(57)【要約】  射出運転中に、溶融プラスチック材料の材料特性での変化を考慮する方法及び機械である。制御信号における変化は、射出成形運転中にコントローラによって計算される。制御信号における変化が材料流動性における変化を指す場合、コントローラは、目標射出圧力を変えて溶融プラスチック材料が完全に充填してパックすることを確実にし、ショット不足又はフラッシングのような部品欠陥を防ぐ。
2016527109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形プロセスを自動的に調節して、溶融プラスチック材料の流動性における変動を補償する方法（図１０の＃１４００、４０ページの４〜１４行目）であって、該方法は、
少なくとも１つの金型キャビティを備える射出成型機（図１の＃１０、１４ページの８行目〜１５ページの９行目）を提供する工程（図１０の＃１４１０、４０ページの４〜１４行目）と、
圧力制御出力を含む射出成形コントローラ（図１の＃５０、１５ページの１０行目〜１７ページの１５行目）を提供する工程であって、該圧力制御出力は、該射出成型機の該射出成形プロセスに対する射出成型圧力を少なくとも部分的に決定する制御信号を提供するように構成される、工程（図１０の＃１４２０、４０ページの４〜１４行目）と、を含み、
該方法は、
射出成形サイクルにおける第１の時間で、該圧力制御出力からの第１の制御信号を測定する工程（図１０の＃１４３０、４０ページの４〜１４行目）と、
該第１の時間に続く、該射出成形サイクルにおける第２の時間で、該圧力制御出力からの第２の制御信号を測定する工程（図１０の＃１４４０、４０ページの４〜１４行目）と、
該圧力制御出力からの該第１の制御信号と、該圧力制御出力からの該第２の制御信号とを比較して、比較結果を得る工程（図１０の＃１４５０、４０ページの４〜１４行目）と、
該第２の時間に続く第３の時間で、該比較結果に少なくとも部分的に基づいて、該圧力制御出力に対する第３の制御信号を決定する工程（図１０の＃１４６０、４０ページの４〜１４行目）と、を更に含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記決定する工程は、前記第２の時間と同じ前記射出成形サイクル内の第３の時間で、前記第３の制御信号を決定する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第３の時間は、前記第２の時間以降の後続成形サイクルに位置する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間差を決定する工程を含み、
前記比較する工程は、該時間差に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の制御信号と、前記第２の制御信号とを比較して、前記比較結果を得る工程を含む、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記比較結果は、前記コントローラによって入力されるソフトセンサ溶融粘度として使用される流動係数（ＦＦ）であり、該ＦＦは以下の式によって決定され、
ＦＦ＝（ＣＳ１−ＣＳ２）／Ｔ
式中、ＣＳ１は前記第１の制御信号であり、
ＣＳ２は前記第２の制御信号であり、かつ
ＴはＣＳ１とＣＳ２との間の前記時間差である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第３の制御信号は前記流動係数に比例する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
Ｔは約１ミリ秒である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記比較結果は、前記コントローラによって入力されるソフトセンサ溶融粘度として使用される粘度変化インデックス（ＶＣＩ）の根拠として使用され、該ＶＣＩは以下の式によって決定され、
ＶＣＩ＝（ＣＳ１−ＣＳ２）／Ｓ
式中、ＣＳ１は第１の制御信号であり、
ＣＳ２は第２の制御信号であり、かつ
Ｓは溶融物移動用機械部品の位置差である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第３の制御信号は前記ＶＣＩに比例する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
Ｓは約１マイクロメートルである、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の制御信号と、前記第２の制御信号とを比較する工程は、前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号を、最適な圧力曲線に基づいた最適な制御信号と比較する工程を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法であって、前記射出成型機を提供する工程は、溶融物移動用機械部品を提供する工程を含み、前記方法は、
前記第１の時間で該溶融物移動用機械部品の第１の位置を測定する工程と、
前記第２の時間で該溶融物移動用機械部品の第２の位置を測定する工程と、
該第１の位置と該第２の位置との間の位置差を決定する工程と、を更に含み、
前記比較する工程は、該位置差に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の制御信号と、前記第２の制御信号とを比較して、前記比較結果を得る工程を含む、方法。
【請求項１３】
前記第３の制御信号を溶融圧力制御装置へ送ることによって前記射出成型圧力を制御する工程を更に含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項の方法を実行するように構成された、コントローラ（図１の＃５０、１５ページの１０行目〜１７ページの１５行目）。
【請求項１５】
請求項１４のコントローラを含む、成形機（図１の＃１０、１４ページの８行目〜１５ページの９行目）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形部品を製造する射出成形機及び方法に関し、より具体的には、射出成形運転中に射出成形機の動作パラメータを調節して、射出材料の材料特性の変化を考慮する射出成形機、及び射出成形運転中の射出成形材料特性の変化を考慮する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形は、溶融可能材料でできた部品、最も一般的には熱可塑性ポリマーでできた部品の大量生産に一般に用いられる技術である。繰返し射出成形プロセス中に、ほとんどの場合に小さいビーズ又はペレットの形をしているプラスチック樹脂が、熱、圧力、及び剪断力をかけた状態で、樹脂ビーズを溶融する射出成形機へと導入される。現在の溶融樹脂は、特定キャビティ形状を有する金型キャビティの中に強制的に射出される。射出されたプラスチックは、金型キャビティの中で圧力下で保持され、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得る。それぞれのキャビティは、溶融樹脂のフローをキャビティの中に導くゲートによって流路に接続され得る。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。大きい部品は、成形部品を充鎮するために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。キャビティ毎の１つ又は複数のゲートは、部品形状上のいずれ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よく、又は１．１又はそれを上回るアスペクト比で形成されてもよい。従って、典型的な射出成形プロセスは、（１）プラスチックを圧力下で流れさせるために、射出成形機の中でプラスチックを加熱すること、（２）閉じられた２つの金型半体の間に画定された単数又は複数の金型キャビティの中に溶融プラスチックを射出すること、（３）プラスチックを圧力下でキャビティの中で冷却して硬化させること、（４）金型半体を開いて部品を金型から突き出すこと、という４つの基本操作を含む。
【０００３】
射出成形プロセスの間、溶融プラスチック樹脂は、金型キャビティの中に射出され、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強制的に射出される。その後、プラスチック樹脂は、端部後方からゲートに向かってキャビティを充填する。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】
場合によっては、最終部品のプラスチック含有量を低減し、したがってコストを低減するために、射出成形部品の壁厚を低減するのが望ましい場合がある。従来の圧力変動の大きい射出成形プロセスを用いて壁厚を低減するのは、高価で非自明な課題であり得る。実際に、従来の射出成形機（例えば、溶融プラスチック樹脂を約５５ＭＰａ〜約１３８ＭＰａ（８，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉ）で射出する機械）は、どれだけ部品の薄肉を成形できるかということに対する実際的な限界を有する。一般的には、従来の射出成形機は、約２００を超える薄肉比（後述のＬ／Ｔ比によって定義される）を有する部品を成形することができない。更に、薄肉比が１００を超える薄肉部品の成形は、現在の能力の上限の圧力を必要とし、したがって、こうした高圧に対処することができるプレス機を必要とする。
【０００５】
薄肉部品を充填する場合、現在の工業的手法は、成形機が達成し得る最高速度で金型キャビティを充填する。この手法は、ポリマーが金型の中で固化又は「凝固」する前に金型キャビティが充填されるのを確実にし、また、ポリマーは可及的速やかに冷却金型キャビティに暴露されるので、可能な限り短いサイクル時間を提供する。この手法は２つの欠点を有する。第１の欠点は、非常に高速な充填速度を達成するためには、非常に高い電源負荷が必要であり、それには非常に高価な成形機器が必要なことである。更に、ほとんどの電動プレスは、こうした高い充填速度を達成するのに十分な電力を提供することができないか、又は、非常に複雑で高価な駆動システムを必要とし、成形機器の価格を実質的に増大させて、経済的に実現困難なものとする。
