(57)【要約】溶融プラスチック材料を計量キャビティに供給すること、所定量の材料を計量キャビティから金型キャビティに隣接する移行路を介して金型キャビティに供給すること、及びパッキングピストンが、移行路と金型キャビティとの間に画定されるポートを閉じ、パッキングピストンの前面が金型の周壁の一部を形成するまで、パッキングピストンの作業ストロークに伴い溶融プラスチック材料を移行路から金型キャビティ内に押し出すことにより製品を成形する方法及び装置が提供される。パッキングピストンが作業ストロークを開始するとき、金型キャビティの９０％未満が溶融プラスチック材料で充填されており、パッキングピストンは、溶融プラスチック材料がまだ計量キャビティから供給されている間に作業ストロークを開始する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を成形する方法であって、
溶融可能材料を計量キャビティ内に供給すること、
移行路を介して前記溶融可能材料を前記計量キャビティから金型キャビティ内に供給することであって、前記移行路は前記金型キャビティに隣接して画定される、供給すること、
パッキングピストンが前記移行路と前記金型キャビティとの間に画定されるポートを閉じ、前記パッキングピストンの前面が前記金型の周壁の一部を形成するまで、前記パッキングピストンの作業ストロークに伴い、前記溶融可能材料のいくらかを前記移行路から前記金型キャビティ内に押し出すこと
とを含み、該方法は、
所定量の前記溶融可能材料が前記計量キャビティから前記金型キャビティ内に供給されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記パッキングピストンが作業ストロークを開始するとき、前記金型キャビティの９０％未満が前記溶融可能材料で充填されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パッキングピストンが、溶融可能材料が前記計量キャビティからまだ供給されている間に作業ストロークを開始することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パッキングピストンが、前記作業ストローク中に、前記計量キャビティから前記移行路内への流入口を閉じることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記溶融可能材料が、前記計量キャビティ内で変位可能な計量ピストンの作業ストロークにより前記計量キャビティから供給されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記計量キャビティ内の前記計量ピストンの前記変位が監視されて、前記計量キャビティから供給される溶融可能材料の容量が制御されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ポートに対する前記パッキングピストンの位置が、前記パッキングピストンの前記作業ストロークの終了時に監視されて、前記金型キャビティに必要量の溶融可能材料が充填されたか否かが判断され、続く作業ストローク中に前記計量ピストンが移行する距離が、前記計量キャビティから前記金型キャビティに供給される溶融可能材料の容量を補正するように自動的に調整されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記溶融可能材料は、前記計量キャビティ内で変位可能な往復式射出成形スクリューの作業ストロークにより前記計量キャビティから前記金型キャビティに供給されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記移行路の壁の温度が制御されることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記パッキングピストンの面の温度が制御されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記溶融可能材料が単一の計量キャビティから複数の移行路に供給されることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記溶融可能材料が前記複数の移行路から単一の金型キャビティに供給されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記溶融可能材料が前記複数の移行路から複数の金型キャビティに供給されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記溶融可能材料が複数の移行路から単一の金型キャビティに押し出され、前記移行路の前記パッキングピストンがそれぞれの作業ストロークを異なるときに実行することを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
溶融可能材料が複数の計量キャビティから単一の金型キャビティに供給されることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記溶融可能材料が溶融プラスチック材料の少なくとも一部を含むことを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
