(57)【要約】  高速射出成形によって形成された製品。製品は、高分子をベースとする樹脂から形成された本体部分を有してもよく、高速射出成形によって形成される際、本体部分は、ゲート位置、最終充填位置、約２００以上の流動長対壁厚比率であって、この流動長は、ゲート位置から最終充填位置まで測定される、比率、及び約１ミリメートル以下の壁厚を有し、高分子をベースとする樹脂が、約１０００グラム／１０分以上のメルトフローインデックスを有する。
2013529562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品（５０）であり、
高分子をベースとする樹脂から形成された本体部分（５１）であって、前記本体部分が
ゲート位置（４２）と、
最終充填位置（４４）と、
約２００以上の流動長（４０）対壁厚（３８）比率であって、前記流動長が、前記ゲート位置から前記最終充填位置まで測定される、比率と、
約１ミリメートル以下の壁厚と、を含む、本体部分（５１）を有し、
前記高分子をベースとする樹脂が、約１０００グラム／１０分以下のメルトフローインデックスを有する、製品（５０）。
【請求項２】
前記壁厚が、前記流動長に沿って実質的に一定である、請求項１に記載の製品。
【請求項３】
前記壁厚が、約０．５ミリメートル以下である、請求項１又は請求項２に記載の製品。
【請求項４】
前記高分子をベースとする樹脂が、約５０グラム／１０分以下のメルトフローインデックスを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製品。
【請求項５】
前記流動長対壁厚比率が、約５００以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製品。
【請求項６】
前記高分子をベースとする樹脂が、熱可塑性高分子を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製品。
【請求項７】
前記熱可塑性高分子が、ポリオレフィンである、請求項６に記載の製品。
【請求項８】
前記高分子をベースとする樹脂が、ずり減粘流体である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製品。
【請求項９】
前記製品が、包装容器である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１０】
前記製品が、前記高分子をベースとする樹脂の固有密度の約３％以内の部品密度を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１１】
前記製品が、予成形品（７０）であり、前記予成形品が、開放端（６２）と小出し端（７２）とを有する管状体（７４）を含む、請求項１〜８又は１０のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１２】
前記ゲート位置が、前記管状体の前記小出し端にあり、前記最終充填位置が、前記管状体の前記開放端にある、請求項１１に記載の製品。
【請求項１３】
前記製品は、キャビティ（３２）を有する金型（２８）を使用することによって形成され、前記高分子をベースとする樹脂が、前記ゲート位置で測定されたときに約３００立方センチメートル／秒以上の平均速度で前記キャビティに導入される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の製品。
【請求項１４】
前記高分子をベースとする樹脂が、前記キャビティに導入されるとき、前記高分子をベースとする樹脂が、前記高分子をベースとする樹脂の圧力−体積−温度特性に基づく前記高分子をベースとする樹脂のほぼ最大圧縮限度まで圧縮され、前記高分子をベースとする樹脂が、前記キャビティ内にある間に液体状態に復元される、請求項１３に記載の製品。
【請求項１５】
前記製品が、高速射出成形によって形成される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形のためのシステム及び方法、より詳細には高速射出成形のためのシステム及び方法、並びにそれにより作成された部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形は、溶融可能材料で作成された部品、最も一般的にはプラスチックで作成された部品の大量生産に一般に使用される技術である。繰返し射出成形法において、プラスチック樹脂（ほとんどの場合、小さなビーズの形）が、熱と圧力をかけた状態で樹脂ビーズを溶融させる射出成形機に導入される。次に、溶融樹脂は、特定のキャビティ形状を有する金型キャビティに強制的に注入される。注入されたプラスチックは、金型キャビティ内に圧力下で保持され、冷却され、次に金型のキャビティ形状を本質的に複製する形状を有する固化品として取り外される。金型自体は、単一キャビティを有するか、又は複数キャビティを有することもある。各キャビティは、溶融樹脂の流れをキャビティ内に導くゲートによって流路に接続されることがある。したがって、典型的な射出成形手順は、（１）射出成形機内でプラスチックを加熱し、それを圧力下で流し、（２）閉じられた２つの金型半体の間に画定された金型キャビティ内に溶融プラスチックを注入し、（３）圧力をかけた状態でプラスチックをキャビティ内で冷却し硬化させ、（４）金型半体を開いて部品を金型から取り出す、４つの基本操作を含む。
