(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部分と突出部分を有する成形プラスチック製品を生産するために、ポリマープラスチック材料の複数の流れを共押出する方法であって、以下の工程：
第1のポリマー材の内側流と外側流および第2のポリマー材の内部コア流を含む複合ポリマー流を形成する工程；
金型キャビティのゲート部から下流の金型キャビティの、主流路から分岐ジャンクションを通過する内部コア流の流れを選択的に制御するために、内側流と外側流を制御する工程；および
複合ポリマー流の金型キャビティへの流入中、主流路における第1のポリマー材の内側流対外側流の体積流量比を維持する工程；
を含む方法。
【請求項２】
内側流と外側流を制御する工程が、第1のポリマー材の内側流対外側流の体積流量比を制御することを含む、請求項1記載の方法。
【請求項３】
分岐ジャンクションが上流の主流路と下流の分岐流路の交差部に形成される、請求項1記載の方法。
【請求項４】
内部コア流が分岐ジャンクションを通って下流の分岐流路へと選択的に流れる、請求項3記載の方法。
【請求項５】
内部コア流が分岐ジャンクションを通って下流の分岐流路を通り越して選択的に流れる、請求項3記載の方法。
【請求項６】
内部コア流のリーディングエッジを分岐流路の末端部にまたはその近辺に流れさせるために、内部コア流のリーディングエッジを制御する工程をさらに含む、請求項4記載の方法。
【請求項７】
内部コア流のリーディングエッジを制御する工程によって、内部コア流のリーディングエッジが内側流と外側流によって形成されたフローフロントをブレイクスルーするのが防止される、請求項6記載の方法。
【請求項８】
内部コア流のリーディングエッジが分岐流路の末端部でまたはその近辺で停止する、請求項6記載の方法。
【請求項９】
内部コア流のリーディングエッジが、分岐流路の末端部でまたはその付近で内側流に向かってまたは外側流に向かって巻き付く、請求項6記載の方法。
【請求項１０】
内部コア流のリーディングエッジを分岐流路の末端部にまたはその近辺に流れさせるために内部コア流のリーディングエッジを制御する工程が、内側流と外側流の押出開始時間に対して内部コア流の押出開始時間を制御することを含む、請求項6記載の方法。
【請求項１１】
内部コア流の押出開始時間が内側流と外側流の押出開始時間に続いて発生する、請求項10記載の方法。
【請求項１２】
成形プラスチック製品が、閉鎖端部と、該閉鎖端部と反対側の開放端部を規定している、該閉鎖端部に結合された円筒形側壁と、該側壁から半径方向に突き出ている前記突出部分とを有する容器から成り、該突出部分がその突出部分の先端部分へと延びる第2のポリマー材で形成された内部層を含む、請求項1記載の方法。
【請求項１３】
内側流と外側流の第1のポリマー材が、突出部分の先端部分で第2のポリマー材の内部層を包み込む、請求項12記載の方法。
【請求項１４】
突出部分がリップ、フランジおよび別の円筒壁のいずれかを含む、請求項12記載の方法。
【請求項１５】
突出部分が円筒形側壁のまわりに円周方向に延びており、対称の形状を有する、請求項12記載の方法。
【請求項１６】
突出部分が円筒形側壁のまわりに円周方向に延びており、非対称の形状を有する、請求項12記載の方法。
【請求項１７】
多層プラスチック製品を射出成形するためのシステムであって、
複数の多層プラスチック製品を成形するための複数のキャビティを有する金型であって、該金型キャビティの少なくとも1つが主流路および分岐ジャンクションで主流路から分岐する分岐流路を有する、金型；
複数の多層プラスチック製品のそれぞれの少なくとも1層を形成するのに用いる第1のポリマー材を供給するための第1の材料供給源；
複数の多層プラスチック製品のそれぞれの少なくとも1層を形成するのに用いる第2のポリマー材を供給するための第2の材料供給源；
第1および第2のポリマー材を複数のキャビティのそれぞれに射出するための、金型の一部と連通している複数のノズル；
第1のポリマー材を第1の材料供給源から複数のノズルのそれぞれに分配するように構成された第1セットの流路；
第2のポリマー材を第2の材料供給源から複数のノズルのそれぞれに分配するように構成された第2セットの流路；および
第1の材料供給源からの第1のポリマー材の押出開始時間に続いて第2の材料供給源からの第2のポリマー材の押出開始時間を制御し、
少なくとも1つの金型キャビティにおいて分岐ジャンクションで主流路から分岐する分岐流路へ第2のポリマー材の内部コア流を選択的に向かわせるために、ノズルの1つで第1のポリマー材から形成される内側流と外側流の体積流量比を制御し、および
内側流および外側流の、少なくとも1つの金型キャビティへの流入中、主流路における第1のポリマー材の内側流対外側流の体積流量比を維持する、
ようにプログラムされたプロセッサ；
を含むシステム。
【請求項１８】
前記プロセッサが、内側流と外側流のフローフロントに対する内部コア流のブレイクスルーを回避するために、第1の材料供給源からの第1のポリマー材の押出開始時間に続いて第2の材料供給源からの第2のポリマー材の押出開始時間を制御するようにプログラムされる、請求項17記載のシステム。
【請求項１９】
前記プロセッサが、内部コア流のリーディングエッジを分岐流路の末端部にまたはその近辺に配置し、続いてそのリーディングエッジの流れを停止させて、内側流と外側流によって包み込まれたリーディングエッジを維持するために、第1の材料供給源からの第1のポリマー材の押出開始時間に続いて第2の材料供給源からの第2のポリマー材の押出開始時間を制御するようにプログラムされる、請求項17記載のシステム。
【請求項２０】
本体部分と突出部分を有する成形プラスチック製品を生産するために、ポリマープラスチック材料の複数の流れを共押出する方法を実行するためのコンピュータ実行命令を格納するコンピュータ読取可能媒体であって、以下の命令：
第1のポリマー材の内側流と外側流および第2のポリマー材の内部コア流を含む複合ポリマー流を形成するための命令；
金型キャビティのゲート部から下流の金型キャビティの、主流路から分岐ジャンクションを通過する内部コア流の流れを選択的に制御するために、内側流と外側流を制御するための命令；および
複合ポリマー流の金型キャビティへの流入中、主流路における第1のポリマー材の内側流対外側流の体積流量比を維持するための命令；
を格納する媒体。
【請求項２１】
内側流と外側流を制御するための命令が、第1のポリマー材の内側流対外側流の体積流量比を制御するための命令を含む、請求項20記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項２２】
分岐ジャンクションが上流の主流路と下流の分岐流路の交差部に形成される、請求項20記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項２３】
内部コア流が分岐ジャンクションを通って下流の分岐流路へと選択的に流れる、請求項22記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項２４】
内部コア流が分岐ジャンクションを通って下流の分岐流路を通り越して選択的に流れる、請求項22記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項２５】
内部コア流のリーディングエッジを分岐流路の末端部にまたはその近辺に流れさせるために、内部コア流のリーディングエッジを制御するための命令をさらに含む、請求項23記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項２６】
内部コア流のリーディングエッジを制御するための命令によって、内部コア流のリーディングエッジが内側流と外側流によって形成されたフローフロントをブレイクスルーするのが防止される、請求項25記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項２７】
内部コア流のリーディングエッジが分岐流路の末端部でまたはその近辺で停止する、請求項25記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項２８】
内部コア流のリーディングエッジが、分岐流路の末端部でまたはその付近で内側流に向かってまたは外側流に向かって巻き付く、請求項25記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項２９】
内部コア流のリーディングエッジを分岐流路の末端部またはその近辺に流れさせるために内部コア流のリーディングエッジを制御するための命令が、内側流と外側流の押出開始時間に対して内部コア流の押出開始時間を制御するための命令を含む、請求項25記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項３０】
内部コア流の押出開始時間が内側流と外側流の押出開始時間に続いて発生する、請求項29記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項３１】
成形プラスチック製品が、閉鎖端部と、該閉鎖端部と反対側の開放端部を規定している、該閉鎖端部に結合された円筒形側壁と、該側壁から半径方向に突き出ている前記突出部分とを有する容器から成り、該突出部分がその突出部分の先端部分へと延びる第2のポリマー材で形成された内部層を含む、請求項20記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項３２】
内側流と外側流の第1のポリマー材が、突出部分の先端部分で第2のポリマー材の内部層を包み込む、請求項31記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項３３】
突出部分がリップ、フランジおよび別の円筒壁のいずれかを含む、請求項31記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項３４】
突出部分が円筒形側壁のまわりに円周方向に延びており、対称の形状を有する、請求項31記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項３５】
突出部分が円筒形側壁のまわりに円周方向に延びており、非対称の形状を有する、請求項31記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項３６】
多層プラスチック製品を射出成形するためのシステムであって、
複数の多層プラスチック製品を成形するための複数のキャビティを有する金型であって、該金型キャビティの少なくとも1つが主流路および主流路から分岐ジャンクションで分岐する分岐流路を有する、金型；
複数の多層プラスチック製品のそれぞれの少なくとも1層を形成するのに用いる第1のポリマー材を供給するための第1の材料供給源；
複数の多層プラスチック製品のそれぞれの少なくとも1層を形成するのに用いる第2のポリマー材を供給するための第2の材料供給源；
第1および第2のポリマー材を複数のキャビティのそれぞれに射出するための、金型の一部と連通している複数のノズル；
第1のポリマー材を第1の材料供給源から複数のノズルのそれぞれに分配するように構成された第1セットの流路；
第2のポリマー材を第2の材料供給源から複数のノズルのそれぞれに分配するように構成された第2セットの流路；
第1の材料供給源からの第1のポリマー材の押出開始時間に続いて第2の材料供給源からの第2のポリマー材の押出開始時間を制御するようにプログラムされたプロセッサ；
を含んでなり、
ここにおいて、前記複数のノズルのそれぞれが、第1のポリマー材から形成された内側流と外側流の体積流量比を制御し、少なくとも1つの金型キャビティにおいて分岐ジャンクションで主流路から分岐する分岐流路へ第2のポリマー材の内部コア流を選択的に向かわせるように、ならびに内側流および外側流の、少なくとも1つの金型キャビティへの流入中、主流路における第1のポリマー材の内側流対外側流の体積流量比を維持するように、構成された複数の流路を含む、システム。
【請求項３７】
前記プロセッサが、内側流と外側流のフローフロントに対する内部コア流のブレイクスルーを回避するために、第1の材料供給源からの第1のポリマー材の押出開始時間に続いて第2の材料供給源からの第2のポリマー材の押出開始時間を制御するようにプログラムされる、請求項36記載のシステム。
【請求項３８】
前記プロセッサが、内部コア流のリーディングエッジを分岐流路の末端部にまたはその近辺に配置し、続いてそのリーディングエッジの流れを停止させて、内側流と外側流によって包み込まれたリーディングエッジを維持するために、第1の材料供給源からの第1のポリマー材の押出開始時間に続いて第2の材料供給源からの第2のポリマー材の押出開始時間を制御するようにプログラムされる、請求項36記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、2010年3月8日に出願された、同時係属中の米国仮特許出願第61/311,704号に関係し、その優先権を主張するものである。この出願の全内容はその全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
発明の分野
本発明は、多層プラスチック製品を形成するための共射出成形システムにおける複数の流動性ポリマーの流れの共押出に関する。内側および外側ポリマー流により包み込まれた内部コア流からなる複合ポリマー流が、射出システムの1つ以上のノズルで形成される。その複合ポリマー流は、内側層と外側層を有するスキン層によって覆われた内部コア層を有するプラスチック製品を形成するために使用される。内部コア層は内部コア流から形成され、内側および外側のスキン層はそれぞれ、内側流および外側流から形成される。
【０００３】
さらに詳しく述べると、本明細書にはプラスチック製品を形成するための方法およびシステムが開示され、かかる方法およびシステムでは、内側および外側ポリマー流の体積流量、複合ポリマー流の速度フローフロント(flow-front)に対する内部コア流の位置、ならびに内側および外側ポリマー流の押出開始時間に対する内部コア流の押出開始時間が、内部コア流のリーディングエッジ(leading edge)を、金型キャビティの分岐ジャンクションから分岐する下流分岐流路へ選択的に向かわせるように、制御される。本明細書の教示によれば、内部コア流のリーディングエッジに複合ポリマー流のフローフロントをブレイクスルーさせずに、内部コア流が分岐流路の末端部へ可能な限り近づけて進展される。内部コア流のブレイクスルーが種々のポリマー流の位置、タイミングおよび体積流量を制御することにより防止または回避される、本明細書で教示する方法および共射出システムは、食品または飲料容器の共射出成形を容易にするものである。