製品を成形する装置であって、
一緒になって計量キャビティを画定する計量チャンバ及び変位可能部材であって、前記計量キャビティの容積は、前記計量キャビティ内の前記変位可能部材の往復変位により可変であり、前記計量キャビティは、溶融可能材料の供給源に接続可能である、計量チャンバ及び変位可能部材と、
一緒になって移行路を画定するパッキングチャンバ及びパッキングピストンであって、前記移行路は、ポートを介して金型の内側キャビティと流通するとともに、通路を介して前記計量キャビティと流通し、前記パッキングピストンは、前記移行路内で退避位置と順方向位置との間で往復変位可能であり、前記パッキングピストンが前記順方向位置にあるとき、前記パッキングピストンは前記移行路と前記金型キャビティとの間にある前記ポートを閉じ、前記パッキングピストンの前面は前記金型キャビティの周壁の部分を形成する、パッキングチャンバ及びパッキングピストンと
を備え、該装置は、
前記計量キャビティの容積が、前記変位可能部材の前記往復変位中に所定量だけ変更可能であるように構成されることを特徴とする装置。
【請求項１８】
前記パッキングピストンが、前記金型キャビティの９０％未満に溶融可能材料が充填されているときに、退避位置から順方向位置への作業ストロークを開始するように構成されることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記パッキングピストンが、溶融可能材料が前記計量キャビティからまだ供給されている間に、作業ストロークを開始するように構成されることを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記変位可能部材が計量ピストンであることを特徴とする、請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記変位可能部材が射出成形スクリューであることを特徴とする、請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記パッキングピストンが、該パッキングピストンの前面の温度を制御する手段を備えることを特徴とする、請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記パッキングチャンバが、前記移行路の温度を制御する手段を備えることを特徴とする、請求項１７乃至２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
複数の移行路に接続される計量キャビティを画定することを特徴とする、請求項１７乃至２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記複数の移行路は複数の金型キャビティに流通することを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記複数の移行路は単一の金型キャビティに流通することを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
複数の移行路を介して単一の金型キャビティに接続される複数の計量キャビティを画定することを特徴とする、請求項１７乃至２６のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にプラスチック材料の成形に適用される成形方法及び成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の射出成形機では、合成プラスチックが溶融状態まで加熱され、次に、溶融プラスチック材料が、高圧で、ゲート、スプルー、及びランナーを通して金型キャビティに押し出される。
【０００３】
金型キャビティを充填することができる速度は、溶融プラスチック材料が狭いスプルー、ランナー、及びゲートを通って流れることができる速度により制限される。溶融プラスチック材料は、高圧で金型キャビティに供給する必要があり、これは適用にコストがかかり、金型、供給機器等に大きな構造的強度が必要とされる。これらの欠点は、溶融プラスチック材料が金型に供給される通路の断面積を増大することにより解決することができ、これにより、長繊維、リサイクルプラスチックからの粒子状物質等の含有物等を有する溶融プラスチック材料を使用することも可能になる。供給通路の断面積の増大に伴い、必要な供給圧力は低くなる。
【０００４】
しかし、金型キャビティへの大きな断面積での供給には、溶融プラスチック材料を金型内で固化させるときに、供給物が金型に入るポートを閉じる必要があるという欠点がある。これは、金型キャビティの充填に必要な溶融プラスチック材料を金型に隣接する円筒形保持チャンバ内に溜め、ポートをピストンで閉じることにより実現され、閉じたとき、ピストンの前面は金型キャビティの周壁の一部になる。しかし、この種類の装置では、保持チャンバは金型キャビティに向かって開いており、保持チャンバに流入する溶融プラスチック材料は、供給ポートに直に隣接する金型キャビティの部分に接触し、そこで、ピストンが溶融プラスチック材料をチャンバ内に押し入れる前に固化し始める。
【０００５】