【０００３】
溶融プラスチック樹脂は、金型キャビティに注入され、プラスチック樹脂は、プラスチック樹脂がゲートから最も遠いキャビティ内の位置に達するまで射出成形機によってキャビティに押し込まれる。これにより得られる部品の長さ及び壁厚は、金型キャビティの形状の結果である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
場合によって、プラスチックメーカーの間で射出成形部品の壁厚を薄くする要望がある。したがって、十分な剛性で薄い壁厚を有する部品を提供する射出成形のためのシステム及び方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、製品は、高分子をベースとする樹脂から形成された本体部分を有することができ、本体部分は、ゲート位置、最終充填位置、約２００以上の流動長対壁厚比率であって、この流動長は、ゲート位置から最終充填位置まで測定される、比率、及び約１ミリメートル以下の壁厚を含み、高分子をベースとする樹脂が、約１０００グラム／１０分以下のメルトフローインデックスを有する。製品は、消費財包装容器でよい。製品は、高速射出成形によって形成されてもよい。
【０００６】
一実施形態では、製品は、高分子をベースとする樹脂から形成された本体部分を有することができ、高速射出成形法によって形成される際に、本体部分は、ゲート位置、最終充填位置、約３００以上の流動長対壁厚比率であって、この流動長は、ゲート位置から最終充填位置まで測定される、比率、及び、流動長に沿って実質的に一定であり、かつ約０．５ミリメートル以下の壁厚を含んでもよい。高分子をベースとする樹脂は、約５０グラム／１０分以下のメルトフローインデックスを有してもよい。製品は、消費財包装容器でよい。製品は、高速射出成形によって形成されてもよい。
【０００７】
別の実施形態では、製品を形成する方法は、高速射出成形法によって物品を作成するキャビティを有する金型組立体を使用する工程と、高速射出成形法によって金型組立体内に高分子をベースとする樹脂を導入し、それによって製品を形成する工程とを含んでもよく、製品は、ゲート位置、最終充填位置、ゲート位置から最終充填位置まで測定された流動長、実質的に一定であり、かつ約０．５ミリメートル以下の壁厚、及び約２００以上の流動長対壁厚比率を有してもよい。高分子をベースとする樹脂は、ゲート位置で測定されたときに約３００立方センチメートル／秒以上の平均速度でキャビティ内に導入されてもよい。製品は、消費財包装容器でよい。
【０００８】
更に別の実施形態では、高速射出成形によって形成された予成形品である製品が、開放端、小出し端及び壁部分を有する管状体を含むことができ、壁部分は、約０．５ミリメートル以下の壁厚、管状体の小出し端にあるゲート位置、管状体の開放端にある最終充填位置、ゲート位置から最終充填位置まで測定された流動長、及び約３００以上の流動長対壁厚比率を有してもよい。管状体を形成する高分子をベースとする樹脂は、約８００グラム／１０分以下のメルトフローインデックスを有してもよい。製品は、消費財包装容器の予成形品でよい。
【０００９】
更に別の実施形態では、製品は、高分子をベースとする樹脂から形成された本体部分を有してもよい。本体部分は、ゲート位置、最終充填位置、約２００以上の流動長対壁厚比率であって、この流動長が、ゲート位置から最終充填位置まで測定される、比率、及び、流動長に沿って実質的に一定であり、かつ約０．３７５ミリメートル以下の壁厚を含むことができる。高分子をベースとする樹脂は、約５０グラム／１０分以下のメルトフローインデックスを有してもよい。製品は、消費財包装容器でよい。製品は、高速射出成形によって形成されてもよい。
【００１０】
更に別の実施形態では、製品が、開放端、小出し端及び壁部分を有する管状体を含んでもよく、壁部分は、約０．３７５ミリメートル以下の壁厚、管状体の小出し端にあるゲート位置、管状体の開放端にある最終充填位置、ゲート位置から最終充填位置まで測定された流動長、及び約２５０以上でよい流動長対壁厚比率を有してもよい。管状体を形成する高分子をベースとする樹脂は、約８００グラム／１０分以下のメルトフローインデックスを有してもよい。製品は、消費財包装容器用の予成形品でよい。製品は、高速射出成形によって形成されてもよい。
【００１１】
本明細書に記載された実施形態によって提供されるこれらの及び追加の機構は、図面と関連して以下の詳細な説明を考慮してより十分に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図面に示された実施形態は、本質上実例及び例示的なものであり、「特許請求の範囲」によって定義された内容を制限するものではない。例示的な実施形態の以下の詳細は、以下の図面と共に読むと理解することができ、図面中、同様の構造は同様の参照番号により示される。
【図１】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による高速射出成形機の概略正面図。
【図２】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による製品の斜視正面図。
【図３】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による図２の製品の線３−３に沿った断面正面図。
【図４】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による容器の斜視正面図。