【背景技術】
【０００４】
発明の背景
多くのプラスチック製品はサーモフォーミング成形加工によって形成される。こうした製品には、例えば、Jell-O(登録商標)カップ、ヨーグルトカップ、フルーツカップなどの一般的な容器、および(1)閉鎖底部と、該底部に結合された側壁と、開放端部とを有する本体部分と、(2)該側壁から半径方向外側または内側に延びるフランジ部またはリップ部などの突出部分と、を有する同様の容器が含まれる。当技術分野において、これらの容器は通常サーモフォーミング加工によって製造されている。
【０００５】
リップ、フランジまたは他のタイプの突出部をもつ容器を形成するために必要とされる金型キャビティの幾何学的形状が原因で、内部コア流の下流の流れを制御して、その内部コア流を金型キャビティの主流路の分岐ジャンクションから分岐する下流分岐流路へ選択的に向かわせることは困難である。したがって、(1)内部コア流を金型キャビティの所望の経路に沿って選択的に向かわせ、(2)得られるプラスチック製品の突出部を画定する分岐流路の末端部にできるだけ近づけて進展させ、(3)それと同時に、内部コア流による複合フローフロントのブレイクスルーを回避するように、内部コア流を制御することができる、そのような共射出成形によって、これらのフランジ付製品を形成する方法があれば、望ましいことである。
【０００６】
こうした製品を射出成形するときに経験するさらなる問題は、内部コア層が金型に入るときに、成形品の底の内部コア層に穴または隙間が形成されることである。穴が形成される理由は、内部コア流が成形品の底に向かって減少する直径をもつ環状流によって形成されるからである。成形品の底の環状コア流の直径は穴または隙間の直径に直接対応する。特に、内部コア層は、内側および外側スキン層によって両側が囲まれている環状流として金型に入る。内部コア層の流れが停止すると、内部コア層の尾部(tail)が成形品の側壁まで続き、それによって内部コア層と外側層を射出するノズルのゲートよりも通常はるかに大きい穴が成形品の底に作り出される。
【０００７】
環状内部コア流によって形成される穴または隙間の大きさを制御することは、今日の射出成形システムの基本である。この隙間が大きすぎると、成形品のバリア性が大幅に低下する。言い換えれば、外部のガスが穴から成形品に入ってくるので、成形品の物質含有部分の内部の真空を長期間維持することができないか、あるいは反対に、その穴から成形品内のガスが漏れ出るので、成形品において圧力を維持することができない。したがって、現在、内部プラスチック層の隙間または穴の大きさが効果的に制御される、製品の射出成形方法および装置の必要性が存在している。
【発明の概要】
【０００８】
本明細書では、ポリマープラスチック製品を共射出成形によって形成するための方法およびシステムが開示される。プラスチック製品は本体部分およびその本体部分から突き出ている部分を含む。本体部分とその本体部分から突き出ている部分は、いくつかの実施形態では、両方とも、内側層と外側層で覆われた内部コア層を含む。本体部分には、閉鎖された底部、その底部のまわりに円周方向に延在しかつ底部と反対側の開放端部を画定する側壁が含まれる。突出部分は得られるプラスチック製品の本体部分から半径方向内側または外側に延びている。突出部分は対称または非対称であり得る。本体部分と突出部分は、内部コア流と内側および外側流を有する連続した複合ポリマー流から形成される。その結果得られるプラスチック製品は、内側および外側層を有するスキン層によって包み込まれた内部コア層が突出部分に存在する。
【０００９】
内部コアポリマー流は第1のポリマー材から構成される一方で、内側および外側流は第2のポリマー材から構成される。内側および外側流は同じポリマー材(1種以上)で構成される。内部コア流は射出ノズル内で内側および外側流と組み合わされて、環状フローフロントをもつ環状複合流を形成する。複合ポリマー流はノズルから共射出成形システムの金型キャビティのゲート部に射出され、本体部分を画定する金型キャビティの主環状流路に沿って流れ、そして分岐ジャンクションで、得られるプラスチック製品の突出部分を画定する分岐流路へと分岐する。得られるプラスチック製品では、内部コア層が内部コア流から形成され、スキン層の内側および外側層が内側および外側流から形成される。いくつかの実施形態では、複合流が主流路から下流分岐流路へと移動するとき、内部コア流が望ましい特定の流路および流線に沿って流れるように、内部コア流がノズルで、さらに金型キャビティの本体形成部分で制御される。内部コア流は、それが複合流(内側流、内部流および外側流)のフローフロントをブレイクスルーすることなく、突出部分の先端部まで伝達される。
【００１０】
本明細書に教示するように、内側流と外側流の押出開始時間および体積流量比に対する内部コア流の押出開始時間および位置は、内部コア流が、所定の下流分岐流路へと分岐流路の末端部まで、複合流のフローフロントをブレイクスルーすることなく、そのフローフロントに実質的に隣接する望ましい位置に伝達されるように、制御される。
【００１１】
いくつかの実施形態においては、内部コア流を複合速度プロファイルのゼロ速度勾配流線上に配置するために、内側流対外側流の体積流量比が50:50となるように、内部コア流が内側および外側流と組み合わされる。他の実施形態では、内部コア流の位置は、内側流対外側流の比が20:80、25:75、40:60のうちの1つとなるように、ゼロ速度勾配流線からオフセットされ、結果として、内部コア流は内側流の方に偏っている複合流の流線に沿って流れる。特定の他の実施形態では、内部コア流は、内側流対外側流の比が60:40、75:25または80:20のうちの1つであって、内部コア流が複合流のゼロ速度勾配流線からオフセットされるように制御され、その結果として、内部コア流は外側流の方に偏っている複合流の流線に沿って流れる。
【００１２】
いくつかの態様においては、内側および外側流の押出開始時間に対して、内部コア流の押出開始時間が制御される。特定の実施形態では、内部コア流の押出は、内側および外側流の押出開始時間の後に続く時間T1、T2またはT3に開始される。
【００１３】
本発明の特定の実施形態では、下流分岐流路が、得られるプラスチック製品のフランジまたはリップを画定する。本発明の特定の実施形態では、下流分岐流路が分岐ジャンクションから主流路と45度の角度もしくは90度の角度またはこれらの間の角度で分岐する。本発明の特定の実施形態では、下流分岐流路が、得られるプラスチック製品を半径方向に取り囲む対称の突出部を画定する。本発明の特定の実施形態では、下流分岐流路が、得られるプラスチック製品を半径方向に取り囲む非対称の突出部を画定する。いくつかの実施形態では、分岐流路が、開放端部でまたは開放端部と底部の間の位置で、得られる製品の本体部分を半径方向に取り囲む。
【００１４】
内側流と外側流の体積流量比、複合速度プロファイルのゼロ速度勾配流線に対する内部コア流の半径方向の位置、ならびに内側流と外側流の押出開始時間に対する内部コア流の押出開始時間は、内部コア流のリーディングエッジが、フローフロントをブレイクスルーすることなく、分岐ジャンクションから分岐する下流分岐流路へと選択的に向けられて、分岐流路の末端部にまたはその近くに位置づけられて、得られるプラスチック製品の突出部分における内部コアの到達範囲(coverage)の最大量を提供するように、制御される。
【００１５】
本発明はまた、プラスチック製品を押出するための方法および装置を提供し、その方法は、プラスチック材料の少なくとも1つの流れを金型に射出する工程であって、該金型は第1の部分と第2の部分を含み、金型の第1の部分は少なくとも1つの製品を形成するために用いられ、そして金型の第2の部分は少なくとも1つの製品に結合されたスプルー(sprue)を形成するために用いられる、工程；およびそのプラスチック材料の少なくとも1つの流れを第2の部分で終了させる工程；を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１−１】図1は、本明細書に開示する方法およびシステムにより形成された典型的なプラスチック製品の断面図を示す。
【図１−２】図1A、1Bおよび1Cは、複合ポリマー流が分岐ジャンクションを通過するときに主環状流路から所望の下流分岐流路へ選択的に流れるときの複合ポリマー流の断面図である。下流分岐流路は、分岐ジャンクションからそれぞれ45度、90度および90度の角度で分岐している。内側流対外側流の体積流量比は主流路では40:60であり、分岐ジャンクションで下流分岐流路へと分かれ、そこでは、内側流対外側流の体積流量比が80:20になる。
【図２】図2A、2Bおよび2Cは、複合ポリマー流が分岐ジャンクションを通過するときに主環状流路から所望の下流分岐流路へ選択的に流れるときの複合ポリマー流の断面図である。下流分岐流路は、分岐ジャンクションからそれぞれ45度、90度および90度の角度で分岐している。内側流対外側流の体積流量比は主流路では20:80であり、分岐ジャンクションで下流分岐流路へと分かれ、そこでは、内側流対外側流の体積流量比が40:60になる。
【図３】図3A、3Bおよび3Cは、複合ポリマー流が分岐ジャンクションを通過するときに主流路(環状であり得る)から所望の下流分岐流路へ選択的に流れるときの複合ポリマー流の断面図である。下流分岐流路は、分岐ジャンクションからそれぞれ45度、90度および90度の角度で分岐している。内側流対外側流の体積流量比は主流路では60:40であり、分岐ジャンクションで下流分岐流路へと分かれ、そこでは、内側流対外側流の体積流量比が80:20になる。
【図４】図4A、4Bおよび4Cは、複合ポリマー流が分岐ジャンクションを通過するときに主流路(環状であり得る)から所望の下流分岐流路へ選択的に流れるときの複合ポリマー流の断面図である。下流分岐流路は、分岐ジャンクションからそれぞれ45度、90度および90度の角度で分岐している。内側流対外側流の体積流量比は主流路では80:20であり、分岐ジャンクションで下流分岐流路へと分かれ、そこでは、内側流対外側流の体積流量比が40:60になる。
【図５Ａ】図5Aは、複合ポリマー流が分岐ジャンクションを通過するときに主流路(環状であり得る)から所望の下流分岐流路へ選択的に流れるときの複合ポリマー流の断面図である。下流分岐流路は分岐ジャンクションから90度の角度で分岐している。一方の下流分岐流路は、他方の下流分岐流路の断面積より大きい断面積をもつ。内側流対外側流の体積流量比は主流路では40:60であり、分岐ジャンクションでより大きい断面積をもつ下流分岐流路(そこでは、内側流対外側流の体積流量比が70:10になる)へと分かれ、複合ポリマー流の70％がより大きい断面積をもつ分岐流路へと流れる。
【図５Ｂ】図5Bは、複合ポリマー流が分岐ジャンクションを通過するときに主流路(環状であり得る)から所望の下流分岐流路へ選択的に流れるときの複合ポリマー流の断面図である。下流分岐流路は分岐ジャンクションから90度の角度で分岐している。一方の下流分岐流路は、他方の下流分岐流路の断面積より大きい断面積をもつ。内側流対外側流の体積流量比は主流路では20:80であり、分岐ジャンクションでより小さい断面積をもつ下流分岐流路(そこでは、内側流対外側流の体積流量比が67:33になる)へと分かれ、複合ポリマー流の30％がより小さい断面積をもつ分岐流路へと流れる。
【図５Ｃ】図5Cは、複合ポリマー流が分岐ジャンクションを通過するときに主流路(環状であり得る)から所望の下流分岐流路へ選択的に流れるときの複合ポリマー流の断面図である。下流分岐流路は分岐ジャンクションから90度の角度で分岐している。一方の下流分岐流路は、他方の下流分岐流路の断面積より大きい断面積をもつ。内部コア流は、内側流対外側流の体積流量比が主流路で60:40であり、分岐ジャンクションでより大きい断面積をもつ下流分岐流路(そこでは、内側流対外側流の体積流量比が57:43になる)へと分かれるように位置づけられ、複合ポリマー流の70％がより大きい断面積をもつ分岐流路へと流れる。
【図６】図6A、6Bおよび6Cは、複合流が主流路に沿って流れて、分岐ジャンクションを通過して突出部分に入るときの、複合流に対する内部コアのリーディングエッジの断面図である。内部コア流は、内側流対外側流の比が主流路で40:60であり、分岐ジャンクションを通過した後に下流分岐流路で80:20の比に分かれるように位置づけられ、結果的に、内部コア流が分岐流路内の複合ポリマー流のフローフロントの近くで外側流に向かって自身に巻き付く(wrap around)ようになる。
【図７】図7A、7Bおよび7Cは、複合ポリマー流が主流路(環状であり得る)に沿って流れて、分岐ジャンクションを通過して下流分岐流路(すなわち、突出部分)に入るときの、複合ポリマー流のフローフロントに対する内部コアのリーディングエッジの断面図である。内側流対外側流の体積流量比は主流路では40:60であり、分岐ジャンクションを通過した後に所定の下流分岐流路で80:20の比に分かれる。
【図８】図8A、8Bおよび8Cは、複合ポリマー流が主流路(環状であり得る)に沿って流れて、分岐ジャンクションを通過して下流分岐流路(すなわち、突出部分)に入るときの、複合ポリマー流のフローフロントに対する内部コアのリーディングエッジの断面図である。内側流対外側流の体積流量比は主流路では20:80であり、分岐ジャンクションを通過した後に下流分岐流路で40:60の比に分かれる。
【図９】図9A、9Bおよび9Cは、複合ポリマー流が分岐ジャンクションを通過するときに主流路(環状であり得る)から所望の下流分岐流路へと選択的に流れるときの、複合ポリマー流の断面図である。下流分岐流路は、分岐ジャンクションからそれぞれ45度、90度および90度の角度で分岐している。内側流対外側流の体積流量比は主流路では25:75であり、分岐ジャンクションで下流分岐流路へと分かれ、そこでは、内側流対外側流の体積流量比が50:50になる。
【図１０】図10は、複合ポリマー流が金型キャビティの環状経路に沿って流れるときの、複合ポリマー流のファウンテンフロー(fountain flow)効果の断面図である。
【図１１−１】図11Aおよび11Bは、複合ポリマー流(環状であり得る)の速度プロファイル、および複合ポリマー流の速度プロファイルにわたる相対的速度差の断面図である。図11Bは、粒子がそれらの初期位置から下流に移動するにつれて、それらの粒子がさらに遠く離れて移動することを示している。