さらに、この種類の成形装置のピストン面は通常、金型キャビティ内の溶融プラスチック材料が固化されるときに内側から冷却されて、金型の他の壁と共に冷たくなる。次の成形サイクルに向けて保持チャンバを再充填するために、ピストンが退避する際、保持チャンバに流入する溶融プラスチック材料は冷たいピストン面に接触して固化し始める。ピストンが金型を充填する前に、いくつかの領域で溶融プラスチック材料が部分的に固化すると、溶融プラスチック材料の粘度が増大し、それにより、金型キャビティを充填するためにより高い供給圧力が必要になるとともに、成形された製品に跡が残りやすくなる。
【０００６】
溶融プラスチック材料を金型キャビティ内に押し出す前に、金型キャビティに隣接した、断面積の大きな保持チャンバを充填することの欠点は、（特許文献１）において開示される発明においてある程度は緩和される。この（特許文献１)には、溶融プラスチック材料が蓄積機に供給され、蓄積機から断面積の大きな通路を通じて金型キャビティに低圧で供給され、金型キャビティに通じる通路の供給口がピストン弁により閉じられる成形サイクルが開示されている。このため、溶融プラスチック材料は、いくらかの溶融プラスチック材料が固化する可能性があった、金型に直に隣接する保持キャビティに蓄積されない。
【０００７】
しかし、Ｓｍｏｒｇｏｎ等のプロセスでは、溶融プラスチック材料は押出機から蓄積機に、そして蓄積機から金型キャビティに連続して供給されるため、金型キャビティに供給される溶融プラスチック材料量に対する容量制御機構がない。それに代えて、金型キャビティ内の圧力が測定される。その結果として、ピストン弁が金型への供給を閉じ始める前に、金型キャビティが完全に充填される。弁は大きな断面積寸法を有し、ピストン弁の前進により、相当量の追加の溶融プラスチック材料が金型内に供給され、それにより、金型の過剰充填が生じる。Ｓｍｏｒｇｏｎは、金型に供給されて溢れた溶融プラスチック材料に何か起こるのか述べていないが、これは恐らく、オーバーフローリザーバで受けられ、無駄になる。
【０００８】
さらに、Ｓｍｏｒｇｏｎ等のプロセスでは、溶融プラスチック材料は、金型キャビティが一杯になり、金型内の圧力が増大するまで、低圧で累積機から金型キャビティに連続して供給される。この圧力の上昇が検知されたときのみ、ピストン弁が移動を開始して金型を閉じる。したがって、溶融プラスチック材料の流れは、ピストン弁が移動を開始する前に少しだけ途切れるものと支障なく仮定することができる。流れが少しの間途切れると、金型に隣接した弁内に溶融プラスチック材料が留まる時間が長くなり、これにより、プラスチック材料の流動学が変化する。次に、ピストン弁はこの材料を金型キャビティ内に押し出し、結果として製品に目視できる跡が生じ、且つ／又は製品内に局所的な弱さが生じる。弁内で発生する停滞の他に、金型に流入する溶融プラスチック材料の溶融前面速度も少しの間途切れ、これは成形製品の物理的性質及び外観に影響を及ぼす。
【特許文献１】米国特許第６，４６４，９１０号明細書、Ｓｍｏｒｇｏｎ等
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一目的は、断面積の大きな通路を通して溶融プラスチック材料を金型キャビティに途切れずに供給することができる改良された成形方法及び成形装置を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、キャビティに途切れずに供給される溶融プラスチック材料の金型キャビティへの過剰充填を制限することにより無駄を制限する、改良された成形方法及び成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、製品を成形する方法であって、溶融可能材料を計量キャビティ内に供給すること、移行路を介して溶融可能材料を計量キャビティから金型キャビティ内に供給することであって、移行路は金型キャビティに隣接して画定される、供給すること、パッキングピストンが移行路と金型キャビティとの間に画定されるポートを閉じ、パッキングピストンの前面が金型の周壁の一部を形成するまで、パッキングピストンの作業ストロークに伴い、溶融可能材料のいくらかを移行路から金型キャビティ内に押し出すこととを含み、所定量の溶融可能材料が計量キャビティから金型キャビティ内に供給される、方法が提供される。
【００１２】
パッキングピストンが作業ストロークを開始するとき、金型キャビティの９０％未満が溶融可能材料で充填されていてよい。
【００１３】
パッキングピストンは、溶融可能材料が計量キャビティからまだ供給されている間に作業ストロークを開始することができ、また、上記作業ストローク中に、計量キャビティから移行路内への流入口を閉じることができる。
【００１４】
溶融可能材料は、計量キャビティ内で変位可能な計量ピストンの作業ストロークにより計量キャビティから供給することができ、計量キャビティ内の計量ピストンの変位を監視して、計量キャビティから供給される溶融可能材料の容量を制御することができる。
【００１５】
ポートに対するパッキングピストンの位置を、パッキングピストンの作業ストロークの終了時に監視して、金型キャビティに必要量の溶融可能材料が充填されたか否かを判断する、すなわち、金型が充填過剰又は充填不足であるか否かを判断することができ、続く作業ストローク中に計量ピストンが移行する距離を、計量キャビティから金型キャビティに供給される溶融可能材料の容量を補正するように、すなわち、いかなる充填過剰又は充填不足も補償するように、自動的に調整することができる。
