JPWO2005047197A1 - びん成形型の温度調節方法とそれに用いるびん成形型 - Google Patents

Abstract

成形中の型につき、その姿面（１ａ、２ａ、３ａ）まわりの周方向複数箇所で縦向きの通風を図って温度を調節するのに、型（１、２、３）の姿面側部分とその外まわり部分とをなす内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）の合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で形成した合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）を利用して前記通風を行い冷却することにより、姿面の軸線方向の形状変化に応じた種々な形状を容易かつ安価に得て、姿面の軸線方向の形状変化に適した温度管理が高い冷却効果を持って図れる。

Description

本発明は、製びん機の粗型や仕上型などのびん成形型を成形中に主として冷却を図って温度調節するびん成形型の温度調節方法とそれに用いるびん成形型に関し、詳しくは、周方向複数箇所で縦向きの通風を図って冷却するびん成形型の冷却方法とそれに用いるびん成形型に関するものである。

製びん機では、成形中の粗型や仕上型を、それに外部からドリル加工して貫通形成した冷却通路を利用して通風し冷却することにより、軟化した高温のゴブから順次に成形するパリソンやびんをその成形段階に応じ降温させて、形状保証することが古くから行われている。このような冷却は一般的に、粗型や仕上型における姿面のまわりに複数配した軸線に平行な冷却通路を通じた通風によって行われる（例えば、特開平０３−２２８８３３号公報、特開平０６−０６４９３１号公報、特開昭６１−０８３６３７号公報参照）。

特開平０３−２２８８３３号公報は、特に、粗型が一対隣接して配置されるなどのために、外部への放熱の違いによる周方向の温度差が生じてびんの成形に悪影響することに対応すべく、粗型に対するプレナムチャンバからの送風量を周方向に設けた送風域ごとに個別に調整できるようにした技術を開示している。

特開平０６−０６４９３１号公報は、特に、粗型、仕上型の隣接配置やまわりの設置機器が邪魔で、送風装置が複雑で背圧の高いものになりやすく、粗型と仕上型とで送風装置を共通にできないことに対応すべく、粗型および仕上型の中間高さ部の外周部に、周方向に配設されている冷却通路と繋がる半円弧型の導入口を設け、送風装置は粗型や仕上型を開閉するように支持する支持部材を介して前記導入口に通じ冷却通路に送風できるようにした技術を開示しており、冷却通路への通風はその途中から上下両側に分流させるので長い冷却通路の一端から他端へ通風する場合のように上流側と下流側とで生じる冷却空気の温度差を軽減することができる。

特開昭６１−０８３６３７号公報は、冷却通路の径を上流側と下流側とで大小違える技術を開示している。これによると、径の違いによって流速など通風条件を異ならせ、型の軸線方向でも冷却条件を調節することができる。

また、離型性がよく無塗油使用ができるガラス成形用金型として、Ｎｉ基合金よりなり、姿面の表面を粗面としたものも知られている（例えば、特開平０８−１０９４４６号公報参照。）。しかし、Ｎｉ基合金は熱伝導性が低く、姿面の冷却には不向きである。これに対応するものとして、被成形材に接触する使用面部と、この使用面部の外側または内側に設けられ、冷却媒体に接触する放熱部とを有し、使用面部が耐熱性、耐摩耗性を有し、かつ、被成形材に対して適正な濡れ性を有する合金で形成され、放熱部が使用面部よりも熱伝導性の良好な金属または合金でつくられたガラス瓶などの容器成形金型も知られている（例えば、特開平０５−１５５６３３号公報参照。）。

ところで、近時では省エネルギ、省力化、生産性の向上が叫ばれ、製びんにおける歩留まりの向上が望まれている一方、びんの安全基準が高まったり、極薄の超軽量びんが登場するなどして精度基準が益々高まるなか、歩留まりよく製びんすることが困難になっている。

本発明者等は新たな基準での各種びんの成形において、天面の傾斜、首部の傾きによるへたり、胴部の変形、肉厚不良、くびれ部やくぼみ部での面荒れであるビリ、などの発生を経験している。ビリは冷却が過度でも、不足しても生じ、形状不良は特に、超軽量びんの成形において多発し、程度も大きい。天面傾斜やへたりは単純に冷却不足と思われ、肩部や首部のまわりに冷却リングを設けたり、それへの風量を高めたりして冷却を強化することが対策として考えられ種々に実験をした。

天面傾斜やへたりが解消できる程度にまで冷却を強化すると、冷却が部分的に過度になってしまい成形後の表面強化処理であるホットエンドコーティングにおいて強化膜の付きが悪くなったり、底びり、底割れ、歪みなどがときとして生じた。

これらは、びんの形状や厚み、径の大小などの各種条件の違い、粗型の姿面と成形材料となるゴブとの形状の関係や、仕上型の姿面の成形材料となるパリソンとの形状の関係による姿面と成形材料との接触の早い遅いの違い、などによって異なる姿面の温度分布に対応した部分的な温度管理が適正にできていないことを意味し、従来のように外部からドリル加工して貫通形成する冷却通路を利用していて、冷却通路が姿面の主として軸線方向の形状変化に対して単純に過ぎることが原因と思われる。