【図５】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による予成形品の断面正面図。
【図６】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による予成形品の部分断面図。
【図７】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による予成形品の断面正面図。
【図８】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による予成形品の断面正面図。
【図９】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による予成形品の断面正面図。
【図１０】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による容器製品の斜視平面図。
【図１１】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による容器製品の断面端面図。
【図１２】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による製品の正面図。
【図１３】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による歯ブラシの斜視平面図。
【図１４】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態による図１３の歯ブラシの詳細な斜視平面図。
【図１５】本明細書に示され述べられた１つ又は複数の実施形態によるタンポンアプリケータの断面正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態は、一般に、高速射出成形によって製品を作成するシステム、製品、及び方法に関する。
【００１４】
図を詳細に参照すると、図１は、高速射出成形によって薄壁部品を作成するための例示的な射出成形機１０を示す。射出成形機１０は、一般に、射出システム１２と形締システム１４とを含む。射出システム１２には、樹脂ペレット１６の形の高分子をベースとする樹脂が導入されてもよい。樹脂ペレット１６は、ホッパ１８に入れられてもよく、ホッパ１８は、樹脂ペレット１６を射出システム１２の加熱バレル２０に供給する。樹脂ペレット１６は、加熱バレル２０に供給された後、往復スクリュー２２によって加熱バレル２０の端まで押されてもよい。加熱バレル２０の加熱及び往復スクリュー２２による樹脂ペレット１６の圧縮により、樹脂ペレット１６が溶融する。
【００１５】
プラスチックが溶融樹脂２４になった状態で、往復スクリュー２２が、図１に矢印Ａによって示されように前方に移動することができ、往復スクリュー２２は、溶融樹脂２４をノズル２６を介して形締システム１４に押し込むことができる。溶融樹脂２４は、ゲート３０を介して金型２８に注入されてもよく、ゲート３０は、溶融樹脂２４の流れを、プレス３４による圧力下で金型２８が結合された、金型２８の結合体内に形成された金型キャビティ３２に導く。所定量の溶融樹脂２４が金型に注入された後で、往復スクリュー２２は前方に移動しなくなる。溶融樹脂２４は、金型キャビティ３２の形となり、溶融樹脂２４は、固化するまで金型２８を内側で冷却される。溶融樹脂２４が固化した後で、プレス３４が金型２８の結合体の力を解放し、金型２８の結合体が互いに引き離され、完成部品を取り出すことができ、そして過程は自動で繰り返すことができる。
【００１６】
理論によって拘束されるものではないが、射出成形プラスチックメーカーの間では、最終部品のプラスチック体積を減らし、それによりコストを削減する手段として、射出成形部品の壁厚を減少させる要望がある。これは、特に、典型的には従来の射出成形製造過程で要求基準を超える強度を有する部品が作成される、消費財包装容器製品に当てはまる。
【００１７】
本明細書で使用されるとき、壁厚は、部品全体の平均壁厚である。
【００１８】
しかしながら、従来の射出成形法を使用して射出成形品の壁厚を減少させることは、特に壁厚の設計が約１．０ミリメートル未満のときに、高価でかなりの作業になることがある。液体プラスチック樹脂が、従来の射出成形法で射出金型に導入されたとき、キャビティの壁と隣り合った材料は、直ちに「凝固」又は固化し硬化し始める。材料が金型内を流れるとき、金型の側面に対して材料の境界層が形成される。金型が満杯であり続けるとき、境界層は厚くなり続け、その結果、材料が流れる経路が閉じて、更なる材料が金型に流れ込むのが妨げられる。金型の壁上のプラスチック樹脂の凝固は、金型が冷却されたときに悪化し、各部品のサイクルタイムを短縮し、機械処理量を高める技術が使用された。
【００１９】
また、液体プラスチック樹脂が最も厚い壁厚を有する領域から最も薄い壁厚を有する領域に流れるように、部品とそれに対応する金型とを設計する要望もある。金型の特定領域の厚さを厚くすると、強度及び厚さが必要な領域に十分な材料が流れ込むことが保証される。この「厚い部分から薄い部分へ」の流路の必要性は、プラスチックの使用を非効率的にし、その結果、材料が不要な場所で追加材料を部品に成形しなければならなくなるので、射出成形部品メーカーの部品コストが高くなる。
【００２０】