【００１６】
それに代えて、溶融可能材料を、計量キャビティ内で変位可能な往復式射出成形スクリューの作業ストロークにより計量キャビティから金型キャビティに供給してもよい。
【００１７】
移行路の壁の温度及び／又はパッキングピストンの面の温度を制御することができる。
【００１８】
溶融可能材料を単一の計量キャビティから複数の移行路に、そして複数の移行路から単一の金型キャビティ又は複数の金型キャビティに供給することができる。溶融可能材料が複数の移行路から単一の金型キャビティに押し出される場合、移行路のパッキングピストンはそれぞれの作業ストロークを異なるときに実行することができる。
【００１９】
それに代えて、溶融可能材料を複数の計量キャビティから単一の金型キャビティに供給してもよい。
【００２０】
溶融可能材料は、溶融プラスチック材料又は任意の他の溶融可能材料の少なくとも部分を含むことができる。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、製品を成形する装置であって、一緒になって計量キャビティを画定する計量チャンバ及び変位可能部材であって、上記計量キャビティの容積は、計量キャビティ内の変位可能部材の往復変位により可変であり、上記計量キャビティは、溶融可能材料の供給源に接続可能である、計量チャンバ及び変位可能部材と、一緒になって移行路を画定するパッキングチャンバ及びパッキングピストンであって、移行路は、ポートを介して金型の内側キャビティと流通するとともに、通路を介して計量キャビティと流通し、パッキングピストンは、移行路内で退避位置と順方向位置との間で往復変位可能であり、パッキングピストンが上記順方向位置にあるとき、パッキングピストンは移行路と金型キャビティとの間にある上記ポートを閉じ、パッキングピストンの前面は金型キャビティの周壁の部分を形成する、パッキングチャンバ及びパッキングピストンとを備え、計量キャビティの容積が、変位可能部材の往復変位中に所定量だけ変更可能であるように構成される、装置が提供される。
【００２２】
パッキングピストンは、金型キャビティの９０％未満に溶融可能材料が充填されているときに、退避位置から順方向位置への作業ストロークを開始するように構成することができ、また、溶融可能材料が計量キャビティからまだ供給されている間に、作業ストロークを開始するように構成することができる。
【００２３】
変位可能部材は、計量ピストン又は射出成形スクリューであることができる。
【００２４】
パッキングピストンは、パッキングピストンの前面の温度を制御する手段を備えることができ、同様に、パッキングチャンバは、移行路の温度を制御する手段を備えることができる。
【００２５】
装置は、複数の移行路に接続される計量キャビティを画定することができ、そして、複数の移行路は、複数の金型キャビティ又は単一の金型キャビティと流通することができる。
【００２６】
それに代えて、装置は、複数の移行路を介して単一の金型キャビティに接続される複数の計量キャビティを画定してもよい。
【００２７】
本発明をよりよく理解するとともに、本発明をどのように実施することができるかを示すために、これより、非限定的な例として添付図面を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図面を参照すると、本発明による成形装置を全体的に参照番号１０で示す。装置１０の特徴のいくつかは、いくつかの図面においてのみ可視である。
【００２９】
装置１０は計量チャンバ１２を備え、計量チャンバ１２内に、計量ピストン１４の形の、往復変位可能な部材があり、それにより、可変量の計量キャビティ１６が計量チャンバ内に画定される。計量キャビティ１６は、溶融プラスチック材料の供給源に接続することができる流入口１８、例えば、押出機又は配合機から繋がる加熱パイプを有するとともに、溶融物流路２０の形の通路内に繋がる流出口を有する。計量ピストン１４は、図１に示す完全な下位置と図２及び図３に示す上昇位置との間で上下方向に変位可能であり、複動式液圧シリンダ（図示せず）等の外部手段により駆動される。計量ピストン１４の位置及び変位は正確に監視され、上昇位置に持ち上げられる高さは、デジタル電位差計を使用することにより正確に制御される。
【００３０】
溶融プラスチック材料の供給が、ポリマー及び／又は添加剤を可塑化し、且つ／又は配合する方法或いは上述した補強手段を含んでよく、これは、連続式、断続式、又は停止／開始型等のシングルスクリュー又はツインスクリュー、等の様々な種類のスクリューを使用することにより実現できることが当業者に理解されよう。
【００３１】
計量キャビティ１６は、計量された溶融プラスチック材料を金型キャビティに提供する従来の往復式射出成形スクリューで置き換えてもよい。しかし、従来の成形スクリューはストローク性又は測定ではなく可塑化に向けて最適化されているのに対して、上述した計量ピストン２４は、最高で２０：１のストローク長対直径比を有することができ、これにより、さらなる計量精度が提供される。
【００３２】