【０００６】
第２の欠点は、高い充填速度は非常に高い圧力を必要とすることである。こうした高圧は、金型を閉じた状態に保持するために非常に強い型締力の必要性をもたらし、こうした強い型締力は成形機器を非常に高価なものとする。更に高圧は、高強度の材料、典型的には、硬化工具鋼で作製される射出成形コアを要する。こうした高強度の金型は非常に高価でもあり、多くの成形品にとって経済的に実用的でない可能性がある。たとえこうした事実上の欠点があったとしても、薄肉射出成形品の必要性は依然として高く、その理由は、これら部品は成形部品を形成するためのポリマー材料の使用量を抑え、これにより、結果として高い機器費用を補って余りある材料節約となるからである。更に、一部の成形品は、適切に機能するために、例えば、屈曲する必要がある設計要素又は他の設計要素の非常に小さな機構と嵌合しなければならない設計要素といった、非常に薄い設計要素を必要とする。
【０００７】
液状プラスチック樹脂が、従来の射出成形プロセスにおいて射出金型に導入されると、液状プラスチック樹脂は材料のノーフロー温度を下回る温度まで冷却し、液状プラスチックの一部は動かなくなるので、キャビティの壁に隣接した材料は、直ちに「凝固」若しくは固結若しくは硬化し始めるか、又は結晶性ポリマーの場合には、プラスチック樹脂は結晶化し始める。金型の壁に隣接したこの凝固した材料は、金型キャビティの末端部に向かうにつれて熱可塑性材料が移動する流路を狭める。金型の壁に隣接した凝固材料層の厚さは、金型キャビティの充填が進むにつれて増加し、引き続き金型キャビティを充填するためにポリマーがそこを通って流れる必要がある断面積を漸減させる原因となる。材料が凝固すると、材料は更に縮み、金型キャビティの壁から離れ、金型キャビティの壁によって材料を冷却する効果を低下させる。その結果、従来の射出成形機は、非常に急速に金型キャビティをプラスチックで充填した後、冷却を促進しかつ成形部品の正しい形状を維持するために、金型キャビティの側面に対して材料を外側に押し付ける填塞圧力を維持する。従来の射出成形機は、典型的には、約１０％の射出時間、約５０％の填塞時間、及び約４０％の冷却時間から成るサイクル時間を有する。
【０００８】
プラスチックが金型キャビティの中で凝固するにつれて、従来の射出成形機は、（流れ断面積が小さくなるので、実質的に一定の体積流量を維持するために）射出圧力を増加させる。しかしながら、圧力を高めることは、コストと能力の両方においてマイナス面がある。構成要素を成形するのに必要とされる圧力が高くなると、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ないため、一般に高価になる。製造業者は、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る製造を達成するための資本経費がかなり増えることになる。
【０００９】
上述した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は、剪断減粘性プラスチック材料を使用して、金型キャビティの中に入るプラスチック材料の流動特性を改善する。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完全に凝固するのを回避するのに十分なだけ速く、薄肉部を充填することが可能である。
【００１０】
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、こうした剪断減粘性材料の製造者及び射出成形システムのオペレータは、剪断力を増大させるため、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、高出力射出成形システム（例えば、クラス１０１及びクラス３０のシステム）は、プラスチック材料を、典型的には１０３ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）又はそれ以上の溶融圧力で、金型キャビティの中に射出する。剪断減粘性プラスチック材料の製造者は、射出成形機のオペレータに、最低溶融圧力超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教示する。例えば、ポリプロピレン樹脂は、典型的には、４１ＭＰａ（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者からの推奨範囲は、典型的には、４１ＭＰａ超〜約１０３ＭＰａ（６，０００ｐｓｉ〜約１５，０００ｐｓｉ）までである）。プレス機械製造者及びプレス加工技術者は、典型的には１０３ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）を超える可能な最大剪断減粘性を達成するための範囲の上限、又はそれより有意に高いところで剪断減粘性ポリマーを処理することにより、プラスチック材料から最大の減粘及びより良好な流動特性を引き出すことを典型的に推奨する。剪断減粘性熱可塑性ポリマーは、概して、４１ＭＰａ超〜約２０７ＭＰａ（６，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ）の範囲において処理される。剪断減粘性プラスチックを使用したとしても、薄肉の部品の圧力変動の大きい射出成形には実際的な限界が存在する。この限界は、現在のところ、２００以上の薄肉比を有する薄肉部品の範囲である。更に、１００〜２００の薄肉比を有する部品でさえ、こうした部品は、概して約１０３ＭＰａ〜約１３８ＭＰａ（約１５，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉ）の射出圧力を必要とするので、桁違いの費用がかかり得る。
【００１１】
薄肉の消費者製品を製造する高生産射出成形機（即ち、クラス１０１及びクラス３０の成形機）はもっぱら、金型の大部分が高硬度材料で作製されている金型を使用する。高生産射出成形機は、典型的には、年間５００，０００サイクル以上を経験する。工業品質の製造金型は、年間少なくとも５００，０００サイクル、好ましくは年間１，０００，０００サイクル超、より好ましくは年間５，０００，０００サイクル超、更により好ましくは年間１０，０００，０００サイクル超に耐えるように設計されなければならない。こうした機械は、生産率を上げるために、多数個取りの金型及び複合冷却システムを有する。高硬度材料は、硬度のより低い材料よりも、繰り返される高圧型締動作により耐えることができる。しかしながら、ほとんどの工具鋼のような高硬度材料は、概して０．３Ｗ／ｃｍ℃（２０ＢＴＵ／ＨＲ  ＦＴ°Ｆ）未満の比較的低い熱伝導率を有し、それは、熱が溶融プラスチック材料から高硬度材料を通して伝達される際に、長い冷却時間をもたらす。
【００１２】
既存の圧力変動の大きい射出成形機の射出圧力範囲がますます上昇しても、従来の圧力変動の大きい（例えば、１３８ＭＰａ（２０，０００ｐｓｉ））射出成形機の中で薄肉部品を成形することに対する実際的な限界は、約２００（Ｌ／Ｔ比）のままであり、約１００〜約２００の薄肉比を有する薄肉部品は、多くの製造者にとって桁違いの費用がかかるものであり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
成形条件での変化は、溶融プラスチック材料の特性に大きく影響し得る。より具体的には、環境条件での変化（温度変化等）は、溶融プラスチック材料の粘度を上昇又は低下させ得る。溶融プラスチック材料の粘度が変化すると、成形部品の品質が影響を受けることがある。例えば、溶融プラスチック材料の粘度が増加した場合、成形部品は、溶融プラスチック材料のショット不良又は不足を経験することがある。一方、溶融プラスチック材料の粘度が減少した場合、成形部品は、より薄い溶融プラスチック材料が金型キャビティの継ぎ目に圧入される際にフラッシングを経験することがある。更に、バージン材料と混合した再生プラスチック材料は、組み合わせたプラスチック材料のメルトフローインデックス（ＭＦＩ）を変化させる場合がある。従来の射出成形機は、材料特性でのこれらの変化を考慮する動作パラメータを調節しない。その結果、従来の射出成形機は、より品質の低い部品を製造することがあり得、それは品質管理検査中に除去されなければならないので、操業非効率に至る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
図面に示された実施形状は、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。例示的な実施形状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】本開示にしたがって製作される射出成形機の概略図を示す。
【図２】図１の射出成形機で形成される薄壁部品の一実施形状を示す。
【図３】従来の射出成形機のキャビティ圧力と時間とを対比するグラフと重なり合った、図１の射出成形機のキャビティ圧力と時間とを対比するグラフである。
【図４】従来の射出成形機のキャビティ圧力と時間とを対比するグラフと重なり合った、図１の射出成形機の別のキャビティ圧力と時間とを対比するグラフであり、グラフは、特定の充填工程に当てられた充填時間の百分率を示している。
【図５Ａ】従来の射出成形機による様々な充填段階における薄肉金型キャビティの一部分の側断面図である。
【図５Ｂ】従来の射出成形機による様々な充填段階における薄肉金型キャビティの一部分の側断面図である。
【図５Ｃ】従来の射出成形機による様々な充填段階における薄肉金型キャビティの一部分の側断面図である。
【図５Ｄ】従来の射出成形機による様々な充填段階における薄肉金型キャビティの一部分の側断面図である。
【図６Ａ】図１の射出成形機による様々な段階の充填における薄肉金型キャビティの一部の側断面図である。
【図６Ｂ】図１の射出成形機による様々な段階の充填における薄肉金型キャビティの一部の側断面図である。
【図６Ｃ】図１の射出成形機による様々な段階の充填における薄肉金型キャビティの一部の側断面図である。
