(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１００を超える厚み対長さの比率を持った薄肉部品を、マルチキャビティ金型、第１の材料及び異なる第２の材料のうち少なくとも１つを前記マルチキャビティ金型の金型キャビティ内に搬送するための第１のゲート、及び、ピストン付きのコントロールシステムであって、該ピストンを動作させて前記第１の材料と前記第２の材料のうちの一方を、４１．４ＭＰａよりも低く、３０％以下で上下に変動する、実質的に一定の射出圧力で前記金型キャビティに搬送するコントロールシステムを有する射出成形システムにおいて、成形する方法において、
前記第１の材料と前記第２の材料のうちの少なくとも１つを前記実質的に一定の射出圧力で前記第１のゲートへ搬送するように、及び、射出開口部から前記金型キャビティの反対端部への少なくとも１つの材料で前記金型キャビティを充填している間、前記実質的に一定の射出圧力を維持するように、前記ピストンを動作させること、
前記第２の材料と前記第１の材料の一定の相対的な搬送圧力を第１の期間中に維持するように、前記コントロールシステムを動作させること、及び、
前記第２の材料の前記第１の材料に対する前記相対的な搬送圧力を第２の期間中に上昇させるように、前記コントロールシステムを動作させること
を含む、方法。
【請求項２】
前記第２の材料が第２のゲートを通って前記金型キャビティに搬送される、請求項１の方法。
【請求項３】
前記ピストンは、前記第２の材料が前記金型キャビティに搬送される前に、前記第１の材料の前記金型キャビティへの搬送を開始するように動作する、請求項２の方法。
【請求項４】
前記第２の材料の前記金型キャビティへの搬送を、前記第１の材料のフローフロントが前記第２のゲートを通り過ぎた後に、開始することをさらに含む、請求項３の方法。
【請求項５】
前記第１の材料と前記第２の材料のうち一方が、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、デンプン、ポリエチレン、ポリプロピレン、製造過程由来の再生利用可能品（ＰＩＲ）、及び使用済製品由来の再生利用可能品（ＰＣＲ）を含む群のうち少なくとも１つを含んでいる、請求項１の方法。
【請求項６】
前記第１及び前記第２の材料のうち一方がエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）を含む、請求項１の方法。
【請求項７】
前記第１及び前記第２の材料の前記金型キャビティへの搬送圧力であって、前記第２の材料を前記第１の材料とともに封入するために十分な搬送圧力を維持するように、前記コントロールシステムを動作させることをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項８】
前記第２の材料の前記第１の材料に対する前記相対的な搬送圧力を前記第２の期間中に上昇させるように前記コントロールシステムを動作させた後で、前記第２の材料の前記第１の材料に対する前記相対的な搬送圧力を第３の期間中に低下させるように、前記コントロールシステムを動作させることをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項９】
前記第２の材料の前記第１の材料に対する前記相対的な搬送圧力を前記第３の期間中に低下させるように前記コントロールシステムを動作させる際に、前記第２の材料の前記第１の材料に対する前記相対的な搬送圧力を、前記第２の材料の搬送圧力が前記第２の期間中に前記第１の材料に対して上昇する量よりも多い量だけ低下させる、請求項８の方法。
【請求項１０】
１００を超える厚み対長さの比率を持った薄肉部品を、マルチキャビティ金型、第１の材料及び異なる第２の材料を前記マルチキャビティ金型の金型キャビティ内に搬送するための共射出先端部、及び、ピストンと連動して動作可能なコントロールシステムであって、該ピストンを動作させて前記第１の材料と前記第２の材料のうちの一方を、４１．４ＭＰａよりも低く、３０％以下で上下に変動する、実質的に一定の射出圧力で前記金型キャビティに搬送するコントロールシステムを有する射出成形システムにおいて、成形する方法において、
前記第１の材料と前記第２の材料のうちの少なくとも１つを前記実質的に一定の射出圧力で前記金型キャビティへ搬送するように前記ピストンを動作させることを含み、前記第１の材料と前記第２の材料を前記金型キャビティへ前記共射出先端部を介して搬送するように、及び、射出開口部から前記金型キャビティの反対端部への少なくとも１つの材料で前記金型キャビティを充填している間、前記実質的に一定の射出圧力を維持するように、前記ピストンを動作させること、
前記第２の材料と前記第１の材料の一定の相対的な搬送圧力を第１の期間中に維持するように、前記コントロールシステムを動作させること、及び、
前記第１の材料の前記第２の材料に対する前記相対的な搬送圧力を第２の期間中に上昇させるように、前記コントロールシステムを動作させること
を含む方法。
【請求項１１】
前記ピストンは、前記第２の材料の前記金型キャビティへの搬送開始の前に、前記第１の材料の前記金型キャビティへの搬送を開始するように動作する、請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記第１の材料と前記第２の材料のうち一方が、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、デンプン、ポリエチレン、ポリプロピレン、製造過程由来の再生利用可能品（ＰＩＲ）、及び使用済製品由来の再生利用可能品（ＰＣＲ）を含む群のうち少なくとも１つを含んでいる、請求項１０の方法。
【請求項１３】
前記第１及び前記第２の材料のうち一方が、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）を含む、請求項１０の方法。
【請求項１４】
前記第１及び前記第２の材料の前記金型キャビティへの搬送圧力であって、前記第２の材料を前記第１の材料とともに封入するために十分な搬送圧力を維持するように、前記コントロールシステムを動作させることをさらに含む、請求項１０の方法。
【請求項１５】
前記第２の材料の前記第１の材料に対する前記相対的な搬送圧力を前記第２の期間中に上昇させるように前記コントロールシステムを動作させた後で、前記第２の材料の前記第１の材料に対する前記相対的な搬送圧力を第３の期間中に低下させるように、前記コントロールシステムを動作させることをさらに含む、請求項１０の方法。
【請求項１６】
前記第２の材料の前記第１の材料に対する前記相対的な搬送圧力を前記第３の期間中に低下させるように前記コントロールシステムを動作させる際に、前記第２の材料の前記第１の材料に対する前記相対的な搬送圧力を、前記第２の材料の搬送圧力が前記第２の期間中に前記第１の材料に対して上昇する量よりも多い量だけ低下させる、請求項１５の方法。
【請求項１７】
１００を超える厚み対長さの比率、０．１ｍｍから０．５ｍｍ未満の範囲の厚みを持ったスキン層、及び、前記スキン層内に封入されたコア層を持った薄肉部品を、マルチキャビティ金型、前記コア層を形成する第１の材料及び前記スキン層を形成する異なる第２の材料を前記マルチキャビティ金型の金型キャビティ内に搬送するための少なくとも１つのゲート、及び、ピストン付きのコントロールシステムであって、該ピストンを動作させて前記第１の材料と前記第２の材料のうちの一方を、４１．４ＭＰａよりも低く、３０％以下で上下に変動する、実質的に一定の射出圧力で前記金型キャビティに搬送するコントロールシステムを有する射出成形システムにおいて、成形する方法において、
前記第１の材料と前記第２の材料を前記実質的に一定の射出圧力で前記少なくとも１つのゲートへ搬送するように、及び、射出開口部から前記金型キャビティの反対端部への少なくとも１つの材料で充填している間、前記実質的に一定の低い射出圧力を維持するように、前記ピストンを動作させること、
前記第２の材料と前記第１の材料の一定の相対的な搬送圧力を第１の期間中に維持するように、前記コントロールシステムを動作させること、及び、
前記第２の材料の前記第１の材料に対する前記相対的な搬送圧力を第２の期間中に上昇させるように、前記コントロールシステムを動作させること
を含む、方法。
【請求項１８】
前記コア層が、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、デンプン、ポリエチレン、ポリプロピレン、製造過程由来の再生利用可能品（ＰＩＲ）、及び使用済製品由来の再生利用可能品（ＰＣＲ）を含む群のうち少なくとも１つを含んでいる、請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記スキン層がエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）を含む、請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用装置及び方法に関し、より具体的には、低一定圧力で共射出成形部品を生産するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形は、溶融可能材料、最も一般的には熱可塑性ポリマーで作製される部品の大量生産に一般的に用いられる技術である。繰返し射出成形プロセスの間、プラスチック樹脂（ほとんどの場合、小さなビーズ又はペレットの形）が、熱、圧力、及び剪断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。このような樹脂は１つ以上の着色剤、添加剤、充填材などと共にマスターバッチ材料を含み得る。ここで溶融された樹脂は、強制的に特定のキャビティ形状を有する金型キャビティ内へ射出される。射出されたプラスチックが金型キャビティ中の圧力下で保持され、冷却され、次いで金型のキャビティ形状を本質的に複製した形状を有する固化した部品として取り出される。金型自体が、単一のキャビティ又は複数のキャビティを有してもよい。各キャビティは、溶融樹脂のフロー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場合がある。成形された部品は、１つ以上のゲートを有する場合がある。大きな部品は、成形部品を充鎮するようポリマーが移動しなければならないフロー距離を低減するために、２つ、３つ、又はそれ以上のゲートを有することが一般的である。キャビティ当たり１つ又は複数のゲートは、部品形状上のどこに配置されてもよく、本質的に円形などの任意の断面形状を有しても、又は１．１又はそれを超えるアスペクト比で形作られてもよい。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射出し、（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、金型キャビティに射出され、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肉厚は、金型キャビティの形状の結果である。