【図１１−２】図11Cは、図28のようなノズル内の環状流路にわたって得られた流動率(flow fraction)および速度プロファイルの曲線を示すグラフである。縦座標は、内側および外側ノズル壁間のアニュラスの半径の関数として流動速度-対-平均速度の比をプロットしたものである。中央の実線の曲線は前記比をプロットしておりかつ複合ポリマー流のゼロ勾配を示しており、そして円のマークで指定した曲線は内壁から外壁までの半径とスロットルピンとの間の内側流の流れをプロットしており、また、三角のマークが付いた曲線は外壁と環状半径との間の外側流の流れをプロットしている。斜線の領域は、内部コア流が内壁に向かって折り重なる領域を示している。
【図１２】複合内側および外側流、内側流、ならびに内部コア流の体積流量に対する相対的押出開始時間を示すグラフである。
【図１２Ａ】図12Aは、本明細書に開示する方法およびシステムによって形成された典型的なカップ形のプラスチック製品を提供し、そこでは、生じる内部コア層のリーディングエッジが、ブレイクスルーせずに、フローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達される。
【図１２Ｂ】図12Bは、内部コア流がゼロ勾配流線上にあって、複合流のフローフロントの開始時間に実質的に等しい時間T1で放出される、一例を提供する。生じる内部コア層のリーディングエッジは複合流のフローフロントをブレイクスルーする(突き破る)。
【図１２Ｃ】図12Cは、内部コア流がゼロ速度勾配流線上にあって、生じる内部コア層のリーディングエッジが複合ポリマー流のフローフロントをブレイクスルーしないようなT2の放出時間に放出される場合の、典型的な成形プラスチック製品を提供する。
【図１３−１】図13Aおよび13Bは、下流分岐流路により画定された突出部をもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は放出時間T1に放出され、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の50％と内側層の50％からなるようにオフセットされない。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジはフローフロントをブレイクスルーする。
【図１３−２】図13Cおよび13Dは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流の押出は放出時間T2に開始され、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の50％と内側層の50％からなるようにオフセットされない。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジはフローフロントをブレイクスルーしない。
【図１３−３】図13Eおよび13Fは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流の押出は放出時間T3に開始され、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の50％と内側層の50％からなるようにオフセットされない。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジはフローフロントをブレイクスルーせず、図13Dよりも外側リム径のエッジから少し遠くなっている。
【図１４Ａ】図14Aは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、生じる内部コア層は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％または外側層の40％と内側層の60％からなるように、オフセットされる。
【図１４Ｂ】図14Bは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT1の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％または外側層の40％と内側層の60％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層は、外側層に向かって自身に巻き付く。
【図１４Ｃ】図14Cは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT2の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％または外側層の40％と内側層の60％からなるようにオフセットされる。結果として生じる内部コア層は、外側流に向かって自身に巻き付く。
【図１４Ｄ】図14Dは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT3の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％または外側層の40％と内側層の60％からなるようにオフセットされる。結果として生じる内部コア層は、外側流に向かって自身に巻き付かない。
【図１４Ｅ】図14Eは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT4の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％または外側層の40％と内側層の60％からなるようにオフセットされる。結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、フローフロントに実質的に隣接する末端部に到達せず、自身に巻き付かない。
【図１５Ａ】図15Aは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％または外側層の60％と内側層の40％からなるように、オフセットされる。
【図１５Ｂ】図15Bは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT1の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％または外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。結果として生じる内部コア層は、内側流に向かって自身に巻き付く。
【図１５Ｃ】図15Cは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT2の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％または外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されて、内側層に向かって巻き付く。
【図１５Ｄ】図15Dは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT3の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％または外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達される。
【図１５Ｅ】図15Eは、ストレートフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT4の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％または外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、ブレイクスルーしないが、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達もされない。
【図１６Ａ】図16Aは、n字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の50％と内側層の50％からなるようにオフセットされない。
【図１６Ｂ】図16Bは、n字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT1の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の50％と内側層の50％からなるようにオフセットされない。結果として生じる内部コア層のリーディングエッジはブレイクスルーする。
【図１６Ｃ】図16Cは、n字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT2の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の50％と内側層の50％からなるようにオフセットされない。結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されるが、そのフローフロントをブレイクスルーしない。
【図１６Ｄ】図16Dは、n字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT3の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の50％と内側層の50％からなるようにオフセットされない。結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、ブレイクスルーしないが、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達もされない。
【図１７Ａ】図17Aは、n字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％または外側層の60％と内側層の40％からなるように、オフセットされる。その結果として生じる内部コア流のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達される。
【図１７Ｂ】図17Bは、n字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT1の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％または外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア流のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されて、自身に巻き付く。
【図１７Ｃ】図17Cは、n字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT2の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％または外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア流のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されるが、自身に巻き付かない。
【図１８Ａ】図18Aは、n字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％または外側層の40％と内側層の60％からなるように、オフセットされる。
【図１８Ｂ】図18Bは、n字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT1の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％または外側層の40％と内側層の60％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア流のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されて、自身に巻き付く。
【図１８Ｃ】図18Cは、n字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT2の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％または外側層の40％と内側層の60％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア流のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されるが、自身に巻き付かない。
【図１９Ａ】図19Aは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％からなるように、オフセットされる。
【図１９Ｂ】図19Bは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT1の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されて、自身に巻き付く。
【図１９Ｃ】図19Cは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT2の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されるが、自身に巻き付かない。
【図１９Ｄ】図19Dは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT3の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の80％と内側層の20％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、フローフロントに実質的に隣接する末端部に到達せず、自身に巻き付かない。
【図２０Ａ】図20Aは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の60％と内側層の40％からなるように、オフセットされる。内部コア流は下流分岐流路においてゼロ速度勾配流線を横切る。
【図２０Ｂ】図20Bは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT1の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。内部コア流は下流分岐流路においてゼロ速度勾配流線を横切って、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に到達する。
【図２０Ｃ】図20Cは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT2の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。内部コア流は下流分岐流路においてゼロ速度勾配流線を横切って、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に到達し、自身に巻き付く。
