(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型と連絡した二段階射出成形機を動作させる方法であって、前記成形機が溶融材料を製造するための可塑化スクリュー、射出プランジャを備えた射出ポット、ならびに前記射出ポット、前記可塑化スクリュー及び前記金型の間に配置された分配バルブを含み、前記分配バルブが前記射出ポットを前記可塑化装置及び前記金型と交互に流体が連通するよう配置するために動作可能であり、前記方法が、
（ａ）予め可塑化した量の溶融材料を前記射出ポットから前記分配バルブを介して前記金型へ注入するステップを含み、
（ｂ）先に注入されたショットが前記金型中で冷却するまでの保持期間の間待機させ、熱収縮を補償するために前記金型を充填するための追加の材料を注入するステップを含み、
（ｃ）前記ショットを冷却する冷却期間の間待機するステップを含み、
（ｄ）前記ショットが冷却されたとき、前記金型を開いて得られた完成品を前記金型から取り出すステップを含み、
（ｅ）前記金型を閉じ、前記金型の次の射出動作のための準備を整えるステップを含み、
（ｆ）ステップ（ａ）乃至ステップ（ｅ）と同時に、
（ｉ）前記可塑化装置においてある量の溶融材料を可塑化するステップを含み、
（ｉｉ）前記射出ポットの容積がその中に収容される溶融体の体積と実質上等しくなるよう、可塑化スクリューの回転及び軸方向の移動と射出プランジャの軸方向の移動の、それぞれを制御手段を用いて制御して整合させることにより、前記の量の溶融材料を前記分配バルブを介して前記射出ポットに移送するステップを含み、
（ｇ）各射出サイクル毎にステップ（ａ）乃至ステップ（ｆ）を繰り返すことを含み、
該工程（ｆ）（ｉｉ）において、該射出プランジャの軸方向の移動速度をNaxialplunger、該射出ポットの断面積をAsp、移送時間をTt、射出のショットサイズの体積をVss、移送前に製造された溶融材料の体積をVpre、該可塑化スクリューの回転速度をNrotationalscrewとしたとき、
【数１】
0004251512.tif 000008
の関係を満足するように制御される、二段階射出成形機の動作方法。
【請求項２】
二段階射出成形機において材料を可塑化し、得られた溶融材料を射出ポットに移送する方法であって、
（ｉ）可塑化スクリューを選択した速度で回転させて、選択した時間内に所望の量の前記溶融材料を生成させるステップを含み、
（ｉｉ）前記可塑化スクリュー中に既定量の溶融材料が蓄積したときを決定し、前記成形機内の前記可塑化スクリューと射出ポットとの間に流体を流通させ、前記回転を維持しながら前記スクリューを軸方向に移動させ、前記溶融材料を前記スクリューから前記射出ポットへ移送するステップを含み、
（ｉｉｉ）前記溶融材料を前記射出ポットに移送する際に、該射出ポット容積がその中に収容される溶融材料の体積と実質上等しくなるように、可塑化スクリューの回転及び軸方向の移動と射出プランジャの軸方向の移動のそれぞれを、制御手段を用いて制御して整合させるステップを含み、ここで、該射出プランジャの軸方向の移動速度をNaxialplunger、該射出ポットの断面積をAsp、移送時間をTt、射出のショットサイズの体積をVss、移送前に製造された溶融材料の体積をVpre、該可塑化スクリューの回転速度をNrotationalscrewとしたとき、
【数２】
0004251512.tif 000009
の関係を満足するように制御され、
（ｉｖ）前記射出ポットと射出ノズルとの間に流体を流通させて前記溶融材料を前記射出ポットから前記ノズルを介して押し出し、これと同時にステップ（ｉ）乃至（ｉｉｉ）を再実行するステップを含む、
二段階射出成形機における材料の可塑化及び溶融体の移送方法。
【請求項３】
二段階射出成形機において材料を可塑化し得られた溶融材料を射出ポットに移送するシステムであって、
粒状材料を受け取るための可塑化スクリュー及びバレルを含み、