装置は、バレルの形のパッキングチャンバ２２をさらに備え、パッキングチャンバ２２内に往復変位可能なパッキングピストン２４があり、それにより、移行路２６（図３において最もよく見ることができる）の形のキャビティがパッキングチャンバ内に画定される。パッキングチャンバ２２は、溶融物流路２０から移行路への流入口２８をその壁に画定する。
【００３３】
移行路２６は金型キャビティ（図示せず）に直に隣接して画定され、且つ金型キャビティに向かって開いているため、移行路が金型キャビティに向かって開くポート３０が画定される。キャビティは限りない数の形状及び寸法を有することができ、したがって容易に図示することができないため、金型キャビティを画定する金型は図面から省かれている。金型キャビティは、使用中、図示のように移行路２６のすぐ左側にあることが当業者には明らかであろう。
【００３４】
パッキングピストン２４は、外部から、例えば複動式液圧ピストンにより駆動されて、図３に示す退避位置と図１及び図２に示す順方向位置との間で変位可能である。パッキングピストン２４は、順方向位置にある場合、移行路２６と金型キャビティとの間にあるポート３０を閉じ、パッキングピストンの前面３２が金型キャビティの周壁の一部を成す。パッキングピストン２４は、順方向位置にある場合に流入口２８も閉じる。パッキングピストン２４が退避している場合、流入口２８及びポート３０は開かれており、流入口２８はピストンから少しの距離だけ前面３２から離間される。
【００３５】
計量ピストン１４及びパッキングピストン２４の移動を多くの方法で、例えば、リニアエンコーダ及び比例制御弁を有する液圧式機構、液圧駆動式であり、且つ電気的に調整可能なネジ切りされたストップ、サーボモータにより動作する再循環ボールネジ、リニアモータ等を使用することにより制御できることを当業者は理解するであろう。
【００３６】
使用に際して、金型キャビティには、固化して成形品又は成形パーツを形成することができる溶融プラスチック材料が充填されると、装置は図１に示す状態にあり、パッキングピストン２４はその順方向位置にあり、計量ピストンは完全な下位置にある。
【００３７】
金型キャビティ内の溶融プラスチック材料が固化する間、流入口１８を介して計量キャビティ１６に入る溶融プラスチック材料が計量キャビティ１６に充填され、装置１０が、計量ピストン１４が所定の上昇位置にある図２に示す状態になるまで、計量ピストン１４は徐々に上昇して流入に対応して計量キャビティの容量を増大させ、それにより、所定計量分の容量を計量ピストンにより上昇位置と完全な下位置との間に押出すことができる。したがって、計量キャビティ１６は、金型キャビティ内の材料がまだ固化中である間であっても溶融プラスチック材料を受け、それにより、成形プロセスのサイクル時間を短く保つ。
【００３８】
金型キャビティ内のプラスチック材料が固化すると、金型が開き、製品が取り出される。次に、金型は再び閉じ、金型キャビティに溶融プラスチック材料を充填して次の動作サイクルにおいて次の製品を作る準備ができ、パッキングピストン２４は図３に示す位置に退避して、流入口２８及びポート３０を開く。
【００３９】
計量ピストン１４は、上昇位置から完全な下位置まで所定の距離だけ下降し、それにより、所定計量の溶融プラスチック材料が、計量ピストンにより計量キャビティ１６から溶融物流路２０及び流入口２８を介して移行路２６内に押出し、溶融プラスチック材料は、移行路２６から途切れずにポート３０を通って金型キャビティ内に流入する。計量ピストン１４のこのストローク中に計量キャビティ１６から供給される溶融プラスチック材料の量は、金型キャビティ内に品質を最適化した製品を作るために必要な量に概して等しい。
【００４０】
計量ピストン１４が下方に移動する間、溶融プラスチック材料は連続して途切れずに計量キャビティ１６から金型キャビティに流れ、それにより、プラスチック材料が移行路２６内に存在する時間が最短に保たれる。
【００４１】
計量ピストン１４がまだ下方に移行しているが、完全な下位置に近付いている間、パッキングピストン２４は、その退避位置からポート３０に向かって作業ストロークを開始する。パッキングピストン２４は、流入口２８に到達すると、流入口２８を閉じる。本発明の図示の実施形態では、パッキングピストン２４はまず、退避位置から短い距離だけ移行してから、流入口２８のエッジに到達し、流入口を閉じ始める。あまり重要なことではないが、これにより、パッキングピストン２４は加速し、溶融プラスチック材料の移行路２６からの押出しを開始することができるとともに、計量ピストン１４が完全な下位置に到達することができ、それにより、パッキングピストンが流入口２８に到達する前に、溶融物流路２０内の流れが止まる。装置１０は、パッキングピストン２４が流入口２８をまさに閉じ始めようとするのと同時に、計量ピストン１４が底位置に到達するように構成される。
【００４２】
計量ピストン１４により押出される計量容量は金型キャビティの容積に概して等しいのに対して、移行路２６の容積は可能な限り小さく作られる。しかし、移行路２６の断面積は、好ましくは、上に提供した理由により大きくあるべきであり、パッキングピストンのストローク長は、金型壁の厚さ、溶融物流路２０の直径等の物理的な制約により許される寸法未満であることはできない。移行路２６の容積は、好ましくは、計量容量の約１０〜４９パーセントであり、これは、金型キャビティの約５１〜９０パーセントが、計量ピストンの移動により供給される溶融プラスチック材料で充填され、それから金型キャビティの最後の１０〜４９パーセントが、パッキングピストンの移動により供給される材料で充填されることに従う。