【０００４】
プラスチックの含量ひいては最終部品のコストを低減するために射出成形部品の肉厚を低減することが望ましい場合があるが、特に肉厚を約１．０ミリメートル未満に設計する場合、従来の射出成形法を使用して肉厚を低減することは高価でありかつ容易でない可能性がある。従来の射出成形法では、液体プラスチック樹脂が射出金型に導入されるとき、液体プラスチック樹脂が材料の非流動温度よりも低い温度まで冷却して液体プラスチックの部分が定常状態になるために、キャビティの壁に隣接する材料は急激に「凍結し」又は固化し、若しくは硬化し始める。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、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凍結は、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。
【０００５】
また、液体プラスチック樹脂が最も厚い肉厚を有する領域から最も薄い肉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材料を追加して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。
【０００６】
部品の肉厚を薄くする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射出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、所定の部品の肉厚を薄くすると、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。
【０００７】
更に、液体プラスチック材料が射出金型に流れ込んで急速に凍結するとき、ポリマー鎖は、ポリマーが液体形態であったときに存在した高度の応力を維持する。凍結ポリマー分子は、分子配向が部品内に固定されるとき、より高レベルの流動誘起配向を保持し、凍結応力状態をもたらす。このような「残留成形」応力は、後に続く成形をゆがめるか、又はくぼませ、低い機械的性質を有し、化学物質曝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、薄肉管、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。
【０００８】
上記の欠点のいくつかを回避するために、多くの従来の射出成形操作において、プラスチック材料の金型キャビティへのフローを改善するために、剪断減粘性プラスチック材料が使用される。剪断減粘性プラスチック材料が金型キャビティの中に射出されると、プラスチック材料と金型キャビティの壁との間に生成される剪断力は、プラスチック材料の粘度を低減する傾向があり、それによって、プラスチック材料はより自由かつ容易に金型キャビティに流れ込むことが可能となる。結果として、金型が完全に充填される前に、材料が凍結することを防止するのに十分速く、薄肉部品を充填することが可能である。
【０００９】
粘度の低下は、プラスチック材料と供給システムとの間、及びプラスチック材料と金型キャビティ壁との間に生成される剪断力の大きさに直接関連する。したがって、これら剪断減粘性材料の製造業者及び射出成形システムのオペレータは、剪断力を増大させ、したがって粘度を低減するために、射出成形圧力をより大きくしてきた。典型的には、射出成形システムは、１０３．４ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）以上の溶融圧力で、プラスチック材料を金型キャビティに射出する。剪断減粘性プラスチック材料の製造業者は、射出成形機のオペレータに、最低溶融圧力以上でプラスチック材料を金型キャビティの中に射出するように指導する。例えば、ポリプロピレン樹脂は、典型的には、４１．４ＭＰａ（６，０００ｐｓｉ）を上回る圧力で処理される（ポリプロピレン樹脂製造業者らの推奨範囲は、典型的には、４１．４ＭＰａ（６，０００ｐｓｉ）を上回り、約１０３．４ＭＰａ（約１５，０００ｐｓｉ）を下回る）。樹脂製造業者らは、範囲の上限を超えることを推奨しない。プレス機械製造業者ら及び加工技術者らは典型的には、プラスチック材料から最大の減粘及びより良好なフロー特性を引き出すために、典型的には１０３．４ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）を超える、可能な最大剪断減粘を達成するために、範囲の上限で、又はそれより有意に高く、剪断減粘ポリマーを処理することを推奨する。剪断減粘性熱可塑性ポリマーは、一般に、４１．４ＭＰａ超過から約２０６．８ＭＰａ（６，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ）の範囲で加工される。
【００１０】
射出成形機で使用される金型は、これらの高い溶融圧力に耐えることができなければならない。更に、金型を形成する材料は、金型がその寿命の間に実行することが予測されるサイクルの総数に対して、最大周期ストレスに耐えることができる疲労限度を有しなければならない。結果として、金型製造業者らは、３０Ｒｃを超える、より多くの場合は５０Ｒｃを超える工具鋼などの高硬度材料から典型的に金型を形成する。これらの高硬度材料は、プラスチック射出プロセス中に金型構成要素が互いに押し付けられた状態を保持するために必要とされる、高い型締圧に耐えるように耐久性があり、またそのように装備されている。また、これらの高硬度材料は、成形表面とポリマーフローとの間の反復接触による摩耗により良好に耐え得る。
【００１１】
薄肉消費者製品を生産する高生産射出成形機（つまり、クラス１０１及びクラス１０２成形機）はもっぱら、高硬度材料から作製される金型の大部分を有する金型を使用する。高生産射出成形機は、典型的には５００，０００部品以上を生産する。工業品質の生産金型は少なくとも５００，０００部品、好ましくは１，０００，０００部品超、より好ましくは５，０００，０００部品超、更により好ましくは１０，０００，０００部品超を生産するように設計される必要がある。これらの高生産射出成形機は、生産率向上のためマルチキャビティ金型と複雑な冷却システムとを有する。上記の高硬度材料は、より低硬度の材料と比較して高圧型締及び射出動作の繰り返しにより良好に耐え得る。しかしながら、ほとんどの工具鋼などの高硬度材料の熱伝導率は比較的低く、概して約１４０ｋＪ／ｈｒ  ｍ℃（２０ＢＴＵ／ＨＲ  ＦＴ°Ｆ）未満であり、熱が溶融プラスチック材料から高硬度材料を介して冷却流体に伝達されるため、冷却時間が長くなる。
【００１２】
サイクルタイムを低減するために、高硬度材料から作製される金型を有する典型的な高生産射出成形機は、金型内で冷却流体を循環させる、比較的複雑な内部冷却システムを含む。これらの冷却システムは、成形部品の冷却を加速し、したがって、機械が所与の時間でより多くのサイクルを完了させることを可能にし、それは、生産率、したがって、生産される成形部品の総量を増加させる。一部のクラス１０１又は４０１金型は１又は２百万超の部品を生産することができ、これらの金型は、時に「超高生産性金型」と称される。３００トン以上のプレスで動作するクラス１０１金型は、業界内で時に「４００クラス」金型と称される。
【００１３】
金型に対して高硬度材料を使用する別の欠点は、工具鋼などの高硬度材料が概して、機械加工することが極めて困難であることである。結果として、既知のハイスループット射出成形金型は、形成のために長い機械加工時間及び高価な機械加工設備、並びに応力を緩和し、材料の硬度を最適化するために高価かつ時間のかかる機械加工後工程を必要とする。
【００１４】
共射出の一種類では、２つ以上の材料が射出成形金型キャビティに射出され、複数の材料が１つ以上のゲートを通って同時に、又はほぼ同時に金型キャビティに流入する。材料のフローは、第２の材料が第１の材料に封入されるように構成される。第３の材料は第２の材料に封入され、以下も同様に続く。この方法により、最終成形部品内で複数の材料が積層され、第１の材料は部品の最外面に曝され、第２の材料は第１の材料に完全に覆われ、第３の材料は第２の材料に完全に覆われ、以下も同様に続く。材料が金型キャビティに入るゲート領域では、少量の第２の材料、及び任意の追加材料が、外部表面に曝され得ることが理解される。共射出する時は、追加材料がフローフロントを突き抜けて部品表面に到達することのないように、第２の材料及び追加材料の少し前に第１の材料を導入し始めるのが一般的な方法である。第１の材料でゲート領域を完全に充満して追加材料を完全に封入するため、金型が完全に充満される直前に追加材料のフローを止めることも、共射出における一般的方法である。
【００１５】
１つ以上の材料を別の材料に封入する代わりに、共射出される材料を射出成形部品上で互いに重ね合わせても、又は隣接させてもよい。したがって、表面を埋め込まれた材料との接触から隔離するように共射出を用いて、一方の材料を他方の材料に埋め込むこともできるが、共射出は金型製造業者に利用可能な審美的選択を増やすその他の方法を提供することもできる。例えば、様々な色の共射出材料（すなわち、人間の目で検知可能であり、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）規定のＣＩＥ  １９７６（Ｌ*，ａ*，ｂ*）色空間基準で少なくともデルタＥ（ｄＥ）１．０として定量化されることの多い、相互識別可能に色が異なる材料）の１つ以上を導入する時の割合を変化させることで、所与の成形部品内で、ある所望の色から別の色への急激で際立った変化に限られることのない、単一部品内での色のスワールすなわち勾配を実現することが可能である。
【００１６】
共射出プロセスは一般に、金型キャビティへの材料の射出に先立ち、材料ごとに加圧するための個別の射出システムを必要とする。供給システムは、材料が一体に混合される単一のゲートに各材料を流動的に送出するように設計される。一部の共射出技術では、第１の材料を導入するゲートに隣接する位置で第２の材料を金型キャビティに導入することができ、ここで第２の材料は、第１の材料が流れて第２の材料のゲート位置を通過した後ではじめて流れ始めるような順番で配列される。これにより、第２の材料は第１の材料の凍結スキン層を貫通し、材料フローの液状中心部に流入する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従来の圧力変動型共射出システムによくある製造上の課題は、金型キャビティに導入される材料のフローフロント速度の同期の維持である（すなわち、各材料が粘度に関係なく同じ速度で移動して金型キャビティ内の材料分布が均一に維持されるように、共射出される各材料のフローフロント間の相対速度を等しく維持することが望ましいが、困難である）。射出成形機スクリュの回転速度を制御する制御装置を検知してそれと通信するセンサを用い、各材料を供給するバレルをコンピュータ制御で操作して共射出される材料の速度を制御しても、成形プロセス中に材料の流速の同期を実現しかつ維持し、射出成形される部品の材料分布の望ましくない不均一を避けるためには繰り返しの手順が必要である。