例えば、特開平０３−２２８８３３号公報、特開平０６−０６４９３１号公報、特開昭６１−０８３６３７号公報に記載のような型の軸線に平行な冷却通路を利用するだけでは、特開平０３−２２８８３３号公報に記載のもののように周方向での冷却条件を調整したり、特開平０６−０６４９３１号公報に開示のように上流側と下流側との冷却空気の温度差を低減しても、姿面の軸線方向で異なる温度分布の解消に対応しない。また、特開昭６１−０８３６３７号公報に開示のように上流側と下流側とで径を異ならせて冷却条件を変えて、これが軸線方向で姿面の軸線方向で異なる温度分布に仮に対応したものであったとしても、姿面から遠い部分では間接度合の高い冷却作用となって設定条件通りに冷却が及ばず、特に、天面傾斜やへたりを防止するために部分的に強く冷却したいようなことには対応し切れない。まして、びんの外面の局部的な窪み部や胴部途中のくびれ部には対応し切れない。

一方、異なった方向から途中まで穿ったストレートな穴を複数連続させて屈曲した冷却通路を貫通状態に形成することはできる。しかし、冷却通路は姿面まわりに１０数本と多数必要とし、穴を複数組み合わせると、その組合せ数に冷却通路数を乗じただけの穴を形成する必要があり、作業が面倒でコスト高となる。また、２つ以上の穴を連続させると姿面の軸線方向における冷却通路の屈曲数を増やすことはできる。しかし、組合せ数が１つ増える都度その冷却通路数倍の穴が必要になる上、２つを上まわる貫通穴の数だけ、穴の型外面への開口を封止することが必要になるので、さらに作業が面倒でコストもかさむ。

また、特開平０８−１０９４４６号公報に記載のものは、冷却に不利である上に全体が高価な材料よりなるので、多数の冷却通路を形成するのでは勢い高価につく。

さらに、特開平０５−１５５６３３号公報に記載のものは、冷却通路を形成する必要はないし、放熱部の肉厚を姿面の軸線方向に形状変化に応じて変えることにより、姿面の温度管理をむらなく行いやすい。しかし、使用面部から放熱部、放熱部から雰囲気への熱伝導によるもので、互いが密着する一体構造においても通風による場合に比し冷却効果が及びにくく、冷却に時間が掛かる問題がある。冷却を強化しようと熱伝導性のより高い別金属部分をさらに複合させた３層構造などとすると、構造が複雑化し高価につく。しかも、異種金属どうしは廃棄時に分離する必要があって、層数に比例したコストが掛かる。

本発明の主たる目的は、コストが低減できて、冷却効果が高く型の温度を管理しやすいびん成形型の温度調節方法と、それに用いるびん成形型を提供することにあり、離型性を高め、また、廃棄コストを低減することをも、さらなる目的としている。

本発明のびん成形型の温度調節方法は、成形中の型につき、その姿面まわりの周方向複数箇所で縦向きの通風を図って温度を調節するびん成形型の温度調節方法において、型の姿面側部分とその外まわり部分をなす内、外型部材の合わせ面間で形成した合わせ通路を利用して前記通風を行い冷却し、型の温度を調節する。これを実現するのに、本発明のびん成形型は、型の姿面側部分とその外まわり部分をなす鋳造製の内、外型部材を備えたびん成形型であって、内、外型部材の鋳造による合わせ面間で形成した合わせ通路を持った冷却通路を備え、この冷却通路は型の外まわり面に通風口と排気口とを有したものとする。これによって、びん成形用の型を縦向きの通風を図って冷却し温度を調節するのに、その型の姿面側部分とその外まわり部分をなす内、外型部材の合わせ面間で形成した合わせ通路を利用した通風にて行うことにより、合わせ通路の内、外型部材の合わせ面における軸線方向の軸線に平行または傾斜した平坦形状、凹形状、凸形状といった形状、またはその組合せによって、姿面の軸線方向の形状変化に応じ、軸線に平行または傾斜したストレート形状を始め、種々な屈曲形状が得られ、姿面の軸線方向の形状変化に適した温度管理が高い冷却効果を持って図れる。しかも、前記内、外型部材の合わせ面間での合わせ通路は開放面形状どうしによる簡単な構造のものとなるので、安価に実現できる。この結果、内、外型部材の合わせ面間での、姿面の軸線方向の形状変化に応じた種々な形状が得られる合わせ通路を利用した通風にてびん成形型を冷却し温度調節を行うので、姿面の軸線方向の形状変化に適した温度管理が高い冷却効果を持って図れる。また、合わせ通路は開放面どうしによる簡単な構造にて安価に実現できる。びん成形型では特に、合わせ通路が簡単な機械加工で、または機械加工なしに形成できコストがさらに低減する。また、内、外型部材は寿命による交換は個別にできる。

本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限りにおいて種々な組合せで複合して採用することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る１つの実施例としての粗型を示す、片側半割部の合目部正面図および横断下面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る１つの実施例としての粗型の、もう一方の片側半割部における外型部材を示す平面図および合目部正面図である。 図３は、図２の一方の片側半割部における内、外型部材を分解して示す斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る他の実施例としての仕上型を示す、片側半割部の合目部正面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係るさらに他の実施例としての仕上型を示す、片側半割部の合目部正面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る別の実施例としての粗型および口型の組み合わせ例を示す、片側半割部の合目部正面図である。 図７は、図６の片側半割部の平面図である。 図８は、図６の片側半割部の外型部材と口型との関係を示す斜視図である。 図９は、内型部材の外型部材へのボルト止め時と吊持ち時とで、姿面の裾部、ウエスト部、肩部での温度を検出した実験結果を示すグラフである。