【００４３】
計量ピストン１４及びパッキングピストン２４の重複する往復移動により、移行路２６から金型内への溶融プラスチック材料の流れは連続するため、材料が金型キャビティに流入する際に溶融物前面速度を保つことができる。流れは、ピストン１４、２４が移動しているときは少しの間加速してよいが、これは一般に重要ではない。重要なのは、溶融プラスチック材料の流れが移行路２６内で途切れないこと、及び溶融材料が移行路に留まる時間が最短に保たれることである。プロセス中に材料の流れが途切れないことは、射出サイクル中の滞留時間が長いことにより悪影響を受ける可能性がある成形材料の場合に特に有益である。
【００４４】
金型キャビティに隣接するパッキングピストン２４の面３２及び移行路２６の壁は、金型内で製品を形成するために、金型キャビティの壁（ピストン面３２を含む）が冷却されるときに発生する熱損失により、計量キャビティ１６及び溶融物流路２０の内壁よりも冷たい可能性があることから、移行路２６内のプラスチック材料の滞留時間を最短に保つことは有利である。本発明の好ましい実施形態では、ピストン面３２及び／又はパッキングチャンバ２２は、別個且つ独立して冷却し、且つ／又は加熱することが可能であり、金型キャビティの冷却された壁と異なる温度に保つことが可能である。すべての装置１０は通常、装置を、プラスチック材料が溶融した状態を保つが、熱劣化が最小に保たれる温度に保つために、所望のように加熱され、且つ／又は冷却されることを当業者は理解するであろう。しかし、金型キャビティ内の溶融プラスチック材料を固化させるために、金型の外壁（これは、冷却がピストン面に提供された実施形態では、ピストン面３２を含むことができる）を冷却する必要があり、金型のすぐ隣にある装置のパーツからの熱損失は事実上不可避である。
【００４５】
内部が冷却される可能性があるパッキングピストン２４のストロークは、好ましくは、劣化を制限するとともに、最良の表面仕上げを得るために、可能な限り短く保たれるべきである。パッキングピストン２４の長さと直径との比は７：１の範囲であってよい。
【００４６】
パッキングピストン２４が順方向位置に到達すると、その面３２は金型壁の一部を形成し、金型内の溶融プラスチック材料を固化させることができる。ここで、装置１０は再び図１に示すようになり、サイクルが完了する。成形サイクルを開始する間、従来の射出圧縮成形技法と同様に、金型はわずかに開いていてよく、パッキングピストンの作業ストローク中又は作業ストローク後に閉じ始めてよいが、大半の場合では、金型は射出サイクルの開始時に閉じられる。
【００４７】
ポート３０に対するパッキングピストン２４の位置は、パッキングピストン２４が順方向位置に到達する段階で監視されて、計量キャビティから供給される溶融プラスチック材料の金型キャビティへの充填の程度が監視される。計量ピストン１４のストローク、すなわち計量ピストン１４が順方向動作サイクルにおいて上昇する高さは、順方向ストロークでのパッキングピストンの停止位置に関連して金型キャビティの過剰充填又は充填不足を補正するように自動的に調整することができる。
【００４８】
流入口１８、溶融物流路２０、流入口２８、移行路２６、及びポート３０の断面の直径はすべて、従来の射出成形装置の狭いスプルー、ランナー、及びゲートの直径をはるかに超える。ポート３０のサイズは、従来の射出成形機器のゲートのサイズの少なくとも２倍である。その結果として、ポート３０での溶融プラスチック材料の溶融物速度は、最適化された従来の射出成形プロセスでの場合よりも少なくとも１０分の１である。さらに、金型キャビティの充填に必要な時間は、従来の射出成形プロセスにおいて金型キャビティの充填に必要な時間の半分未満であり、充填が非常に速く行われるため、成形パーツにおいて一番最適な表面仕上げ及び／又は性質を得るように、パッキングピストン２４の前面３２の温度を制御することができ、これはサイクル全体の時間の短縮並びに成形品の寸法不安定性（反り）の低減に繋がることができる。パッキングピストン２４の作業ストロークは、好ましくは、劣化を制限し、且つ最良の表面仕上げを得るために可能な限り短く保たれるべきである。
【００４９】
大きなゲートを通してのこの低剪断成形プロセスのさらなる利点は、従来の射出成形プロセスで見られる程容易には穴があかないより薄いインモールド加飾表皮材及び他の層を使用できることである。その他のインモールド層としては、繊維マット、ＰＥＴ、金属、織物等が挙げられる。
【００５０】
複合材料が金型に入る前に移動する必要がある、途切れず、制限が最小の通路又はゲートにより、ポリオレフィン基材への平均長が４ｍｍを超える長ガラス繊維の成形を本発明の方法を使用することにより実現することができる。
【００５１】
従来の射出成形では、金型キャビティに供給される材料の重量（すなわち、ショット重量）と金型を閉じた状態に保つために必要な型締力との間には直接的な関係がある。本発明は、必要な型締力に関連してショット量を増大させることができ、それにより、初めて使用される材料であれリサイクル材料であれ、１００％のデューティーサイクルで２つの金型に溶融プラスチック材料を供給するより小型の押出機を使用することが可能になる。
【００５２】