前記スクリューが前記材料の粒子を受け取り、前記材料を前記バレル内で溶融し圧縮するように、前記バレル内で前記スクリューを回転させるための回転駆動手段を含み、
前記バレル内で前記スクリューを軸方向に移動させてそこから溶融体を押し出すための軸方向への駆動手段を含み、
前記バレルから溶融体を受け取る射出ポットを含み、
前記射出ポットから溶融体を押し出すための射出プランジャを含み、
前記射出ポットを前記バレル及び射出ノズルに交互に流体を流通させるよう配置するための分配バルブを含み、
前記バレル中に所定量の溶融体が蓄積すると、前記蓄積した溶融体が前記バレルから前記射出ポットに押し出され、前記射出プランジャが移動して前記射出ポットの容積が前記射出ポット内に収容された溶融体の体積と実質上等しくなるように、前記スクリューの回転速度、前記軸方向の駆動手段、前記分配バルブ及び前記射出プランジャを制御するために動作可能な制御手段であって、更に前記射出ポット内に所定量の溶融体が収容されると、前記溶融体を前記射出ポットから射出ノズルを介して金型に押し出すよう前記射出プランジャを動作するために動作可能な制御手段を含み、
溶融体を該バレルから該射出ポットに押し出すとき、該射出プランジャの軸方向の移動速度をNaxialplunger、該射出ポットの断面積をAsp、移送時間をTt、射出のショットサイズの体積をVss、移送前に製造された溶融材料の体積をVpre、該可塑化スクリューの回転速度をNrotationalscrewとおくと、
【数３】
0004251512.tif 000010
の関係を満足するように制御される、
二段階射出成形機における材料の可塑化及び溶融体の移送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二段階の即ち予備可塑化を行う射出成形機のための改良された方法及びシステムに関する。特に、本発明は従来の技術を用いて製造された物品と比較してアセトアルデヒド含有量が低い予備成形物及び他の物品の成形に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
飲料容器などは一般にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材料でできたパリソン即ち予備成形物を吹込成形することにより製造される。このようなＰＥＴの再加熱及びブロー事前成形物は一般に往復スクリューまたは二段階射出装置のいずれかを備えた射出成形装置により製造される。
【０００３】
往復スクリュー型は概念的に単純であり、低コストで製造できるため、広く用いられている。このシステムでは、ホッパ中に粒状の熱可塑性ポリマーの供給が続けられ、この粒状熱可塑性ポリマーが一定の直径を有する加熱されたバレル中に入れた可塑化スクリューの入口端部に送り込まれる。スクリューの螺旋形ねじ山が粒子をスクリューに沿って運搬し、その際に粒子の集合体は圧縮され、加熱されたバレルの表面を摩擦する。この動作により、バレルから伝導されたある程度の熱の他に摩擦熱が生じる。しかしながら、スクリューによって粒子に与えられるエネルギーの大部分は剪断力により生じたものである。粒子は相対的に移動する２つの表面、即ちスクリューの谷径とバレルの内径との間で剪断される。スクリューの谷径はスクリューの出口端部に近くなるにつれて大きくなるので、この剪断動作により発生する熱はバレルの長さに沿って増大し、これによりポリマー材料の均一に溶融した集合体が形成される。
【０００４】
スクリューの排出端部を越えた空間に所望の量のポリマーが蓄積すると、スクリューは回転を停止する。次にスクリューはプランジャとして機能し、前方に移動して所望の量のポリマー溶融体即ち「ショット」を１つまたはそれより多くのキャビティを有する１つまたは複数の金型中に押し出す。このポリマー溶融体はこれらのキャビティ内で冷却され、完成した成形品が１つまたは複数の金型から取り出される。
【０００５】