部品の壁厚を薄くする１つの方法は、金型に導入されるときに液体プラスチック樹脂の圧力を高めることである。圧力を高めることによって、成形機は、流路が閉じるまで液体材料を金型に注入し続けることができる。しかしながら、圧力を高めると、コストと能力の両方が低下しやすい。構成要素を成形するのに必要とされる圧力が高くなるので、成形機は、追加圧力に耐えられるほど十分に頑強でなければならず、一般に高価になる。メーカーは、高い圧力に適応するために新しい設備を購入しなければならないことがある。したがって、所定の部品の壁厚を薄くすると、従来の射出成形技術によって製造する資本経費がかなり増えることになる。
【００２１】
更に、液体塑性材料が射出金型に流れ込んで凝固するとき、高分子鎖により、高分子が液体形態のときに存在した高度の応力が維持される。このような「残留成形」応力は、後に続く成形をゆがめ、低い機械的性質を有し、化学物質暴露に低い耐性を有する部品を製造する原因となることがある。低い機械的性質は、特に、薄壁管、一体蝶番部品、及びクロージャなどの射出成形部品の制御及び／又は最小化に重要である。
【００２２】
従来の射出成形技術を使用して、より薄い壁厚を有する構成要素を製造するもう１つの技術は、より高いメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を有する材料を使用することである。ＭＦＩは、プラスチック樹脂が液体であるときの粘性の大きさである。ＭＦＩの測定法は、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に開示されている。高いＭＦＩ材料を使用することにより、より薄い壁厚を有する部品を成形することができ、そのような材料は、一般に、低い又は中程度のＭＦＩを有する材料より堅くない。したがって、得られた部品は、用途に必要な剛性がない場合がある。例えば、プラスチックアプリケータからタンポンを排出するために使用される「プッシャ」は、座屈するまでタンポンに十分な力を加えるほどの剛性がない場合がある。同様に、高いＭＦＩを有する材料から作成されたプラスチック容器は、長期間倉庫に積み重ねられたときの圧縮に耐えられないことがある。
【００２３】
比較的低いキャビティ圧力下で低いＭＦＩを有するプラスチック樹脂を使用することにより、高速射出成形を使用して薄い壁厚（例えば、０．７５ミリメートル以下）を有する製品を作成できることを発見した。これは、約１０００グラム／１０分以下の比較的低いＭＦＩを有するプラスチック樹脂を、最大約６９ＭＰａ（例えば、約３４．５ＭＰａ〜約６９ＭＰａ）の比較的低いキャビティ圧力で、少なくとも約２００立方センチメートル／秒（例えば、約２００立方センチメートル／秒〜約９００立方センチメートル／秒）の比較的高い平均速度で注入することにより達成することができる。より詳細には、ＭＦＩは、約６００グラム／１０分以下、約４００グラム／１０分以下、約２００グラム／１０分以下、約５０グラム／１０分以下など、約８００グラム／１０分以下になる。キャビティ圧力は、注入過程にキャビティ内の高分子をベースとする樹脂の圧力を測定する位置に、圧力タップ又はトランスジューサを取り付けることによって測定することができる。
【００２４】
また、高速射出成形を使用して、比較的低いキャビティ圧力下で低いＭＦＩを有するプラスチック樹脂を使用して、更に薄い壁厚（例えば、０．５ミリメートル以下）の製品を作成できることを発見した。これは、約１０００グラム／１０分以下の比較的低いＭＦＩを有するプラスチック樹脂を、最大約１３７．９ＭＰａ（例えば、約３４．５ＭＰａ〜約１３７．９ＭＰａ）の比較的低いキャビティ圧力で、少なくとも約２００立方センチメートル／秒（例えば、約２００立方センチメートル／秒〜約９００立方センチメートル／秒）の比較的高い平均速度で注入することにより達成することができる。より詳細には、ＭＦＩは、約６００グラム／１０分以下、約４００グラム／１０分以下、約２００グラム／１０分以下、約５０グラム／１０分以下など、約８００グラム／１０分以下になる。
【００２５】
また、高速射出成形を使用して、比較的低いキャビティ圧力下で低いＭＦＩを有するプラスチック樹脂を使用して、更に薄い壁厚（例えば、０．３７５ミリメートル以下）を有する製品を作成できることを発見した。これは、約１０００グラム／１０分以下の比較的低いＭＦＩを有するプラスチック樹脂を、最大約１３７．９ＭＰａ（例えば、約３４．５ＭＰａ〜約１３７．９ＭＰａ）の比較的低いキャビティ圧力で、少なくとも約２００立方センチメートル／秒（例えば、約２００立方センチメートル／秒〜約９００立方センチメートル／秒）の比較的高い平均速度で注入することによって達成することができる。より詳細には、ＭＦＩは、約６００グラム／１０分以下、約４００グラム／１０分以下、約２００グラム／１０分以下、約５０グラム／１０分以下など、約８００グラム／１０分以下になる。
【００２６】
また、高速射出成形を使用して、比較的低いキャビティ圧力下で比較的低いＭＦＩを有するプラスチック樹脂を使用して、更に薄い壁厚（例えば、０．２５ミリメートル以下）を有する製品を作成することができることを発見した。これは、約１０００グラム／１０分以下の比較的低いＭＦＩを有するプラスチック樹脂を、最大約１７２．４ＭＰａ（例えば、約３４．５ＭＰａ〜約１７２．４ＭＰａ）の比較的低いキャビティ圧力で、少なくとも約２００立方センチメートル／秒（例えば、約２００立方センチメートル／秒〜約９００立方センチメートル／秒）の比較的高い平均速度で注入することにより達成することができる。より詳細には、ＭＦＩは、約６００グラム／１０分以下、約約４００グラム／１０分以下、２００グラム／１０分以下、約５０グラム／１０分以下など、約８００グラム／１０分以下になる。