以下、本発明に係るびん成形型の温度調節方法とそれに用いるびん成形型の実施の形態について、図１〜図５を参照しながら幾つかの例とともに詳細に説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の説明および図示は、本発明の具体例であって、特許請求の範囲における記載の内容を限定するものではない。

本実施の形態にかかるびん成形型の温度調節方法は、図１〜図３に示す粗型１の例、図４に示す仕上型２の例、図５に示す仕上げ型３の例におけるように、成形中のそれら型１〜３につき、それぞれの姿面１ａ、２ａ、３ａまわりの周方向複数箇所で縦向きの通風を図って温度を調節するのに、各型１〜３の姿面側部分とその外まわり部分をなす内、外型部材１ｂ、１ｃの組、内、外型部材２ｂ、２ｃの組、内、外型部材３ｂ、３ｃの組における、合わせ面１ｂ１、１ｃ１間、合わせ面２ｂ１、２ｃ１間、合わせ面３ｂ１、３ｃ１間のそれぞれの組で形成した合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄを利用して前記通風を行って冷却し、各型の温度を調節することを基本的な特徴としている。

このように形成した合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄを、各型１〜３に縦向きの通風を図って冷却し温度を調節するのに利用すると、合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄがそれらを形成する内、外型部材１ｂ、１ｃにおける１組の合わせ面１ｂ１、１ｃ１どうし、内、外型部材２ｂ、２ｃにおける１組の合わせ面２ｂ１、２ｃ１どうし、内、外型部材３ｂ、３ｃにおける１組の合わせ面３ｂ１、３ｃ１どうしの、軸線方向の軸線に平行または傾斜した平坦形状、曲面などによる凹形状や凸形状といった形状、またはその組合せによって、各姿面１ａ、２ａ、３ａの軸線方向の形状変化に応じ、軸線に平行な、または傾斜したストレート形状を始め、種々な屈曲形状が得られ、必要なら長手方向に通路断面積を種々に変えられるので、姿面１ａ、２ａ、３ａの軸線方向の形状変化に適した温度管理が高い冷却効果を持って図れる。しかも、合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄは、内、外型部材１ｂ、１ｃにおける１組の合わせ面１ｂ１、１ｃ１、内、外型部材２ｂ、２ｃにおける１組の合わせ面２ｂ１、２ｃ１、内、外型部材３ｂ、３ｃにおける１組の合わせ面３ｂ１、３ｃ１のそれぞれにおける、開放面形状どうしによる簡単な構造のものとなるので、安価に実現できる。

このような方法は、姿面側部分とその外まわり部分をなす内、外型部材１ｂ、１ｃ、内、外型部材２ｂ、２ｃ、内、外型部材３ｂ、３ｃのそれぞれが鋳造製であり、かつ、それらの鋳造による合わせ面１ｂ１、１ｃ１間、合わせ面２ｂ１、２ｃ１間、合わせ面３ｂ１、３ｃ１間で形成した前記合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄを備えた図１〜図５に示す各型１〜３によって実現することができる。しかも、合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄは鋳造による合わせ面１ｂ１、１ｃ１間、合わせ面２ｂ１、２ｃ１間、合わせ面３ｂ１、３ｃ１間で、それの鋳造時に付与される形状により形成できるので、機械加工が不要または簡単になり、コストがさらに低減する。それには、図５の外型部材３ｃの合わせ面３ｃ１の大半部分がそうなっているように、少なくとも一方に溝状部ないしは凹条部を持っていればよい。図１〜図３の例のように双方の溝状部を利用すると、両方の溝形状によって合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄの形状を選定できる。また、内、外型部材は寿命による交換は個別にできる。

図１〜図３の粗型１で代表して示しているように、内、外型部材１ｂ、１ｃのそれぞれは鋳造により形成されていて、その表面は図に梨地模様を付して示すような鋳肌面になっている。しかし、内型部材１ｂの姿面１ａは機械加工によって高い形状精度、寸法精度を持って仕上げ加工される。また、互いの位置決めや支持のための当接面、嵌合面、係合面どうし、粗型１の開閉支持機構、バッフルや口型との当接面、嵌合面、係合面は輝線を施して示すように機械加工によって必要な形状精度、寸法精度を持って仕上げ加工される。このような機械加工の個所数や加工度合を低減する意味で、鋳造方法としては、好ましくはダイカスト成形、より好ましくは精密鋳造とする。

なお、図１に示すように外型部材１ｃどうしの合い目間における左右の一方側に凹溝７１と凸条７２との嵌まり合いによる位置決め部を設けて、内型部材１ｂには設けていないが、双方に設けることができる。また、このように外型部材１ｃまたはおよび内型部材１ｂにおける左右の一方側に設ける位置決め部は、型１がアームで開閉される開閉中心側とするか、反開閉中心側とするかは自由に設定できる。