本発明の方法により、金型キャビティの充填不足（「ショートショット」と呼ばれる）の可能性を低減しながら、低メルトフラクチャインデックス（ＭＦＩ）材料を成形することができる。さらに、材料が金型キャビティに供給される速度は制御されているため、本発明を使用して、ダイリタント（dilitant）材料を成形することができる。剪断が非常に低く、且つ加熱が最小であるため、木部繊維又は充填材等の温度に敏感な材料も２／３次元形状に成形することができる。
【００５３】
本発明は、単一の製品流、複数の製品流、及び／又は分岐した製品流を有する多くの異なる構成で実施することができる。特に、単一の計量ピストン１４又は可塑化スクリューを使用して、計量された溶融プラスチック材料を複数の移行路２６、単一の金型キャビティ又は複数の金型キャビティへの開口に供給することができる。さらに、各作業ストロークを異なるときに行うようにパッキングピストン２４を構成し、制御することができる。これにより、異なる移行路２６から要求される材料が金型キャビティ内で出会うときに形成される溶接線の形成を制御し、且つ／又は予測することが可能になる。パッキングピストン２４をカスケード接続することができ、それにより、より低い圧力で金型キャビティを高速充填することができる。
【００５４】
代替の実施形態では、異なる溶融材料を異なる計量キャビティから供給することができ、金型キャビティの所定の場所に、且つ／又は所定の順番で供給することができる。これにより、異なる材料を異なる部分又は成形品に使用すること、異なる材料を成形製品内の積層構成内に使用することが可能になり、それにより、例えば、異なる材料が表面層の下に使用される良好な表面仕上げ等が提供される。本発明のこれら実施形態では、本発明により可能であるように、金型キャビティに供給される各材料の厳密な量及び流速を正確に制御しなければならない。何故なら、これらは成型品の性質に影響を及ぼすからである。したがって、計量チャンバの寸法、成形ユニットの寸法、移行路の長さ、及びホットランナーの長さ等の制約以外に、金型キャビティに供給することができる異なる材料の数に制限はない。
【００５５】
本発明は、単一の可塑化ユニットを使用して、装置１０、金型、クランプ装置等をそれぞれ有する異なる成形ユニットに溶融材料を供給することにより、溶融プラスチック材料を成形ユニットに供給する可塑化ユニットの生産性を最適化できるようにする。可塑化ユニットからの溶融材料は、従来の射出成形において行われるように材料を断続的に供給するのではなく、異なる成形ユニットのすべての計量キャビティ１６に連続して供給することができる。これにより、より小型の可塑化ユニットを使用することが可能になり、且つ／又は可塑化ユニットでのエネルギー消費量を低くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１の動作状況での本発明による成形装置を示す。
【図２】図１と同様の図であり、図１と共に装置の動作サイクルを示す。
【図３】図１と同様の図であり、図１と共に装置の動作サイクルを示す。
【符号の説明】
【００５７】
１０成形装置
１２計量チャンバ
１４計量ピストン
１６計量キャビティ
１８流入口
２０溶融物流路
２２パッキングチャンバ
２４パッキングピストン
２６移行路
２８流入口
３０ポート
３２面
【図１】
2009513388.tif 000003
【図２】
2009513388.tif 000004
【図３】
2009513388.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月20日(2008.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を成形する方法であって、
溶融可能材料を計量キャビティ内に供給すること、
移行路を介して前記溶融可能材料を前記計量キャビティから金型キャビティ内に供給することであって、前記移行路は前記金型キャビティに隣接して画定される、供給すること、
パッキングピストンが前記移行路と前記金型キャビティとの間に画定されるポートを閉じ、前記パッキングピストンの前面が前記金型の周壁の一部を形成するまで、前記パッキングピストンの作業ストロークに伴い、前記溶融可能材料のいくらかを前記移行路から前記金型キャビティ内に押し出すこと
とを含み、該方法は、
既知の所定量の前記溶融可能材料が、前記計量キャビティ内で変位可能な計量ピストンの作業ストロークにより前記計量キャビティから前記金型キャビティ内に供給され、前記計量キャビティ内の前記計量ピストンの前記変位が監視されて、前記計量キャビティから供給される溶融可能材料の容量が制御されることを特徴とし、該方法は、前記パッキングピストンが、前記移行路内の溶融可能材料の途切れない流れが保持されるように、溶融可能材料が前記計量キャビティからまだ供給されている間に作業ストロークを開始することをさらに特徴とする方法。
【請求項２】