【００２７】
高速射出成形法を行なうことができる例示的機械には、Ｈｕｓｋｙ  ＨｙＰＡＣシリーズの往復スクリュー式射出成形機が挙げられる。このタイプの機械は、溶融樹脂２４を短期間に高速で注入することができるラム３６を使用する。例えば、このタイプの機械は、約４０グラムの溶融樹脂２４を薄壁金型に約０．０５秒で注入することができ、一方、従来の射出成形機は、ほぼ同じ量の樹脂を同じ樹脂温度の同じ金型に約０．５秒で注入する。高速射出成形法は、「一段」射出成形システムを使用し、それにより往復スクリュー２２は、樹脂ペレット１６を混合し溶かし、溶融樹脂２４をノズル２６を介して金型２８に強制的に注入する。これは、「二段」射出成形システム（図示せず）と異なり、それによりスクリューは、樹脂ペレットを混合し溶融させるだけである。そのような「二段」システムでは、溶融樹脂２４は、後で別個の注入ロッドによって注入するために「ショットポット」内に保持される。当業者は、Ｈｕｓｋｙ  ＨｙＰＡＣシリーズの二段注入機械などの二段システムが、そのような高注入速度を達成するように装備されてもよいことを認識するであろう。
【００２８】
高速射出成形法で様々な高分子を使用することができる。これには、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及びエラストマーとして分類される高分子が挙げられる。高分子は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。特に興味深いのは、ポリオレフィンとして分類される熱可塑性樹脂であり、その理由は、硬化したときの機械的性質及び溶融状態のときのずり減粘特性である。ずり減粘、即ち流体が圧縮応力下にあるときの粘性の減少は、加圧射出成形法の溶融樹脂には有益なことがある。このポリオレフィン群には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、及びポリブテン−１などの熱可塑性樹脂が挙げられる。高分子は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン−１及びこれらの混合物からなる群から選択することができる。例えば、ポリエチレン材料は、摂氏約２４０度で溶融状態で保持されたときに約１グラム／１０分〜約２４グラム／１０分の範囲のＭＦＩを呈する。この範囲のＭＦＩは、固体状態の高強度及び高剛性と関連付けられ、これは、完成部品の強度と耐久性に望ましい。更に、高分子の混合物又は非高分子充填剤を添加した高分子も、高速射出成形法で使用することができる。
【００２９】
熱可塑性高分子は、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリル、セルロイド、酢酸セルロース、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＡＬ）、フッ素樹脂類（ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＣＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、ＥＴＦＥを包含するＰＴＦＥ類）、アイオノマー類、アクリルポリ塩化ビニル合金、液晶高分子（ＬＣＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ又はアセタール）、ポリアクリレート（アクリル）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ又はアクリロニトリル）、ポリアミド（ＰＡ又はナイロン）、ポリアミド−イミド（ＰＡＩ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ又はケトン）、ポリブタジエン（ＰＢＤ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリヒドロキシアルカノエート類（ＰＨＡ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエステル、低密度（ＬＤＰＥ）種及び高密度（ＨＤＰＥ）種を包含するポリエチレン（ＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン、ポリ塩素化エチレン類（ＰＥＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、スペクトラロン（spectralon）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。前述の高分子はいずれも、次に重合される生物由来（部分又は全体）の重合体又は単量体を含むことができる。高分子をベースとする樹脂は、少なくとも部分的に再生可能資源から得ることができる。高分子をベースとする樹脂は、再生可能資源から得られた単量体と非再生可能資源から得られた単量体との組み合わせから形成されてもよい。
【００３０】