【図６Ｄ】図１の射出成形機による様々な段階の充填における薄肉金型キャビティの一部の側断面図である。
【図７】図１の射出成形機において実行し得る射出成形サイクルの略図である。
【図８】溶融プラスチック材料の粘度の変動効果を示す、射出成形機についての圧力対時間のグラフである。
【図９Ａ】射出成形サイクル中の経時的な信号電圧の管理における変化を示したグラフである。
【図９Ｂ】溶融物移動用機械部品のために移動した距離に対する信号電圧の管理における変化を示したグラフである。
【図１０】溶融プラスチック材料の粘度変化を考慮するための射出成形プロセスを示す論理図である。
【図１１】図１０の論理図を実行するために使用され得る管理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態は、概して、射出成形によるシステム、機械、製品、及び製品を製造するための方法に関し、より詳細には、低く実質的に一定の圧力の射出成形によるシステム、製品、及び製品を製造するための方法に関する。しかし、本明細書に記載された溶融プラスチック材料の粘度変化を考慮する方法及び装置は、低く実質的に一定の圧力の射出成形機に限定されない。むしろ、溶融プラスチック材料の粘度変化を考慮する開示の装置及び方法は、任意の射出成形機又はプロセスに仮想的に取り入れられ得、そのプロセスは、高圧プロセス、低圧プロセス、可変圧プロセス、一定又は実質的に一定の圧力プロセスを含むが、これらに限定されない。
【００１６】
熱可塑性材料の溶融圧力に関して本明細書で用いる用語「低い圧力」とは、１０３ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）以下の射出成形機のノズル付近の溶融圧力を意味する。
【００１７】
熱可塑性材料の溶融圧力に関して本明細書で用いる用語「実質的に一定の圧力」とは、基線溶融圧からの偏差が、熱可塑性材料の物理的特性における重要な変化を生じさせないことを意味する。例えば、「実質的に一定の圧力」としては、溶融熱可塑性材料の粘度が有意に変化することがない圧力変動が挙げられるが、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、基線溶融圧からの約３０％の偏差を含む。例えば、用語「約３２ＭＰａ（４６００ｐｓｉ）の実質的に一定の圧力」とは、約４１ＭＰａ（６０００ｐｓｉ）（３２ＭＰａ（４６００ｐｓｉ）よりも３０％高い）〜約２２ＭＰａ（３２００ｐｓｉ）（３２ＭＰａ（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％以下の範囲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。
【００１８】
用語「融液保持容器」は、本明細書で使用するとき、機械ノズルと流体連通した、溶融プラスチックを含有している射出成形機の一部分を指す。ポリマーが所望の温度で調製されかつ保持され得るように、融液保持容器は加熱される。融液保持容器は、中央制御装置と連通した電源、例えば、油圧シリンダ又は電動サーボモータに接続され、機械ノズルを通して溶融プラスチックを押し進めるために隔膜を前進させるように制御され得る。次に、溶融材料は、ランナーシステムを通って金型キャビティに流れ込む。融液保持容器は、断面が円筒形であってもよく、又は０．７ＭＰａという低い圧力から２７６ＭＰａ以上（１００ｐｓｉから４０，０００ｐｓｉ以上）の圧力の範囲にあり得る圧力下で、ダイヤフラムがポリマーを機械ノズルを通して押し進めることを可能にする代替の断面を有してもよい。隔膜は、必要に応じて、射出前にポリマー材料を可塑化するように設計されたフライトを有する往復スクリューに一体的に結合されてもよい。
【００１９】
用語「高Ｌ／Ｔ比」は、一般に、１００以上のＬ／Ｔ比、より具体的には２００以上で１，０００未満のＬ／Ｔ比を指す。Ｌ／Ｔ比の計算は以下に定義される。
【００２０】
用語「ピーク流量」は、一般に、機械ノズルで測定された最大体積流量を指す。
【００２１】
用語「ピーク射出速度」は、一般に、ポリマーを供給システムの中に押し進めるプロセス中に射出ラムが移動する最大線速度を指す。ラムは、一段階射出システムの場合などでは往復スクリューであり得、二段階射出システムの場合などでは水圧ラムであり得る。
【００２２】
用語「ラム速度」は、一般に、ポリマーを供給システムの中に押し進めるプロセスにおいて射出ラムが移動する線速度を指す。
【００２３】
用語「流量」は、一般に、機械ノズルで測定されたポリマーの体積流量を指す。この流量は、ラム速度及びラム断面積に基づいて計算するか、又は機械ノズル内に位置する好適なセンサを用いて測定することができる。
【００２４】
用語「キャビティ充填百分率」は、一般に、充填されたキャビティの容積積基準に対する百分率を指す。例えば、キャビティが９５％充填された場合には、充填された金型キャビティの総容積は、金型キャビティの総容積の９５％である。
【００２５】
用語「溶融温度」は、一般に、融液保持容器の中に保持されているポリマーの温度、及び、ポリマーを溶融状態に保つホットランナーシステムを使用する場合には、材料供給システムの中に保持されているポリマーの温度を指す。溶融温度は材料によって異なるが、望ましい溶融温度は、一般に、材料製造業者が推奨する範囲内であると理解される。
【００２６】
用語「ゲートサイズ」は、一般に、ランナーと金型キャビティの交差により形成されるゲートの断面積を指す。ホットランナーシステムでは、ゲートは、ゲートにおいて材料の流れのポジティブな遮断のない開放設計か、又はゲートを通って金型キャビティに入る材料の流れを機械的に遮断するために弁棒を使用する閉鎖設計（一般に弁ゲートと呼ばれる）のものであり得る。ゲートサイズは、断面積を指し、例えば、１ｍｍのゲート径は、ゲートが金型キャビティと交わる地点において１ｍｍの直径を有するゲートの断面積に等価であるゲートの断面積を指す。ゲートの断面は、任意の所望の形状であってもよい。
【００２７】
用語「有効ゲート面積」は、一般的に、金型キャビティと、金型キャビティに熱可塑性材料を供給する供給システム（例えば、ランナー）の材料流路との交差部に対応するゲートの断面積を指す。ゲートは加熱しても、加熱しなくてもよい。ゲートは、熱可塑性材料の金型キャビティへの望ましい流れを達成するのに好適な、円形又は任意の断面形状であってよい。
【００２８】
用語「増圧比」は、一般に、機械ノズルを通して溶融ポリマーを押し進める射出ラムに対して射出力供給源が有する機械的利益を指す。油圧源では、ハイドロリックピストンは、射出ラムに対して１０：１の機械的利益を有するのが一般的である。しかしながら、機械的利益は、２：１などの大幅に低い比から、５０：１などの大幅に高い機械的利益比まで様々であり得る。
【００２９】
用語「ピーク電力」は、一般に、金型キャビティを充填する際に生成される最大電力を指す。ピーク電力は、充填サイクルのどの時点であっても生じ得る。ピーク電力は、機械ノズルで測定されたプラスチック圧の積に、機械ノズルで測定された流量を乗じることによって決定される。電力は、式：Ｐ＝ｐ*Ｑ（式中、ｐは圧力であり、Ｑは体積流量である）で計算される。
【００３０】
用語「体積流量」は、一般に、機械ノズルで測定された流量を指す。この流量は、ラム速度及びラム断面積に基づいて計算するか、又は機械ノズル内に位置する好適なセンサを用いて測定することができる。
【００３１】
用語「充填された」及び「満タン状態」は、熱可塑性材料を含む金型キャビティに関して用いる場合、同じ意味で用いられ、共に、熱可塑性材料が金型キャビティに流れ込むのを中止したことを意味する。
【００３２】
用語「射出能力（shot size）」は、一般に、金型キャビティを完全に充填するために融液保持容器から射出されるポリマーの体積を指す。射出能力の体積は、射出直前の融液保持容器中のポリマーの温度及び圧力に基づいて決定される。換言すれば、射出能力は、所与の温度及び圧力において射出成形ラムの１ストロークで射出される溶融プラスチック材料の総体積である。射出能力は、溶融プラスチック材料を１つ以上のゲートを介して１つ以上の射出キャビティの中に射出することを含み得る。溶融プラスチック材料のショットはまた、１つ以上の融液保持容器によって準備されて射出されてもよい。
【００３３】
用語「ヘジテーション」は、一般に、ポリマーの一部がそのノーフロー温度未満に低下して凝固し始めるのに十分なだけ、流頭の速度が最小化される時点を指す。
【００３４】
用語「電動モータ」及び「電動プレス」は、本明細書において使用される場合、電動サーボモータ及び電動のリニアモータの両方を包含する。
【００３５】
用語「ピーク電力流動係数」は、１回の射出成形サイクル中に射出成形システムが必要とするピーク電力の正規化測定値を指し、このピーク電力流動係数を使用して、異なる射出成形システムの所要電力を直接比較することができる。ピーク電力流動係数は、最大成形圧力積に（本明細書において定義される）充填サイクル中の流量を乗じたものと一致するピーク電力を最初に決定し、次に、充填される金型キャビティの射出能力を決定することによって計算される。続いて、ピーク電力を射出能力で除してピーク電力流動係数を計算する。
【００３６】
用語「低定圧射出成形機」は、１０３ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）未満である実質的に一定の射出圧力を使用するクラス１０１又はクラス３０の射出成形機として定義される。あるいは、用語「低定圧射出成形機」は、１０３ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）未満である実質的に一定の射出圧力を使用し、金型コア（金型キャビティがその間に形成されている第１の金型部品と第２の金型部品とからできている）がその耐用年数の終了に達する前に、１００万サイクル超、好ましくは１２５万サイクル超、より好ましくは２００万サイクル超、更に好ましくは５００万サイクル超、更に好ましくは１，０００万サイクル超を実行する能力を有する射出成形機として定義され得る。「低定圧射出成形機」の特徴としては、１００超の（好ましくは、２００超の）Ｌ／Ｔ比を有する金型キャビティと、複数の金型キャビティ（好ましくは４個の金型キャビティ、より好ましくは１６個の金型キャビティ、より好ましくは３２個の金型キャビティ、より好ましくは６４個の金型キャビティ、より好ましくは１２８個の金型キャビティ、及びより好ましくは２５６個の金型キャビティ、又は４個〜５１２個の間の任意の数の金型キャビティ）、加熱ランナー、及び誘導突き出しメカニズムが挙げられる。