また、図４に示す例の仕上型２における合わせ通路２ｄに見られるように、それ単独で仕上型２などの外面に通風口１１と排気口１２とを持ち、縦向きの通風を図ることができる。しかも、既述したように、合わせ通路２ｄを形成する内、外型部材２ｂ、２ｃにおける合わせ面２ｂ１、２ｃ１どうしの、軸線方向の軸線に平行または傾斜した平坦形状、曲面などによる凹形状や凸形状といった形状、またはその組合せによって、姿面２ａの軸線方向の形状変化に応じ、軸線に平行な、または傾斜したストレート形状を始め、２次元、３次元、４次元な種々な屈曲形状が得られ、また、必要なら長手方向に通路断面積を種々にかえられるのは勿論であり、図示する例では姿面２ａの軸線方向の形状変化にほぼ倣う中央部１箇所に屈曲部を有した「く」の字形状をなした冷却通路１８として設けてある。

しかし、各型１〜３の合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄは、合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄと、内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂまたはおよび外型部材１ｃ、２ｃ、３ｃに形成した１つ以上のストレートな通路部分１０を持った貫通通路、具体的には図１〜図３の粗型１における外型部材１ｃに設けた１つのストレートな通路部分１０からなる上下２つの貫通通路１３、１４、図５の仕上型３における内型部材３ｂに設けた２つのストレートな通路部分１０よりなる貫通通路１５などとの繋がりを利用して前記通風を行い冷却し、各型１〜３の温度を調節するようにもできる。

このようにすると、合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄで得られる通路形状に併せ、各型１〜３の合わせ面１ｂ１、１ｃ１間、合わせ面２ｂ１、２ｃ１間、合わせ面３ｂ１、３ｃ１間から外れた内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂまたはおよび外型部材１ｃ、２ｃ、３ｃの領域にも、ストレートな通路部分１０の数に応じた通路形態を得て、合わせ面１ｂ１、１ｃ１、合わせ面２ｂ１、２ｃ１、合わせ面３ｂ１、３ｃ１の各形成域の制約を越えて姿面１ａ、２ａ、３ａの軸線方向の形状変化により適した温度管理が高い冷却効果を持って図れる。また、貫通通路１３、１４、１５は、内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂまたはおよび外型部材１ｃ、２ｃ、３ｃのそれぞれが独立成形体であることによる内外開放面を利用して構造の簡略化が図れるので、安価に実現できる。

このような方法は、姿面側部分とその外まわり部分をなす内、外型部材１ｂ、１ｃ間、内、外型部材３ｂ、３ｃのそれぞれが鋳造製であり、かつ、それらの鋳造による合わせ面１ｂ１、１ｃ１間、合わせ面３ｂ１、３ｃ１間で形成した前記合わせ通路１ｄ、３ｄに加え、これに繋がるように内型部材１ｂ、３ｂまたは及び外型部材１ｃ、３ｃに形成した１つ以上のストレートな通路部分１０を持った貫通通路１３、１４、１５などとからなる冷却通路１６や冷却通路１７を備え、この冷却通路１６や冷却通路１７は通風口１１と排気口１２とを内型部材１ｂ、２ｂまたはおよび外型部材１ｃ、２ｃの外まわり面に有した図１〜図３に示す粗型１や、図５に示す仕上型３などによって実現する。なお、貫通通路１３〜１５が、貫通通路１５のように、ストレートな通路部分１０を２つ以上持ち、姿面１ａ、３ａの軸線方向における非ストレート形状にほぼ倣う経路を有したものとすることにより、ストレートな通路部分１０の２つ以上の数に応じた屈曲個所数を持った通路形態を得て、各種の姿面に容易に倣わせて、姿面１ａ、３ａの軸線方向の形状変化により適した冷却による温度管理ができる。しかも、貫通通路１３、１４、１５は、貫通通路１５のようにストレートな通路部分１０を２つ持っても、図５に示すように内型部材３ｃの開放面からドリル穴として容易に形成できるし、それらの封止処理部が不要であるなど、構造の簡略化が図れるので、安価に実現できる。

さらに、各型１〜３の合わせ面１ｂ１、１ｃ１間、合わせ面２ｂ１、２ｃ１間、合わせ面３ｂ１、３ｃ１間で、図１に示す例のように形成した空洞部２１にて保温を図り、前記冷却との組合せによって型１〜３の温度を調節するようにもできる。これにより、各種の通路形態での通風による冷却に加え、合わせ面１ｂ１、１ｃ１間、合わせ面２ｂ１、２ｃ１間、合わせ面３ｂ１、３ｃ１間で形成した空洞部２１での空気断熱を利用した保温による温度保証をも図って、構造が複雑になったり、コストが上昇する原因になるようなことなく、姿面１ａ、２ａ、３ａまわりの温度調節をより適切に行うことができる。

このような方法は、図１〜図３に示す粗型１に見られるように、鋳造による合わせ面１ｂ１、１ｃ１間で空洞部２１を形成した粗型１のような構成によって実現でき、合わせ通路１ｄ、２ｄ、３ｄなどと同様、空洞部２１は簡単な機械加工で、または機械加工なしに得られるのでコスト上昇の原因にならない。この空洞部２１も、図２、図３の例の合わせ面１ｃ１のように少なくとも一方に設けた凹部によって形成することができる。双方の凹部を利用すると大きな空洞部２１を得やすい。