高速射出成形法の１つの利点は、注入過程で溶融樹脂２４が相当な高分子圧縮を受けないことである。溶融樹脂２４は、樹脂の組成により約４％〜約１２％圧縮するように測定された。溶融樹脂２４は、往復スクリュー２２によって圧縮された後、ノズル２６を介して金型２８に注入される。溶融樹脂２４は、材料自体の圧縮限度近くまで圧縮される。各材料は、それ自体の特徴的圧縮限度を有し、この圧縮限度は、溶融樹脂が置かれた圧力、体積及び温度により変化し、膨張計を使用して当業者が決定することができる。注入過程自体の後で、金型キャビティ３２内、ゲート３０内、ノズル２６内、及び往復スクリュー２２の前にある任意の材料を含むシステム全体の溶融樹脂２４が弛緩することがある。溶融樹脂２４の弛緩により、圧縮溶融樹脂２４に蓄積されたエネルギーが熱として放出され、この熱は、更に、溶融樹脂２４の現場粘性を低下させ、金型キャビティ３２の薄いチャネルの充填に役立つことがある。
【００３１】
更に、溶融樹脂２４の弛緩により、高速射出成形法及び／又はシステムの少なくとも１つの実施形態において、充填密度が高く均一で、従来の成形法よりも均一寸法を有する部品を作成することができる。当業者は、金型キャビティ３２全体に均一な充填密度の必要性を認識するであろう。低い充填密度を有する部品は、陥没、即ち金型キャビティ３２の壁から離れた固化材料の収縮が発生する。陥没自体は、完成部品の寸法不規則性として現れ、典型的には、従来の成形法で処理された部品にはゲート位置４２から遠い場所で見られ、特に、高い流動長対壁厚比率を有する部品で明らかである。従来の成形法では、薄壁金型キャビティ３２内に材料を均一に分配することが難しいことがある。高速射出成形法で、溶融樹脂２４が金型２８に圧縮状態で注入され、溶融樹脂が金型キャビティ３２の内側で復元するので、溶融樹脂２４は、従来の成形法で注入される場合よりも均一の充填密度になることがある。更に、この充填密度の均一さにより、部品の陥没がなくなり、その結果、部品は、従来の成形法で作成される部品より金型キャビティ３２の形状に近くなる。
【００３２】
更に、高速射出成形法及び／又はシステムの少なくとも１つの実施形態により、発泡剤を使用せずに薄壁金型キャビティ３２の充填を可能にすることができる。当業者によって知られているように、発泡剤を使用して溶融樹脂２４の粘性を低下させることができ、このことは、より高いＭＦＩを有する高分子をベースとする樹脂を使用することと同じである。しかしながら、発泡剤を使用すると、部品密度が低下し表面仕上げが不十分になることがある。高速射出成形法及び／又はシステムの少なくとも１つの実施形態によって作成された部品は、これらの特徴を示さないことがある。高速射出成形法によって、高分子をベースとする樹脂の固有密度の約３％以内の部品密度、例えば、高分子をベースとする樹脂の固有密度の約２％以内の部品密度、高分子をベースとする樹脂の固有密度の約１％以内の部品密度、高分子をベースとする樹脂の固有密度の約０．５％以内の部品密度などが得られることがある。本明細書で使用されるとき、固有密度とは、固体の前処理された形態で供給されたときの高分子をベースとする樹脂、即ち高速射出成形法で加熱される前の高分子をベースとする樹脂、例えば樹脂ペレット１６の密度を指す。
【００３３】
これらの材料を高速射出成形法で使用することにより、図２及び図３に示されたように、薄い壁厚３８と長い流動長４０とを有する部品の製造が可能になる。部品の流動長４０は、ゲート位置４２から部品の最終充填位置４４まで材料が流れる最短経路に沿って測定されてもよい。壁厚は、流動長に沿って実質的に一定でもよい。ゲート位置４２は、金型キャビティ３２（図１）に対するゲート３０の位置に対応する。部品の最終充填位置４４は、金型キャビティ３２（図１）の最後に充満する位置に対応する。壁厚３８は、金型キャビティ３２（図１）の壁の間の隙間に対応する。対象は、約０．７５ミリメートル未満、約０．５ミリメートル未満、約０．４ミリメートル未満、約０．３ミリメートル未満、約０．２５ミリメートル未満など、約１ミリメートル未満の壁厚を有する部品である。高速射出成形法により、約５０グラム／１０分未満のＭＦＩを有する樹脂を使用して部品を製造することができ、この場合、部品が有する流動長４０対壁厚３８の比率が、約１．０ミリメートル未満の壁厚で約４５０（例えば、約４５０〜約１５００の比率）、約０．７５ミリメートル未満の壁厚で約３５０を超える比率（約３５０〜約１２５０の比率）、約０．５ミリメートル未満の壁厚で約２００を超える比率（約３００〜約１０００の比率）、約１ミリメートル未満の壁厚で約２００を超える比率（約３００〜約１０００の比率）、約０．３７５ミリメートル未満の壁厚で約２００を超える比率（約２５０〜約７５０の比率）、約０．２５ミリメートル未満の壁厚で約１５０を超える比率（約１５０〜約５００の比率）である。長い流動長４０を維持すると同時に壁厚３８を薄くできることにより、設計者は、部品１個当たりのプラスチック体積を最小にし、更に部品コストを削減することができる。流動長４０対壁厚３８の比率は、５００以上でよい。
【００３４】
図２及び図３に、高速射出成形法によって作成された製品５０の一例を示す。製品５０は、幾つかの消費財を貯蔵し輸送するための包装容器として使用されてもよい。製品５０は、約０．５ミリメートル以下の公称壁厚３８を有する本体部分５１を有し、これにより、通常使用中に加えられる圧力に対して十分に回復することができる。ゲート位置４２から最終充填位置４４まで材料が流れる最短経路に沿って測定された流動長４０は、約１７０ミリメートルであり、壁厚に対する流動長の比率は、約３４０になる。図２に示されたように、製品５０が射出成形機１０から取り出されるとき、ゲート位置と反対側の端は開いている。図４に示されたような容器６０を形成するには、この開放端６２を封止しなければならない。典型的には、開放端６２は、局所的に平坦化され、溶接接合６４が形成されるように開放端６２自体に溶接される。製品５０は、包装容器でよい。製品５０は、消費財包装容器製品でよい。製品５０は、金型内ラベル付けによって提供されたラベルを有する製品でよい。