【００３７】
用語「耐用年数」は、故障又は予定の交換時期までの金型部品の予想される寿命として定義される。成形部品又は成形コア（又は金型キャビティを定義する金型の任意の部品）とともに使用される時、用語「耐用年数」は、成形部品に品質問題が発生するまで、若しくは、成形部品の一体性に問題が発生するまで（例えば、かじり、分割線の変形、遮断面の変形又は過度の摩耗）、又は、成形部品に機械故障（例えば、疲労故障又は疲労亀裂）が発生するまでに、成形部品又は成形コアが稼働すると予想される時間を意味する。典型的には、金型部品は、金型キャビティを形成する接触面が廃棄又は交換されなければならない時に、「耐用年数」の終了に到達する。金型部品は、一部の金型部品の「耐用年数」までに随時、修理又は改修を必要とすることがあり、この修理又は改修は、許容される成形部品品質及び成形効率を実現するために金型部品の完全な交換を必要としない。更に、部品が金型から正しく取り外されなかったり、金型が非発射部品上で無理に閉されたり、オペレータが間違った工具を使用して成形部品を取り外したり、金型構成要素を破損するなど、金型部品の通常の動作とは関係しない金型部品の損傷が発生する可能性がある。このため、金型部品がその耐用年数の終了に到達する前に、損傷した構成要素を交換するために予備の金型部品が使用されることが時々ある。損傷のために金型部品を交換しても、予想される耐用年数は変わらない。
【００３８】
用語「誘導発射メカニズム」は、金型キャビティから成形部品を物理的に排出するために起動する動的部品として定義される。
【００３９】
用語「コーティング」は、金型キャビティを定義する成形部品の表面上に配設された、厚さが０．１３ｍｍ（０．００５インチ）未満の材料の層であって、金型キャビティの形状の定義以外に主要な機能（例えば、金型キャビティを定義する材料を保護する機能、又は成形部品と金型キャビティ壁面との間の摩擦を低減して成形部品が金型キャビティから離れやすくする機能）を有する材料の層として定義される。
【００４０】
用語「平均熱伝導率」は、金型キャビティ若しくは金型側方部又は金型部品を形成する材料の熱伝導率として定義される。金型キャビティと一体であるか、金型キャビティから分離されているかに係らず、コーティング、積層板、支持板、ゲート、又はランナーを形成する材料は、平均熱伝導率の対象に含まれていない。平均熱伝導率は、加重容積単位で計算される。
【００４１】
用語「有効冷却表面」は、熱が金型部品から除去される表面として定義される。有効冷却表面の１つの例は、能動冷却システムからの冷却流体の流路を形成する表面である。有効冷却表面の別の例は、熱が大気中に消散する時に通過する金型部品の外面である。金型部品は、２つ以上の有効冷却表面を有することがあり、したがって、金型キャビティ表面と各有効冷却表面との間に独特な平均熱伝導率を有し得る。
【００４２】
用語「公称肉厚」は、金型キャビティが均一な厚さを有するように製作されている場合の、金型キャビティの理論的な厚さとして定義される。公称肉厚は、平均肉厚によって近似され得る。公称肉厚は、個別のゲートによって充填される金型キャビティの長さと幅を積分することによって計算され得る。
【００４３】
用語「平均硬度」は、望ましい容積の任意の材料又は材料の組み合わせのロックウェル硬さとして定義される。２つ以上の材料が存在する場合、平均硬度は、各材料の加重容積パーセンテージに基づく。平均硬度の計算は、金型キャビティの任意の部分を構成する材料の硬度を含む。平均硬さの計算は、コーティング、積層板、金型キャビティと一体であるなしに関係のないゲート又はランナー、及び支持板を構成する材料を対象としない。一般的に、平均硬度は、金型冷却領域における材料の加重容積硬度を指す。
【００４４】
用語「金型冷却領域」は、金型キャビティ表面と有効冷却表面との間に存在する材料の容積として定義される。
【００４５】
用語「サイクル時間」又は「射出成形サイクル」は、射出成形部品を完全に成形するために要求される一回のみの射出成形プロセスとして定義される。サイクル時間又は射出成形サイクルは、溶融熱可塑性材料を金型キャビティ内に進める工程と、金型キャビティを熱可塑性材料で実質的に充填する工程と、熱可塑性材料を冷却する工程と、第１の金型側方部と第２の金型側方部を分離して冷却された熱可塑性材料を露出する工程と、熱可塑性材料を除去する工程と、第１金型側方部及び第２の金型側方部を閉じる工程とを含む。
【００４６】
用語「射出成形運転」は、本明細書において使用されるとき、共通の射出成形機において実行される一連の逐次的な射出成形サイクルを含む。
【００４７】
用語「流動性」は、本明細書において使用されるとき、射出成形システムを通って流れるときの溶融プラスチック材料の流動抵抗を含み、そして、溶融プラスチック材料の組成、温度、剪断、金型設計及び部品設計を含むがそれらに限定しない、溶融プラスチック材料の相対粘度に及ぼす全ての影響を考慮に入れる。
【００４８】
用語「流動係数」は、増加する期間対比例弁に対する制御信号の比として定義される。この比は、電圧／時間、例えば、ミリボルト／マイクロセカンドで表されてもよい。この比は、任意のタイプの射出圧力（例えば、油圧プレス又は電動プレス）に対して決定されてもよく、かつ以下の式によって計算され得る。
ＦＦ＝（ＣＳ１−ＣＳ２）／Ｔ、式中、ＣＳ１及びＣＳ２は、増加する期間にわたって測定した制御信号。
【００４９】
用語「粘度変化インデックス」は、射出成形機内で射出スクリュー等の溶融物移動用機械部品の所定の移動距離における比例弁に対する制御信号の比として定義される。この比は、電圧／距離、例えば、ミリボルト／マイクロメートルで表されてもよい。この比は、任意のタイプの射出圧力（例えば、油圧プレス又は電動プレス）に対して決定されてもよく、かつ以下の式によって計算され得る。
ＶＣＩ＝（ＣＳ１−ＣＳ２）／Ｓ、式中、ＣＳ１は第１の制御信号であり、ＣＳ２は第２の制御信号であり、かつＳは溶融物移動用機械部品の移動距離。
【００５０】
用語「比例弁」は、電子制御信号に応じて移動するバルブとして定義される。例えば、電動制御信号が１０％増加した場合、比例弁は、１０％増の材料が弁を通って流れるように開くこととなる。
【００５１】
低一定圧射出成形機は、本明細書に参考として組み込まれている、２０１２年８月３１に出願された米国特許出願第１３／６０１，５１４号で開示されている高生産射出成形機等の、歯ブラシバンドル及び剃刀ハンドル等の薄肉消費生活用品の製造に使用され得る、高生産射出成形機（例えば、クラス１０１又はクラス３０射出成形機、又は「超高生産性成形機」）等であってもよい。薄肉部品は、一般的に、１００以上の高いＬ／Ｔ比を有するものとして定義される。
【００５２】
各図面を詳細に参照すると、図１は、一般的に射出システム１２と、型締システム１４を有する、例示的な低一定圧力射出成形装置１０を示す。熱可塑性材料は、熱可塑性ペレット１６の形状で射出システム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、往復スクリュー２２によって加熱バレル２０の末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ー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。
【００５３】
往復スクリュー２２は、溶融熱可塑性材料２４を熱可塑性材料のショットを形成するノズル２６に向かって押し進め、溶融熱可塑性材料２４は、溶融熱可塑性材料２４の流れを金型キャビティ３２に導く１つ以上のゲート３０、好ましくは３個以下のゲートを介して金型２８の金型キャビティ３２内に射出される。他の実施形態では、ノズル２６は、供給システム（図示せず）によって１つ以上のゲート３０から分離されてもよい。金型キャビティ３２は、金型２８の第１の金型側方部２５と第２の金型側方部２７との間に形成され、これら第１及び第２の金型側方部２５、２７は、圧力下でプレス又は型締ユニット３４によって一体に保持される。プレス又は型締ユニット３４は、成形プロセスの間、２つの金型半体２５、２７を分離させるように作用する、射出圧力によってもたらされる力よりも大きい型締力を印加し、それによって、溶融熱可塑性材料２４が金型キャビティ３２の中に射出されている間、第１の金型側方部２５と第２の金型側方部２７とを一体に保持する。こうした型締力を支持するために、型締システム１４は、金型枠と金型ベースとを含み得る。
【００５４】
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、往復スクリュー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は、第１及び第２の金型側方部２５、２７を解放し、第１の金型側方部２５と第２の金型側方部２７とは互いから分離され、完成部品が金型２８から突き出され得る。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得る）。
【００５５】
コントローラ５０は、ノズル２６の近傍に位置したノズルセンサ５２、金型キャビティ３２の中又は金型キャビティ３２に隣接して位置した流頭センサ５３、往復スクリュ２２に隣接して位置した線形変換器５７、及びスクリュー制御部３６と通信可能に接続される。コントローラ５０は、マイクロプロセッサ、メモリ、及び１つ又は２つ以上の通信リンクを含んでもよい。流頭センサ５３は、金型キャビティ３２を通って流れ込む溶融プラスチック材料の流頭の位置の表示を提供してもよい。流頭センサ５３は、図１において、金型キャビティ３２の端部の近く（例えば、溶融プラスチック材料によって最後に充填することになっている金型キャビティの場所）に示されているが、流頭センサ５３は、ゲートと、溶融熱可塑性材料によって最後に充填することになっている金型キャビティ３２の中の位置との間の金型キャビティ３２の中の任意の地点に位置し得る。流頭センサ５３が金型キャビティ３２の末端部の近くに位置していない場合、いつ溶融プラスチック材料の流頭が金型キャビティ３２の末端部に到達することになるか概算するために時間補正係数が適用されてもよい。流頭センサ５３を、金型キャビティ３２の末端部の３０％以内、好ましくは金型キャビティ３２の末端部の２０％以内、及びより好ましくは金型キャビティの末端部の１０％以内に位置することが望ましい。