【図２０Ｄ】図20Dは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT3の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。内部コア流は下流分岐流路においてゼロ速度勾配流線を横切って、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に到達するが、自身に巻き付かない。
【図２０Ｅ】図20Eは、共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT4の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。内部コア流のリーディングエッジは複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に到達せず、また、下流分岐流路にも到達しない。
【図２１Ａ】図21Aは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の40％と内側層の60％からなるように、オフセットされる。
【図２１Ｂ】図21Bは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT1の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。内部コア流は複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達され、下流分岐流路で自身に巻き付く。
【図２１Ｃ】図21Cは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT2の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。内部コア流は下流分岐流路で複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されるが、自身に巻き付かない。
【図２１Ｄ】図21Dは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT3の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の60％と内側層の40％からなるようにオフセットされる。内部コア流は複合流のフローフロントに実質的に隣接しない位置に伝達されて、下流分岐流路に進入しない。
【図２２Ａ】図22Aは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％からなるように、オフセットされる。
【図２２Ｂ】図22Bは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT1の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、下流分岐流路で複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されて、自身に巻き付く。
【図２２Ｃ】図22Cは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT2の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されるが、自身に巻き付かない。
【図２２Ｄ】図22Dは、T字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT3の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接しない位置に伝達されて、下流分岐流路に進入しない。
【図２３Ａ】図23Aは、拡張u字形の非対称フランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％からなるように、オフセットされる。右側に対する左側の巻き付き部分の長さは、右側に対する左側の下流分岐流路の長さに比例する。
【図２３Ｂ】図23Bは、拡張u字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT1の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、下流分岐流路で複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されて、自身に巻き付く。
【図２４Ａ】図24Aは、u字形の対称フランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流は、生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％からなるように、オフセットされる。
【図２４Ｂ】図24Bは、u字形のフランジをもつ共押出成形プラスチック製品の断面図であり、そこにおいて、内部コア流はT2の開始時間を有し、かつ生じる内側層と外側層の組合せた半径方向距離が外側層の20％と内側層の80％からなるようにオフセットされる。その結果として生じる内部コア層のリーディングエッジは、複合流のフローフロントに実質的に隣接する位置に伝達されて、自身に巻き付く。
【図２５】図25は、複合ポリマー流の環状流の断面図を示す。
【図２６−１】図26は、複合流のフローフロントに到達した後に自身に巻き付く内部層を示す。
【図２６−２】図26A、26Bおよび26Cは、複合流が環状経路に沿って流れるときの本明細書中の教示を実施するのに適した、典型的な射出成形システムの断面図を示す。
【図２７】図27は、本発明の方法で用いられる成形システムの断面図を示す。
【図２８】図28は、本明細書に開示するプラスチック製品を形成するために用いられるポリマー流を組み合わせて射出するのに適したノズルの断面図である。
【図２９】図29は、本明細書に教示される例示的な実施形態を実施するのに適した典型的なコンピューティング環境を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
説明
定義
本明細書に教示される本発明の例示的な実施形態をさらに説明するにあたって、さらなる明確さを可能にするために以下の定義が提供される。
【００１８】
本明細書中で用いる用語20:80、25:75、40:60、50:50、60:40、75:25および80:20は、内側ポリマー流対外側ポリマー流の体積流量比を指し、これはひいては、複合ポリマー流がノズルおよび金型キャビティの経路に沿って流れるとき、その複合ポリマー流の流れ勾配にわたる複合ポリマー流コアの速度プロファイルのゼロ速度勾配に対して、内部ポリマー流の位置またはオフセットを制御している。20:80、25:75または40:60の体積流量比では、内部ポリマー流が内側ポリマー流の方へ偏る。60:40、75:25または80:20の体積流量比では、内部ポリマー流が外側ポリマー流の方へ偏る。50:50の体積流量比では、内部ポリマー流は内側または外側の流れのどちらかに偏るのではなく、複合ポリマー流の速度プロファイルのゼロ勾配に沿って流れる。
【００１９】
本明細書中で用いる用語「放出時間」は、特に他で区別しない限り、用語「押出開始時間」と交換可能に用いられる。放出時間にはT1、T2およびT3が含まれ、ここでT1は内部コア流と複合ポリマー流のフローフロントの実質的に同時の放出を表す。T2は、複合ポリマー流のフローフロントの放出時間に続く放出時間を表す。T3は、T2に続く放出時間である。
【００２０】
説明
本発明は、成形プラスチック製品を製造するための方法およびシステムを教示し、その成形プラスチック製品は、本体部分と、そこから半径方向および/または軸方向に延在する突出部分とを有し、その突出部分の末端部にまたはその近くに位置づけられたリーディングエッジをもつ内部層を含む。その内部層はポリマーの内側層と外側層に包み込まれている。突出部分は、分岐ジャンクションで主流路から分岐する、金型キャビティの下流分岐流路によって画定される。突出部分は本体部分から半径方向内側、外側または両側に突き出ていてよく、本体部分のまわりに円周方向に延在し得る。突出部分は対称または非対称の形状をもつことができる。突出部分は、得られるプラスチック製品の本体部分から突き出るまたは延在するフランジ、リップ、壁または他のいずれかの要素とすることができる。
【００２１】
得られるプラスチック製品の本体部分と突出部分は、複合ポリマー流を、本体部分を画定する主流路と突出部分を画定する分岐流路をもつ金型キャビティに、共押出することから形成される。分岐流路は、金型キャビティのゲート部から下流に位置する分岐ジャンクションで主流路から分岐する。
【００２２】
本明細書で教示するように、複合ポリマー流は、第2のポリマー材の内側および外側ポリマー流によって包み込まれた、第1のポリマー材の内部コア流を含むポリマー流として形成される。内部コア流は、複合流をゲート部から金型キャビティに射出するために用いられるノズル内で、内側流および外側流と組み合わされる。内部コア流は、得られる成形プラスチック製品のコア層を形成する。内側流と外側流は、得られるプラスチック製品のコア層を包み込むスキン層を形成する。
【００２３】
本明細書で教示するように、典型的な方法およびシステムは、ノズルおよび金型キャビティにおける内側層対外側層の体積流量比を制御し、かつ内側流と外側流の押出開始時間に対して内部コア流の押出開始時間を制御し、それによって、内部コア流を、金型キャビティの主流路から下流に位置する金型キャビティの分岐流路へまたはそれを通り越して、選択的に向かわせる。分岐流路は、金型キャビティの、ゲート部から下流の、分岐ジャンクションで主流路から分岐する。ノズルおよび金型キャビティにおける内側対外側の体積流量比の制御、ならびに内側流と外側流の押出開始時間に対する内部コア流の押出開始時間の制御は、内部コア流が分岐ジャンクションへまたはそこから流れるときの内部コア流のリーディングエッジの位置を制御し、また、フローフロントをブレイクスルーせずに、分岐流路の末端部にまたはその近くに内部コア流のリーディングエッジを配置するように制御する。いくつかの実施形態では、内部コア流を分岐ジャンクションで下流分岐流路へ選択的に向かわせて、内部コア流のリーディングエッジを、複合ポリマー流(内側流、外側流および内部コア流)のフローフロントをブレイクスルーすることなく、所定の下流流路の末端部にまたはその近くに選択的に配置することができる。いくつかの実施形態では、内部コア流を分岐ジャンクションで下流分岐流路を通り越して選択的に向かわせて、内部コア流のリーディングエッジを、複合ポリマー流(内側流、外側流および内部コア流)のフローフロントをブレイクスルーすることなく、主流路の末端部にまたはその近くに選択的に配置することができる。
【００２４】
説明を容易にするために、図1A〜5Cは、内部コア流を下流の分岐ジャンクションから分岐する分岐流路へまたはそれを通り越して選択的に向かわせるための、内側流と外側流の体積流量比の制御を例示的に示したものである。
【００２５】
図6A〜8Cは、内側流と外側流を押出するための開始時間に対して、内部コア流を押出するためのさまざまな開始時間を例示的に示したものである。
【００２６】
図12〜24Bは、内側対外側の体積流量比および内側流と外側流の押出開始時間に対する内部コア流の押出開始時間を制御することの複合効果を例示的に示したものである。
【００２７】
いくつかの実施形態において、本発明の方法およびシステムは、共射出成形によって、図1に示すようなポリマープラスチック製品を生み出す。プラスチック製品は、(1)閉鎖底部2A、側壁2Bおよび開放端部2Cを含む本体部分2と、(2)本体部分2から突き出ている突出部分4を有する。いくつかの実施形態では、突出部分4は、側壁2Bと閉鎖底部2Aによって形成された容器から内側に突き出ている。いくつかの実施形態では、突出部分4は、側壁2Bと閉鎖底部2Aによって形成された容器から外側に突き出ている。いくつかの実施形態では、突出部分4は、側壁2Bと閉鎖底部2Aによって形成された容器から内側に突き出ており、かつ側壁2Bと閉鎖底部2Aによって形成された容器から外側に突き出ている。
【００２８】
突出部分4は、いずれかの所望の位置で本体部分2のまわりに円周方向に延びている。例えば、突出部分4は、開放端部2Cもしくはその近くで、または開放端部2Cと閉鎖底部2Aの間の所望の位置で、円周方向に延在することができる。特定の実施形態において、この製品は、例えば、底部と開放端部まで延びる側壁とを有し、これらが一緒になって液体、固体、気体またはそれらの任意の組合せを保持するための容器を画定する、本体部分を有する円筒形またはカップの形をした製品である。底部は製品の開放端部と等しい幅または面積であってもよいし、開放端部より大きいまたは小さい幅または面積であってもよい。突出部分4は、金型キャビティ内の主流路に位置する分岐ジャンクションから分岐する分岐流路によって画定される。突出部分4は、本体部分2から内側または外側または両側へ延びるフランジ、リップ、追加の壁または他のいずれかの突起の形をとることができる。本明細書で教示するように、内部コア流は分岐流路へ選択的に向かわせることができ、そして内部コア流のリーディングエッジは、内側流と外側流によって形成されたスキン層をブレイクスルーすることなく、分岐流路の末端部またはその近くに配置され得る。フランジは、プラスチック製品の一部である成形特徴(molded feature)として形成され、そして本体部分をも形成する複合流の連続した流れから形成される。
【００２９】
いくつかの例示的な実施形態において、突出部分4は、限定するものではないが、ストレート(図12A)、n字形(図16A)、T字形(図19A)、またはu字形(図23A)を含めて、いくつかの形状をとることができる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、内側流と外側流が同じまたは異なるポリマー材である。例えば、いくつかの実施形態では、内側および外側スキン層がポリエチレンテレフタレート(PET)またはポリプロピレン(PP)である一方で、内部コア層は得られる製品の全体的な性能を強化するかまたは得られる製品のコストを削減するように選ばれた材料から形成される。例えば、内部層はバリア材(MXD6ナイロンまたはEVOH)、酸素除去材、リサイクル材、または性能を強化するもしくはコストを削減する他の材料の1つ以上の層を含むことができる。内部層/流に用いられる材料の種類は、多くの場合、内側および外側層/流に用いられる材料の種類と相違する。