さらに、各型１〜３の内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂのそれぞれは、Ｎｉ基合金よりなるものとすることができる。Ｎｉ基合金よりなる内型部材の熱伝導率は低く、ガラスから金型への熱の急激な移行、およびそれに起因するガラスの温度むら、びんの表面の皺、肉厚不良などを防止して、しかも、前記のような通風による高い冷却効果を得て姿面１ａ、２ａ、３ａの温度管理を満足しながら、耐摩耗性、離型性に優れる材質の特性を活かして無塗油化ないしは塗油の軽減が図れるし、無塗油化した分だけガラス材料への異物混入の問題が低減する。さらに、Ｎｉ基合金は高価であるが内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂに限ることによって型全体がＮｉ基合金である場合に比しコストは低減する。

また、これに併せ、外型部材１ｃ、２ｃ、３ｃが鋳鉄、ステンレス鋼、銅合金のいずれかからなるものとすることもでき、これにより、Ｎｉ基合金よりなる内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂの熱伝導率は低くいが、それよりも熱伝導が高い外型部材１ｃ、２ｃ、３ｃの放熱特性を活かした上での前記のような通風によるより高い冷却効果を得た姿面の温度管理を満足することができる。

ここで、Ｎｉ基合金が、珪素、硼素のうち少なくとも１種を有効成分として含んでいるのが好適であり、外型部材１ｃ、２ｃ、３ｃの表面に珪素、硼素が存在することにより、低い熱伝導性と離型性が得られ、びんの表面に皺が生じるのを防止することができる。この場合の珪素や硼素の含有量は、１．０〜８．０重量％程度が好適で、両元素を含むのがより好ましい。

また、姿面１ａ、２ａ、３ａが、その表面をマイクロクラック状、多孔質状、凹凸状のうち少なくとも１種からなる粗面とすることにより、ガラスとの離型性がさらに向上し、金型を無塗油化しても離型不良や成形不良は生じない。特に、内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂがＮｉ基合金であることにより高い耐磨耗性が得られるので、前記粗面状態の耐久性が向上し、サンドペーパなどによる再粗面化のメンテナンス周期が長くなる利点があり、実用に好適である。

姿面１ａ、２ａ、３ａの表面粗さは、表面粗さＲａを１．０〜８．０μｍ程度の範囲に調整するのがよい。表面粗さＲａが１．０μｍ未満になるとびんの対応する外表面に皺が発生しやすくなる。表面粗さＲａ８．０μｍを超えるとびんの透明性が損なわれる。特に、粗型１の姿面１ａでは表面粗さＲａは１．２５〜６．０μｍとするのがより好ましい。さらに、ゴブの粗型１内への滑り込みやすさを考慮すると、表面粗さＲａは１．５μｍ以上であることが好ましい。

なお、内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂが、鋳鉄、ステンレス鋼、銅合金のいずれかからなり、表面が炭化クロムと窒化クロムのうち少なくとも１種を主成分とする構成とすることができる。これにより、Ｎｉ基合金である場合よりもコストの低減を図りながら、表面の炭化クロムや窒化クロムの皮膜による低い熱伝導性と、離型性とが得られ、びんの表面に皺が生じるのを防止することができる。このような皮膜の形成には、例えばプラズマ溶射、フレーム溶射、爆発溶射などの溶射法、無電解メッキ、電解複合メッキなどのメッキを用いることができる。

さらに、内、外型部材１ｂ、１ｃ、内、外型部材２ｂ、２ｃ、内、外型部材３ｂ、３ｃのそれぞれは、分離できるように組み合わされ、図１〜図３の粗型１で代表して、図１、図３に示すように、外型部材１ｃの外周面からその周方向中央部にて径方向にボルト３１によりボルト止めしている。具体的には上下２箇所でボルト止めしている。これにより、内、外型部材１ｂ、１ｃの結合、分離が少ない個所にて簡単に行えてメンテナンスや廃棄に便利で、姿面１ａの摩耗に対応するメンテナンスが内型部材１ｂだけを取り外して、小型かつ軽量なものとして取り扱えるし、残る外型部材１ｃは別の内型部材１ｂと組み合わせて使用を続行することができる。また廃棄するのに一体物を分離したり、溶かして分離したりする特別なコストが掛からない。その上、外型部材１ｃから内型部材１ｂへの型締め力が中央部を基点にしながら左右に分散して働き、内型部材１ｂどうしが馴染みよく閉じるようにすることができる。これには、外型部材１ｃと内型部材１ｂとの間にはボルト止め部から左右へ延び、よりよくは徐々に拡がる若干のギャップを設けるのが好適である。このようにすると、外型部材１ｃと内型部材１ｂの熱変形で万一にも外型部材１ｃが内型部材１ｂをくわえて分離が困難になるようなことも回避できる。前記ボルト止めのため図１〜図３に示すように、外型部材１ｃにはボルト３１を通す通し穴３２を設け、内型部材１ｂにはねじ穴３３を設けてある。