【００５６】
線形変換器５７は、往復スクリュー２２の線形移動の量を測定し得る。ノズルセンサ５２及び流頭センサ５３は、熱可塑性材料の存在を、光学的に、圧縮空気作用で、電気的に、超音波で、機械的に、又は熱可塑性材料の流頭の到着に起因する変化を感知することによって感知し得る。線形変換器は、線形移動を機械的に、光学的に、含気的に、磁力的に、電気的に、超音波的に測定してもよく、又は線形変換器は、線形移動を測定する任意の他の方法を使用してもよい。熱可塑性材料の圧力又は温度がノズルセンサ５２によって測定されると、ノズルセンサ５２は、圧力又は温度を示す信号をコントローラ５０に送信することにより、充填が完了したときに、コントローラ５０が金型キャビティ３２の中（又はノズル２６の中）において維持するべき目標圧力をコントローラ５０に提供し得る。この信号は、一般に、材料の粘度、金型温度、溶融温度の変動、及び充填速度に影響を与える他の変動が、コントローラ５０によって調節されるように、成形プロセスを制御するために使用され得る。こうした調節は成形サイクルの最中に行われてもよく、又は修正は後続サイクルで行われ得る。更に、いくつかの信号を多くのサイクルにわたって平均化した後、コントローラ５０が成形プロセスに調節を加えるためにこれら信号を使用してもよい。コントローラ５０は、それぞれ優先接続５４、５５、５６、５９を介して、ノズルセンサ５２、流頭センサ５３、スクリュー制御部３６、及び／又は線形変換器５６に接続され得る。別の実施形態では、コントローラ５０は、無線接続、機械的接続、流体圧接続、空気圧接続、又はコントローラ５０がセンサ５２、５３、５７と通信すること、及び／又はスクリュー制御部３６若しくは任意の他の射出成形機の部品に成業信号を送ることを可能にする当業者に既知の任意の他の種類の無線又は有線通信接続を介して、ノズルセンサ５２、流頭センサ５３、スクリュー制御部５６に接続されてもよい。
【００５７】
図１の実施形状では、ノズルセンサ５２は、ノズル２６付近の溶融熱可塑性材料２４の溶融圧力を（直接又は間接的に）測定する圧力センサである。ノズルセンサ５２は、コントローラ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５０は、スクリューコントロール３６に対して、ノズル２６中の溶融熱可塑性材料２４の望ましい溶融圧力を維持する速度で、スクリュー２２を前進させるように指示する。これは、圧力制御プロセスとして公知である。ノズルセンサ５２は、溶融圧力を直接的に測定し得る一方、ノズルセンサ５２は、また、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によって、溶融圧力を間接的に測定し得る。同様に、ノズルセンサ５２は、ノズル２６の中に直接的に配置される必要はなく、むしろノズルセンサ５２は、ノズル２６と流体的に接続される射出システム１２又は金型２８の内部の任意の場所に配置されてもよい。ノズルセンサ５２がノズル２６の内部に配置されない場合、ノズル２６の中の溶融圧力の推定値を計算するために、測定された特性に適切な補正係数が適用されてもよい。ノズルセンサ５２は、射出された流体と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、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得る。ノズルセンサ５２がノズル２６の内部に配置されない場合は、適切な補正係数を測定された特性に適用して、ノズル２６の中の溶融圧力を計算してもよい。更に他の実施形状では、ノズルセンサ５２は、必ずしもノズルと流動的に接続される場所に配設されなくともよい。むしろ、ノズルセンサ５２は、第１の成形部品２５と第２の成形部品２７との間の金型分割線において型締システム１４が生じさせ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５０は、ノズルセンサ５２からの入力にしたがって、圧力を維持してもよい。あるいは、センサは、電動プレスによる電力需要を測定することができ、これは、ノズル２６内の圧力の推定値を計算するために用いられ得る。
【００５８】
稼働中の閉ループコントローラ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）又は圧力安全弁（図示せず）が、溶融熱可塑性材料２４の溶融圧を調整するためのコントローラ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。
【００５９】
ここで、図２を参照すると、例示の成形部品１００が示されている。成形部品１００は薄壁部品である。成形部品は、一般的に、流路の厚さＴで割られた流路の長さＬが１００超（すなわち、Ｌ／Ｔ＞１００）であり、かつ１，０００未満のときに薄肉であると見なされる。より複雑な構造を有する金型キャビティについては、Ｌ／Ｔ比は、ゲート３０から金型キャビティ３２の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３０から金型キャビティ３２の端部までの流動の最長長さを決定することによって計算され得る。次いで、Ｌ／Ｔ比は、流動の最長長さを平均の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をそれぞれの個々のゲートによって充填される金型キャビティ３２の部分につい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計算された最高のＬ／Ｔ比である。一部の射出成形業界では、薄肉部品は、Ｌ／Ｔ＞１００を有するか、又はＬ／Ｔ＞２００を有するが、＜１，０００である部品として定義され得る。流路長Ｌは、ゲート３０から金型キャビティの末端部１０４まで測定した最も長い流動長である。薄肉部品は、消費者製品業界に特に普及している。
【００６０】
高Ｌ／Ｔ比部品は、一般に、約１０ｍｍ未満の平均厚さを有する成形部品に見られる。消費者製品においては、高Ｌ／Ｔ比を有する製品は、概して、約５ｍｍ未満の平均厚さを有する。例えば、高Ｌ／Ｔ比を有する自動車用バンパーパネルは、概して、１０ｍｍ以下の平均厚さを有し、高Ｌ／Ｔ比を有する背の高いグラスは、概して、約５ｍｍ以下の平均厚さを有し、高Ｌ／Ｔ比を有する容器（タブ又はバイアルなど）は、概して、約３ｍｍ以下の平均厚さを有し、高Ｌ／Ｔ比を有するボトル用キャップエンクロージャは、概して、約２ｍｍ以下の平均厚さを有し、高Ｌ／Ｔ比を有する歯ブラシの個々の毛は、概して、約１ｍｍ以下の平均厚さを有する。本明細書において開示されている低定圧射出成形プロセス及び装置は、５ｍｍ以下の厚さを有する部品に対して特に有利であり、開示されているプロセス及び装置は、より薄い部品に対してより有利である。
【００６１】
高Ｌ／Ｔ比の薄肉部品は、射出成形する上でのある種の障害を提示する。例えば、流路の薄さは、材料が流路末端部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、従来の射出成形機は、典型的には１０３ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）超の非常に高い圧力で溶融熱可塑性材料を射出し、その結果、溶融熱可塑性材料は、冷却及び凝固する機会を有する前に金型キャビティを急速に充填する。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で射出する別の理由は、上述のように、剪断力の増加が流動特性を向上させるからである。こうした非常に高速な射出圧力では、とりわけ金型２８及び供給システムを形成するために、非常に硬い材料を使用する必要がある。更に、薄肉部品は、材料が凝固する前に充填される必要があるリビングヒンジ、フィラメント、クロージャ、ディスペンサー、スパウト、ベローズ、アクチュエータなどの１つ以上の特殊機構１０５を有する。
【００６２】
（射出成形サイクル中に）実質的に一定の圧力で充填する場合には、従来の充填方法と比べて充填速度を低減する必要があると概して考えられていた。このことは、金型が完全に充填する前に、ポリマーがより長い時間にわたって冷えた鋳造表面と接触する状態にあることを意味する。したがって、より多くの熱が充填前に除去されることになり、このことは、金型が充填される前に材料の凝固をもたらすことが予想される。熱可塑性材料は、射出成形サイクル中に実質的に一定圧力条件に曝されると、たとえ金型キャビティの一部が熱可塑性材料の非流動温度未満であっても流れることが、予期せずして発見された。かかる条件は、熱可塑性材料が流れ続けて金型キャビティの全てを充填するよりはむしろ、熱可塑性材料が凝固し、金型キャビティを塞ぐことを引き起こすと、当業者には一般的に予想されるであろう。理論に束縛されるものではないが、開示の方法及び装置の実施形状の、射出成形サイクル中の、実質的に一定圧力条件は、充填中に金型キャビティ全体を通る動的流れ条件（すなわち、常に動いている溶融前部）を可能にすると考えられる。溶融熱可塑性材料が金型キャビティを充填するよう流れる際に、その流れにヘジテーションは存在せず、したがって、金型キャビティの少なくとも一部が熱可塑性材料の非流動温度よりも低いにも関わらず、流れを凝着させるための機会は与えられない。
【００６３】