【００３１】
図1A〜9Cは、主流路、分岐流路および分岐ジャンクションの例示的な実施形態を示す。分岐流路は分岐ジャンクションで主流路からさまざまな角度で分岐することができる。
【００３２】
図1A、1Bおよび1Cは、例えば、主流路10と、分岐ジャンクション12と、分岐ジャンクション12からそれぞれ45度、90度および90度の角度で分岐する下流分岐流路14を示す。図1Aおよび1Bは、分岐ジャンクション12からそれぞれ45度および90度の角度で分岐する第2の分岐流路16を含む。図1Aおよび1Bでは、主流路10が分岐ジャンクション12で終わる。図1Cでは、主流路が分岐ジャンクション12を通り越して続く。分岐流路14への内部コア流の流れを内側流の方へオフセットさせることが望ましい場合には、主流路10での上流体積流量比を40:60となるように制御する。その結果として、下流分岐流路14では80:20の内側対外側体積流量比が得られる。
【００３３】
図2A、2Bおよび2Cは、例えば、主流路10と、分岐ジャンクション12と、分岐ジャンクションからそれぞれ45度、90度および90度の角度で分岐する下流分岐流路14を示す。図2Aおよび2Bは、分岐ジャンクションからそれぞれ45度および90度の角度で分岐する第2の分岐流路16を含む。図2Aおよび2Bでは、主流路10が分岐ジャンクション12で終わる。図2Cでは、主流路が分岐ジャンクション12を通り越して続く。分岐流路14への内部コア流の流れを外側流の方へオフセットさせることが望ましい場合には、主流路10での上流体積流量比を20:80となるように制御する。その結果として、下流分岐流路14では40:60の内側対外側体積流量比が得られる。
【００３４】
図3A、3Bおよび3Cは、例えば、主流路10と、分岐ジャンクション12と、分岐ジャンクション12からそれぞれ45度、90度および90度の角度で分岐する下流分岐流路14を示す。図3Aおよび3Bは、分岐ジャンクションからそれぞれ45度および90度の角度で分岐する第2の分岐流路16を含む。図3Aおよび3Bでは、主流路10が分岐ジャンクション12で終わる。図3Cでは、主流路が分岐ジャンクション12を通り越して続く。分岐流路16への内部コア流の流れを外側流の方へオフセットさせることが望ましい場合には、主流路10での上流体積流量比を60:40となるように制御する。その結果として、下流分岐流路16では80:20の内側対外側体積流量比が得られる。分岐ジャンクション12を通り越して主流路10の下流部分への内部コア流の流れをもつことが望ましい場合には、主流路10での上流体積流量比を60:40となるように制御する。その結果として、分岐ジャンクション12で内側流の方へシフトする内部コア流が得られる。
【００３５】
図4A、4Bおよび4Cは、例えば、主流路10と、分岐ジャンクション12と、分岐ジャンクションからそれぞれ45度、90度および90度の角度で分岐する下流分岐流路14を示す。図4Aおよび4Bは、分岐ジャンクションからそれぞれ45度および90度の角度で分岐する第2の分岐流路16を含む。図4Aおよび4Bでは、主流路10が分岐ジャンクション12で終わる。図4Cでは、主流路が分岐ジャンクション12を通り越して続く。分岐流路16への内部コア流の流れを内側流の方へオフセットさせることが望ましい場合には、主流路10での上流体積流量比を80:20となるように制御する。その結果として、下流分岐流路16では40:60の内側対外側体積流量比が得られる。分岐ジャンクション12を通り越して主流路10の下流部分への内部コア流の流れをもつことが望ましい場合には、主流路10での上流体積流量比を80:20となるように制御する。その結果として、分岐ジャンクション12で複合流のフローフロントのゼロ速度勾配の方へシフトする内部コア流が得られる。
【００３６】
本発明はまた、図5A〜5Cに示すように、下流の環状経路が互いに異なる大きさでありかつ上流の環状経路と異なる大きさのものである実施形態を想定しており、それらを包含する。
【００３７】
図5A、5Bおよび5Cは、例えば、主流路10と、分岐ジャンクション12と、分岐ジャンクション12から90度の角度で分岐する下流分岐流路14と、分岐ジャンクション12から90度の角度で分岐する下流分岐流路16を示す。下流分岐流路16は分岐流路14の断面積より大きい断面積を有する。図5A、5Bおよび5Cでは、主流路10は分岐ジャンクション12で終わる。
【００３８】
図5Aでは、分岐流路16へのポリマー材と内部コア流の流れのより多くの全体量をもつことが望ましく、主流路10での上流体積流量比が40:60となるように制御される。その結果として、下流分岐流路16での86:14の内側対外側体積流量比および外側流の方への内部コア流のオフセットが得られる。図5Aでは、複合ポリマー流の総量の30％が分岐流路14に流れ込み、そして複合ポリマー流の総量の70％が分岐流路16に流れ込む。
【００３９】
図5Bでは、分岐流路16へのポリマー材の流れのより多くの全体量と分岐流路14への内部コア流の流れをもつことが望ましく、主流路10での上流体積流量比が20:80となるように制御される。その結果として、下流分岐流路14での67:33の内側対外側体積流量比および分岐流路14での内側流の方への内部コア流のオフセットが得られる。図5Bでは、全ポリマー量の30％が分岐流路14に流れ込み、そして全ポリマー量の70％が分岐流路16に流れ込む。
【００４０】
図5Cでは、分岐流路16へのポリマー材の流れと分岐流路16への内部コア流の流れのより多くの全体量をもつことが望ましく、主流路10での上流体積流量比が60:40となるように制御される。その結果として、下流分岐流路16での57:43の内側対外側体積流量比および分岐流路16での外側流の方への内部コア流のオフセットが得られる。図5Cでは、全ポリマー量の30％が分岐流路14に流れ込み、そして全ポリマー量の70％が分岐流路16に流れ込む。
【００４１】
本発明はまた、図6A〜8Cに示すように、フローフロント22の開始時間に対して、内部コア流20がさまざまな時間(T)に流れを開始するように調整される実施形態を想定しており、それらを包含する。図6A〜8Cに示すように、内部コア流20の開始時間がフローフロント22の流れの開始時間に接近している場合には、内部コア流20がより大きく自身に巻き付く。
【００４２】
図6A、6Bおよび6Cは、それぞれ時間t1、t2およびt3での内部コア流20のリーディングエッジ24の断面図の時間的描写である。図6A、6Bおよび6Cは、フローフロント22が主流路10に沿って流れ、分岐ジャンクション12を通過して、下流分岐流路14、16に進入するときの、フローフロント22に対する、内部コア流20およびリーディングエッジ24を示す。内部コア流20は、内側流26対外側流28の比が主流路10で40:60となるように主流路10に沿って流れ、そして分岐ジャンクション12の通過後に下流分岐流路14で80:20の比に分かれる。その結果として、内部コア流20が分岐流路内のフローフロント22の近くで外側層に向かって自身に巻き付く。図6Aは、内部コア流20がフローフロント22に続いて放出されるときの主流路10内の内部コア流20を示す。図6Bに示すように、フローフロント22Aおよび22Bがすでに流路14および16内にあるとき、リーディングエッジ24はまだ分岐ジャンクション12にある。図6Cは、フローフロント22Aおよび22Bが流路14および16の先端部に移動するとき、リーディングエッジ24がフローフロント22A、22Bに追いついて、自身に巻き付くことを示す。
【００４３】
図7A、7Bおよび7Cは、それぞれ時間t1、t2およびt3での内部コア流20のリーディングエッジ24の断面図の時間的描写であり、ここでは内部コア流20の開始時間が図6A、6Bおよび6Cにおけるよりもフローフロント22の開始時間に接近している。図7A、7Bおよび7Cは、フローフロント22が主流路10に沿って流れ、分岐ジャンクション12を通過して、下流分岐流路14、16に進入するときの、フローフロント22に対する、内部コア流20およびリーディングエッジ24を示す。内部コア流20は、内側流26対外側流28の比が主流路10で40:60となるように主流路10に沿って流れ、そして分岐ジャンクション12の通過後に下流分岐流路14で80:20の比に分かれる。その結果として、内部コア流20が分岐流路内のフローフロント22の近くで外側層28に向かって自身に巻き付く。図7Aは、リーディングエッジ24が、まだ主流路10内にある間に、フローフロント22に追いついて自身に巻き付くように、内部コア流20がフローフロント22の開始時間に接近して放出されるときの、主流路10内の内部コア流20を示す。図7Bに示すように、フローフロント22Aおよび22Bが流路14および16に進入し始めるとき、リーディングエッジ24は分岐ジャンクション12ですでに自身にかなり巻き付いている。図7Cは、フローフロント22Aおよび22Bが流路14および16の先端部に移動するとき、リーディングエッジ24が破れて、図6Cのように自身に巻き付くことを示す。
【００４４】
図8A、8Bおよび8Cは、それぞれ時間t1、t2およびt3での内部コア流20のリーディングエッジ24の断面図の時間的描写であり、ここでは内部コア流20の開始時間が図7A、7Bおよび7Cに示したとおりである。内側層26対外側層28の比は20:80となるように調整される。図8A、8Bおよび8Cは、フローフロント22が主流路10に沿って流れて分岐ジャンクション12を通過し、下流分岐流路14、16に入るときの、フローフロント22に対する内部コア流20およびリーディングエッジ24を示す。内部コア流20は、内側流26対外側流28の比が主流路10で20:80となるように主流路10の流線に沿って流れ、そして分岐ジャンクション12の通過後に下流分岐流路14で40:60の比に分かれる。その結果として、内部コア流20が分岐流路内のフローフロント22の近くで外側層28に向かって自身に巻き付く。図8Aは、リーディングエッジ24がまだ主流路10にある間にフローフロント22に追いついて自身に巻き付くように、内部コア流20がフローフロント22の開始時間に接近して放出されるときの、主流路10内の内部コア流20を示す。図8Bに示すように、フローフロント22Aおよび22Bが流路14および16に進入し始めるとき、リーディングエッジ24は分岐ジャンクション12ですでに自身にかなり巻き付いている。図8Cは、フローフロント22Aおよび22Bが流路14および16の先端部に移動するにつれて、リーディングエッジ24が図6Cにおけるよりも大きく自身に巻き付いていくことを示す。
【００４５】
内部コア流は、それが突出部分に沿って伝達されるとき、ゼロ速度勾配の流線に沿って移動することが望ましいことがあり、それは本発明の特定の実施形態において提供される。
【００４６】
図9A、9Bおよび9Cは、例えば、主流路10と、分岐ジャンクション12と、分岐ジャンクション12からそれぞれ45度、90度および90度の角度で分岐する下流分岐流路14を示す。図9Aおよび9Bは、分岐ジャンクション12からそれぞれ45度および90度の角度で分岐する第2の分岐流路16を含む。図9Aおよび9Bでは、主流路10が分岐ジャンクション12で終わる。図9Cでは、主流路が分岐ジャンクションを通ってずっと続く。分岐流路14への内部コア流の流れを複合ポリマー流のフローフロントのゼロ速度勾配18上にもつことが望ましい場合には、主流路10における上流体積流量比を25:75となるように制御する。その結果として、下流分岐流路14では内側流対外側流の50:50の体積流量比が得られる。
【００４７】
図10はファウンテンフロー効果を示し、この場合に、フローフロント22は、体積流量が複合ポリマー流の中心で最も速くなり、複合ポリマー流と金型キャビティの流路壁との境界またはその付近で最も遅くなるような、速度勾配を有する。
【００４８】
図11Aおよび11Bは、複合流がポイント「A」で最も速くなり、ポイント「C」で最も遅くなるときの速度勾配を示す。ゼロ速度勾配は流れの速度が最大となるポイントで発生する。ゼロ速度勾配流線での流れはフローフロントの平均速度より大きいため、ゼロ速度勾配ポイントで射出された内部材料は、たとえ内部材料の射出が内側層と外側層(PETまたはPP)の射出後に始まる場合でも、いくつかの状況下では、フローフロントに「追いつき」かつそれを通り越して、スキン層を突き破ることがある。内部コア流のリーディングエッジは、その内部材料がゼロ速度勾配付近でフローフロントに到達するとき、ブレイクスルーを起こすであろう。
【００４９】
図11Cは、n＝0.8(ここでnは流体の流れの非ニュートンべき乗則モデルのパラメータである)の場合の流体に関する正規化された速度プロファイルおよび内側と外側の体積分率を示す。斜線の領域は、平均速度より大きくかつゼロ速度勾配からはずれている、内部層の配置のための許容可能な位置を示す。この領域は内部層をその部分の内側に巻き付けるであろう。グラフから、我々は内側層の流れ分率を0.1〜0.45の範囲にし得ることが見てとれる。外側層の流れ分率は0.9〜0.55とすることができる。内部層の厚さは0.45ほどの厚さとすることができる。
【００５０】
本明細書で教示するように、内側流と外側流の体積流量を制御する1つの方法は、図26に示すような可動性のスロットルピンを備えたノズルの使用によるものである。図26に示したノズルの機能、操作および構造は、2003年1月31日発行の米国特許第6,908,581号に詳しく説明されており、その全体が参照により本明細書に援用される。本明細書で教示するように、ノズルのスロットルピンは、内側流または外側流の体積流量を増減させるために、必要に応じて上下に調整される。相対的な体積流量を制御するために他の方法を用いることもできる。
【００５１】
本明細書で開示するように、内部コア流を含めた複合ポリマー流の上流の内側対外側体積流量比を制御することによって、分岐ジャンクションから分岐する所定の下流分岐流路に内部コア流を向かわせること、または内部コア流が金型キャビティの主流路に引き続き流れるように、分岐ジャンクションから分岐する所定の下流分岐流路を通り越して内部コア流を向かわせることが可能である。
【００５２】
本明細書で開示するように、内部コア流による複合ポリマー流のフローフロントのブレイクスルーを制御または回避する、本発明のさらなる態様が教示される。ブレイクスルーを回避するための内部コア流の制御と内側対外側体積流量比の制御が協調的に起こると、選択的に、内部コア流を下流分岐流路へまたはそれを通り越して向かわせて、複合流のフローフロントをブレイクスルーせずに、内部コア流のリーディングエッジを分岐流路の末端部にまたはその近辺に配置することができる。その結果、以前はサーモフォーミング成形加工によって形成されたプラスチック製品を共射出によって形成することが今や可能である。