なお、以上のような内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂと外型部材１ｃ、２ｃ、３ｃとで構成する型１、２、３の温度調節に関しては、内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂと外型部材１ｃ、２ｃ、３ｃとの材質の組合せの選択に応じた内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂから外型部材１ｃ、２ｃ、３ｃへの熱伝導度の違いによっても、型の温度を調節することもできる。実験例では、図１に示す型１の内側部材１ｂをＮｉ基合金の無垢材とし、外型部材１ｃを銅合金の無垢材とした材質の組み合わせとした場合と、内、外型部材１ｂ、１ｃ共にＮｉ基合金とした場合とでは、姿面１ａの図１に示す裾部Ａとウエスト部Ｂとの各温度は、下記表１の通りとなり、外側に銅合金を組み合わせた方が裾部Ａで６５℃、ウエスト部Ｂで７５℃程度低くなった。

また、図６〜図８に示す図１の型１とほぼ同等の構成を有する別の型１の例は、それぞれ内型部材１ｂ、２ｂ、３ｂを外型部材１ｃ、２ｃ、３ｃに対し上方から着脱できるように嵌め合せて支持、具体的には吊持ち支持するように、図６、図７に示すような嵌め合い部４１、４２を設けている。これにより、外型部材１ｃの上面には図６に代表して仮想線で示すように、それらの冷却通路１６に冷却空気を送る図６に仮想線で示すプレナムチャンバ６１を左右から被せられるが、内型部材１ｂの領域を図のように避けておくことによって、プレナムチャンバ６１が外型部材１ｃに被さった状態のままでも、内型部材１ｂを上方へ抜き取って外型部材１ｃから分離しメンテナンスができるし、メンテナンス後は逆の操作で再装着もできる利点がある。前記内型部材１ｂの外型部材１ｃへの支持は、自重を受け止めるだけでなく、径方向にも支持する必要がある。具体的には内径側への逃げや脱落を阻止する必要がある。このため図６、図７に示すように、嵌め合い部４１は、内型部材１ｂの上端外周に外型部材１ｃの上端面内周部に載るように形成したフランジ状の頭部４１ａの外周から下方に垂下した環状凸壁としてあり、嵌め合い部４２は、外型部材１ｃの上端面の内周寄りに、嵌め合い部４１が上方から嵌まり込むように形成した環状溝としてある。しかも、嵌め合い部４１、４２の相互間には軸線まわりに回動し合うのを防止する凹部４３と凸部４４との回り止め嵌合部を設けてある。頭部４１ａは着脱用つまみにもなる。

嵌め合い部４１、４２をなす環状凸壁および環状溝は、内、外型部材１ｂ、１ｃに対し図示例とは逆に振り分けることもできるし、粗型の場合嵌め合い部４１、４２どうしの嵌めあい代を大きくとっておけば成形したパリソンを成形型側にインバートする際の万一の脱落を防止しやすくなる。また、凹部４３は環状凸壁の嵌め合い部４１側、凸部４４は環状溝の嵌め合い部４２側としてあるが、その逆でもよい。凹部４３は環状凸壁にたいしその周方向一部を切り欠いて簡単に形成でき、凸部４４は環状溝内に設けるのに別体ブロックをねじ４５によりねじ止めすることで簡単に設けられるようにしている。しかし、どのように形成してもよい。

なお、本例では、さらに、図６、図８に示すように、型１の内、外型部材１ｂ、１ｃ間に挟み込んで型１の姿面１ａに通じるように設けられた口型５１を備え、この口型５１に前記合わせ通路１ｄに通じる冷却通路５２を設け、この口型５１の冷却通路５２に対しても、合わせ通路１ｄからの通風を行って温度調節するようにしてあり、口型５１を含めた温度調節、温度管理が型１側の冷却通路１６を共用して行える。

一方、図１〜図３に示す例のように内型部材１ｂを外型部材１ｃにボルト止めして支持し、また、図６〜図８に示す例のように吊持ち支持するという、支持の仕方の違いを持って内型部材１ｂと外側部材１ｃとを分離できるように組み合わせ使用するのに、外型部材１ｃに内型部材１ｂをボルト３１で止めて支持したときと、外型部材１ｃに内型部材１ｂを上方から嵌め合わせて支持したときの内、外型部材１ｂ、１ｃ間の密着度の違いを利用した、内型部材１ｂから外型部材１ｃへの熱伝導度の違いによって、型１の温度を調節することもできる。それには、内、外型部材１ｂ、１ｃは、図６に示すように内型部材１ｂを外型部材１ｃに上方から嵌め合せて支持する嵌めあい部４１、４２と、外型部材１ｃの外周面からその周方向中央部にて径方向にボルト３１を通して内型部材１ｂにねじ合わせボルト止めする通し穴３２およびねじ穴３３を有しているものとするのが好適であって、ボルト止めするかどうかで前記温度調節の選択ができる。他の構造および作用は図１〜図３に示す例と特に変るところはなく、共通する部材や部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本発明者の実験結果では、姿面１ａの図６に示す裾部Ａとウエスト部Ｂと肩部Ｃの各温度は、図９に示すように吊持ち支持の方が裾部Ａで約１３℃、ウエスト部Ｂで約１５℃、肩部Ｃで約１９℃低くなっている。