更に、動的流動状態の結果として、溶融熱可塑性材料は、金型キャビティの中でかかる温度に曝されるにもかかわらず、剪断発熱の結果として、流動停止温度よりも高い温度を維持することができると考えられる。この動的流動状態は、熱可塑性材料が凝固プロセスを開始すると、熱可塑性材料の中における結晶構造の形成を抑制することが更に考えられる。結晶構造形成は、熱可塑性材料の粘度を増加させて、キャビティを充填するための好適な流動を妨げ得る。結晶構造形成及び／又は結晶構造サイズの低減は、熱可塑性材料がキャビティの中に流入して、材料の流動停止温度未満の金型の低い温度に曝されると、熱可塑性材料の粘度を低下させることが可能である。
【００６４】
開示される低一定圧力射出成形法及びシステムは、材料粘度の変化、材料温度の変化、及び他の材料特性の変化を監視するために、金型キャビティ内又は金型キャビティの近傍に位置するセンサ（上記図１のノズルセンサ５２、流頭センサ５３、又は線形変換器５７）を使用してもよい。溶融前部が金型キャビティの末端部に達する前に溶融前部の圧力が解放されるのを確実にするように（これは金型のフラッシング、及び別の圧力及び電力ピークを引き起こし得る）、コントローラ５０がプロセスをリアルタイムで修正できるように、これらセンサからの測定値はコントローラ５０に伝達され得る。更に、コントローラ５０は、プロセスにおけるピーク電力点及びピーク流量点を調節し、それにより一貫した加工条件を得るために、センサ測定値を用いてもよい。センサ測定値を用いて、進行中の射出サイクル中にプロセスをリアルタイムで微調整することに加えて、コントローラ５０はまた、プロセスを経時的に（例えば、複数の射出サイクルにわたって）調節するためにセンサ測定値を用いてもよい。このようにして、進行中の射出サイクルを、１つ以上のサイクルの間に生じる測定値に基づいて、できるだけ早期に修正することができる。一実施形態では、センサ測定値は、プロセス一貫性を達成するよう、多くのサイクルにわたって平均化されることができる。
【００６５】
様々な実施形状では、金型は、金型キャビティ全体を非流動温度よりも低い温度に維持する冷却系を含むことができる。例えば、溶融熱可塑性材料を含むショットに接触する金型キャビティの表面であっても、より低い温度を維持するよう冷却され得る。任意の好適な冷却温度が使用され得る。例えば、金型は、実質的に室温で維持され得る。かかる冷却システムの組込みは、形成されたままの射出成形部品が冷却されて、金型からの突出しの準備が整う速度を有利に向上させる。
【００６６】
熱可塑性材料
様々な熱可塑性材料を、本開示の低一定圧力射出成形法及び装置で使用することができる。一実施形態では、溶融熱可塑性材料は、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に準拠し、温度約２３０℃、２．１６ｋｇ荷重で測定した場合、約０．１ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分のメルトフローインデックスで定義された粘度を有する。例えば、ポリプロピレンに対して、メルトフローインデックスは、約０．５ｇ／１０分〜約２００ｇ／１０分の範囲にあり得る。別の好適なメルトフローインデックスは、約１ｇ／１０分〜約４００ｇ／１０分、約１０ｇ／１０分〜３００ｇ／１０分、約２０ｇ／１０分〜約２００ｇ／１０分、約３０ｇ／２０分〜約１００ｇ／１０分、約５０ｇ／１０分〜約７５ｇ／１０分、約０．１ｇ／１０分〜約１ｇ／１０分、又は１ｇ／１０分〜約２５ｇ／１０分を含む。材料のＭＦＩは、成形品の用途及び使用方法に基づいて選択される。例えば、０．１ｇ／１０分〜５ｇ／１０分のＭＦＩを有する熱可塑性材料は、射出ストレッチブロー成形（ＩＳＢＭ）用途用のプリフォームとしての使用に好適であり得る。５ｇ／１０分〜約５０ｇ／１０分のＭＦＩを有する熱可塑性材料は、物品を包装するためのキャップ及びクロージャとしての使用に好適であり得る。５０ｇ／１０分〜約１５０ｇ／１０分のＭＦＩを備える熱可塑性材料は、バケツ又はたらいの製造における使用に好適であり得る。１５０ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分のＭＦＩを備える熱可塑性材料は、薄板等の極めて高いＬ／Ｔ比を有する成形物品に好適であり得る。かかる熱可塑性材料の製造業者は、一般的には、この材料が４１ＭＰａ（６０００ｐｓｉ）を超過する、多くの場合は４１ＭＰａ（６０００ｐｓｉ）を大きく超過する溶融圧を使用して射出成型されるべきであることを教示する。かかる熱可塑性材料の射出成形に関する従来の教示に反して、本開示の低定圧射出成形方法及び装置の実施形態は、かかる熱可塑性材料を使用し、１０３ＭＰａ未満の、場合によっては、１０３ＭＰａをはるかに下回る（１５，０００ｐｓｉ、及び場合によっては１５，０００ｐｓｉをはるかに下回る）溶融圧力で処理して、良質の射出成形部品を形成するのを有利に可能にする。
【００６７】
熱可塑性材料は、例えばポリオレフィンであることができる。例示的ポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、及びポリブテン−１が挙げられるが、これらに限定されない。前述のポリオレフィンのいずれも、バイオ−ポリプロピレン又はバイオ−ポリエチレンを生成するために、サトウキビ又は他の農産物等のバイオベースの原料から供給され得る。ポリオレフィンは、これが溶融状態にある場合、剪断減粘であることを有利に立証する。剪断減粘は、流体が圧縮ストレス下に置かれた場合の粘度における減少である。剪断減粘は、熱可塑性材料の流れを射出成形プロセスの全体にわたって有利に維持させることができる。何ら理論に拘束されることを意図するものではないが、熱可塑性材料、特にポリオレフィンの剪断減粘性特性により、材料が一定圧力で加工される場合に、材料の粘度があまり変動しなくなると考えられる。その結果、本開示の方法及び装置の実施形態は、例えば、着色剤及び他の添加剤、並びに加工条件がもたらす熱可塑性材料の変化に対する感受性が低くなり得る。この特性のバッチ間での変動に対する感受性の低下により、熱可塑性材料は、業界より回収した及び消費者より回収した再生プラスチックを、本開示の方法及び装置の実施形状を用いて有利に加工することが可能となる。業界より回収した、消費者より回収した再生プラスチックは、消費財としてそれらのライフサイクルを完了した最終産物並びに固体老廃物として別の方法で廃棄された最終産物に由来するものである。かかる再生プラスチック、及び熱可塑性材料の配合物は、それらの材料特性の著しいバッチ間の変動を本質的に有する。を有する。
【００６８】
熱可塑性材料は、また、例えば、ポリエステルであり得る例示的なポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられるが、これに限定されない。ＰＥＴポリマーは、バイオーＰＥＴポリマーを部分的又は全体的に製造するために、サトウキビ又は他の農産物などのバイオベースの原料から供給され得る。他の好適な熱可塑性材料としては、ポリプロピレン及びポリエチレンのコポリマー、並びに熱可塑性エラストマーのポリマー及びコポリマー、ポリエステル、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（エチレンフラネート）ポリヒドロキシアルカノエート、ポリ（エチレンフラノエート）（ＰＥＴ代替、又はＰＥＴに置き換えて使用されると考えられる）、ポリヒドロキシアルカノエート等のバイオベースのポリエチレン、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が挙げられる。熱可塑性材料は、また、複数のポリマー材料及び非ポリマー材料の配合物であり得る。熱可塑性材料は、例えば、多モード又は２モードの配合物を産生する高中低の分子量のポリマーの配合物であり得る。多モード材料は、優れた流動特性を有し、その上、満足すべき化学的／物理的特性を有する熱可塑性材料をもたらす態様で設計され得る。熱可塑性材料は、また、ポリマーと１つ以上の小分子添加剤との配合物であり得る。この小分子は、例えば、熱可塑性材料に添加されると、ポリマー材料の流動性を改善するシロキサン又は他の潤滑分子であり得る。
【００６９】
他の添加剤としては、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、タルク、粘土（例えば、ナノクレイ）、水酸化アルミニウム、ＣａＳｉＯ３、繊維又はミクロスフィアに形成されたガラス、結晶性シリカ（例えば、石英、石英粉末、クリスタロバイト）、水酸化マグネシウム、雲母、硫酸ナトリウム、リトポン、炭酸マグネシウム、酸化鉄等の無機充填剤；若しくはもみ殻、藁、麻すさ、木粉、又は木材、竹若しくはサトウキビ繊維等の有機充填剤を挙げることができる。
【００７０】
他の好適な熱可塑性材料としては、ポリヒドロキシアルカノエート（例えば、ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシバレラート、ＮＯＤＡＸ（登録商標））、及び細菌セルロース等の生物体から直接的に製造されたポリマーの非限定的例等の再生可能ポリマー；多糖類及びこれらの誘導体（例えば、ガム、セルロース、セルロースエステル、キチン、キトサン、デンプン、化学修飾したデンプン、セルロースアセテートの粒子）、タンパク質（例えば、ゼイン、乳清、グルテン、コラーゲン）、脂質、リグニン、及び天然ゴム等の植物、農林産物、及びバイオマスから抽出されたポリマー；デンプン又は化学修飾されたデンプンから製造された熱可塑性デンプン並びにバイオ−ポリエチレン、バイオ−ポリプロピレン、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ナイロン１１、アルキド樹脂、コハク酸系ポリエステル、及びバイオ−ポリエチレンテレフタレート等の天然に供給されるモノマー由来の最近のポリマー及び誘導体が挙げられる。
【００７１】
好適な熱可塑性材料は、前述した例におけるような異なる熱可塑性材料の配合物又は複数の配合物を含んでもよい。同様に、異なる材料が、未使用のバイオ由来の材料又は石油由来の材料から誘導された材料との混合であってもよく、バイオ由来材料又は石油由来材料の再生された材料であってもよい。配合物中の熱可塑性材料の１つ又は２つ以上は、生分解性であってもよい。更に、非配合物熱可塑性材料については、この材料は生分解性であってもよい。
【００７２】
代表的な熱可塑性樹脂をそれらの推奨作動圧力範囲と共に以下の表に示す。