【００３５】
製品の更なる改良を実現することができる。図５に示されたように、小出し端７２と管状体７４とを有する予成形品７０を製造することができ、この場合、ゲート位置４２は、小予成形品７０の小出し端７２にあり、最終充填位置４４は、管状体７４の開放端６２にある。本明細書で使用されるとき、予成形品とは、少なくとも事前成形にかけられ、更なる処理又は組み立てにかけられることがある物体を指す。壁厚３８は、約０．５ミリメートルであり、流動長４０対壁厚３８の比率は、約３４０である。図５に示されたように、小出し端７２の厚さは、管状体の壁厚３８よりかなり厚くてもよい。追加の厚さを成形する能力を使用して、図６及び図７にそれぞれ示されたように、使用していないとき予成形品を乗せるため、又はねじ山８２若しくはタブ８４などの保持特徴形状を成形する場所として、基本特徴形状８０を作成することができる。更に、追加の厚さは、図８に示されたように、ユーザが消費財の流れを導くことを可能にする小出し端７２に配置された一体ノズル８６の形成を可能にする。図９に示されたように、予成形品７０は、小出し端７２が、容器から消費財の放出を許可又は防止するために選択的に開閉できる一体型可動キャップ８８を有するように成形されてもよい。
【００３６】
また、高速射出成形法は、薄い壁厚３８を有する領域内のゲート位置４２と、厚い壁厚９０を有する領域上の最終充填位置４４とを有する部品を射出成形することにより部品の作成を可能にする。図１０及び図１１に示されたように、本体９２及び蓋９４全体に薄い壁厚３８を一般に有する容器製品９８は、ヒンジ位置９６及びラッチ１００に厚い壁厚９０を有する。高速射出成形法により、設計者は、容器製品９８の底１０２にゲート位置４２を配置して、ゲート位置４２より厚い壁厚９０を有する領域で金型キャビティ３２を完全に充填できるようにすると同時に、金型充填時間を最小にすることができる。
【００３７】
図１２に示されたように、高速射出成形法によって、一体形成されたジッパ付きロック１１２を有する包装容器製品１１０を形成することができる。高速射出成形法は、溶融樹脂２４を、包装容器製品１１０の底部近くに注入してゲート位置４２を形成することを可能にし、ゲート位置４２から、溶融樹脂２４は、次にジッパ付きロック１１２の領域の方に流れ、その領域では、ロック特徴形状１１４を形成するためにより大きい厚さが必要とされる。
【００３８】
高速射出成形法により、幅広い製品を形成することができると思われる。例えば、図１３及び図１４に示されたように、一体形成された剛毛１２２を有する歯ブラシ１２０を単一工程で形成することができる。材料が、主に、厚い壁厚９０を有する歯ブラシの柄１２４に沿って流れることができるので、剛毛台１４２から最終充填点４４まで測った剛毛１２２の有効流動長１４０を識別することは有益である。高速射出成形法は、薄い壁厚３８を有し、かつ有効流動長対壁厚比率が大きい剛毛１２２などの細長い部材を、厚い壁厚９０を有し、かつ流動長対壁厚比率が低い歯ブラシの柄１２４と同じ工程で形成することを可能にする。これにより、単一操作で、単一高分子をベースとする樹脂を使用して、高い強度の局所領域（即ち、歯ブラシの柄１２４）と、高い柔軟性の局所領域（即ち、剛毛１２２）とを有する一体製品（即ち、歯ブラシ１２０）を作成することができる。更に、歯ブラシの柄１２４及び剛毛１２２を単一工程で形成することにより、メーカーは、剛毛形成、結束及び取り付けの工程をなくすことができる。
【００３９】
この高速射出成形法により、一連の化粧品又はパーソナルケア組成物及び製品形態と共に使用するために、一体形成された剛毛、フィラメント、表面フロック加工又は他の細い突起を有する塗布具又は道具を形成することができる。組成物の非限定的な例には、マスカラ、アイライナ、アイシャドー、口紅、リップグロス、ファンデーション、コンシーラ、頬紅、マニキュア液、ローション、モイスチャライザ、剥離製品、アンチエージング製品、ボディーソープ及び洗顔クレンザが挙げられる。製品形態の非限定的な例には、低粘性液体、高粘性クリーム又はペースト、及び固形パウダ又はルースパウダが挙げられる。例えば、成形されたマスカラブラシ又は塗布具は、撚線ブラシマスカラ塗布具によりも性能が優れているという理由もあって、最近普及してきた。成形ブラシは、その剛毛、即ち突起が、幾つか又は全てが独特の所定箇所で芯に終端するように形成されているという利点を有する。成形塗布具では、隣接突起間の所望の距離を突起の長さに沿って維持することができ、またマスカラの付着及びまつげの被覆率を良好にし、並びにまつげの優れたコーミング及び分離を達成するために、突起のサイズ、形状及び相対位置を有利に設定することができる。本明細書で定義されるとき、突起とは、化粧塗布具又は道具の芯、柄又は本体から外方に突出又は延在する表面拡張部である。芯とは、突起が配置される塗布具本体の部品を意味する。マスカラ塗布具の場合、芯は、軸に取り付けられる。「取り付けられる」とは、芯が軸に物理的に貼り付けられるか接合されること、又は芯及び軸が一体ユニットとして構成されることを意味する。軸とは、その一端を芯に取り付ける（即ち、貼り付けるか一体形成する）ことができる塗布具本体の部分を意味する。軸の他端で、軸を、対応する製品容器からの柄又はクロージャ／蓋に取り付ける（即ち、貼り付けるか一体形成する）ことができる。