【００５３】
内部コア流による内側および外側の流れのブレイクスルーを制御または回避し、かつ内部コア流のリーディングエッジを分岐流路の末端部にまたはその近辺に、フローフロントのブレイクスルーなしに、配置するために、いくつかの実施形態では、内側流と外側流の押出開始時間に対して内部コア流の押出開始時間を制御することが教示される。
【００５４】
図12は、複合内側および外側層流、内側層流、および内部層流の相対的なタイミングならびに体積流量の比率をグラフで示したものである。後続の図面は、金型キャビティ内の充填状態、および金型キャビティの分岐流路の末端部に対する内部層流のリーディングエッジの配置を示しており、また、内側流と外側流の押出開始時間に対する内部層流の押出開始時間がどのように内部層流のリーディングエッジを制御するかを示している。
【００５５】
図12では、複合内側および外側流(上の曲線)、内側層流(中央の曲線)、ならびに内部層流(下の曲線)の金型キャビティへの体積流量を、時間の関数としてプロットしたグラフが提示され、時間T1、T2およびT3(それぞれ複合内側および外側流が開始した後の時間を表す)、および内部層のリーディングエッジが押出機を去って金型キャビティに入る前の中間時間が含まれる。示すようにT1＜T2＜T3。
【００５６】
図12Aは、本明細書に記載の方法およびシステムによって製造された典型的な製品の断面図を示し、ここでは、分岐流路がストレートであって、この製品の開放端部に近い位置から突き出ている。内部コア流はゼロ速度勾配流線に沿って分岐流路に移動する。図12Bは、内部層のリーディングエッジが複合流のフローフロントに追いつくことができる、内部コア流の開始時間T1を示す。図12Bの内部コア流は複合ポリマー流のフローフロントをブレイクスルーする。T2の放出時間では、内部コア流は内側流と外側流が開始した後のより遅い時間に進入し、内部コア流のリーディングエッジはフローフロントに追いつかず、フローフロントをブレイクスルーしない。
【００５７】
図13Aは、本明細書に開示した方法およびシステムによって教示されるような、金型キャビティおよび結果として生じる充填の例示的な実施形態の断面図を提供する。当業者には理解されるように、金型キャビティの適切な充填は図13Aに示すような外形と幾何学的形状を有する成形プラスチック製品をもたらす。この例示的実施形態では、得られるプラスチック製品は、本体部分と、本体部分の開放端の末端部のまわりにリップとして形成された突出部分とを含む、カップ形の製品である。リップはカップ形の製品の開放端から半径方向外側に延びている。カップ形の製品は、内側流から形成された内側層と外側流から形成された外側層を有するスキン層を含む。そのスキン層内には、内部コア流から形成された内部コア層が包含される。この実施形態では、スキン層のポリマー材と内部コア流のポリマー材が、本体部分を画定する金型キャビティの主流路から、突出部分を画定する分岐流路へと連続して流れ、そして内部コア流のリーディングエッジが分岐流路の末端部にまたはその近くに配置される。
【００５８】
図13Bは、内部コア層の押出開始時間が時間T1に開始し、内側層と外側層の押出開始時間が時間T0に開始し、そして内側対外側体積流量比が50:50で金型キャビティの分岐流路に進入するときの、結果として生じる金型キャビティの充填を示す。50:50の体積流量比の場合、内部コア流は複合速度プロファイルのゼロ速度勾配上に配置される。図13Bに示すように、これらの条件下では、金型キャビティが充填される前に、内部コア流のリーディングエッジが複合ポリマー流(内側流と外側流)のフローフロントをブレイクスルーする(突き破る)。
【００５９】
図13Cおよび13Dは、内部コア層の押出開始時間が時間T2に開始し、内側層と外側層の押出開始時間が時間T0に開始し、そして内側対外側体積流量比が50:50で金型キャビティの分岐流路に進入するときの、結果として生じる金型キャビティの充填を示す。50:50の体積流量比の場合、内部コア流は複合速度プロファイルのゼロ速度勾配上に配置される。図13Cに示すように、これらの条件下では、金型キャビティが充填される前に、内部コア流のリーディングエッジが内側層と外側層のフローフロントを突破することはなく、内部コア流のリーディングエッジは分岐流路の末端部にまたはその近くに配置される。
【００６０】
図13Eおよび13Fは、内部コア層の押出開始時間が時間T3に開始し、内側層と外側層の押出開始時間が時間T0に開始し、そして内側対外側体積流量比が50:50で金型キャビティの分岐流路に進入するときの、結果として生じる金型キャビティの充填を示す。50:50の体積流量比の場合、内部コア流は複合速度プロファイルのゼロ速度勾配上に配置される。図13Eおよび13Fに示すように、これらの条件下では、内部コア流のリーディングエッジが内側流と外側流のフローフロントの後方に離れすぎていたので、内部コア流は分岐流路の末端部に到達しない。図13Eおよび13Fは、得られるプラスチック製品が容器の壁部をシールするのに効果的な内部層を含まないということで、望ましくない状態を示す。
【００６１】
図14Aは、本明細書に開示した方法およびシステムによって教示されるような、金型キャビティおよび結果として生じる充填の例示的な実施形態の断面図を提供する。当業者には理解されるように、金型キャビティの適切な充填は図14Aに示すような外形と幾何学的形状を有する成形プラスチック製品をもたらす。この例示的実施形態では、得られるプラスチック製品は、本体部分と、本体部分の開放端の末端部の周囲にリップとして形成された突出部分とを含む、カップ形の製品である。リップはカップ形の製品の開放端から半径方向外側に延びている。カップ形の製品は、内側流から形成された内側層と外側流から形成された外側層を有するスキン層を含む。そのスキン層内には、内部コア流から形成された内部コア層が包含される。この実施形態では、スキン層のポリマー材と内部コア流のポリマー材は、本体部分を画定する金型キャビティの主流路から、突出部分を画定する分岐流路へと連続して流れ、そして内部コア流のリーディングエッジが分岐流路の末端部にまたはその近くに配置される。
【００６２】
図14Bおよび14Cは、内部コア層の押出開始時間が時間T1およびT2に開始し、内側層と外側層の押出開始時間が時間T0に開始し、そして内側対外側体積流量比が80:20または60:40で金型キャビティの分岐流路に進入するときの、結果として生じる金型キャビティの充填を示す。内側および外側のPETまたはPP流と内部コア流は、図14Bに示すように複合流のフローフロントをブレイクスルーせずに、内部コア層を自身24に折り重ならせる方法で射出される。内部コア流は、平均複合流速よりも大きいが、ゼロ速度勾配の流線18での速度Vmaxよりも小さい速度を有する流線に沿って射出されるので、内部コアはフローフロント付近で巻き付く。80:20または60:40の内側：外側体積流量比の場合、内部コア流は複合速度プロファイルの速度勾配上に80:20または60:40のオフセット位置で配置される。図14Bに示すように、これらの条件下では、内部コア流は外側流に向かって自身に巻き付く。この方法は、リーディングエッジが分岐流路の先端部に均一に伝達されるので、良好な部品到達範囲(part coverage)をもたらす。
【００６３】
図14Cは、本発明の方法およびシステムによって形成されたプラスチック製品を示し、ここでは、内部コア流がT2の開始時間に放出される。一方、図14DはT3の開始時間を示す。T2の開始時間で、内部コア流は、T1の開始時間のときより少ない程度ではあるが、やはり自身のまわりに折り重なる。T3の開始時間では、内部コア流は、そのリーディングエッジがフローフロントに実質的に隣接する位置で終わるように、分岐流路に沿って伝達される。開始時間T1、T2およびT3、ならびに80:20または60:40のオフセットで、内部コアはフローフロントをブレイクスルーせず、内部コア流がフローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達される。
【００６４】
図14Eは、T4の内部コアの開始時間を示す。内部コア流は内部コア流のオフセット位置のために所定の分岐流路に選択的に配置されるが、そのリーディングエッジはフローフロントに実質的に隣接する位置に到達しない。本発明の好ましい実施形態では、内部コア流がフローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達される。
【００６５】
図15Aは、本明細書に開示した方法およびシステムによって教示されるような、金型キャビティおよび結果として生じる充填の例示的な実施形態の断面図を提供する。当業者には理解されるように、金型キャビティの適切な充填は図15Aに示すような外形と幾何学的形状を有する成形プラスチック製品をもたらす。この例示的実施形態では、得られるプラスチック製品は、本体部分と、本体部分の開放端の末端部の周囲にリップとして形成された突出部分とを含む、カップ形の製品である。リップはカップ形の製品の開放端から半径方向外側に延びて、ストレートの突出部を形成している。カップ形の製品は、内側流から形成された内側層と外側流から形成された外側層を有するスキン層を含む。そのスキン層内には、内部コア流から形成された内部コア層が包含される。この実施形態では、スキン層のポリマー材と内部コア流のポリマー材は、本体部分を画定する金型キャビティの主流路から、突出部分を画定する分岐流路へと連続して流れ、そして内部コア流のリーディングエッジが分岐流路の末端部にまたはその近くに配置される。
【００６６】
図15B、15C、15Dおよび15Eは、内部コア流がそれぞれT1、T2、T3およびT4の開始時間に放出される実施形態を示す。放出時間T1では、図15Bに示すように、内部コア20は、それが所望の分岐流路に選択的に伝達されるように、20:80または40:60のオフセットに沿って伝達される。ここで、内部コアはフローフロントに実質的に隣接する位置に到達し、それがフローフロントに追いつくとき自身に巻き付く。この方法は、リーディングエッジが分岐流路の先端部に均一に伝達されるので、良好な部品到達範囲をもたらす。
【００６７】
図15Cは、T2の内部コアの開始時間を示す。内部コアは自身に巻き付くが、内部コア流がT1の開始時間に放出されるときよりも少ない程度に巻き付く。なぜならば、内部コアが複合流のフローフロントに追いつくのにより長い時間がかかるからである。図15Dに示すようにT3の放出時間では、内部コアのリーディングエッジはフローフロントに到達せず、巻き付かない。しかし、図15Dに示すように、リーディングエッジはフローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達される。この方法は、リーディングエッジが分岐流路の先端部に均一に伝達されるので、良好な部品到達範囲をもたらす。内部コア流の放出時間が開始時間T4である場合、内部コア流は所望の流線および所望の分岐流路に沿って選択的に伝達されるが、内部コアのリーディングエッジはフローフロントに実質的に隣接する位置に到達しない。本発明の好ましい実施形態では、内部コア流がフローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達される。
【００６８】
図16A、17Aおよび18Aは、本明細書に開示した方法およびシステムによって教示されるような、金型キャビティおよび結果として生じる充填の例示的な実施形態の断面図を示す。当業者には理解されるように、金型キャビティの適切な充填は図16A、17Aおよび18Aに示すような外形と幾何学的形状を有する成形プラスチック製品をもたらす。図16Aでは、内部コアがゼロ速度勾配に沿って分岐流路に移動する。図17Aでは、内部コア流が20:80または40:60の位置にオフセットされる一方で、図18Aでは、内部コア流が80:20または60:40の位置にオフセットされる。これらの例示的実施形態では、得られるプラスチック製品は、本体部分と、本体部分の開放端の末端部の周囲にリップとして形成された突出部分とを含む、カップ形の製品である。リップはカップ形の製品の開放端から半径方向外側に延びて、n字形の突出部を形成している。カップ形の製品は、内側流から形成された内側層と外側流から形成された外側層を有するスキン層を含む。そのスキン層内には、内部コア流から形成された内部コア層が包含される。この実施形態では、スキン層のポリマー材と内部コア流のポリマー材は、本体部分を画定する金型キャビティの主流路から、突出部分を画定する分岐流路へと連続して流れ、そして内部コア流のリーディングエッジが分岐流路の末端部にまたはその近くに配置される。
【００６９】
図16Bは、開始時間T1での内部コア流の放出時間およびそれが分岐流路に沿って移動するときの内部コアの50:50流線配置を示す。図16Bに示すように、内部コアのリーディングエッジはフローフロントをブレイクスルーする。好ましい実施形態では、内部コアはフローフロントをブレイクスルーしない。例えば、図16Cでは、内部コアが50:50ゼロ勾配流線に沿って分岐流路に移動するが、リーディングエッジ24はフローフロントをブレイクスルーしない。内部コア流は開始時間T2に放出され、フローフロントに追いつくことはない。この方法は、リーディングエッジがフローフロントに実質的に隣接する分岐流路の末端部に均一に伝達されるので、良好な部品到達範囲をもたらす。これとは対照的に、図16Dは、内部コア流が時間T3に放出される場合を示す。内部コア流は所望の分岐流路に選択的に伝達されるが、内部コアのリーディングエッジはフローフロントに実質的に隣接する分岐流路の末端部に到達しない。
【００７０】
図17Bは、開始時間T1での内部コア流の放出時間およびそれが分岐流路に沿って移動するときの内部コアの20:80または40:60オフセット流線を示す。図17Bに示すように、内部コア流のリーディングエッジはフローフロントに追いつき、内側層に向かって自身に折り重なる。好ましい実施形態では、内部コアはフローフロントをブレイクスルーしない。図17Cでは、内部コアが20:80または40:60オフセット流線に沿って分岐流路に移動し、かつT2の開始時間に放出される。その結果、リーディングエッジ24はブレイクスルーせずにフローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達される。
【００７１】