【００７３】
【表１】
2016527109.tif 000003
【００７４】
実施形状の２つ以上は、溶融熱可塑性材料を含むショットの溶融圧力を射出成形サイクル中に実質的に一定圧力に維持しつつ、溶融熱可塑性材料を含むショットで金型キャビティのほぼ全体を充填することを含むが、特定の熱可塑性材料は、異なる一定圧力において本発明の恩恵を受ける。詳細には、ＰＰ、ナイロン、ＰＣ、ＰＳ、ＳＡＮ、ＰＥ、ＴＰＥ、ＰＶＤＦ、ＰＴＩ、ＰＢＴ、及びＰＬＡは、６９ＭＰａ（１００００ｐｓｉ）未満の実質的に一定の圧力；ＡＢＳは、５５ＭＰａ（８０００ｐｓｉ）未満の実質的に一定の圧力；ＰＥＴは、４０ＭＰａ（５８００ｐｓｉ）未満の実質的に一定の圧力；アセタールコポリマーは、４８ＭＰａ（７０００ｐｓｉ）未満の実質的に一定の圧力；ポリ（エチレンフラネート）ポリヒドロキシアルカノエート、ポリエチレンフラノエート（ａｋａ  ＰＥＦ）は、６９ＭＰａ、若しくは５５ＭＰａ、又は４８ＭＰａ、あるいは４１ＭＰａ、又は４０ＭＰａ未満（１００００ｐｓｉ、若しくは８０００ｐｓｉ、又は７０００ｐｓｉ、あるいは６０００ｐｓｉ、又は５８００ｐｓｉ未満）の実質的に一定の圧力。
【００７５】
上記で詳細に説明したように、開示されている低一定圧力射出成形法及び装置の実施形状は、従来の射出成形プロセスを凌ぐ１つ又は２つ以上の有利性を実現し得る。例えば、実施形態は、金型キャビティの射出前の圧力と熱可塑性材料とのバランスをとる必要性を排除した、より費用効率が高く有効なプロセス、金型キャビティ圧力で大気圧を用いるのを可能とし、したがって、加圧手段の必要性を排除した単純な金型構造を可能とするプロセス、より費用効率が高くかつ機械加工しやすい、より低硬度で高熱伝導性の金型キャビティ材料を使用する能力、熱可塑性材料の温度、粘度、及び他の材料特性の変化に対する感受性が低い、よりロバストな加工方法、並びに、金型キャビティ内の熱可塑性材料の早期硬化がなく、かつ金型キャビティを加熱して一定温度に維持する必要なく、実質的に一定圧力で良質の射出成形部品を製造する能力、を含む。
【００７６】
ここで図３を参照すると、従来の圧力変動の大きい射出成形プロセスの典型的な圧力−時間曲線が点線２００で示されている。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。
【００７７】
従来の場合、溶融圧力は、１０３ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）をはるかに上回るまで急速に増加し、次いで、第１の期間２２０にわたって、１０３ＭＰａ（１５，０００ｐｓｉ）を上回る比較的高い圧力で保持される。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、溶融圧力は低下し、第２の期間２３０にわたって、低くはなったが依然として比較的高い圧力（典型的には６９ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）以上）に保たれる。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。填塞が完了した後、圧力は、必要に応じて、冷却時間である第３の期間２３２の間に再度低下してもよい。従来の圧力変動の大きい射出成形システムの金型キャビティは、流路の末端部からゲートに向かって填塞された。金型の中の材料は、典型的には、キャビティの末端部近くで凝固し、その後材料の完全に凝固した領域は、ゲートの位置又は複数の位置に向かって次第に移動する。結果として、金型キャビティの末端部に近いプラスチックは、ゲートの位置又は複数の位置に近いプラスチック材料よりも短い期間及び低い圧力で填塞される。ゲートと金型キャビティの末端部との間の非常に薄い断面積といった部品形状もまた、金型キャビティの領域内の填塞圧力レベルに影響を与え得る。一貫性のない填塞圧力は、上述のように、最終製品の不整合をもたらし得る。更に、固化の様々な段階におけるプラスチックの従来の填塞は、いくつかの非理想的材料特性、例えば、成形応力、ヒケ、及び最適でない光学特性をもたらす。
【００７８】
一方、低一定圧力射出成形システムは、充填期間２４０の間、実質的に一定の圧力で金型キャビティの中に溶融プラスチック材料を射出する。図３の実施例の射出圧力は、４１ＭＰａ（６，０００ｐｓｉ）未満である。しかし、他の実施形態は、より高い圧力を使用し得る。金型キャビティが充填された後、低定圧射出成形システムは、成形部品が冷却される第２の期間２４２にわたって徐々に圧力を低下させる。射出成形サイクル中に実質的に一定の圧力を用いることによって、溶融熱可塑性材料は、流路を通ってゲートから流路の末端部に向かって進む連続的な溶融物の流頭を維持する。換言すれば、溶融熱可塑性材料は金型キャビティを通ってずっと移動し続け、早期凝固を防止する。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比較的均一に維持され、より均一で一貫した最終製品が得られる。金型を比較的均一な圧力で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良好な機械的及び光学的特性を有し得る結晶構造を形成する。更に、一定圧力で成形された部品は、従来の成形部品のスキン層と異なる特性を呈する。結果的に、一定圧力で成形された部品は、従来の成形部品の部品よりも良好な光学特性を有し得る。
【００７９】
ここで図４を参照すると、充填の様々な段階が、全充填時間の百分率として分割されている。例えば、従来の圧力変動の大きい射出成形プロセスでは、充填期間２２０は全充填時間の約１０％を占め、填塞期間２３０は全充填時間の約５０％を占め、冷却期間２３２は全充填時間の約４０％を占める。一方、低定圧射出成形プロセスでは、充填期間２４０は、全充填時間の約９０％まで占め、冷却期間２４２は、全充填時間の約１０％のみを占める。低定圧射出成形プロセスは、溶融プラスチック材料が金型キャビティの中に流れ込むと冷えるので、冷却時間がより短くて済む。このようにして、金型キャビティが充填されるまでには、溶融プラスチック材料はかなり冷却されており（金型キャビティの断面中心が固化するのに十分ではないが）、凝固過程を完了するために除去しなければならない全熱量は少なくて済む。更に、溶融プラスチック材料は充填を通じて液体のままであり、填塞圧力はこの溶融断面中心を通して伝えられるので、溶融プラスチック材料は金型キャビティの壁と接触し続ける（凝固して縮まるのとは反対に）。結果として、本明細書に記載された低定圧射出成形プロセスは、従来の射出成形プロセスにおけるよりも短い合計時間で、成形部品を充填及び冷却することができる。
【００８０】
高Ｌ／Ｔ部品を成形するための開示された低定圧射出成形方法及び装置では、部品は、所望の射出圧力を達成するように溶融熱可塑性ポリマーを増加する流量で金型キャビティの中に射出し、その後、実質的に一定の射出圧力を維持するように時間と共に流量を減少させることによって成形される。低定圧射出成形方法及び装置は、特に、薄肉部品（例えば、Ｌ／Ｔ比＞１００＜１０００）を成形するとき、及び０．１ｇ〜１００ｇのショットサイズを用いるときに有利である。最大流量が、キャビティ充填の最初の３０％以内、好ましくはキャビティ充填の最初の２０％以内、更により好ましくはキャビティ充填の最初の１０％以内に生じるのが、特に有利である。充填圧力プロファイルを調節することにより、キャビティ充填のこれら好ましい範囲内に最大流量が生じ、また、成形部品の結晶構造が従来の成形部品と異なるので、成形部品は、上記した物理的な利点（例えば、より良好な強度、より良好な光学特性など）の少なくともいくつかを有することになる。更に、高Ｌ／Ｔ製品は薄いので、得られた製品に所望の色を付与するためにこれら製品が必要とする顔料は少なくて済む。更に、顔料を使用しない部品では、成形条件がより一貫しているので、部品の目に見える変形が少ない。顔料が少ない又は顔料を使用しないことでコストが削減される。
【００８１】
あるいは、ピーク電力は、実質的に一定の射出圧力を維持するように調節されてもよい。より具体的には、充填圧力プロファイルは、ピーク電力が、キャビティ充填の最初の３０％以内、好ましくはキャビティ充填の最初の２０％以内、更により好ましくはキャビティ充填の最初の１０％以内に生じるように調節されてもよい。ピーク電力をこの好ましい範囲内に生じさせた後、キャビティ充填の残りを通して低下した電力を有するようにプロセスを調節することにより、ピーク流量の調節に関して上述した成形部品と同じ利益がもたらされる。更に、上記の様にしてプロセスを調節することは、特に、薄肉部品（例えば、Ｌ／Ｔ比＞１００＜１０００）及び０．１ｇ〜１００ｇの射出能力）の場合に有利である。
【００８２】
ここで図５Ａ〜図５Ｄ及び図６Ａ〜図６Ｄを参照すると、従来の射出成形機（図５Ａ〜５Ｄ）によって充填されている金型キャビティの一部と、実質的に一定の圧力の射出成形機（図６Ａ〜図６Ｄ）によって充填されている金型キャビティの一部と、が示されている。
【００８３】
図５Ａ〜図５Ｄに示されるように、従来の射出成形機が、ゲート３０を通して金型キャビティ３２の中に溶融熱可塑性材料２４を射出し始めると、高い射出圧力は、溶融熱可塑性材料２４を高速で金型キャビティ３２の中に射出する傾向があり、それにより溶融熱可塑性材料２４は積層物３１の状態（最も一般的に、層流と呼ばれる）で流れる（図５Ａ）。これら最も外側の積層物３１は金型キャビティの壁に付着し、その後冷却及び凝固し、金型キャビティ３２が完全に充填になる前に、凝固した境界層３３を形成する（図５Ｂ）。しかしながら、熱可塑性材料が凝固すると、凝固した熱可塑性材料は、金型キャビティ３２の壁から離れる方向に縮み、金型キャビティ壁と境界層３３との間に間隙３５が残される。この間隙３５は、金型の冷却効率を低下させる。溶融熱可塑性材料２４はまた、ゲート３０付近で冷却及び凝固し始め、ゲート３０の有効断面積を減少させる。一定の体積流量を維持するためは、従来の射出成形機は、狭いゲート３０を通して溶融熱可塑性材料を押し進めるために、圧力を増大さなければならない。熱可塑性材料２４が金型キャビティ３２の中に流入しつづけると、境界層３３は厚くなってゆく（図５Ｃ）。最終的に、金型キャビティ全体３２は、凝固した熱可塑性材料でほぼ満たされる（図５Ｄ）。この時点で、従来の射出成形機は、後退した境界層３３を金型キャビティ３２の壁に押し付け返して更に冷却するために、填塞圧力を維持しなければならない。
