

Claims

びん底の外周縁に沿って複数個の放射状ナーリングが周方向に沿って並列して施されており、
該ナーリングの外面最下部が載置面に対して実質的に点接触となるように曲面で構成され、
該最下部が、前記ナーリングが形成されていない部分のびん底外面最下部よりも半径方向外側に位置し、
前記ナーリングの長手方向に沿った中央縦断面において、その外郭線の曲率半径が外側部分よりも内側部分が大きくなっていることを特徴とするガラスびん。
前記ナーリングの長手方向がガラスびんの半径方向を向いている請求項１に記載のガラスびん。
前記ナーリングの長手方向がガラスびんの半径方向に対して傾いている請求項１に記載のガラスびん。