二段階即ち予備可塑化を行う射出システムは往復スクリューシステムと類似している。しかし、この二段階射出システムにおいては、可塑化または押出しスクリューの役割は材料の溶融に限定されており、溶融プラスチックの射出金型への射出は別の射出ポット及び射出プランジャまたはピストンシステムにより達成される。
【０００６】
二段階射出システムは米国特許第３，１１７，３４８号でReesにより初めて用いられた。米国特許第４，９６６，５４５号においてBrown等は１つの射出ポットを用いて同一の金型キャビティ中の同一の樹脂の計量された２つの射出を連続的に行う方法及び装置を記載している。Van Appledornの米国特許第４，４６０，３２４号は射出ポット中のプランジャの射出速度を制御することによりプラスチック材料の金型への射出速度を制御する方法を記載している。
【０００７】
多層アプリケーションについては、Schadの米国特許第４，７１７，３２４号（本発明の譲受人と同一譲受人に譲渡されている）は多数個取り金型の各キャビティに送り込まれるそれぞれ異なる樹脂ごとに１つの、複数の射出ポットを用いたアプリケーションを記載している。
【０００８】
二段階射出機における機能の分離は、更に自由度を与えて各々の工程を比較的独立した方法で最適化することを可能とする。溶融体の高速での移送は、溶融体の流動に対する抵抗のため、通常その溶融体を高剪断速度にさらす。溶融体に対する過度の高剪断速度、及びそれに関連する加熱の影響は分解生成物形成の要因となる。ＰＥＴの標準的な加工の間に生成する主要な分解生成物はアセトアルデヒドである。飲料のボトル、水のボトル、及び食品の容器などの成形品中におけるこのアセトアルデヒドの存在は、濃度レベルが非常に低いとしても味覚の観点からみて極めて有害である。従って、可塑化スクリューの最適化において焦点となるのは、溶融体の生産性を維持しながらポリマーの分解を低減することである。
【０００９】
可塑化機能を射出機能から分離することは、可塑化スクリューのほぼ連続的な運転を可能とする。即ちスクリューは溶融体を可塑化ユニットから射出ユニットへ移送する直前に瞬間的に停止するだけである。この動作モードは、Banksの米国特許第５，２８１，３８４号に開示されるように、用いる回転速度を低下させ、従って可塑化の間に発生した剪断熱量を減少させることによって溶融したポリマーの分解を低減させることを可能とする。更に、スクリューがほぼ連続的なモードで動作しているため、標準的な往復スクリュー射出ユニットと比較してスクリューの直径を小さくすることができるので、生ずる分解の量が減少する。このサイズの低減は溶融体の全滞留時間即ち材料が溶融状態にある時間の長さを短縮し、それにより過度の加熱により生じる分解生成物を減少させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、従来の二段階射出システムはアセトアルデヒドまたは他の分解生成物の量が許容レベルにある予備成形物及び他の物品を製造する。操作温度、スクリューの速度、背圧、溶融体の移送圧力、溶融体の移送速度、及び特定の樹脂材料及びショットのサイズなどの他の要因は全て溶融体中のアセトアルデヒドの最終レベルを決定する際の重要な要因である。これらの要因が全て組み合わされた場合に、従来技術の方法は仕様に適合することがわかったが、アセトアルデヒドまたは他の分解生成物の許容範囲の上限にこのプロセスを常に制御することは極めて困難である。従って、完成品のアセトアルデヒド及び/または他の分解生成物の含有量を低減させるための解決策が求められている。
【００１１】
本発明の１つの目的は、ポリマー分解生成物を低減させるための、従来技術の不都合を回避しまたは緩和する新規な方法及びシステムを提供することである。
【００１２】