図18Bは、開始時間T1での内部コア流の放出時間およびそれが分岐流路に沿って移動するときの内部コアの80:20または60:40オフセット流線を示す。図18Bに示すように、内部コア流のリーディングエッジはフローフロントに追いつき、外側層に向かって自身に折り重なる。好ましい実施形態では、内部コアはフローフロントをブレイクスルーしない。図18Cでは、内部コアが80:20または60:40オフセット流線に沿って分岐流路に移動し、かつT2の開始時間に放出される。その結果、リーディングエッジ24はブレイクスルーせずにフローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達される。
【００７２】
図19A、20A、21Aおよび22Aは、本明細書に開示した方法およびシステムによって教示されるような、金型キャビティおよび結果として生じる充填の例示的な実施形態の断面図を示し、ここでは、内部コアがそれぞれ20:80、40:60、60:40および80:20の流線に沿って移動する。当業者には理解されるように、金型キャビティの適切な充填は図19A、20A、21Aおよび22Aに示すような外形と幾何学的形状を有する成形プラスチック製品をもたらす。これらの例示的実施形態では、得られるプラスチック製品は、本体部分と、本体部分の開放端の末端部の周囲にリップとして形成された突出部分とを含む、カップ形の製品である。リップはカップ形の製品の開放端から半径方向外側に延びて、T字形の突出部を形成している。カップ形の製品は、内側流から形成された内側層と外側流から形成された外側層を有するスキン層を含む。そのスキン層内には、内部コア流から形成された内部コア層が包含される。この実施形態では、スキン層のポリマー材と内部コア流のポリマー材は、本体部分を画定する金型キャビティの主流路から、突出部分を画定する分岐流路へと連続して流れ、そして内部コア流のリーディングエッジが分岐流路の末端部にまたはその近くに配置される。
【００７３】
図19Aは、内部層の押出開始時間が時間T1に開始し、内側層と外側層の押出開始時間が時間T0に開始し、そして内側対外側体積流量比が20:80で金型キャビティの分岐流路に進入するときの、結果として生じる金型キャビティの充填を示す。20:80の体積流量比では、内部コア流は、複合流の平均速度より大きいが、ゼロ勾配速度流線の速度より小さい速度を有する流線に沿って配置される。図19B、19Cおよび19Dに示すように、内部コア流がそれぞれT1、T2およびT3の開始時間に放出される場合、内部コアのリーディングエッジはこれらの条件下でフローフロントをブレイクスルーしない。図19Bおよび19C(T1およびT2の開始時間をもつ)は、内部コア流がどちらも所望の流線および分岐流路に沿って選択的に配置され、かつリーディングエッジがフローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達されるときの好ましい実施形態を示す。ところが、図19Dに示すように、内部コア流がT3の開始時間をもつ場合、それはフローフロントに実質的に隣接する位置に到達しない。図19Dは、得られるプラスチック製品が容器の壁部をシールするのに効果的な内部層を含まないということで、望ましくない状態を示す。図19A〜19DのT字形突出部には、主流路と突出部によって形成されたジャンクションから下流にある、突出部内の追加のジャンクションが示される。
【００７４】
図20Aは、内部層の押出開始時間が時間T1に開始し、内側層と外側層の押出開始時間が時間T0に開始し、そして内側対外側体積流量比が40:60で金型キャビティの分岐流路に進入するときの、結果として生じる金型キャビティの充填を示す。40:60の体積流量比では、内部コア流は、複合流の平均速度より大きいが、ゼロ勾配速度流線の速度より小さい速度を有する流線に沿って配置される。
【００７５】
図20Bに示すように、内部コア流が開始時間T1に放出される場合、内部コアのリーディングエッジはフローフロントをブレイクスルーする。T1開始時間は、内部コア流が下流の末端分岐においてゼロ速度勾配を横切って、フローフロントをブレイクスルーすることを可能にする。
【００７６】
図20C、20Dおよび20Eに示すように、内部コア流がそれぞれT2、T3およびT4の開始時間に放出される場合、内部コアのリーディングエッジはこれらの条件下でフローフロントをブレイクスルーしない。図20C、20Dおよび20Eに示した各実施形態では、ジャンクション12を通過した後で、内部コア流20はゼロ速度流線18を横切る。
【００７７】
図20Cおよび20D(T2およびT3の開始時間をもつ)は、内部コア流がどちらも所望の流線および分岐流路に沿って選択的に配置され、かつリーディングエッジがフローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達されるときの、好ましい実施形態を示す。一方、図20Eに示すように、内部コア流がT4の開始時間をもつ場合、それはフローフロントに実質的に隣接する位置に到達しない。図20Eは、得られるプラスチック製品が容器の壁部をシールするのに効果的な内部層を含まないということで、望ましくない状態を示す。図20A〜20EのT字形突出部には、主流路と突出部によって形成されたジャンクションから下流にある、突出部内の追加のジャンクションが示される。
【００７８】
図21Aは、内部層の押出開始時間が時間T1に開始し、内側層と外側層の押出開始時間が時間T0に開始し、そして内側対外側体積流量比が60:40で金型キャビティの分岐流路に進入するときの、結果として生じる金型キャビティの充填を示す。60:40の体積流量比では、内部コア流は、複合流の平均速度より大きいが、ゼロ勾配速度流線の速度より小さい速度を有する流線に沿って配置される。
【００７９】
図21Bに示すように、内部コア流がT1の開始時間に放出される場合、内部コア流のリーディングエッジは下流の末端分岐においてゼロ速度勾配を横切って、フローフロントをブレイクスルーする。
【００８０】
図21Cおよび21Dに示すように、内部コア流がそれぞれT2およびT3の開始時間に放出される場合、内部コアのリーディングエッジはこれらの条件下でフローフロントをブレイクスルーしない。T2の開始時間を示す図21Cは、内部コア流が所望の流線と分岐流路に沿って選択的に配置され、かつそのリーディングエッジがフローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達されるときの実施形態を示す。一方、図21Dに示すように、内部コア流がT3の開始時間を有する場合、それはフローフロントに実質的に隣接する位置に到達しない。図21Dは、得られるプラスチック製品が容器の壁部をシールするのに効果的な内部層を含まないということで、望ましくない状態を示す。図21A〜21DのT字形突出部には、主流路と突出部によって形成されたジャンクションから下流にある、突出部内の追加のジャンクションが示される。
【００８１】
図22Aは、内部層の押出開始時間が時間T1に開始し、内側層と外側層の押出開始時間が時間T0に開始し、そして内側対外側体積流量比が80:20で金型キャビティの分岐流路に進入するときの、結果として生じる金型キャビティの充填を示す。80:20の体積流量比では、内部コア流は、複合流の平均速度より大きいが、ゼロ勾配速度流線の速度より小さい速度を有する流線に沿って配置される。図22Bに示すように、内部コア流が時間T1に放出されるとき、内部コア流のリーディングエッジはフローフロントに追いつき、外側層に向かって自身に折り重なる。図22Cに示すように、内部コア流がT2の開始時間に放出される場合、内部コア流のリーディングエッジはフローフロントに実質的に隣接する位置まで伝達され、これらの条件下ではフローフロントをブレイクスルーしない。一方、図22Dに示すように、内部コア流がT3の開始時間を有する場合、それはフローフロントに実質的に隣接する位置に到達しない。図22Dは、得られるプラスチック製品が容器の壁部をシールするのに効果的な内部層を含まないということで、望ましくない状態を示す。図22A〜22DのT字形突出部には、主流路と突出部によって形成されたジャンクションから下流にある、突出部内の追加のジャンクションが示される。
【００８２】
図23Aおよび24Aは、本明細書に開示した方法およびシステムによって教示されるような、金型キャビティおよび結果として生じる充填の例示的な実施形態の断面図を提供する。当業者には理解されるように、金型キャビティの適切な充填は図23Aおよび24Aに示すような外形と幾何学的形状を有する成形プラスチック製品をもたらす。この例示的実施形態では、得られるプラスチック製品は、本体部分と、本体部分の開放端の末端部の周囲にリップとして形成された突出部分とを含む、カップ形の製品である。リップはカップ形の製品の開放端から半径方向外側に延びて、U字形の突出部を形成している(図23Aは外周の一部に延長リップを有する)。カップ形の製品は、内側流から形成された内側層と外側流から形成された外側層を有するスキン層を含む。そのスキン層内には、内部コア流から形成された内部コアが包含される。この実施形態では、スキン層のポリマー材と内部コア流のポリマー材は、本体部分を画定する金型キャビティの主流路から、突出部分を画定する分岐流路へと連続して流れ、そして内部コア流のリーディングエッジが分岐流路の末端部にまたはその近くに配置される。
【００８３】
図23Bおよび24Bは、内部コア層の押出開始時間が時間T1に開始し、内側層と外側層の押出開始時間が時間T0に開始し、そして内側対外側体積流量比が80:20で金型キャビティの分岐流路に進入するときの、結果として生じる金型キャビティの充填を示す。80:20の体積流量比では、内部コア流は複合速度プロファイルのゼロ速度勾配上に配置される。図23Bおよび24Bに示すように、これらの条件下では、金型キャビティが充填される前に、内部コア流は内側層と外側層のフローフロントをブレイクスルーしない。実際、内部コア流はフローフロントに追いつき、外側層に向かって自身に折り重なる。図23A〜23Bの延長u字形突出部および図24A〜24Bのu字形突出部には、主流路と突出部によって形成されたジャンクションから下流にある、突出部内の追加のジャンクションが示される。
【００８４】
図25は、複合ポリマー流がノズルから成形システムのゲート部に流れるときの、複合ポリマー流の環状流れの図26の断面A-Aを示す。内部コア流55は内側流53と外側流51によって包み込まれている。
【００８５】
図26は、成形プラスチック製品を形成するための、ノズルから金型キャビティ130への複合ポリマー流の射出を示す。ノズル100は内側流と外側流の体積流量を調整するためのスロットルピン110を備えている。複合流の速度プロファイル120は流線150で最も速く、流線160でより遅くなる。内部コア170は、ゼロ速度勾配150での速度より小さいがVavgより大きい速度を有する流線に配置される。内部コア流170のリーディングエッジはフローフロント140に追いついて、自身に折り重なる。
【００８６】
図26A、26Bおよび26Cは、内部コア170が金型キャビティ130に沿って移動し、最終的にはフローフロントに追いついて自身171に折り重なる場合の、異なる時間的実施形態を示す。
【００８７】
図27は、本発明を実施するのに適した典型的なシステムを示す。共射出成形システム1000は、金型キャビティ内に少なくとも2つの材料を射出するように構成される。本発明で用いるのに適した材料としては、ポリマー系材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、エチレンビニルアルコール(EVOH)、およびポリカーボネートが挙げられる。共射出成形システム1000には、第1の材料供給源1200、第2の材料供給源1400、およびマニホールド1600が含まれる。共射出成形システム1000にはさらに、ノズルアセンブリ18A〜18Dおよび金型2400が含まれる。金型24はゲート20A〜20Dおよびキャビティ22A〜22Hを備えている。
【００８８】
第1のポリマー材は第1の材料供給源1200から、そして第2のポリマー材は第2の材料供給源1400からマニホールド1600に押し出され、ノズル18A〜18D内で組み合わされてから金型キャビティ22A〜22Hに射出される。第1および第2のポリマー流は複合ポリマー流を形成するために組み合わされるが、第1のポリマー材が複合ポリマー流の内部コア流を形成する一方で、第2のポリマー材が複合流の内側流と外側流を形成するように組み合わされる。複合ポリマー流がノズルから射出されるとき、内側流と外側流は内部コア流を包み込む。
【００８９】
図28は、本発明を実施するのに適した典型的なノズルアセンブリを示す。ノズルアセンブリ18には、内側組合せ手段30、中央組合せ手段32、および外側組合せ手段34が含まれる。ノズルアセンブリ18にはさらに、ノズル本体36とノズルチップ38が含まれる。内側組合せ手段30、中央組合せ手段32、外側組合せ手段34、ノズル本体36、およびノズルチップ38は協同的に組み合わさって、ノズルアセンブリ18内にいくつかの円錐形、環状、および軸方向の通路ならびに流路を形成する。ノズルアセンブリ18は、2層以上を有するプラスチック物品を形成するための共射出システム、例えばシステム10、で用いるのに都合よくできている。
【００９０】
内側組合せ手段30は、第1のポリマー材64、例えばスキン材(すなわち、内側層と外側層の材料)を受け取るための第1の流入口46と、第2のポリマー材66、例えばコア材(すなわち、内部層の材料)を受け取るための第2の流入口44を含む。内側組合せ手段30はさらに、バルブピン42を受け取るように構成された貫通孔40を含む。貫通孔40は中央組合せ手段32を通って、さらに外側組合せ手段34の一部を通って延びており、バルブピン42がノズルアセンブリ18の縦軸に沿って軸方向に移動することを可能にする。貫通孔40はノズルアセンブリ18の中心縦軸に沿って変化する内壁径を有する。バルブピン42はノズルアセンブリ18の中心縦軸に沿って軸方向に移動可能であり、第1のポリマー材64と第2のポリマー材66のノズルアセンブリ18から金型24への流れを制御するのに役立つ。
【００９１】
中央組合せ手段32は内側組合せ手段30と協同的に係合して、ノズルアセンブリ18の複数の環状流路の一部を形成する。中央組合せ手段32は流路37から第1のポリマー材64を受け取り、また、流路41から第2のポリマー材66を受け取って、複数の環状流体運搬通路または流路を通るポリマー材のそれぞれの流れを操作する。中央組合せ手段32によって実施される流れの操作は、外側材料流58と内側材料流56(これらの流れが一緒になって内部材料流60を包み込む)を生じさせる。
【００９２】