【００４０】
更に、高速射出成形法は、一体形成された薄壁の拭き取り又はかき取り部材を有する厚壁製品容器（例えば、マスカラ又はアイライナー瓶／管）の形成を可能にする。例えば、容器から取り出すときに塗布具から過度のマスカラ又はアイライナ液を除去するための薄く柔軟な弾性環状拭き取り部材を、壁厚マスカラ又はアイライナ瓶の容器首部又は開口部に一体形成することができる。これにより、この成形法は、より単純な製造工程を可能にし、別個の拭き取り部品を構成して別個の拭き取り部品を製品容器に挿入する必要がなくなる。
【００４１】
製品は、製品包装容器用のブリスタパック又はクラムシェル容器でよい。ブリスタパック又はクラムシェル容器は、半透明でよい。ブリスタパック又はクラムシェル容器は、透明でよい。製品は、瓶カバー、瓶装飾、又は保持特徴形状でよい。製品は、別の製品と連結かつ／又は分離することができる交換可能な装飾部品でよい。例えば、製品は、携帯電話と連結し分離することができる携帯電話カバーでよい。
【００４２】
製品は、発汗抑制剤、ベビーケア製品、コロン、市販製品（卸売り、工業的及び商業マーケット類似品から消費者指向性消費者製品までを包含する）、化粧品、防臭剤、食器ケア製品、女性用保護製品、ヘアケア製品、ヘアカラー製品、ヘルスケア製品、住居用洗剤、失禁ケア製品、洗濯製品、口腔ケア製品、紙製品、パーソナルクレンジング、使い捨て吸収性物品、ペット用健康及び栄養製品、処方薬、高級香水、スキンケア製品、スナック及び飲料、特殊布地ケア製品、剃毛及びその他の育毛管理製品、小型電気製品、装置、及び電池を限定でなく含む品物のカテゴリの製品でよい。様々な製品形態が、これらの製品カテゴリそれぞれの範囲に含まれ得る。例示的な製品の形態及びブランドが、Ｔｈｅ  Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  Ｇａｍｂｌｅ  Ｃｏｍｐａｎｙのウェブサイトｗｗｗ．ｐｇ．ｃｏｍ、及びそのサイト上に見出されるリンク先のサイトに記載されている。上に列挙したもの以外の製品カテゴリの一部である製品及び消費者製品もまた、本発明によって考慮され、並びに、上述で確認したウェブサイトに開示されたもの以外の別の製品の形態及びブランドもまた、本発明によって包含されることが理解されよう。
【００４３】
製品は、様々な材料で製造することができ、数多くの形状で製造することができ、かつ、当業者に知られる任意の製造技法で製造することができる。製品は、箱、袋、パウチ、板紙缶、瓶、トトル（tottle）、ジャー、熱成形ブリスタ、クラムシェル容器、及びこれらの組み合わせを限定でなく含む包装容器でよい。他の包装容器実施形態も同等に好適である。
【００４４】
更に、高速射出成形法は、現在のメーカー製品の壁を薄くすることを可能にする。例えば、図１５に示されたように、タンポンプッシャ１３０は、壁厚３８が薄くされ、その結果、部品１個当たりのプラスチック材料使用量が減少する。高速射出成形法は、最終充填位置４４での部品径が大きいので、ゲート位置４２よりも最終充填位置４４の近くに多くの材料を有する部品の製造容易性を改善する。
【００４５】
用語「実質的に」及び「約」は、本明細書において、任意の定量的な比較、値、測定、又は他の表現に帰属される場合がある、不確定の固有度を表すために利用されることがあることに注意されたい。これらの用語はまた、本明細書では、定量的表現が、問題となる対象物の基本的機能に変化をもたらすことなく、記載の基準から変動する程度を表すためにも利用される。
【００４６】
本明細書で述べた製品の様々な実施形態が、高速射出成形法によって作成されてもよいことは明らかである。本明細書では、消費財を含む製品又は消費財製品自体を参照したが、本明細書で検討した高速射出成形方法が、消費財産業、外食産業、運送業、医療産業、玩具産業、などで使用される製品と共に使用するために適していることは明らかである。
【００４７】
本発明の「発明を実施するための形態」で引用した全ての文献は、関連部分において本明細書に援用するが、いずれの文献の引用もそうした文献が本発明に対する先行技術であることを容認するものとして解釈されるべきではない。本文書中の用語の、いずれかの意味又は定義が、参照により組み込まれる文書中の用語の、いずれかの意味又は定義と矛盾する範囲では、本文書中でその用語に割り当てられる意味又は定義に準拠するものとする。
【００４８】
本明細書では特定の実施形態を図示し説明したが、請求内容の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な他の変更及び修正を行うことができることを理解されたい。更に、本明細書で請求内容の様々な態様を述べたが、そのような態様は組み合わせで利用されなくてもよい。したがって、添付の特許請求の範囲は、請求内容の範囲内のそのような全ての変更及び修正を含むものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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