特に、本発明は、射出成形機の可塑化及び移送機能を改良することにより完成品のアセトアルデヒド含有量を低減する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従うと、金型と連通する二段階射出成形機の動作方法が提供され、この機械は溶融材料を製造するための可塑化スクリュー、射出プランジャを備えた射出ポット、ならびに射出ポット、可塑化スクリュー及び金型の間に配置された分配バルブを含み、この分配バルブは射出ポットを可塑化装置及び金型と交互に流体が流通するよう配置するために動作可能であり、この方法が、
（ａ）予め可塑化した量の溶融材料を射出ポットから分配バルブを介して金型へ注入するステップを含み、
（ｂ）先に注入されたショットが金型中で冷却するまでの保持期間の間待機させ、熱収縮を補償するために金型を充填するための追加の材料を注入するステップを含み、
（ｃ）ショットを冷却する冷却期間の間待機するステップを含み、
（ｄ）ショットが冷却されたとき、金型を開いて得られた完成品を金型から取り出すステップを含み、
（ｅ）金型を閉じ、金型の次の射出動作のための準備を整えるステップを含み、
（ｆ）ステップ（ａ）乃至ステップ（ｅ）と同時に、
（ｉ）可塑化装置においてある量の溶融材料を可塑化するステップを含み、
（ｉｉ）射出ポットの容積がその中に収容される溶融体の体積と実質上等しくなるよう、可塑化スクリューの回転及び軸方向運動を射出プランジャの軸方向運動と整合させることにより、この量の溶融材料を分配バルブを介して射出ポットに移送するステップを含み、
（ｇ）各射出サイクル毎にステップ（ａ）乃至ステップ（ｆ）を繰り返すことを含む。
【００１４】
本発明のもう一つの態様に従うと、二段階射出成形機において材料を可塑化し、得られた溶融材料を射出ポットに移送する方法が提供され、この方法が、
（ｉ）可塑化スクリューを選択した速度で回転させて、選択した時間内に所望の量の溶融材料を生成させるステップを含み、
（ｉｉ）可塑化スクリュー中に所定の量の溶融材料が蓄積したときを決定し、成形機内の可塑化スクリューと射出ポットとの間に流体を流通させ、回転を維持しながらスクリューを軸方向に移動させ、溶融材料をスクリューから射出ポットへ移送するステップを含み、
（ｉｉｉ）射出ポット容積がその中に収容される溶融材料の体積と実質上等しくなるように、溶融材料が射出ポットに入る際に射出ポットの容積を増大させるステップを含み、
（ｉｖ）射出ポットと射出ノズルとの間に流体を流通させて溶融材料を射出ポットからノズルを介して押し出し、これと同時にステップ（ｉ）乃至（ｉｉｉ）を再実行するステップを含む。
【００１５】
本発明の更に別の態様に従うと、二段階射出成形機において材料を可塑化し得られた溶融材料を射出ポットに移送するシステムが提供され、このシステムが、
粒状材料を受け取るための可塑化スクリュー及びバレルを含み、
スクリューが材料の粒子を受け取り、材料をバレル内で溶融し圧縮するよう、バレル内でスクリューを回転させるための回転駆動手段を含み、
バレル内でスクリューを軸方向に移動させてそこから溶融体を押し出すための軸方向への駆動手段を含み、
バレルから溶融体を受け取る射出ポットを含み、
射出ポットから溶融体を押し出すための射出プランジャを含み、
射出ポットをバレル及び射出ノズルに交互に流体を流通させるよう配置するための分配バルブを含み、
バレル中に所定量の溶融体が蓄積すると、蓄積した溶融体がバレルから射出ポットに押し出され、射出プランジャが移動して射出ポットの容積が射出ポット内に収容された溶融体の体積と実質上等しくなるように、スクリューの回転速度、軸方向駆動手段、分配バルブ及び射出プランジャを制御するために操作可能な制御手段であって、更に射出ポット内に所定量の溶融体が収容されると、溶融体を射出ポットから射出ノズルを介して金型に押し出すよう射出プランジャが動作するために動作可能な制御手段を含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付の図面を参照しながら以下に記載するが、これらは単に例示目的で示すものである。