中央組合せ手段32は、内側組合せ手段30と一体になったとき、貫通孔40およびバルブピン42のまわりに円周方向に延在するラップ・コートハンガーダイ(wrapped-coat-hanger die)31を形成する。ラップ・コートハンガーダイ31は、環状流体流路48に第1のポリマー材64の均一な溶融分布を提供する。環状流体流路48は内側材料流56の環状流をオリフィス80から流れ組合せエリア54に向かわせる。図7はオリフィス80をより詳細に示す。
【００９３】
外側組合せ手段34は中央組合せ手段32と協同的に係合して、得られるプラスチック物品の内部層を形成する第2のポリマー材66を操作するための1つ以上の流体運搬通路または流路を形成する。外側組合せ手段34は、中央組合せ手段32と一体になったとき、内側材料流56、貫通孔40およびバルブピン42のまわりに円周方向に延在するラップ・コートハンガーダイ33を形成する。ラップ・コートハンガーダイ33は、円錐流体流路52に第2のポリマー材66の均一な溶融分布を提供する。円錐流路52は第2のポリマー材66の環状流をオリフィス82から流れ組合せエリア54に供給する。図7はオリフィス82をより詳細に示す。
【００９４】
外側組合せ手段34はノズル本体36と協同的に係合する。外側組合せ手段34は、ノズル本体36と一体になったとき、内部層流52、内側層流56、貫通孔40、およびバルブピン42のまわりに円周方向に延在するラップ・コートハンガーダイ35を形成する。ラップ・コートハンガーダイ35は、半径方向流体流路50に第1のポリマー材64の均一な溶融分布を提供する。半径方向流体流路50はオリフィス84からの第1のポリマー材64の流れを流れ組合せエリア54に供給する。オリフィス84から流れ組合せエリア54に供給された第1のポリマー材64は、得られる成形品の外側層を形成する。
【００９５】
流体流路48、50および52は、流れ組合せエリア54に、外側材料流58、内側材料流56、および内部材料流60を供給する。ノズルチップ38の一部、外側組合せ手段34の一部、中央組合せ手段32の一部、およびバルブピン42の一部は、組み合わさって、流れ組合せエリア54を形成する。流れ組合せエリア54は約6.7mm〜約17.2mmの内側通路径を有する。流れ組合せエリア54は、流体流路50から受け取った外側材料流58と、流体流路48から受け取った内側材料流56と、流体流路52から受け取った内部材料流60とを同時にまたはほぼ同時に組み合わせて、環状出力流49を形成する。流れ組合せエリア54は図7および8に関連してより詳細に説明される。
【００９６】
内側組合せ手段30、中央組合せ手段32および外側組合せ手段34の流路、孔および通路、より具体的にはノズルアセンブリ18における内側および外側層材料の形成と流れに関連した流路、孔および通路は、上で説明したような所望の体積流量比を制御するまたは生じさせるために、サイズを決定し、画定し、適合させ、そして構成することができる。こうして、バルブピン42は固定位置にとどまることができ、特定の体積流量比を制御または形成するために移動させる必要がない。言い換えれば、ノズルアセンブリ18は、関連するコントローラまたはマイクロプロセッサを必要とすることなく、所望のまたは所定の体積流量比を出力するための流路構成および構造を備えている。いくつかの例示的な実施形態では、体積流量比を制御するために、バルブピン42をコントローラまたはマイクロプロセッサで制御することができる。
【００９７】
環状出力流49は流れ組合せエリア54から流体流路62を経てノズルアセンブリ18の出力部39へと流れる。流体流路62は、貫通孔40のまわりに半径方向に延在しかつ流れ組合せエリア54から出力部39まで軸方向に延在する環状内側通路を有する。出力部39は金型のゲート、例えばゲート20A〜20Dのうちの1つ、と連通している。
【００９８】
流れ組合せエリア54で形成された環状出力流49は、第1のポリマー材64から形成された外側環状スキン層および内側環状スキン層と、第2のポリマー材66から形成された内部またはコア環状層とを有する。第1のポリマー材64の内側および外側スキン層はそれぞれ、これらの材料が流体流路62を通って出力部39へ流れるとき、実質的に同じ断面積を有する。第1のポリマー材64の内側および外側スキン層は、得られるプラスチック物品のコア部を形成する、第2のポリマー材66の内部層を包み込んでいる。
【００９９】
ノズルアセンブリ18から射出されると、複合ポリマー流49は、図25に示すように、内側53および外側51のポリマー流の間の同心または環状流線に沿って流れる内部コア流55を含む。
【０１００】
図29は、本明細書に教示される例示的実施形態を実施するのに適した典型的なコンピューティング環境を示す。その環境は、共射出システム1000に有線で、無線で、または有線と無線の混線で接続された共射出制御装置900を含むことができる。共射出制御装置900は実行可能なフロー制御コード950を実行に移すようにプログラム可能である。共射出制御装置900は、例示的な実施形態を実施するための1つ以上のコンピュータ実行可能命令またはソフトウェアを格納するための1つ以上のコンピュータ読取可能媒体を含む。コンピュータ読取可能媒体には、1つ以上のタイプのハードウェアメモリ、一時的でない(non-transitory)有形の媒体などが含まれるが、これらに限定されない。例えば、共射出制御装置900に内蔵されるメモリ906は、コンピュータ実行可能命令またはソフトウェア、例えば実行可能なフロー制御コード950のあらゆるモジュールを実行して処理するための命令、を格納することができる。共射出制御装置900にはさらに、メモリ906に格納されたソフトウェアを実行するための、また、システムのハードウェアを制御するための他のプログラムを実行するための、プロセッサ902および1つ以上のプロセッサ902’も含まれる。プロセッサ902と1つ以上のプロセッサ902’は、それぞれがシングルコアプロセッサまたはマルチコア(904および904’)プロセッサであり得る。
【０１０１】
コンピューティングデバイスのインフラとリソースを動的に共有できるように、共射出制御装置900では仮想化(virtualization)を用いることが可能である。仮想化されたプロセッサはまた、ストレージ916内の実行可能なフロー制御コード950および他のソフトウェアと共に使用することもできる。複数のプロセッサ上で動作しているプロセスを処理するために仮想マシン914を設けることができ、その結果、そのプロセスは複数ではなくただ1つのコンピューティングリソースを使っているように見える。複数の仮想マシンを1つのプロセッサと共に使用することも可能である。
【０１０２】
メモリ906はコンピュータシステムメモリまたはランダムアクセスメモリ、例えばDRAM、SRAM, EDO RAMなどを含むことができる。メモリ906は他のタイプのメモリまたはそれらの組合せを含んでもよい。
【０１０３】
ユーザは、ユーザインターフェース924または他の任意のインターフェースを表示しうる、コンピュータモニターなどの視覚的表示装置922を介して共射出制御装置900と相互作用することができる。視覚的表示装置922はまた、例示的な実施形態の他の側面または要素、例えばデータベース、登録フォーム、医薬品ガイドなどを表示することもできる。共射出制御装置900は、ユーザからの入力を受信するための、他のI/Oデバイス、例えばキーボードまたはマルチポイントタッチインターフェース908、およびポインティングデバイス910、例えばマウス、を含むことができる。キーボード908とポインティングデバイス910は視覚的表示装置922に接続され得る。共射出制御装置900は他の適切な従来のI/O周辺機器を含んでもよい。共射出制御装置900はさらに、オペレーティングシステム918と他の関連ソフトウェアを格納するための、および実行可能なフロー制御コード950を格納するための、ストレージデバイス916、例えばハードドライブ、CD-ROM、または他の一時的でないコンピュータ読取可能媒体を含んでもよい。
【０１０４】
共射出制御装置900は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)またはインターネットにさまざまな接続手段を介して接続するためのネットワークインターフェース912を含むことができ、かかる接続手段としては、限定するものではないが、標準的な電話回線、LANもしくはWANリンク(例：802.11、T1、T3、56kb、X.25)、ブロードバンド接続(例：ISDN、フレームリレー、ATM)、ワイヤレス接続、コントローラエリアネットワーク(CAN)、または上記のいずれかまたは全部の組合せが挙げられる。ネットワークインターフェース912は、内蔵型ネットワークアダプタ、ネットワークインターフェースカード、PCMCIAネットワークカード、カードバスネットワークアダプタ、ワイアレスネットワークアダプタ、USBネットワークアダプタ、モデム、または通信が可能な任意のタイプのネットワークに認可コンピューティングデバイス900を接続しかつ本明細書に記載の操作を実行するのに適した他のいずれかのデバイスを含むことができる。さらに、共射出制御装置900は、通信が可能でありかつ本明細書に記載の操作を実行するのに十分なプロセッサパワーとメモリ容量がある、ワークステーション、デスクトップコンピュータ、サーバー、ラップトップ、ハンドヘルドコンピュータ、または他の形態のコンピューティングもしくはテレコミュニケーションデバイスなどの任意のコンピュータシステムであり得る。
【０１０５】
共射出制御装置900は、以下のようなオペレーティングシステムを実行することが可能である：Microsoft(登録商標)Windows(登録商標)オペレーティングシステムのバージョンのいずれか、Unix(登録商標)およびLinux(登録商標)オペレーティングシステムの異なるリリース、Macintoshコンピュータ用のMacOS(登録商標)の任意のバージョン、任意の組み込みオペレーティングシステム、任意のリアルタイムオペレーティングシステム、任意のオープンソースオペレーティングシステム、任意のプロプライエタリオペレーティングシステム、モバイルコンピューティングデバイス用の任意のオペレーティングシステム、またはコンピューティングデバイス上で動作しかつ本明細書に記載の操作を実行することが可能な他のいずれかのオペレーティングシステム。オペレーティングシステムはネイティブモードまたはエミュレーションモードで動作可能である。
【０１０６】
フロー制御コード950は、共射出システム1000を制御するための、プロセッサ902によって実行可能な実行コードを含んでおり、結果的に、本明細書に教示するように、内側および外側ポリマー流の体積流量を選択的に制御し、複合ポリマー流の速度フローフロントに対する内部コア流の位置を制御し、そして内側および外側ポリマー流の押出開始時間に対する内部コア流の押出開始時間を制御する。すなわち、フロー制御コード950は、内部コア流のリーディングエッジを、金型キャビティの分岐ジャンクションから分岐する下流分岐流路へ選択的に向かわせるために共射出システム1000を制御するための、プロセッサ902によって実行可能な実行コードを含んでいる。プロセッサ902によってフロー制御コード950を実行すると、共射出システム1000は、内部コア流のフローフロントに内側および外側流をブレイクスルーさせることなく、分岐流路の末端部にできるだけ近づけて内部コア流を進展させることができる。本明細書に教示される方法および共射出システムは食品または飲料容器の共射出成形を容易にし、それによって、内部コア流のブレイクスルーは種々のポリマー流の位置、タイミングおよび体積流量を制御することにより防止または回避される。いくつかの例示的な実施形態では、フロー制御コード950が押出機1200および1400の押出開始・停止時間を制御するために実行される。いくつかの例示的な実施形態では、フロー制御コード950が押出機1200および1400の押出開始・停止時間を制御しかつバルブピン(例えば、バルブピン42)の位置を制御するために実行される。いくつかの例示的な実施形態では、フロー制御コード950が押出機1200および1400の押出開始・停止時間を制御するために実行され、そして体積流量比が例示的なバルブアセンブリ(例えば、バルブアセンブリ18)の孔、流路および通路によって規定される。
【０１０７】
これらの例示的な実施形態によって、新規な方法およびシステムが、成形ポリマープラスチック製品の生産のために、本明細書において提供される。そうしたプラスチック製品は、例えば、Jell-O(登録商標)カップ、ヨーグルトカップ、フルーツカップ、および(1)閉鎖底部と、該底部に結合された側壁と、開放端部とを有する本体部分と、(2)該開放端部またはその近辺で半径方向外側または内側に延在する突出またはフランジ部分と、を有する同様の容器である。これらの実施形態によれば、バリア層として機能しうる内部層がポリマープラスチック製品のフランジ部分または他の末端部分の所望の位置まで選択的に伝達される。内部コアがノズルおよび金型キャビティの経路に沿って押し進められるように内部コアの流線位置を制御する際には、内部コアが金型キャビティの本体形成部分とフランジ形成部分に沿って移動するように内部コアの流線位置を制御することが可能である。内部コアがフランジ部分に沿って移動するときの内部コアの特定のオフセットは、内部コア流の上流の流線位置を調整することによって可能である。同様に、本明細書に提供される例示的な実施形態によって、内部コア流のリーディングエッジが、フランジ部分または末端部分を形成する複合流のフローフロントをブレイクスルーせずに、フランジ部分または他の末端部分の所望の終点位置まで伝達されるように、内部コア流のリーディングエッジを制御し得る、そうした方法が提供される。
【０１０８】
均等物
当業者は、本明細書に記載される本発明の特定の実施形態に対する多くの均等物を認識しているか、または単に通常の実験を用いるだけで確認することができるだろう。そのような均等物は以下の特許請求の範囲に包含されるものとする。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３−１】
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【図１３−２】
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【図１３−３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６−１】
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【図２６−２】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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