【００１８】
従来の共射出プロセスにおけるもう１つの欠点は、単一材料の射出成形と比較して、圧力変動型の共射出は、内層が外層を突き破ることを回避するために少なくとも１ｍｍの部品厚さ（他方の材料がその内部に共射出される各層ごとに０．５ｍｍの厚さ）が必要なことである。言い換えれば、第１の材料と共射出される第２の材料の十分なフローを実現するには、従来の共射出システムにおける第１の材料の厚さは少なくとも０．５ｍｍである必要がある。３つの材料の共射出が必要な場合、第１及び第２の材料の合計厚さは少なくとも１．０ｍｍである必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
図面に示された実施形態は、本質的に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な説明は、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】本開示に従って構築される射出成形機の概略図である。
【図２】図１の射出成形機で形成される薄肉部品の一実施形態を示す。
【図３】図１の射出成形機の金型内の金型キャビティにおけるキャビティ圧対時間のグラフである。
【図４】図１の射出成形機の金型アセンブリの一実施形態の断面図をである。
【図５】供給システムの斜視図である。
【図６Ａ】様々な供給システムの概略図である。
【図６Ｂ】様々な供給システムの概略図である。
【図７】マルチキャビティ金型及び共射出マニホールドを含む本開示の成形アセンブリの断面図である。
【図８】本開示の方法で共射出され、キャップの末端部に隣接したキャップの結合領域において補強されたコア材料を有する消費者製品のキャップの部分破断斜視図である。
【図９】図８の線９−９に沿った図８のキャップの断面図である。
【図１０Ａ】図８及び９のキャップの共射出中における本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートの経時的連続断面図である。
【図１０Ｂ】図８及び９のキャップの共射出中における本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートの経時的連続断面図である。
【図１０Ｃ】図８及び９のキャップの共射出中における本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートの経時的連続断面図である。
【図１０Ｄ】図８及び９のキャップの共射出中における本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートの経時的連続断面図である。
【図１１】図８及び９のキャップと類似するが、図８及び９の末端部に隣接する強化された結合領域よりもキャップの末端部から長い間隔を置かれた区域内で補強された領域を有するキャップの断面図である。
【図１２Ａ】図１１のキャップの共射出中における本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートの経時的連続断面図である。
【図１２Ｂ】図１１のキャップの共射出中における本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートの経時的連続断面図である。
【図１２Ｃ】図１１のキャップの共射出中における本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートの経時的連続断面図である。
【図１２Ｄ】図１１のキャップの共射出中における本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートの経時的連続断面図である。
【図１３】本開示の方法で共射出される動的構成要素を備えた二構成要素型トグルキャップの斜視図である。
【図１４】図１３の二構成要素型トグルキャップのメインキャップ構成要素の断面図である。
【図１５】図１３の二構成要素型トグルキャップの動的構成要素の平面図である。
【図１６Ａ】図１１及び１３の二構成要素型トグルキャップの動的構成要素を共射出する間の、本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートを示す経時的連続断面図である。
【図１６Ｂ】図１１及び１３の二構成要素型トグルキャップの動的構成要素を共射出する間の、本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートを示す経時的連続断面図である。
【図１６Ｃ】図１１及び１３の二構成要素型トグルキャップの動的構成要素を共射出する間の、本開示の成形アセンブリの金型キャビティ及びゲートを示す経時的連続断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態は概して、射出成形によって製品を生産するシステム、機械、製品、及び方法に関し、より具体的には、低一定圧力射出成形によって製品を生産するシステム、製品、及び方法に関する。
【００２１】
熱可塑性材料の溶融圧力に関して本明細書で使用される用語「低圧力」は、約４１．４ＭＰａ（６０００ｐｓｉ）以下の射出成形機のノズル付近の溶融圧力を意味する。
【００２２】
熱可塑性材料の溶融圧力に関して本明細書で使用するとき、用語「実質的に一定圧」とは、基準溶融圧力からのずれが、熱可塑性材料の物理的特性において重要な変化を生じないことを意味する。例えば、「実質的に一定の圧力」として、溶融した熱可塑性材料の粘度が有意に変化しない圧力変化が挙げられるがこれに限定されない。この点に関して、用語「実質的に一定」とは、基準溶融圧力から約３０％のずれを含む。例えば、用語「約３１．７ＭＰａ（４６００ｐｓｉ）の実質的に一定圧」とは、約４１．４ＭＰａ（６０００ｐｓｉ）（３１．７ＭＰａ（４６００ｐｓｉ）より３０％高い）〜約２２．１ＭＰａ（３２００ｐｓｉ）（３１．７ＭＰａ（４６００ｐｓｉ）よりも３０％低い）の範囲内の圧力変動を含む。溶融圧力が、前述の圧力から３０％以下で変動する限りにおいて、実質的に一定であると考えられる。
【００２３】
共射出プロセスで一定の圧力を用いることは、従来の圧力変動型プロセスに勝るいくつかの利点がある。従来の圧力変動型プロセスでは、第２の材料、又は第３の材料、（以下同様）に対する第１の材料の一定の流速を実現することは困難である。これは、材料フローが２つの独立した射出システムで制御され、また、材料がフローに対する様々なレベルの抵抗に遭遇して圧力が上下するために困難である。この圧力変化のために、２つの材料フロー間の流速が一致しなくなり、そのため材料の層厚が多様になる。結果として、フローを可能な限り均一に制御するためには、複雑なアルゴリズム及び高価な設備の使用が必要となる。更に、所望されるフローの一貫性を実現するためには、数多くの試験を行い、各試験後にプロセス設定を調整しなければならない。この繰り返しのプロセスは非常に時間がかかり、かつ高価である。また、この繰り返しのプロセスは、部品設計の変更の度に、又は１つ以上の層に新しい材料が用いられる場合に実施しなければならない。
【００２４】
定圧である場合、圧力が一定であり、また、所望の圧力を維持するための圧力調整が必要な範囲内でリアルタイムに制御システムが調整されて、両方の射出システムでこの定圧が維持されるため、流速は本質的により安定である。したがって、もし両方の射出システム（すなわち他方と共に金型に共射出される２つの材料のそれぞれの射出システム）の圧力が均等である場合、金型キャビティ内における流速もまた均等になる。これにより層厚がより均一になり、所望の層厚を実現する許容可能なプロセス設定を決定するための高度に複雑な制御アルゴリズム、高価な設備、及び時間のかかる繰り返しのプロセスが必要なくなる。このより単純、安価、高速なプロセスにより、以前は主に経済的理由から実現不可能であった用途に共射出を用いることが可能になる。以下はその一部の例である。
【００２５】
成形構成要素の中心すなわちコア内により低コストな再生樹脂を封入して、完成部品のコスト削減を実現することが可能である。以前は、設備コストのために完成部品コストがより高額であった。再生利用可能な（使用済製品由来再生利用可能品（ＰＣＲ）、及び製造過程由来再生利用可能品（ＰＩＲ）（便宜上本明細書で個別に又は集合的にＰＣＲ及びＰＩＲと称する）などの再生樹脂を含む）材料の封入は、これらの材料を、共射出される部品に含まれ得る消費可能な材料とのいかなる好ましくない直接接触からも隔離するだけでなく、ＰＣＲ及びＰＩＲ材料を視野から覆い隠す点でも有利である。例えば、ＰＣＲ及びＰＩＲを射出成形プロセスで用いるために再粉砕する時は、完成部品の外観が不均一になるのを回避するために、黒色などの暗色の着色剤を添加するのが一般的である。しかしながら、暗色又は黒色のＰＣＴ及びＰＩＲ材料を部品上に曝すことは消費者の目に心地良くない場合があるため、これらの材料をより心地良い色の材料からなるスキン層内に封入することが有利である。また、本開示のプロセス及びシステムによる費用効率の高い方法でこれが実施され得ることで、射出成形製品の製造業者の部品にＰＣＲ及びＰＩＲがより多く使われるようになり、そのためより環境にやさしい製品が生産されるようになる。
【００２６】
２つ以上の共射出される材料が金型キャビティへと搬送される時の相対圧力を変化させることなどにより、共射出される材料の相対濃度の局部的変化が実現可能である。これにより、例えば、共射出時に、より頑丈で、おそらくより高価な成形材料で厚さを増やして消費者製品用キャップの結合領域を補強することでその結合領域を強化しながらも、同じキャップの他の領域をより濃度の低いより頑丈な材料と共射出することでコスト削減することが可能となる。
【００２７】
装飾用の多色の薄肉部品を成形することが可能である。全肉厚がわずか０．５ｍｍの部品を１つ以上の別個の内層と組み合わせて成形することが可能である。以前はマルチショット成形が用いられてきたが、これには複雑な設備及び金型が必要であった。更に、高圧射出成形時に、従来の高生産（例えば、クラス１０１及び１０２）成形プロセスは、単一の材料を薄肉部品に成形することしかできなかった。第２の（コア）材料が波打って第１の（スキン）材料から逸れる、又は第１の（スキン）材料を突き破ることを回避するには、複層構造体の各層は厚さが約０．５ｍｍ以上でなければならない。したがって、ＥＶＯＨ障壁層などの高価な材料が用いられる時は、ＥＶＯＨ材料はＰＰなどの汎用樹脂よりもはるかに高価であるため、一定圧の共射出が特に有利である。ＥＶＯＨは、マルチショットシステムでは約０．５ｍｍ厚であるが、一定圧力共射出成形システムにおいては、望ましくない第２の材料が第１の材料を突き破ることもなく、わずか０．１ｍｍ厚となるだろう。
【００２８】