前記パッキングピストンが作業ストロークを開始するとき、前記金型キャビティの９０％未満が前記溶融可能材料で充填されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パッキングピストンが、前記作業ストローク中に、前記計量キャビティから前記移行路内への流入口を閉じることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポートに対する前記パッキングピストンの位置が、前記パッキングピストンの前記作業ストロークの終了時に監視されて、前記金型キャビティに必要量の溶融可能材料が充填されたか否かが判断され、続く作業ストローク中に前記計量ピストンが移行する距離が、前記計量キャビティから前記金型キャビティに供給される溶融可能材料の容量を補正するように自動的に調整されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記移行路の壁の温度が制御されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記パッキングピストンの面の温度が制御されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記溶融可能材料が単一の計量キャビティから複数の移行路に供給されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記溶融可能材料が前記複数の移行路から単一の金型キャビティに供給されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記溶融可能材料が前記複数の移行路から複数の金型キャビティに供給されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶融可能材料が複数の移行路から単一の金型キャビティに押し出され、前記移行路の前記パッキングピストンがそれぞれの作業ストロークを異なるときに実行することを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
溶融可能材料が複数の計量キャビティから単一の金型キャビティに供給されることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記溶融可能材料が溶融プラスチック材料の少なくとも一部を含むことを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
製品を成形する装置であって、
一緒になって計量キャビティを画定する計量チャンバ及び変位可能部材であって、前記計量キャビティの容積は、前記計量キャビティ内の前記変位可能部材の往復変位により可変であり、前記計量キャビティは、溶融可能材料の供給源に接続可能である、計量チャンバ及び変位可能部材と、
一緒になって移行路を画定するパッキングチャンバ及びパッキングピストンであって、前記移行路は、ポートを介して金型の内側キャビティと流通するとともに、通路を介して前記計量キャビティと流通し、前記パッキングピストンは、前記移行路内で退避位置と順方向位置との間で往復変位可能であり、前記パッキングピストンが前記順方向位置にあるとき、前記パッキングピストンは前記移行路と前記金型キャビティとの間にある前記ポートを閉じ、前記パッキングピストンの前面は前記金型キャビティの周壁の部分を形成する、パッキングチャンバ及びパッキングピストンと
を備え、該装置は、
前記変位可能部材が計量ピストンであり、前記計量キャビティの容積が、前記計量ピストンの前記往復変位中に既知の所定量だけ変更可能であるように構成されることを特徴とし、該装置は、前記パッキングピストンが、前記移行路内の溶融可能材料の途切れない流れが保持されるように、溶融可能材料が前記計量キャビティからまだ供給されている間に作業ストロークを開始するように構成されることをさらに特徴とする装置。
【請求項１４】
前記パッキングピストンが、前記金型キャビティの９０％未満に溶融可能材料が充填されているときに、退避位置から順方向位置への作業ストロークを開始するように構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記パッキングピストンが、該パッキングピストンの前面の温度を制御する手段を備えることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記パッキングチャンバが、前記移行路の温度を制御する手段を備えることを特徴とする、請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
複数の移行路に接続される計量キャビティを画定することを特徴とする、請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記複数の移行路は複数の金型キャビティに流通することを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記複数の移行路は単一の金型キャビティに流通することを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
複数の移行路を介して単一の金型キャビティに接続される複数の計量キャビティを画定することを特徴とする、請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載の装置。
【国際調査報告】
2009513388.tif 000006
2009513388.tif 000007
2009513388.tif 000008