図１を参照すると、一般的な二段階型射出成形機が実質上固定されたプラテン及び移動可能なプラテン（図示せず）、及び溶融体の可塑化を助け、また溶融体を所望の温度に維持するための制御ゾーンに分割された数個のヒータバンド５２で包囲された固定バレル５４を備える。スクリュー５０はバレル５４の内側で回転可能であり、溶融体の剪断力により加熱を行い、軸方向に往復運動する。モータ６０及びベルト駆動装置５８または他の適切な手段によりスクリュー５０に回転が与えられる。ホッパ５６からバレル５４に投入された粒状プラスチック材料５１はスクリュー５０を回転させることによりバレル５４の前方端部にあるバレル頭部６１に向かって送られる。本発明の一実施の態様では、このプラスチック材料はポリエチレンテレフタレート即ちＰＥＴからなる。
【００１７】
バレル頭部６１は分配バルブ即ち溶融バルブ６２を介して分配装置６８とも連通している。分配バルブ６２は、分配装置６８中に備えられた通路とバルブ６２がバレル頭部６１と射出ポット６３との間で流体の流通が行われる開位置と、射出ポット６３とノズル６５と間で流体の流通が行われる閉位置との間で回転可能である。ノズル６５の射出オリフィス６６は金型が開いているときには塞がれている。
【００１８】
金型に注入される前に蓄積された溶融体の体積は、射出ポット６３の一端を閉じる射出プランジャ６４により制御される。従来の射出成形機では射出ポット６３の最大容積は限界を決めるショットサイズ調節手段６９によって調節され、プランジャ６４はその限界を超えて移動できない。本発明では、射出プランジャ６４は水圧、電気または他の手段（いずれも図示せず）を用いる射出ピストン（図示せず）によって動作され、射出ポット６３の最大容積はこの射出ピストンの動作により制御される。
【００１９】
公知のように、ホッパ５６中に収容された多量の材料の可塑化のため、押出機または可塑化スクリュー５０を連続的に回転させるための適切な制御手段は成形機の製造業者により提供される。分配バルブ６２は、工程中の移送ステップ以外の部分ではバレル５４に対し閉じた関係にあるため、可塑化された材料が先ずバレル頭部６１中に蓄積され、次にバレル５４の前方部分に蓄積され、これにより可塑化スクリュー５０がバレル頭部から設定位置まで後方に押し戻され、通常この位置で回転が停止する。
【００２０】
この時点において、射出ポット６３はバレルから可塑化材料を受け取る準備ができ、分配バルブ６２が制御手段により開放され、それと実質上同時に可塑化スクリュー５０が回転しバレル頭部に向かって前進する。この時点で可塑化材料はバレル５４の前方端部及びバレル頭部６１から射出ポット６３へ移送されはじめる。
【００２１】
前述したように、溶融体中のアセトアルデヒドなどの不都合な分解生成物の生成には幾つかの要因が関与している。既に記したように、溶融体の射出機内での滞留時間、即ち溶融体の全加熱時間、溶融材料の剪断、及びそれに関連する溶融体の加熱が主要な要因である。本発明の発明者は移送工程の制御を改良することで分解生成物の発生を低減できることを見出した。本発明における改良点とは、特に、スクリュー５０の回転及び軸方向速度を慎重に制御し、また（射出ポット６３に入る溶融体の圧力でプランジャ６４を押し戻すのではなく、射出ポット６３の容積が入ってくる溶融体の体積と実質上等しくなるよう前もって維持するために）射出プランジャ６４が射出ピストンによって引き戻されるよう射出プランジャ６４を制御することである。これにより溶融体にかけられる剪断力の量は従来技術のシステムにおける剪断力の量よりも小さくなる。
【００２２】
移送工程の改良した制御を得るための第１のステップは、溶融体が可塑化スクリュー５０からバレル頭部６１を通って射出ポット６３に入るまでの最大許容移送時間を決定することである。この時間は少なくとも１つ前の連続した機械サイクルから測定され、移送開始と射出開始との間の経過時間に基づいている。この移送時間は目標値Ｔtに設定される。目標移送時間内でショット容積を満たす所望体積の溶融体を製造するのに必要なスクリュー５０の回転速度を次のように表すものとし、またこの値は以下に説明するように計算される。