本開示の低一定圧力成形システム及びプロセスで実現可能なその他の共射出のケースとしては、重なり合うが、一方の材料が他方の材料に完全に封入されない２つ以上の材料の共射出が挙げられる。本開示のシステム及び方法を用いた、これらのケースに合わせて共射出され得る製品の多材料構成の例は、米国特許公開第２００５／０１７０１１３  Ａ１号及び同第２００９／０１９４９１５  Ａ１号に例示及び説明されており、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２９】
本開示の範囲に含まれる更なる代替例は、完成成形部品内で互いに隣接するが重なり合わない、共射出される材料である。本開示のシステム及び方法を用いたこれらのケースに合わせて共射出され得る製品の多材料構成の例は、米国特許出願公開２００５／０１７０１１４  Ａ１に例示及び説明されており、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３０】
資源保護運動により射出成形製品におけるサステイナブル材料（すなわち再生可能な供給源から導出可能な材料）（例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、デンプン、使用済製品由来再生利用可能品（ＰＣＲ）及び製造過程由来再生利用可能品（ＰＩＲ））の使用に対する許容及び要求が増加しているため、本開示の低一定圧力共射出は、こうした材料を、その劣った物理的特性（例えば、ＰＬＡの脆性、デンプンの感水性、並びにＰＣＲ及びＰＩＲの臭気及び不連続性）にも関わらず、増加し続ける成形製品に対して用いることを可能にする魅力的な解決策を提示する。水分に曝された時に良好に機能しないが、水分から隔離された場合に射出成形部品におけるコア材料として使用し得る様々なポリマー材料としては、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＯＨ）、ポリ（エチレン−コ−ビニルアルコール）（ＥＶＯＨ）、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）、ポリ（オキサゾリン）、ポリ（エチレングリコール）（ポリ（オキシメチレン）としても知られる）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（ヘキサメチレン（hexamethlyne）アジパミド）などのポリアミド、親水性に変性されたポリエステル、熱可塑性デンプン（ＴＰＳ）、並びに未変性デンプン及びハイブリッドブレンドが挙げられるが、これらに限定されない。一般に消費者製品、具体的には個人用衛生用品の範囲におけるＰＬＡ、デンプン、ＰＣＲ、及びＰＩＲなどの材料の使用増加に対する障害は、こうした材料が肌接触面に曝されることに対しての、又は成形パッケージ内に含まれる消費可能な流体若しくはゲル製品に関しては、これらの消費可能製品への曝露と浸出の可能性とに対しての懸念であった。もう１つの障害は、上述したように、均一性すなわち色のばらつきを隠すために黒色又は暗色の着色剤と頻繁に混合されるＰＣＲの醜い姿であった。共射出は、一方の材料を他方の材料に埋め込み、埋め込まれた材料を露出面との接触から隔離する方法として知られているが、上述のように、従来の共射出技術では、埋め込まれる材料の十分なフローを実現し、またコア材料が波打って最外部の材料から逸れる又は最外部の材料を突き破ることがないように、最外部の材料をおよそ少なくとも０．５ｍｍの比較的厚肉とすることが必要であった。（ポリプロピレン及びポリエチレンを含む）ポリオレフィンも、共射出される製品構成要素のコアとして使用するのに適した材料である。
【００３１】
高熱伝導率材料からなる金型を使用することにより、より低圧で溶融材料をこうした金型に導入することが可能である。また、導入される材料の相対速度の制御が向上したことにより、フローフロントの同期が容易になる。これらの材料をより低圧で高熱伝導率の材料製の金型に共射出する時は、第１の材料に対する第２の材料のフローを実現するためにこのように厚い外側材料を提供する必要は低減する。結果として、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）又はポリプロピレンなどの優れた物理的特性を有する薄層（すなわち０．５ｍｍ未満）の未使用成形材料にＰＬＡ、デンプン、ＰＣＲ、及びＰＩＲを埋め込んで、ＰＬＡ、デンプン、及び／又はＰＣＲの（１つ若しくはそれ以上の）層を成形部品の露出面から隔離し視界から覆い隠すことができる。上記に示したように、ＥＶＯＨ又はＰＰ層はわずか０．１ｍｍ厚であり得る。したがって、全体の厚さが０．５ｍｍさえも下回る複層共射出部品の実現が可能である。
【００３２】
本明細書にて開示する共射出の各種実施形態では、コアに発泡プラスチックを有する成形部品の形成も可能である。発泡コア部品は比較的厚い部品に対して有用となり得る。一部の実施形態では、発泡した内層に様々な方法でコーティングすることで滑らかな外層を形成することもできる。結果として、発泡コア及び／又は発泡内層を有する実施形態は、一体成形構造に製造された従来の部品と比較して、材料及び／又はコストの削減を提供することができる。
【００３３】
更に、本開示の低一定圧力共射出により、当該技術分野においてはトグルキャップ、又はフリップトップキャップとも称されるディスクトップキャップなどの、再利用可能な動的機構を有する消費者製品を高い費用効率で生産する機会が増加する。こうしたキャップの構成要素は、可動構成要素が固定構成要素に接着する傾向を回避するために、一般に互いに非類似の材料から製造される。例えば、その内壁上にシャンプーボトルの頂部と嵌合させるためのねじ山を有するディスクトップキャップの円筒形外側部分は一般にポリプロピレンなどの材料から製作され、ボトルを選択的に開閉するために用いられるトグル部分は一般にポリエチレンなどの非類似の材料から製作されるが、又はその逆もあり得る。こうしたキャップの両方の構成要素がポリプロピレンから製作される、又は両方の構成要素がポリエチレンから製作される場合、構成要素の嵌合部分が粘着力によって互いに接着して、ボトルの開閉能力を妨げ、製品の消費者受容性に悪影響を及ぼす傾向がある。しかしながら、製品が均質でない場合は製品の再生利用がより困難になるため、こうした非類似材料の使用は再生利用性に悪影響を及ぼす。
【００３４】
本開示の低一定圧力共射出を用いることで、こうした多構成要素型で動的機構を有するキャップを、接触面は非類似であるが、構成要素のうちの一方のコア、例えばトグル部分を他方の構成要素と同じ材料で成形することで、接着を回避するように成形することができる。本開示の低一定圧力共射出により、コア材料がスキン材料を突き破る実質的な危険なしに、共射出されるトグル部分のスキン層が薄肉であることが可能となる。このため、円筒形外側部分をポリプロピレンで製作することができ、また、トグル部分のコア材料も、ポリエチレンなどの非類似の材料からなるわずか０．１ｍｍ厚のスキン層内に共射出されるポリプロピレンであることができる。最終的な成果物は、非ポリプロピレンの割合が非常に小さい二構成要素型のキャップである。トグル部分のスキン層を構成するポリエチレンの濃度は、粘着の問題を回避するためには十分である一方で、再生利用性を低下させるほどには大きくない。
【００３５】
詳細に図面を参照すると、図１は、大量に薄肉部品を生産するための例示の低一定圧力射出成形装置１０（例えば、クラス１０１若しくは１０２射出金型、又は「超高生産性金型」）を示す。射出成形装置１０は、一般に、射出システム１２と、型締システム１４と、を含む。熱可塑性材料は、熱可塑性ペレット１６の形態で射出システム１２に導入され得る。熱可塑性ペレット１６は、ホッパ１８に入れられてもよく、このホッパ１８は、熱可塑性ペレット１６を射出システム１２の加熱バレル２０に供給する。熱可塑性ペレット１６は、加熱バレル２０に供給された後、往復スクリュ２２によって加熱バレル２０の端部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２２による熱可塑性ペレット１６の圧縮は熱可塑性ペレット１６を溶融させ、溶融熱可塑性材料２４を形成する。溶融熱可塑性材料は、典型的には、約１３０℃〜約４１０℃の温度で処理される。
【００３６】
往復スクリュ２２は、溶融熱可塑性材料２４をノズル２６に向かって押し、熱可塑性材料のショットを形成し、それは、金型２８の金型キャビティ３２内に射出される。溶融熱可塑性材料２４は、ゲート３０を通って射出され得、このゲート３０は、溶融熱可塑性材料２４のフローを金型キャビティ３２に向けて方向付ける。金型キャビティ３２は、金型２８の第１及び第２の金型部品２５、２７との間で形成され、第１及び第２の金型部品２５、２７は、プレス又は型締ユニット３４による圧力下で一緒に保持される。溶融熱可塑性材料２４が金型キャビティ３２に射出されながら、プレス又は型締ユニット３４は、第１及び第２の金型部品２５、２７を一緒に保持するために、２つの金型半体を分離するよう動作する射出圧力によって及ぼされる力を超えることが必要とされる型締力を加える。以下でより詳細に説明する通り、これらの型締力を支持するために、型締システム１４は金型フレーム及び金型ベースを含み、金型フレーム及び金型ベースは約１６５  ＢＨＮ超、好ましくは約２６０  ＢＨＮ未満の表面硬度を有する材料から形成され得るが、材料が容易に機械加工されるのであれば表面硬度ＢＨＮ値が２６０超の材料が使用されてよい。
【００３７】
溶融熱可塑性材料２４のショットが金型キャビティ３２内に射出されると、往復スクリュ２２は前方への移動を停止する。溶融熱可塑性材料２４は、金型キャビティ３２の形状を取り、溶融熱可塑性材料２４は、熱可塑性材料２４が固化するまで金型２８の内部で冷却する。一旦熱可塑性材料２４が固化すると、プレス３４が第１及び第２の金型部品２５、２７を放出し、第１及び第２の金型部品２５、２７が互いに離れ、完成部品が金型２８から取り出され得る。金型２８は、全体的な生産率を高めるために、複数の金型キャビティ３２を備えていてもよい。複数の金型キャビティのキャビティ形状は、互いに同一であっても、類似であっても、又は異なっていてもよい（後者は、一群の金型キャビティと考えられてもよい）。
【００３８】
コントローラー５０は、センサ５２及びスクリュコントロール３６と通信できるよう接続されている。コントローラー５０は、マイクロプロセッサ、メモリ、及び１つ以上の通信リンクを含んでもよい。コントローラー５０は、それぞれワイヤ接続５４、５６を介して、センサ５２とスクリュコントロール３６とに接続されてもよい。他の実施形態では、コントローラー５０は、無線接続、機械的接続、水圧式接続、空気圧式接続、又はコントローラー５０がセンサ５２及びスクリュコントロール３６の双方と通信することを可能にする当業者に既知である任意の他のタイプの通信接続を介して、センサ５２及びスクリュコントロール５６に接続されてもよい。
【００３９】