ここで、幾つかの実施例を以下に示す。

内容量３６０ｍｌ、重量１５０ｇのガラスびん用金型の粗型において内型部材をＮｉ基合金、外型部材を鋳鉄とした。さらに姿面の表面粗さＲａを１．５μｍ〜５．０μｍに調整した。これらによる金型を使用したところ連続２４時間に亘り離型剤を用いることなく成形できた。なお、実験からは最大２日程度の連続成形に耐えられる。

上記実施例１の金型において、冷却通路の内型部材の側に深さ５ｍｍの縦溝を設けて、それに繋がった外型部材側の貫通通路から通風を行ったところ、姿面の金型温度が、全体がＮｉ基合金の無垢材よりなる金型の場合の温度から２０℃降温した。また、これにより姿面の降温しにくい個所につき適切な冷却を行って成形トラブルが解消した。

内容量１１５ｍｌ、重量２０５ｇのガラスびん用金型の粗型において、内型部材を鋳鉄とし、プラズマ溶射法でＣｒ_３Ｃ_２−Ｎｉ−Ｃｒ皮膜からなる多孔質内表面を形成した。ここでＮｉとＣｒは内型部材に対する下地処理であり、その上にさらにＣｒ_３Ｃ_２を積層することで、強固な積層を実現することができた。さらに内型部材の姿面の表面粗さＲａを１．０μｍ〜１．５μｍに調整した。これらによる金型を使用したところ離型不良や製品欠陥が発生することなく連続５時間に亘り離型剤を用いることなく成形できた。

内容量３６０ｍｌ、重量１５０ｇのがらすびん用金型の粗型において、内型部材をＮｉ基合金、外型部材を鋳鉄とした。全体がＮｉ基合金の無垢材よりなる金型の場合の１／２の冷却時間にて表面温度が双方同じになった。

上記実施例２の金型の粗型において、内型部材をＮｉ基合金とし、その外側の合わせ面に冷却通路の深さ５ｍｍの溝を設けて、それに繋がった外型部材側の貫通通路から通風を行ったところ、姿面の金型温度が、全体がＮｉ基合金の無垢材よりなる金型の場合の温度から４０℃近く降温した。また、これにより姿面の降温しにくい個所につき適切な冷却を行って成形トラブルが解消した。なお、外型部材は鋳鉄とした。

本発明は、ＩＳマシンなど製びん機の粗型や仕上型に実用でき、構造の簡略化、低コスト化を図って、びんの成形精度、歩留まりを高められ、メンテナンスや廃棄にも便利になる。

Claims (22)