【００２３】
【数１】
0004251512.tif 000002
【００２４】
特に、特定のショットサイズ（Ｖss)に必要な容積は、移送開始以前に製造された体積（Ｖpre)と、前述の移送時間（Ｔt)、バレル５４及びバレル頭部６１の断面積の関数である定数（Ｋ）、及び上記スクリューの回転速度の積との和に等しい。特定のショットサイズ（Ｖss)に必要な容積を下記式で表す。
【００２５】
【数２】
0004251512.tif 000003
【００２６】
従って、スクリューの回転速度は下記式で表される。
【００２７】
【数３】
0004251512.tif 000004
【００２８】
上記式は割り当てられた移送時間内に必要な追加の溶融体の体積を与えるようにスクリュー５０が回転すべき目標速度を表している。スクリューの実際の速度は機械制御装置（図示せず）により連続的にこの目標値に合わせて調整される。
【００２９】
溶融材料がバレル５４の前方部分に蓄積すると、通常スクリュー５０はバレル頭部６１から離れて後方に押し戻される。射出ポット６３が溶融体を受け取る準備が整うと、スクリュー５０は軸方向前方に動いて溶融体をバレル５４及びバレル頭部６１から分配バルブ６２を介して射出ポット６３に移送する。
【００３０】
生産性を最適にするため、スクリュー５０は溶融体の移送中も回転を続ける。溶融体の目標移送速度はスクリュー５０の前方にある溶融体の長さを前記移送時間（Ｔt）で割ったものに等しい。この一般的な関係が生ずるのは、スクリュー５０が前方に移動する際にその回転により生じる付加的な溶融体の体積のためである。実際の移送速度は機械制御装置により、当業者の考え得るあらゆる適切な手段を用いて溶融体の長さを測定し調節することにより目標値に一致するよう連続的に調節される。
【００３１】
スクリュー５０から入ってくる溶融体を収容するために射出プランジャ６４が後方に移動する際の射出プランジャ６４の軸方向速度を下記式で表すものとする。
【００３２】
【数４】
0004251512.tif 000005
【００３３】
上記軸方向速度は、所要のショットサイズ体積（Ｖss)及び移動時間（Ｔt）に基づいて計算される。（所与の金型及び機械について既知の）所要のショット容積は前述の移送時間（Ｔt）、射出ポットの断面積（Ａsp) 、及びプランジャの軸方向速度の積で表すことができるため、下記式の関係が導かれる。
【００３４】
【数５】
0004251512.tif 000006
【００３５】
従って、上記射出プランジャの軸方向速度は下記のように明確に表される。
【００３６】
【数６】
0004251512.tif 000007
【００３７】
この方法で生成されるプランジャ形状はスクリュー５０を通じた溶融体の前方移動とプランジャ６４の後方移動とを調和させ、溶融体の流れに対して著しい抵抗を与えることなく射出ポット６３を充填することを可能とする。この調和は溶融体の移送の際に通常発生する剪断力及び熱を減少させ、従ってアセトアルデヒドなどの分解生成物の生成の可能性を低減する。
【００３８】
前述の方法の各ステップの記載を、標準的な二段階射出成形機において存在する各ステップに関連して、図２を参照しながら行う。この方法はステップ１００で開始され、即ち従来の機械制御装置など当業者には公知のあらゆる適切な手段を用いて射出サイクルが開始される。次いで、ステップ１０４でバルブ即ち熱ゲートが開放され、ステップ１０８でゲートが開放された状態ですでに可塑化されたショットが（１つまたは複数の）金型キャビティ内に注入される。ステップ１１２で保持及び詰込み(Hold & Pack)期間が開始され、この期間において金型に保持圧力が加えられ、金型中の材料の冷却に伴う熱収縮を補償するために追加の材料が注入される。保持及び詰込み期間が終了し、金型が十分に充填されると、ゲートはステップ１１４で閉止される。次いでステップ１１６で金型冷却期間が開始され、この期間に溶融体が金型キャビティ内で冷却され成形品の形成を完了する。ステップ１２０で金型が開かれ、ステップ１２４で成形品抜出デバイスまたは重力のいずれかによって取り外すことにより成形品が金型から取り出され、一旦成形品が金型領域を離れると、ステップ１２８で金型が再び密閉され、ステップ１００でサイクルが再び開始される。