図１の実施形態において、センサ５２は、ノズル２６内の溶融熱可塑性材料２４の溶融圧力を（直接的又は間接的に）測定する圧力センサである。センサ５２は、コントローラー５０に送信される電気信号を発生する。次いでコントローラー５０は、スクリュコントロール３６に、ノズル２６内で溶融熱可塑性材料２４の実質的に一定な溶融圧力を維持する速度で、スクリュ２２を前進させるよう命令する。センサ５２は溶融圧力を直接的に測定することができるのと同時に、センサ５２は、溶融圧力の指標である温度、粘度、流速などの溶融熱可塑性材料２４の他の特性も測定することができる。同様に、センサ５２は、ノズル２６内に直接的に配置される必要はなく、むしろセンサ５２は、ノズル２６と流動的に接続される射出システム１２又は金型２８内の任意の場所に配置されてもよい。センサ５２は、射出された流体と必ずしも直接接触する必要はなく、別の方法で流体と動的連通してもよく、流体の圧力及び／又は他の流体特性を感知することができる。センサ５２がノズル２６内に配置されない場合は、適切な補正因子を測定された特性に適用して、ノズル２６内の溶融圧力を算定してもよい。更に他の実施形態では、センサ５２は、必ずしもノズルと流動的に接続される場所で配設されなくともよい。むしろ、センサは、第１と第２の金型部品２５、２７との間の金型分割線において、型締システム１４によって生じた型締力を測定することができる。一態様では、コントローラー５０は、センサ５２からの入力に従って、圧力を維持してもよい。
【００４０】
稼働中の閉ループコントローラー５０が図１に示されているが、他の圧力調整装置が閉ループコントローラー５０の代わりに使用されてもよい。例えば、圧力調整弁（図示せず）又は圧力逃がし弁（図示せず）が、溶融熱可塑性材料２４の溶融圧力を調整するよう、コントローラー５０に置き換わってもよい。より具体的には、圧力調整弁及び圧力逃がし弁は、金型２８の過加圧を防止することができる。金型２８の過加圧を防止するための別の代替機構は、過加圧状態が検出されると作動する警報である。
【００４１】
図２を参照すると、例としての成形部品１００が示されている。成形部品１００は薄肉部品である。成形部品は、流路の厚さＴで割られた流路の長さＬが１００を超える（すなわち、Ｌ／Ｔ＞１００）場合、概ね薄肉であると考えられる。いくつかの射出成形生産業において、薄肉部品は、Ｌ／Ｔ＞２００又はＬ／Ｔ＞２５０を有する部品として定義されている。流路の長さＬは、ゲート１０２から流路端部１０４までで測定される。薄肉部品は消費者製品産業及びヘルスケア又は医療用品産業において特によく見られる。
【００４２】
成形部品は、流路の厚さＴで割られた流路の長さＬが１００を超える（すなわち、Ｌ／Ｔ＞１００）場合、概ね薄肉であると考えられる。より複雑な構造を有する金型キャビティについては、このＬ／Ｔ比は、ゲート１０２から金型キャビティ３２の末端部までの金型キャビティ３２の長さにわたってＴ寸法を積分し、ゲート１０２から金型キャビティ３２の末端部までのフローの最長長さを決定することによって算定され得る。次いで、Ｌ／Ｔ比は、フローの最長長さを平均部品厚さで割ることによって求められ得る。金型キャビティ３２が複数のゲート３０を有する場合には、Ｌ／Ｔ比は、Ｌ及びＴを個々のゲートによって満たされた金型キャビティ３２の部分に関して積分することによって求められ、所定の金型キャビティに関する全体のＬ／Ｔ比は、いずれかのゲートに関して算定される最高のＬ／Ｔ比である。
【００４３】
薄肉部品は、射出成形においてある特定の障害を示す。例えば、流路の薄さは、材料が流路端部１０４に達する前に溶融熱可塑性材料を冷却する傾向がある。冷却が起こると、熱可塑性材料は凍結し、それ以上流れなくなり、部品は不完全となる。この問題を克服するために、従来の射出成形機は、溶融熱可塑性材料が冷却および凍結する前に急速に金型キャビティを充填するように、典型的には１０３．４ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）を超える非常に高い圧力で、溶融熱塑性材料を金型に射出する。このことは、熱可塑性材料の製造業者が非常に高い圧力で射出するように指導する理由の１つである。従来の射出成形機が高圧力で溶融プラスチックを金型に射出するもう１つの理由は、上述したように、剪断力の改善によりフロー特性が改善されることである。これらの非常に高い射出圧力は、金型２８及び供給システムを形成するために、非常に硬い材料の使用を必要とする。
【００４４】
従来の射出成形機は、金型を作製するために、工具鋼又は他の硬い材料から作製した金型を使用する。これらの工具鋼は、非常に高い射出圧力に耐えるのに十分に頑丈である一方で、工具鋼は、比較的不十分な熱伝導体である。結果として、非常に複雑な冷却システムが、金型キャビティが充填される時の冷却時間を高めるために金型に機械加工され、それにより、サイクルタイムを低減し、金型の生産性が増加される。しかしながら、これらの非常に複雑な冷却システムは、金型作製プロセスに多大な時間及び費用を付加する。
【００４５】
本発明者らは、剪断減粘性熱可塑材（最小限に剪断減粘性である熱可塑材でさえ）が、任意の有意な悪影響なく、低く実質的に一定の圧力で、金型２８に射出され得ることを発見した。これらの材料の例としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、熱可塑性エラストマー、ポリエステル、ポリエチレンフラノエート（ＰＥＦ）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）、ポリ（乳酸）、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリアミド、ポリアセタール、エチレン−α−オレフィンゴム、及びスチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーからなるポリマー並びにコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。実際に、低く実質的に一定の圧力で成形される部品は、従来の高圧力で成形される同じ部品と比較して、いくつかの優れた特性を示す。この発見は、より高い射出圧力がより良好であることを教示する産業界の従来の知恵と完全に矛盾している。理論によって束縛されることなく、低く実質的に一定の圧力で、溶融熱可塑性材料を金型２８に射出することによって、金型を通ってゲートから金型キャビティの最も遠い部分に前進する、熱可塑性材料の連続的フローフロントを作ると考えられている。低レベルの剪断力を維持することによって、熱可塑性材料は、そうでなければ従来の高圧力射出成形システムで可能と考えられるものよりもはるかに低い温度及び圧力で、液状及び流動可能なままである。
【００４６】
第１の材料に第２の異なる材料が埋め込まれる、Ｌ／Ｔが高い（すなわち約１００超）部品の共射出の量産は、従来の共射出を用いる時に、第２の材料がその内部に共射出され得るようにするために採用される上記の厚さ要件（すなわち第１の材料の最小厚さが０．５ｍｍ）のため、経済的に実現可能と考えられなかった。本開示の実質的に一定な低圧力プロセスによって、内部で第２の材料の許容可能なフローを得るために第１の材料の肉厚をより厚くする必要をもたらした剪断効果は克服される。加えて、共射出される材料の相対流速の制御に関する問題も大幅に減じられる。また、１つ以上の材料を別の材料の内部に封入することのない、重なり合う又は隣接する材料の共射出も、所望の再現可能な結果を実現するための相対流速の調整又は繰り返しの制御がそれほど必要なくなり、費用効率及び予測可能性が大幅に高まる。
【００４７】
ここで図３を参照すると、従来の高圧力射出成形プロセスに対する典型的な圧力−時間曲線が、破線２００によって示される。対照的に、開示された低一定圧力射出成形機に対する圧力−時間曲線が、実線２１０によって示される。
【００４８】
従来のケースでは、溶融圧力は、１０３．４ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）を大きく上回るまで急激に上昇し、その後、第１の時間２２０にわたって比較的高圧（１０３．４ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）超過）に保たれる。第１の時間２２０は、溶融プラスチック材料が金型キャビティに流れ込む充填時間である。その後、溶融圧力は減少し、第２の時間２３０にわたって、６８．９ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）よりは低いが、それでもなお比較的高い圧力で保持される。第２の時間２３０は、金型キャビティ内の全ての間隙が埋戻されるのを確実にするように溶融圧力が維持される填塞時間である。従来の高圧力射出成形システムにおける金型キャビティは、流路の端部からゲートへと戻るように充填される。結果として、種々の固化段階におけるプラスチックは、互いの上で填塞され、上述のように、最終製品における不均一を引き起こし得る。更に、種々の固化段階におけるプラスチックの従来の填塞によって、例えば、残留成形応力、ひけ、非最適な任意の特性など、いくつかの非理想的な材料特性をもたらす。
【００４９】
一方で、一定の低圧力射出成形システムは、単一の時間２４０にわたって、実質的に一定の低圧力で、溶融プラスチック材料を金型キャビティに射出する。射出圧力は、４１．４ＭＰａ（６，０００ｐｓｉ）未満である。実質的に一定の低圧力を使用することによって、溶融熱可塑性材料は、流路を通ってゲートから流路の端部に向かって前進する、連続的メルトフロントを維持する。したがって、プラスチック材料は、流路に沿ったあらゆる場所で相対的に均一性を維持し、より均一で一貫した最終製品が得られる。比較的均一なプラスチック材料で金型を充填することによって、最終成形部品は、従来の成形部品よりも機械的及び／又は光学的特性が良好な結晶構造を形成する。非晶質ポリマーもまた、機械的及び／又は光学的特性に優れた構造を形成し得る。更に、低一定圧力で成形される部品のスキン層は、従来の成形部品のスキン層とは異なる特性を示す。結果として、低一定圧力で成形される部品のスキン層は、従来の成形部品のスキン層よりも良好な光学特性を有することができる。
【００５０】