1. 成形中の型につき、その姿面（１ａ、２ａ、３ａ）まわりの周方向複数箇所で縦向きの通風を図って温度を調節するびん成形型の温度調節方法において、
   型（１、２、３）の姿面側部分とその外まわり部分とをなす内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）の合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で形成した合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）を利用して前記通風を行い冷却し、型（１、２、３）の温度を調節することを特徴とするびん成形型の温度調節方法。
2. 成形中の型（１、２、３）につき、その姿面（１ａ、２ａ、３ａ）まわりの周方向複数箇所で縦向きの通風を図って温度を調節するびん成形型の温度調節方法において、
   型（１、２、３）の姿面側部分とその外まわり部分とをなす内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）の合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で形成した合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）と、内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）またはおよび外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）に形成した１つ以上のストレートな通路部分（１０）を持った貫通通路（１３、１４、１５）との繋がりを利用して前記通風を行い冷却し、型（１、２、３）の温度を調節することを特徴とするびん成形型の温度調節方法。
3. 成形中の型（１、２、３）につき、その姿面（１ａ、２ａ、３ａ）まわりの周方向複数箇所で縦向きの通風を図って温度を調節するびん成形型の温度調節方法において、
   型（１、２、３）の姿面側部分とその外まわり部分を形成する内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）の合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で形成した合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）と、内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）またはおよび外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）に形成した２つ以上のストレートな通路部（１０）を持った貫通通路（１３、１４、１５）との繋がりを利用した、姿面（１ａ、２ａ、３ａ）の軸線方向における非ストレート形状にほぼ倣う経路にて、前記通風を行い冷却し、型（１、２、３）の温度を調節することを特徴とするびん成形型の温度調節方法。
4. 軸線方向に屈曲した合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）を用いる請求項１〜３のいずれか１項に記載のびん成形型の温度調節方法。
5. 合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で形成した空洞部（２１）にて保温を図り、前記冷却との組合せによって型（１、２、３）の温度を調節する請求項１〜３のいずれか１項に記載のびん成形型の温度調節方法。
6. 内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）と外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）との材質の組合せの選択に応じた内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）から外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）への熱伝導度の違いによって、型（１、２、３）の温度を調節する請求項１〜３のいずれか１項に記載のびん成形型の温度調節方法。
7. 内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）と外側部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）とを分離できるように組み合わせ使用するのに、外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）に内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）をボルト３１で止めて支持したときと、外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）に内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）を上方から嵌め合わせて支持したときの、内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）から外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）への熱伝導度の違いによって、型（１、２、３）の温度を調節する請求項１〜３のいずれか１項に記載のびん成形型の温度調節方法。
8. 型（１、２、３）の内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）間に挟み込んで型（１、２、３）の姿面（１ａ、２ａ、３ａ）に通じるように設けられた口型（５１）の冷却通路（５２）に対しても、合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）からの通風を行って温度調節する請求項１〜３のいずれか１項に記載のびん成形型の温度調節方法。
9. 型（１、２、３）の姿面側部分とその外まわり部分をなす鋳造製の内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）を備えたびん成形型であって、
   内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）の鋳造による合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で形成した合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）を持った冷却通路（１６、１７、１８）を備え、この冷却通路（１６、１７、１８）は型（１、２、３）の外まわり面に通風口（１１）と排気口（１２）とを有したことを特徴とするびん成形型。
10. 型（１、２、３）の姿面側部分とその外まわり部分をなす鋳造製の内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）を備えたびん成形型であって、
    内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）の鋳造による合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で形成した合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）と、これに繋がるように内型部材またはおよび外型部材に形成した１つ以上のストレートな通路部分を持った貫通通路（１３、１４、１５）とからなる冷却通路（１６、１７、１８）を備え、この冷却通路（１６、１７、１８）は通風口（１１）と排気口（１２）とを型（１、２、３）の外まわり面に有したことを特徴とするびん成形型。
11. 型（１、２、３）の姿面側部分とその外まわり部分をなす鋳造製の内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）を備えたびん成形型であって、
    内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）の鋳造による合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で形成した合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）と、これに繋がるように内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）またはおよび外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）に形成した２つ以上のストレートな通路部分（１０）を持った貫通通路（１３、１４、１５）とからなり、姿面（１ａ、２ａ、３ａ）の軸線方向における非ストレート形状にほぼ倣う冷却通路（１６、１７、１８）を備え、この冷却通路（１６、１７、１８）は通風口（１１）と排気口（１２）とを型（１、２、３）の外まわり面に有したことを特徴とするびん成形型。
12. 型（１、２、３）の姿面側部分とその外まわり部分をなす鋳造製の内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）を備えたびん成形型であって、
    Ｎｉ基合金よりなる内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）と、外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）の鋳造による合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で形成した合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）に繋がるように内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）またはおよび外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）に形成した貫通通路（１３、１４、１５）とからなる冷却通路（１６、１７、１８）を備え、この冷却通路（１６、１７、１８）は通風口（１１）と排気口（１２）とを型の外まわり面に有したことを特徴とするびん成形型。
13. 型（１、２、３）の姿面側部分とその外まわり部分をなす鋳造製の内、外型部材を備えたびん成形型であって、
    Ｎｉ基合金よりなる内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）と、鋳鉄、ステンレス鋼、銅合金のいずれかからなる外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）との鋳造による合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で形成した合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）と、これに繋がるように内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）またはおよび外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）に形成した貫通通路（１３、１４、１５）とからなる冷却通路（１６、１７、１８）を備え、この冷却通路（１６、１７、１８）は通風口（１１）と排気口（１２）とを型（１、２、３）の外まわり面に有したことを特徴とするびん成形型。
14. Ｎｉ基合金は、珪素、硼素のうち少なくとも１種を有効成分として含む請求項１２または１３に記載のびん成形型。
15. 姿面（１ａ、２ａ、３ａ）は、その表面をマイクロクラック状、多孔質状、凹凸状のうち少なくとも１種からなる粗面としてある請求項９〜１３のいずれか１項に記載のびん成形型。
16. 姿面（１ａ、２ａ、３ａ）の表面が粗面化され、その表面粗さＲａが１．０〜８．０μｍの範囲内にある請求項９〜１３に記載のびん成形型。
17. 内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）は、鋳鉄、ステンレス鋼、銅合金のいずれかからなり、表面が炭化クロムと窒化クロムのうち少なくとも１種を主成分とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載のびん成形型。
18. 鋳造による合わせ面（１ｂ１、１ｃ１）（２ｂ１、２ｃ１）（３ｂ１、３ｃ１）間で空洞部（２１）を形成した請求項９〜１３のいずれか１項に記載のびん成形型。
19. 内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）は分離できるように組み合わされ、外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）の外周面からその周方向中央部にて径方向にボルト（３１）で止めている請求項９〜１３のいずれか１項に記載のびん成形型。
20. 内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）は、外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）に上方から着脱できるように嵌め合せて支持されている請求項９〜１３のいずれか１項に記載のびん成形型。
21. 内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）は、内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）を外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）に上方から嵌め合せて支持する嵌めあい部（４１、４２）と、外型部材（１ｃ、２ｃ、３ｃ）の外周面からその周方向中央部にて径方向にボルト（３１）を通して内型部材（１ｂ、２ｂ、３ｂ）にねじ合わせボルト止めする通し穴（３２）およびねじ穴（３３）を有している請求項９〜１３のいずれか１項に記載のびん成形型。
22. 型（１、２、３）の内、外型部材（１ｂ、１ｃ）（２ｂ、２ｃ）（３ｂ、３ｃ）間に挟み込んで型（１、２、３）の姿面（１ａ、２ａ、３ａ）に通じるように設けられた口型（５１）を備え、この口型に前記合わせ通路（１ｄ、２ｄ、３ｄ）と通じる冷却通路（５２）を設けた請求項９〜１３のいずれか１項に記載のびん成形型。

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