【００３９】
当業者には明らかであるように、ステップ１００乃至ステップ１２８に記載した射出動作サイクルが進行する際に、可塑化および移送サイクルが同時に実行される。詳細には、ステップ２００でスクリュー５０が所定速度で回転し、可塑化動作が開始される。溶融材料がバレル頭部６１及びスクリュー５０の前方部分に蓄積すると、スクリュー５０はバレル頭部６１から離れてバレル５４に沿って移動する。ステップ２０４で示されるように、スクリュー５０のこの移動は特に適切なアクチュエータを用いることによって行うことができ、これにより可塑化装置内に蓄積されている溶融体を圧縮から解放して、射出成形機において蓄積された溶融体が受ける剪断力の量を減少させ、また射出ノズルからの垂れ落ちなどを減少させる。或いは、スクリュー５０はスクリュー５０上に蓄積した溶融体によって加えられる背圧によりバレル５４に沿って動くことができる。
【００４０】
スクリュー５０がバレル頭部６１からの所定距離に到達すると、即ち所定容量の溶融体が蓄積すると、ステップ２０８で分配バルブ６２が開放され、ステップ２１２で溶融体の移送が実行される。詳細には、スクリュー５０がバレル頭部６１に向かって前進する間、制御手段により、射出ポット６３の容積が射出ポット６３中の溶融体の総体積と実質上等しく維持されるように射出プランジャ６４が射出ピストンにより射出ポット６３中に確実に引き戻される。従って、溶融体は溶融体がプランジャ６４を押し戻すのに必要と考えられる圧力よりも低い圧力で射出ポット６３に注入され、故に溶融体にかけられる剪断力の量は少なくなる。射出ポット中の容積をその中に収容された溶融材料の体積と実質上等しく維持することにより、蓄積された溶融体中の空間及び気泡が減少されまたは除去される。
【００４１】
ステップ２１６で、スクリュー５０はバレル頭部６１に向かって移動して蓄積した溶融体を射出ポット６３に押し出し、制御手段が所望体積のショットが射出ポット６３中にあることを決定し、射出ポット６３中で熱収縮が起こった後幾らかの追加の材料を加えることにより射出ポットを充填する。ステップ２１８で、スクリュー５０はバレル頭部６１から後退してスクリュー５０の供給部を可塑化される粒子が投入されるホッパと位置合わせする。
【００４２】
ステップ２２０で分配バルブ６２はスクリュー５０に対して閉止され、射出成形機の射出ノズルに対して開放される。次いで矢印２２４で示されるように、射出動作のステップ１０８で射出ポット６３中の溶融体のショットが金型中に注入される。ステップ２２０で分配バルブが閉止されると、ステップ２００で可塑化及び移送工程が再び開始される。従って、当業者に明らかであるように、その前の回のショットの射出が実行され、（ステップ１０８）、及び保持及び詰込み（ステップ１１２）及び冷却（ステップ１１６）が実行されている間に、射出ポット６３に移送されるべき次のショットの可塑化が実行されている。
【００４３】
射出プランジャ６４の位置が制御されず、可塑化スクリュー５０により移送された投入される溶融体が射出プランジャを分配バルブ６２から離れて後方に高速で押し戻すのに用いられる従来技術の方法では、溶融体は射出ポット６３に入る際に高レベルの剪断力及び剪断熱を受け、アセトアルデヒドなどの分解生成物が生成する。
【００４４】