ノズル内で実質的に一定の低い（例えば、４１．４ＭＰａ（６０００ｐｓｉ）未満の）溶融圧力を維持することによって、より機械加工性の高い材料が金型２８を形成するために使用されてもよい。例えば、図１に示す金型２８は、１００％超のフライス機械加工指数（例えば、１００〜１０００％、１００〜９００％、１００〜８００％、１００〜７００％、１００〜６００％、１００〜５００％、１００〜４００％、１００〜３００％、１００〜２５０％、１００〜２２５％、１００〜２００％、１００〜１８０％、１００〜１６０％、１００〜１５０％、１００〜１４０％、１００〜１３０％、１００〜１２０％、１００〜１１０％、１２０〜２５０％、１２０〜２２５％、１２０〜２００％、１２０〜１８０％、１２０〜１６０％、１２０〜１５０％、１２０〜１４０％、１２０〜１３０％、１４０〜４００％、１５０〜３００％、１６０〜２５０％、若しくは１８０〜２２５％、又はこれらの百分率値のうちのいずれかにより形成される任意のその他の範囲など）、１００％超のドリリング機械加工指数（例えば、１００〜１０００％、１００〜９００％、１００〜８００％、１００〜７００％、１００〜６００％、１００〜５００％、１００〜４００％、１００〜３００％、１００〜２５０％、１００〜２２５％、１００〜２００％、１００〜１８０％、１００〜１６０％、１００〜１５０％、１００〜１４０％、１００〜１３０％、１００〜１２０％、１００〜１１０％、１２０〜２５０％、１２０〜２２５％、１２０〜２００％、１２０〜１８０％、１２０〜１６０％、１２０〜１５０％、１２０〜１４０％、１２０〜１３０％、１４０〜４００％、１５０〜３００％、１６０〜２５０％、若しくは１８０〜２２５％、又はこれらの百分率値のうちのいずれかにより形成される任意のその他の範囲など）、１００％超のドリリング機械加工指数（例えば、１００〜１０００％、１００〜９００％、１００〜８００％、１００〜７００％、１００〜６００％、１００〜５００％、１００〜４００％、１００〜３００％、１００〜２５０％、１００〜２２５％、１００〜２００％、１００〜１８０％、１００〜１６０％、１００〜１５０％、１００〜１４０％、１００〜１３０％、１００〜１２０％、１００〜１１０％、１２０〜２５０％、１２０〜２２５％、１２０〜２００％、１２０〜１８０％、１２０〜１６０％、１２０〜１５０％、１２０〜１４０％、１２０〜１３０％、１４０〜４００％、１５０〜３００％、１６０〜２５０％、若しくは１８０〜２２５％、又はこれらの百分率値のうちのいずれかにより形成される任意のその他の範囲など）、１００％超のワイヤＥＤＭ機械加工指数（例えば、１００〜１０００％、１００〜９００％、１００〜８００％、１００〜７００％、１００〜６００％、１００〜５００％、１００〜４００％、１００〜３００％、１００〜２５０％、１００〜２２５％、１００〜２００％、１００〜１８０％、１００〜１６０％、１００〜１５０％、１００〜１４０％、１００〜１３０％、１００〜１２０％、１００〜１１０％、１２０〜２５０％、１２０〜２２５％、１２０〜２００％、１２０〜１８０％、１２０〜１６０％、１２０〜１５０％、１２０〜１４０％、１２０〜１３０％、１４０〜４００％、１５０〜３００％、１６０〜２５０％、若しくは１８０〜２２５％、又はこれらの百分率値のうちのいずれかにより形成される任意のその他の範囲など）、２００％超のグラファイトシンカーＥＤＭ機械加工指数（例えば、２００〜１０００％、２００〜９００％、２００〜８００％、２００〜７００％、２００〜６００％、２００〜５００％、２００〜４００％、２００〜３００％、２００〜２５０％、３００〜９００％、３００〜８００％、３００〜７００％、３００〜６００％、３００〜５００％、４００〜８００％、４００〜７００％、４００〜６００％、４００〜５００％、又はこれらの百分率値のうちのいずれかにより形成される任意のその他の範囲など）、又は１５０％超の銅シンカーＥＤＭ機械加工指数（例えば、１５０〜１０００％、１５０〜９００％、１５０〜８００％、１５０〜７００％、１５０〜６００％、１５０〜５００％、１５０〜４００％、１５０〜３００％、１５０〜２５０％、１５０〜２２５％、１５０〜２００％、１５０〜１７５％、２５０〜８００％、２５０〜７００％、２５０〜６００％、２５０〜５００％、２５０〜４００％、２５０〜３００％、又はこれらの百分率値のうちのいずれかにより形成される任意のその他の範囲など）を有する材料によって形成してもよい。機械加工指数は、種々の材料のフライス、ドリリング、ワイヤＥＤＭ、及びシンカーＥＤＭ試験に基づく。機械加工指数を求めるための試験方法は、以下で更に詳細に説明される。材料の試料に対する機械加工指数の実施例は、以下の表１にまとめられる。
【００５１】
【表１】
0006533241.tif 000002
【００５２】
金型２８を形成するために、容易に機械加工可能な材料を使用することは、大幅に低減された製造時間、したがって製造費用の低下をもたらす。更に、これらの機械加工可能な材料は概して、工具鋼よりも良好な熱伝導率を有し、それは、冷却効率を上げ、複雑な冷却システムの必要性を低減する。
【００５３】
これらの容易に機械加工可能な材料の金型２８を形成するとき、良好な熱伝導特性を有する、容易に機械加工可能な材料を選択することも有利である。平均熱伝導率が２１０ｋＪ／ｈｒ  ｍ℃（３０ＢＴＵ／ＨＲ  ＦＴ°Ｆ）超の材料が特に有利である。特に、これらの材料は３０〜２００、３０〜１８０、３０〜１６０、３０〜１４０、３０〜１２０、３０〜１００、３０〜８０、３０〜６０、３０〜４０、４０〜２００、６０〜２００、８０〜２００、１００〜２００、１２０〜２００、１４０〜２００、１６０〜２００、１８０〜２００、４０〜２００、４０〜１８０、４０〜１６０、４０〜１４０、４０〜１２０、４０〜１００、４０〜８０、４０〜６０、５０〜１４０、６０〜１４０、７０〜１４０、８０〜１４０、９０〜１４０、１００〜１４０、１１０〜１４０、１２０〜１４０、５０〜１３０、５０〜１２０、５０〜１１０、５０〜１００、５０〜９０、５０〜８０、５０〜７０、５０〜６０、６０〜１３０、７０〜１３０、８０〜１３０、９０〜１３０、１００〜１３０、１１０〜１３０、１２０〜１３０、６０〜１２０、６０〜１１０、６０〜１００、６０〜９０、６０〜８０、６０〜７０、７０〜１３０、７０〜１２０、７０〜１１０、７０〜１００、７０〜９０、７０〜８０、７０〜１１０、７０〜１００、７０〜９０、７０〜８０、８０〜１２０、８０〜１１０、８０〜１００、若しくは８０〜９０、又はこれらの熱伝導率値のうちのいずれかにより形成される任意のその他の範囲の熱伝導率（ＢＴＵ／ＨＲ  ＦＴ°Ｆの単位で測定した）を有し得る。熱伝導率が良好で機械加工容易な材料としては、例えばＱＣ−１０（Ａｌｃｏから入手可能）、Ａｌｕｍｏｌｄ  ５００（Ａｌｃａｎから入手可能）、Ｄｕｒａｍｏｌｄ−５（Ｖｉｓｔａ  Ｍｅｔａｌｓ，Ｃｏｒｐ．から入手可能）、及びＨｏｋｏｔｏｌ（Ａｌｅｒｉｓから入手可能）が挙げられるが、これらに限定されない。良好な熱伝導率を有する材料は、熱可塑性材料からの熱を、金型の外へとより効率的に伝達する。結果として、より単純な冷却システムが使用され得る。更に、非自然平衡供給システムもまた、本明細書に記載される一定の低圧力射出成形機で使用することが可能である。
【００５４】
マルチキャビティ金型アセンブリ２８の一例を図４Ａ及び４Ｂに図示する。マルチキャビティ金型は概して、溶融熱可塑性材料をノズル２６から個々の金型キャビティ３２に方向付ける、供給マニホールド６０を含む。供給マニホールド６０は、湯口６２を含み、それは、溶融熱可塑性材料を１つ以上のランナ又は供給チャネル６４に方向付ける。各ランナは、複数の金型キャビティ３２に供給してもよい。多くの大容量射出成形機では、ランナは、溶融熱可塑性材料の流動性を強化するために加熱される。溶融熱可塑性材料の粘度が、高圧力（例えば、６８．９ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）を超える）での剪断力及び圧力変動に対して非常に敏感であるため、従来の供給マニホールドは、均一の粘度を維持するために、自然平衡である。自然平衡供給マニホールドは、溶融熱可塑性材料が湯口から任意の金型キャビティまで等距離移動するマニホールドである。更に、各流路の断面形状は同一であり、曲がり角の数及び種類は同一であり、各流路の温度は同一である。自然平衡供給マニホールドは、各成形部品が同一の処理条件及び材料特性を有するように、金型キャビティが同時に充填されることを可能にする。
【００５５】
図５は、自然平衡供給マニホールド６０の一実施例を示す。自然平衡供給マニホールド６０は、湯口６２から第１の合流部７２まで第１の流路７０を含み、ここで第１の流路７０は第２及び第３の流路７４、７６に分かれ、第２の流路は第２のゲート７８ａで終端し、第３の流路７６は第３のゲート７８ｂで終端し、各ゲートは個々の金型キャビティ（図５には示さず）のために働く。湯口６２から第２のゲート７８ａあるいは第３のゲート７８ｂのいずれかに流動する溶融熱可塑性材料は、同一距離を移動し、同一温度を経験し、同一の断面流動面積に供される。結果として、各金型キャビティは、同一の物理的特性を有する溶融熱可塑性材料で同時に充填される。
【００５６】
図６Ａは自然平衡マニホールド６０を概略的に示す。各流路７４、７６は、流路に沿った同一の位置で同一の特性を有する。例えば、合流部７２の後、各流路は、同一距離で狭くなる。更に、各流路は、同一数の金型キャビティ３２を供給する。自然平衡フローマニホールド６０は、同一の塑性フロー特性を維持するために、かつ均一の部品を確保するために、高圧力射出成形機に不可欠である。
【００５７】
一方で、図６Ｂは人工平衡マニホールド１６０を示す。本明細書に開示される低一定圧力射出成形機は、低一定圧力で射出される熱可塑性材料が、流路特性の差による圧力差又は剪断力差にそれほど敏感ではないため、人工平衡マニホールド１６０、及び非平衡マニホールド（図示せず）でさえ、使用されることを可能にする。言い換えれば、低一定圧力で射出される熱可塑性材料は、流路の長さ、断面積、又は温度の差にかかわらず、ほぼ同一の材料及びフロー特性を保持する。結果として、金型キャビティを、同時にではなく順次に充填することができる。
【００５８】
図６Ｂの人工平衡マニホールド１６０は、湯口６２と、第１の流路１７４と、第２の流路１７６と、を含む。第１の流路１７４は第１のゲート１７８ａで終端し、第２の流路１７６は第２のゲート１７８ｂで終端する。本実施形態では、第１の流路１７４は第２の流路１７８よりも短い。人工平衡マニホールド１６０は、マニホールド１６０を通って流動する材料が、自然平衡マニホールドと同様に、各キャビティに平衡フローを提供するように、流路のいくつかの他のパラメータ（例えば、断面積又は温度）を変化させる。言い換えれば、第１の流路１７４を通って流動する熱可塑性材料は、第２の流路１７６を通って流動する熱可塑性材料にほぼ等しい溶融圧力を有する。人工平衡又は非平衡供給マニホールドが異なる長さの流路を含むことができるため、人工平衡又は非平衡供給マニホールドははるかに効率的に空間を利用することができる。更に、供給チャネル及び対応するヒータバンドチャネルは、より効率的に機械加工され得る。更に、自然平衡供給システムは、異なる偶数の金型キャビティ（例えば、２、４、８、１６、３２など）を有する金型に限定される。人工平衡又は非平衡供給マニホールドは、任意の数の金型キャビティへと溶融熱可塑性材料を搬送するように設計され得る。
【００５９】
人工平衡供給マニホールド１６０はまた、熱いランナ中の溶融熱可塑性材料への伝熱を強化し、したがって熱可塑性材料のフローを強化するために、高い熱伝導率を有する材料から構築されてもよい。より具体的には、人工平衡供給マニホールド１６０は、材料費を更に低減し、全システム内の伝熱を強化するために、金型と同一の材料から構築されてもよい。
【００６０】
