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ガラスびんは他素材容器に比べ、形状の制約が少なく、自由な形状にデザインできます。しかし、軽量化することで成形性の難易度が高くなり、またびんの強度も低下します。形状デザインをできるだけ生かし、成形性が良く、また強度的に優れたびん形状を事前に予測・評価するため、コンピュ-タ・シミュレ-ションによる解析が重要となります。
1150〜1200℃のガラス塊のゴブは、粗型(BM)に投入された後、パリソンに成形されます。パリソンを仕上型(FM)にトランスした後、高圧空気でブロ-され、びんの形状が出来上がります。このプロセス中の温度推移を求めることで、品質の良い製品を製造するための成形条件を求めることができます。
製品の肉厚分布は、パリソンの形状とガラス温度に依存します。ガラスを極限まで薄くするためには、設計段階でびん全体の肉厚を予測する必要があります。肉厚シミュレ-ションを行うことで、その製品に最適なパリソン形状と成形条件を見つけられます。
近年では極限の薄さの製品を製造する技術が確立し、市場に出荷されています。ガラスびんを軽量化すると、ガラス厚みが薄くなり、その結果、強度は低下します。ガラスびんは皆様にお使いいただくまでに、さまざまな流通経路を経て届けられます。中身を充てんする際や輸送工程で、強度上の問題が発生しないよう、さまざまな強度解析を行う必要があります。強度解析の結果から、適正なガラス厚みやびん形状を評価し、安心・安全な容器として皆様にお使い頂いています。
ウォ-タハンマ現象はカ-トンを輸送中、カ-トンを積み重ねる際の衝撃で下段のカ-トンが潰れ、その上方にある製品が急激に落下することで破びんが発生する現象です。この現象で発生する泡の崩壊によってガラス内面に傷が付きガラス強度を弱め、内容液の落下による衝撃でびんの破損が起こります。この現象は、カ-トンを高い位置から落下させた場合や、内容液を高温で詰めるもので発生が起こりやすくなります。
ウォ-タハンマ現象で底部内面に付く傷は、裾コ-ナ最深部が最も多くなります。ウォ-タハンマ破損を防止するためには内圧強度解析を行い、内面最大応力値をできるだけ小さくし、また最大応力位置を底最深部からできるだけ外側に離す肉厚分布にする必要があります。 |
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[ウォ-タハンマ発生状況]
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| びんが急激に落下。 |
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内容液が慣性で留まり、びん底部が負圧になり泡が発生。 |
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泡が崩壊する際、周囲の水を巻き込みジェット流が発生して、びん底部内面に傷(壊食痕)を形成。 |
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内容液がびん内上部空間の圧力で落下し、びん底部に大きな衝撃を加える。 |
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びん裾部内面コ-ナ部に応力が集中し、壊食痕をオリジンとしてびんが破損。 |
| [内圧解析結果] |
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| <特許登録> |
「耐ウォ-タハンマ強度に優れた肉厚分布」PAT.No.:3644215 |
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