本発明の方法では、例えば前述の可塑化スクリューの速度及び位置、溶融体の移送速度などの関連する変動要因の決定は一般的に入手可能なセンサを用いて行われる。制御手段は一般的に入手可能なマイクロコントローラまたは当業者が考え得る他の適切な手段などのあらゆる適切なコントローラとすることができ、この制御手段は各可塑化サイクルの動作パラメータがその前の回の動作サイクル及びリアルタイムで得られたセンサによる測定値を考慮して調整されるような、連続的で順応性のある方式で動作する。例えば、工程において変動が生じればスクリュー５０の回転速度及び軸方向の移動速度はサイクル毎に調整することができる。更に、当業者に明らかなように、監視することが望ましい幾つかのサイクルパラメータは、直接的には測定できず、推定しなければならないか、リアルタイムで測定することができず、その前の回のサイクルの結果から推定しなければならない。
【００４５】
上述した本発明の実施の形態では分解生成物の生成をかなり低減することができるが、ある状況下においては工程をより完全に制御できることが望ましいと考えられる。このような場合にはコントローラ手段は関連する工程の変数の全てまたは大部分の入力を受け取って溶融体の移送の制御（速度及び圧力）、射出プランジャ引き戻しの制御（速度及び圧力）、及び可塑化スクリューの速度制御を決定する。
【００４６】
可塑化装置における関連する工程変数としては、可塑化装置の加熱ゾーンの温度、可塑化の際の背圧、射出ポットへの溶融体の移送の際の移送速度、射出ポットへの溶融体の移送の際の移送圧力、及びスクリューの位置が挙げられる。
【００４７】
射出ポットの考え得る工程変数としては、射出ポットの加熱ゾーンの温度、射出シリンダーの背圧、溶融体の移送の際の射出ポットの引き戻し速度、および射出プランジャの位置が挙げられる。
【００４８】
溶融体の工程変数としては、溶融体の温度、溶融体の内圧、及び溶融体の流速が挙げられる。
【００４９】
温度、力及び圧力、速度及び位置などの機械の工程変数を測定するために、適切な測定デバイス及びセンサが取り付けられる。この測定された情報は汎用デジタルコントローラなどの制御手段に供給され、この制御手段が事前にプログラムされたソフトウェアを実行して種々のアクチュエータ、ヒータなどの制御要素を管理することにより制御目標値(objectives)を生成する。
【００５０】
温度、圧力及び流速などの溶融体の変数の測定値は、特定のトランスデューサを用いて得られるか適切な推定方法により推定される。例えば、この推定方法は、直接的には測定されないか、或いは直接的には測定できないが、その工程を制御するための制御手段への入力として必要な量を計算するのにその工程の１つのモデルを用いることができる。
【００５１】
このようなモデルのもつ誤差は２つの相補的な制御手段により克服することができる。即ち、モデリング誤差の有無に関わらずモデルの状態を工程の状態にさせるためのフィードバックの使用；及びそのモデルを工程に適応させ、モデリング誤差を減少させるためのシステム識別の使用、即ち連続的な適応上の改良の使用である。
【００５２】
本発明は、アセトアルデヒドなどの不都合な溶融分解生成物の生成を低減するために、二段階射出成形機における溶融体の製造及び移送を制御するための新規なシステム及び方法を提供する。溶融体への不都合な剪断力を減少させるために、可塑化スクリュー及び射出ポット射出プランジャの回転及び軸方向の速度の慎重な制御が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来の二段階射出成形機の可塑化及び射出部分の部分的に断面図とした側面図である。
【図２】図２は本発明に従った二段階射出成形機の動作方法に含まれるステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
５０  スクリュー
５４  バレル
５６  ホッパ
５８  ベルト伝動装置
６１  バレル頭部
６２  分配バルブ
６３  射出ポット
６４  射出プランジャ
６８  分配装置
６９  ショットサイズ調節手段
【図１】
0004251512.tif 000011
【図２】
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