ここで図７を参照すると、共射出マニホールド１８０が図示される。マニホールドは、成形製品の内壁及び外壁すなわち「スキン層」の形成に用いられる第１の材料１８４用の第１の機械ノズル経路１８２、並びに成形製品のコアの形成に用いられる第２の材料１８８用の第２の機械ノズル経路１８６を含む。共射出マニホールド１８０は、第１及び第２の材料１８４、１８８を各金型キャビティ１９４内に入れるために、ホットチップ式開口部１９２の位置で第２のマシンノズル経路１８６を第１のマシンノズル経路１８２内に入れ子にする共射出先端部１９０を含む。本開示の射出成形アセンブリは低一定圧力（すなわち４１．４ＭＰａ（６，０００ｐｓｉ）未満の射出圧力）で動作するため、第１及び第２の材料１８４、１８８は金型キャビティ１９４に一定の流速で導入され、金型キャビティ１９４をホットチップ式開口部１９２から金型キャビティの反対端部１９６まで充填する均一なフローフロントを形成する。
【００６１】
第１の材料１８４は、第２の材料１８８が波打ってスキン層から逸れる、又はスキン層を突き破ることなしに、スキン層の厚さがわずか０．１ｍｍとなるように成形することができる。このように薄いスキン層を有する材料を共射出し得ることによって、射出成形製品におけるポリ乳酸（ＰＬＡ）、デンプン、アクリル、使用済製品由来の再生利用可能品（ＰＣＲ）、及び製造過程由来の再生利用可能品（ＰＩＲ）の劣った物理的特性、例えばＰＬＡの脆性、デンプン及びアクリルの感水性、並びにＰＣＲの臭気及び不連続性にも関わらず、これらをより大いに使用することが可能となる。これは、第２の（コア）材料１８８として用いられるこれらの材料が、ＥＶＯＨ又はナイロンなどの優れた物理的特性を有する未使用材料であり得るスキン層によって視界から遮断され、消費者製品容器内に分配される消費可能な製品との接触から遮断され、また使用者の肌との接触から遮断されるためである。
【００６２】
図８、９、及び１０ａ〜１０ｄは、脱臭剤などの消費可能な製品を保持するなどの目的で容器（図示せず）からキャップ２００を取り外すために集中した外力がキャップ２００にかかると考えられるところのキャップ２００の領域１９８の局部的強化を実現するための図７の共射出システムと類似する共射出システムの使用を示す。外力がかかると考えられるキャップ２００の本領域では、キャップ２００が変形に抵抗することが重要である。さもなければ、容器から一旦取り外されたキャップ２００は、容器と適切に再嵌合せず密封閉鎖を提供し得ない。しかしながら、キャップ２００の全体が補強されて製作される必要はない。本開示の共射出は、集中した外力を最も受けやすいキャップ２００の領域１９８のみに補強を限定することを可能にする。
【００６３】
図１０Ａ〜１０Ｄに図示される通り、スキン層の形成に用いられる第１の材料２０２は第２の材料２０６と合わせて金型キャビティ２０４に共射出される。第２の材料２０６は第１の材料２０２と比べてより耐変形性であり得るが、第１の材料２０２より高価にもなり得る。２つの材料２０２、２０６は一定のフローフロント２０８を有し、低一定圧力で金型キャビティに射出すなわち搬送される。フローフロント２０８は、金型キャビティ２１０が充填される間に第１及び第２の材料２０２、２０６との間で一定の相対圧力を維持するための背圧を提供する。期間ｔ＝１（図１０Ａ）、ｔ＝２（図１０Ｂ）、及びｔ＝３（図１０Ｃ）の間、制御システムは第１及び第２の材料２０２、２０６の相対圧力が一定となるように操作される。第１の材料２０２と比較してより頑丈な第２の材料２０６の、領域１９８における濃度を上昇させるために、期間ｔ＝４（図１０Ｄ）の間、制御システムは第１の材料２０２に対する第２の材料２０６の搬送圧力を上昇させるように操作される。これは、第２の材料２０６の搬送を制御するマシンノズルの圧力を上昇させること、第１の材料２０２の搬送を制御するマシンノズルの圧力を低下させること、又はこれらを組み合わせることによって実現可能である。上昇した第２の材料２０６の相対圧力により、相対圧力の差が維持される間、フローフロント２０８のすぐ上流における第２の材料２０６の濃度は第１の材料２０２を上回る。
【００６４】
図１１及び１２Ａ〜１２Ｄに図示される通り、第１の（スキン層）材料２１２と比べて第２の（コア）材料２１６の濃度がより高く、領域１９８よりもキャップ２１０の終端部の上流に離間配置される局部領域２１１を有するキャップ２１０の成形を所望する場合、期間ｔ＝４よりも前、例えばｔ＝３の期間に、第２の材料２１６の搬送を制御するマシンノズルの圧力を上昇させる、第１の材料２１２の搬送を制御するマシンノズルの圧力を低下させる、又はこれらを組み合わせて、続いて第１の材料２１２の相対圧力を上昇させることで、第１の材料２１２に対する第２の材料２１６の搬送圧力を上昇させるように制御システムを操作して得ることができる。領域２１１における第２の材料２１６の濃度上昇が、フローフロント２１８に向かう第１の材料２１の更なるフローを遮るプラグ又はスラグのように機能する傾向を有し得るため、第１及び第２の材料２１２、２１６を補強領域２１１の下流のフローフロント２１８に最も近い所望の相対厚さに戻すために、少なくとも非常に短い期間、第２の材料２１６の搬送を制御するマシンノズルの搬送圧力を、期間ｔ＝３より前のマシンノズルの圧力より更に低い圧力へと低下させる（すなわち、第２の期間において、第１の材料に対する第２の材料の搬送圧力の上昇量を超える量を第１の材料に対する第２の材料で低下させる）などの過補償をする必要がある場合がある。
【００６５】
上述したように、本開示の共射出システム及び方法は、跳ね上げ式注ぎ口などの動的構成要素を有するディスクトップ及びその他の射出成形キャップの均質性、ひいては再生利用性を向上させるために用いることができる。図１３〜１５及び１６Ａ〜１６Ｃで示したように、二構成要素型キャップ２５０は、ボトルに固定可能な一般的に円筒形の構成要素などの固定構成要素２５２と、固定要素２５２の周縁上に提供される、回転軸２５６あたりなどの開放位置（図１５の仮想線で示す）と閉鎖位置との間を切り替える動的構成要素２５４と、を含む。
【００６６】
動的構成要素２５４は、スキン層を形成する第１の材料２５８と、コア材料を形成する第２の材料２６０と、を含む、２つの共射出材料から製作される。粘着による固定構成要素２５２と動的構成要素２５４との間の接着を避けるため、固定構成要素２５２と動的構成要素２５４との接触面はすべて互いに非類似であるべきである。均質性を向上させ、それによって再生利用性を向上させるために、固定構成要素２５２の全体が第２の材料２６０から成形されてもよい。本開示の低一定圧力共射出により、厚さが０．５ｍｍ未満でかつわずか０．１ｍｍの第１の材料２５８などのスキン層内で第２の材料２６０などの封入材料の成形が可能となるため、キャップ２５０の全含有率を、第２の材料２６０に対する第１の材料２５８の濃度が、キャップ２５０が実質的に第２の材料２６０から製作されると見なされるほどわずかに含まれるようにしてもよい。固定構成要素２５２と動的構成要素２５４との両方で材料が均一であることの問題は、第１の材料２５８のスキン層によって克服される。しかしながら、第２の材料２６０が再生利用可能である限り、スキン層の存在で再生利用性が有意に損なわれることはない。第２の材料２６０は、接着すなわち粘着の問題を避けるために第１の材料２５８に完全に封入される必要はない。第２の材料２６０が（第１の材料２５８によって）、固定構成要素２５２と直接接触するように構成された動的構成要素２５４の露出面の全てから隔離されていれば十分である。
【００６７】
ドリリング及びフライス機械加工性指数試験方法  以下に記載される注意深く制御された試験方法で代表的な材料を試験することによって、上記の表１に列挙されるドリリング及びフライス機械加工性指数を求めた。
【００６８】
材料の一片をドリリング又はフライスするために必要とされるスピンドル負荷を測定することによって、各材料の機械加工性指数を求め、他の全ての機械条件（例えば、機械テーブル供給速度、スピンドルｒｐｍなど）は、種々の材料間で一定に保持した。スピンドル負荷は、ドリリング又はフライスデバイスに対して、１４００ｒｐｍで１０１．７Ｊ（７５ｆｔ−ｌｂ）の、測定されたスピンドル負荷の最大スピンドルトルク負荷に対する割合として報告される。１１１７鋼に対するスピンドル負荷と試験材料に対するスピンドル負荷との間の割合として、指数百分率を計算した。
【００６９】
試験フライス又はドリリング機械は、Ｈａａｓ  ＶＦ−３  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ  Ｃｅｎｔｅｒであった。
【００７０】
【表２】
0006533241.tif 000003
【００７１】
【表３】
0006533241.tif 000004
【００７２】
全試験に対して、「フラッドブラスト」冷却を使用した。冷却剤は、Ｋｏｏｌｒｉｔｅ  ２２９０であった。
【００７３】
ＥＤＭ機械加工性指数試験方法
以下に記載される注意深く制御された試験方法で代表的な材料を試験することによって、上記の表１に列挙されるグラファイト及び銅シンカーＥＤＭ機械加工性指数を求めた。
【００７４】
範囲（詳細は以下）を種々の試験金属に焼き付ける時間を測定することによって、種々の材料に対するＥＤＭ機械加工性指数を求めた。１１１７鋼に焼き付ける時間の、同一範囲を他の試験材料に焼き付けるために必要とされる時間に対する割合として、機械加工性指数百分率を計算した。
【００７５】
【表４】
0006533241.tif 000005
【００７６】
【表５】
0006533241.tif 000006
【００７７】
【表６】
0006533241.tif 000007
【００７８】
開示された低一定圧力射出成形機は、容易に機械加工可能な材料から構築される金型を有利に利用する。結果として、開示された低一定圧力射出成形金型（したがって、及び開示された低一定圧力射出成形機）は、より安価かつ迅速に製造可能である。加えて、開示された低一定圧力射出成形機は、より広いプラテン幅、タイバーの間隔の増加、タイバーの除去、より速い運動を促進するためのより軽量の構造物、及び非自然平衡供給システムなど、より可撓性の支持構造及びより適応性のある搬送構造を利用することが可能である。したがって、開示された低一定圧力射出成形機は、搬送の必要性に合うように改善されることができ、特定の成形部品に対してより容易にカスタマイズ可能である。
【００７９】
本明細書において、「実質的に」、「約」、及び「およそ」という用語は、特別の定めのない限り、任意の定量的な比較、値、測定値、又は他の表現に帰属される場合がある、本質的な不確定度を表すために利用される得ることに留意すべきである。これらの用語はまた、本明細書では、定量的表現が、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。特に本明細書中で定義されている場合を除き、「実質的に」、「約」、及び「およそ」という用語は、記載された基準値の２０％以内の範囲にある定量的な比較、値、測定値、又は他の表現を意味する。
【００８０】
本明細書で開示される任意の実施形態の一部分、複数の部分、又は全ては、以下に記載するものを含む当該技術分野で周知される他の実施形態の一部分、複数の部分、又は全てと組み合わせることが可能である。
【００８１】
本開示の実施形態は、２０１２年５月２１日出願の米国特許出願第１３／４７６，０４５号、標題「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ａｔ  Ｌｏｗ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」（出願人案件１２１２７）において開示され、米国特許出願公開２０１２−０２９４９６３  Ａ１として公開される低一定圧射出成形に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８２】
本開示の実施形態は、２０１２年５月２１日出願の米国特許出願第１３／４７６，０４７号、標題「Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  ａ  Ｌｏｗ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」（出願人案件１２１２８）において開示され、米国特許出願公開第２０１２−０２９１８８５  Ａ１として公開される圧力制御に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８３】
本開示の実施形態は、２０１２年２月２４日出願の米国特許出願第６１／６０２，７８１号、標題「Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｃｏｏｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」（出願人案件１２１２９Ｐ）において開示される簡素化冷却システムに関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８４】
本開示の実施形態は、２０１２年５月２１日出願の米国特許出願第１３／４７６，０７３号、標題「Ｎｏｎ−Ｎａｔｕｒａｌｌｙ  Ｂａｌａｎｃｅｄ  Ｆｅｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ａｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」（出願人案件１２１３０）において開示され、米国特許出願公開２０１２−０２９２８２３  Ａ１として公開される非自然平衡供給システムに関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８５】
本開示の実施形態は、２０１２年５月２１日出願の米国特許出願第１３／４７６，１９７号、標題「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ａｔ  Ｌｏｗ，Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」（出願人案件１２１３１Ｑ）において開示され、米国特許出願公開２０１２−０２９５０５０  Ａ１として公開される低い実質的一定圧力での射出成形に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８６】
本開示の実施形態は、２０１２年５月２１日出願の米国特許出願第１３／４７６，１７８号、標題「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ａｔ  Ｌｏｗ，Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」（出願人案件１２１３２Ｑ）において開示され、米国特許出願公開２０１２−０２９５０４９  Ａ１として公開される低い実質的一定圧での射出成形に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８７】
本開示の実施形態は、２０１３年２月１２日出願の米国特許出願第１３／７６５，４２８号、標題「Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ  Ｃｏｏｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｒ  ａ  Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｃｏｏｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｅｘｏｔｉｃ  Ｃｏｏｌｉｎｇ  Ｆｌｕｉｄｓ」（出願人案件１２４５３Ｍ）において開示される簡素化冷却システムを有する成形方法に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８８】
本開示の実施形態は、２０１２年５月２１日出願の米国特許出願第１３／４７６，５８４号、標題「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｗａｌｌ  Ｐａｒｔｓ」（出願人案件１２４８７）において開示される薄肉部品の成形方法に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８９】
本開示の実施形態は、２０１２年１１月８日出願の米国特許出願第１３／６７２，２４６号、標題「Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄ  Ｗｉｔｈ  Ｆａｉｌ  Ｓａｆｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ」（出願人案件１２６５７）において開示されるフェイルセーフ機構を備える成形方法に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９０】
本開示の実施形態は、２０１２年１１月２０日出願の米国特許出願第１３／６８２，４５６号、標題「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ａ  Ｈｉｇｈ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ」（出願人案件１２６７３Ｒ）において開示される高生産性成形方法に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９１】
本開示の実施形態は、２０１２年１１月２０日出願の米国特許出願第６１／７２８，７６４号、標題「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  ａｎｄ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ  Ｃａｓｔｏｒ  Ｏｉｌ」（出願人案件１２６７４Ｐ）において開示される特定の熱可塑材の成形方法に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９２】
本開示の実施形態は、２０１２年１１月２１日出願の米国特許出願第６１／７２９，０２８号、標題「Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｓｉｚｅ  Ｒｕｎｎｅｒ  ｆｏｒ  ａｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄ  Ｓｙｓｔｅｍ」（出願人案件１２６７７Ｐ）において開示されるランナシステムに関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９３】
本開示の実施形態は、１９９８年３月１７日発行の米国特許第５，７２８，３２９号、標題「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ  ａ  Ｍｏｌｔｅｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  ｉｎｔｏ  ａ  Ｍｏｌｄ  Ｃａｖｉｔｙ」（出願人案件１２４６７ＣＣ）において開示される成形プロセスの制御方法に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９４】
本開示の実施形態は、１９９８年２月１０日発行の米国特許第５，７１６，５６１号、標題「Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」（出願人案件１２４６７ＣＲ）において開示される成形プロセスの制御方法に関する実施形態と合わせて用いることができ、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９５】
本明細書で例示及び記載された製品の様々な実施形態が、低一定圧力射出成形プロセスによって作製されてもよいことはここで明らかである。本明細書では、消費財を含む製品又は消費財製品自体を特に参照したが、本明細書で検討した低一定圧力射出成形方法が、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好適であり得ることは明らかである。
【００９６】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らないかぎり、そのような寸法のそれぞれは、記載された値及びその値の前後の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ミリメートル」として開示される寸法は、「約４０ミリメートル」を意味するものである。
【００９７】
任意の相互参照又は関連特許若しくは関連出願を包含する本明細書に引用される全ての文献は、明確に除外ないしは別の方法で限定されない限り、その全てを本明細書中に参照により組み込まれる。いずれの文献の引用も、こうした文献が本願で開示又は特許請求される全ての発明に対する先行技術であることを容認するものではなく、また、こうした文献が、単独で、あるいは他の（複数の）参照文献とのあらゆる組み合わせにおいて、こうした発明のいずれかを参照、教示、示唆又は開示していることを容認するものでもない。更に、本文書において、用語の任意の意味又は定義の範囲が、参考として組み込まれた文書中の同様の用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合には、本文書中で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。
【００９８】
本発明の特定の実施形態が例示され記載されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には自明であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのようなすべての変更及び修正を添付の特許請求の範囲で扱うものとする。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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