【００８４】
一方、低一定圧力射出成形機は、常に動いている流頭３７を用いて、溶融熱可塑性材料を金型キャビティ３２に流し込む（図６Ａ〜図６Ｄ）。流頭３７の後方の熱可塑性材料２４は、凝固する前に金型キャビティ３７がほぼ充填されるまで（即ち、９９％以上充填されるまで）溶融状態を維持する。その結果、ゲート３０の有効断面積の減少はなく、有効断面積は、成形部品の公称肉厚の７０％〜１００％、好ましくは、８０％〜９０％であり得る。更に、流頭３７の後方の熱可塑性材料２４は溶融状態にあるので、熱可塑性材料２４は金型キャビティ３２の壁と接触し続ける。その結果、熱可塑性材料２４は、成形プロセスの充填部分の間に冷却される（凝固せずに）。従って、開示されている低定圧射出成形プロセスの冷却部分は、従来のプロセスほど長くある必要がない。
【００８５】
熱可塑性材料は溶融したまま、金型キャビティ３２の中へと移動し続けるので、必要となる射出圧力は従来の金型の場合よりも少なくて済む。一実施形状では、射出圧力は４１ＭＰａ（６，０００ｐｓｉ）以下であってもよい。結果的に、射出システム及び型締システムは、それほど強力である必要はない。例えば、開示の低定圧射出成形装置は、より低い型締力及びそれに対応するより低い型締用電源を必要とする型締装置を使用してもよい。更に、開示されている低定圧射出成形機は、所要電力がより小さいので、概して、高変動の圧力で薄肉部品を成形する従来のクラス１０１及び１０２射出成形機において使用するほど強力ではない電動プレスを採用してもよい。電動プレスが、ごく少数の金型キャビティを有する一部の単純な金型での使用に対して十分である場合でさえも、より小さく、より安価な電動モータを使用することができるので、開示されている低定圧射出成形方法及び装置によってプロセスを改善し得る。開示の低定圧射出成形機は、次のタイプの電動プレス、すなわち、直流サーボ駆動モータプレス、デュアルモータベルト駆動式プレス、デュアルモータ遊星歯車式プレス、及び電力定格が２００ＨＰ以下であるデュアルモータボール駆動式プレスのうちの１つ以上を含んでもよい。
【００８６】
ここで図７を参照すると、低一定圧力射出成型プロセスの例示的成形サイクル１０００の動作が示されている。成形サイクル１０００は、本開示にしたがって製作された低一定圧力射出成形機、例えば、図１の低一定圧力射出成形機上で実行し得る。より具体的には、例示の成形サイクル１０００は、第１の金型側方部及び第２の金型側方部を備える金型とともに、第１の金型側方部と第２の金型側方部との間に形成された金型キャビティを有する低一定圧力射出成形機上であって、第１の金型側方部及び第２の金型側方部のうちの少なくとも１つが、５１．９Ｗ／ｍ−℃（３０ＢＴＵ／ＨＲ  ＦＴ°Ｆ）を超え、３８５．７９Ｗ／ｍ−℃（２２３ＢＴＵ／ＨＲ  ＦＴ°Ｆ）以下である平均熱伝導率を有する、低一定圧力射出成形機上で実行し得る。いくつかの好適な実施形態において、第１の金型側方部と第２の金型側方部の両方は、５１．９Ｗ／ｍ−℃（３０ＢＴＵ／ＨＲ  ＦＴ°Ｆ）を超え、３８５．７９Ｗ／ｍ−℃（２２３ＢＴＵ／ＨＲ  ＦＴ°Ｆ）以下である平均熱伝導率を有し得る。
【００８７】
第１及び／又は第２の金型側方部を製造するためのいくつかの好適な材料としては、アルミニウム（例えば、２０２４アルミニウム、２０９０アルミニウム、２１２４アルミニウム、２１９５アルミニウム、２２１９アルミニウム、２３２４アルミニウム、２６１８アルミニウム、５０５２アルミニウム、５０５９アルミニウム、航空機級アルミニウム、６０００シリーズアルミニウム、６０１３アルミニウム、６０５６アルミニウム、６０６１アルミニウム、６０６３アルミニウム、７０００シリーズアルミニウム、７０５０アルミニウム、７０５５アルミニウム、７０６８アルミニウム、７０７５アルミニウム、７０７６アルミニウム、７１５０アルミニウム、７４７５アルミニウム、ＱＣ−１０、Ａｌｕｍｏｌｄ（商標）、Ｈｏｋｏｔｏｌ（商標）、Ｄｕｒａｍｏｌｄ  ２（商標）、Ｄｕｒａｍｏｌｄ  ５（商標）、Ａｌｕｍｅｃ  ９９（商標））、ＢｅＣｕ（例えば、Ｃ１７２００、Ｃ  １８０００、Ｃ６１９００、Ｃ６２５００、Ｃ６４７００、Ｃ８２５００、Ｍｏｌｄｍａｘ  ＬＨ（商標）、Ｍｏｌｄｍａｘ  ＨＨ（商標）、Ｐｒｏｔｈｅｒｍ（商標））、銅、及び任意のアルミニウム合金（例えば、ベリリウム、ビスマス、クロム、銅、ガリウム、鉄、鉛、マグネシウム、マンガン、ケイ素、チタン、バナジウム、亜鉛、ジルコニウム）、任意の銅の合金（例えば、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、ケイ素、クロム、アルミニウム、青銅）が挙げられる。これらの材料は、ロックウェルＣ（Ｒｃ）硬度０．５Ｒｃ〜２０Ｒｃ、好ましくは２Ｒｃ〜２０Ｒｃ、より好ましくは３Ｒｃ〜１５Ｒｃ、更により好ましくは４Ｒｃ〜１０Ｒｃを有し得る。これらの材料は、工具鋼より軟らかい場合があるが、熱伝導特性はより好ましい。開示されている低一定圧力射出成形法及び装置は、金型が、これらの熱伝導性が高く軟らかい材料で作製され、１００万サイクル、好ましくは１２５万サイクル〜１，０００万サイクル、更に好ましくは２００万サイクル〜５００万サイクルの耐用年数を引き出すことを可能にする成形条件下で作動する点において有利である。
【００８８】
最初に、溶融熱可塑性材料は、１１１０で薄肉部品（例えば、１００＜Ｌ／Ｔ＜１０００）を形成する金型の中に送り込まれる。溶融熱可塑性材料のショットは０．５ｇ〜１００ｇであってよく、３つ以下のゲートを通って金型キャビティに送り込まれ得る。いくつかの場合、３つ以下のゲートのうちの１つ又はそれ以上は、金型キャビティ内に形成される部品の公称肉厚の７０％〜１００％、及び好ましくは公称肉厚の８０％〜９０％である断面積を有し得る。いくつかの実施例において、このパーセンテージは、０．５ｍｍ〜１０ｍｍのゲートサイズに相当する。
【００８９】
溶融熱可塑性材料は、１１１２において金型キャビティが実質的に充填されるまで金型キャビティ内に送り込まれる。金型キャビティは、金型キャビティが９０％を超えて充填された時、好ましくは９５％を超えて充填された時、より好ましくは９９％を超えて充填された時に、実質的に充填され得る。金型が実質的に充填された後、溶融熱可塑性材料は、実質的に凝固又は固化されるまで１１１４で冷却される。溶融熱可塑性材料は、第１の金型側方部及び第２の金型側方部のうちの少なくとも１つを通って流れる冷却流体で能動的に冷却されるか、又は大気中への対流及び伝導により受動的に冷却され得る。
【００９０】
熱可塑性材料が冷却された後、１１１６で冷却された熱可塑性材料を露出するために第１の金型側方部と第２の金型側方部が分離され得る。（成形部品の形の）冷却された熱可塑性材料は１１１８で金型から取外され得る。熱可塑性材料は、例えば、排出、ダンピング、（手動又は自動プロセスを介した）抜出、引っ張り、押し、重力、又は冷却した熱可塑性材料を第１の金型側方部及び第２の金型側方部から分離する任意の他の方法によって取り外され得る。
【００９１】
冷却された熱可塑性材料が第１の金型側方部及び第２の金型側方部から取り外された後、１１２０で、第１の金型側方部及び第２の金型側方部が閉じられて金型キャビティを再形成し、第１の金型側方部及び第２の金型側方部が新しい熱可塑性材料のショットを受け入れられるように準備をして、単一の成形サイクルが完了する。サイクル時間１００１は、一回のみの成形サイクル１０００として定義される。一回のみの成形サイクルは、部品のサイズ及び材料によって、２秒〜１５秒、好ましくは８秒〜１０秒かかり得る。
【００９２】
すべての射出成形プロセスは、溶融プラスチック材料の粘度の変動に影響されやすい。溶融プラスチック材料の粘度の変動は、材料不足（例えば、ショット不良）及びフラッシングのような成形部品の欠陥を生じさせ得る。任意の数の要因が、溶融プラスチック材料の粘度の変化を引き起こす場合がある。例えば、周囲の温度又は圧力の変化、着色剤の添加、供給システムと溶融プラスチック材料で充填する最後のキャビティ場所との間での剪断状態の変化、未使用のプラスチック材料自体の粘度変動、及び他の条件の変化は、全て、溶融プラスチック材料の粘度を変化させ得る。溶融プラスチック材料の粘度が変化する、溶融プラスチックを金型に圧入するのに必要な圧力も変化することとなる。例えば、粘度が増加すると、ポリマーを金型キャビティの中に押し進めるのに必要な圧力は、ポリマーがより厚くて金型キャビティの中に動くことがより困難なので、増加する。一方、粘度が減少すると、ポリマーを金型キャビティの中に押し進めるのに必要な力は、ポリマーがより薄くて金型キャビティの中に動くことがより容易であるので、減少する。調整が射出圧力又はサイクル時間に対してなされないならば、成形部品は欠陥を有する場合がある。進行中の射出成形機及びプロセスは、時間ベースの成形サイクルを有する。言い換えると、成形サイクルは、射出成形サイクルが予定時間に終了するので、他の因子の中でも、時間によって制御される。その結果、溶融プラスチック材料についての粘度の変化は、溶融プラスチック材料を予定時間と異なる時間に金型キャビティの端部に到達させることができる。
【００９３】
ここで図８を参照すると、圧力対時間グラフは、単一の射出成形サイクルについて示されている。射出成形サイクルの初期段階の間に、圧力は、予定目標値１２１０（例えば、「充填圧力」）まで急速に増加し、その圧力は、金型キャビティが充填されているとき保持される。溶融プラスチック材料が金型キャビティ３２の端部に近づくとき、第１の時間ｔt（又はｔtransducer）１２１２において、流頭センサ５３（図１）が示すように、金型キャビティ３２の中の材料が冷えるにつれて、圧力は、１２１４においてより低い圧力（例えば、「填塞及び保持圧力」）まででわずかに低減される。充填シーケンスの開始から、金型が開放される充填サイクルの終了までの全サイクル時間である第２の時間ｔs（又はｔstep）１２１６において、成形部品は、金型キャビティ３２から突き出される。
【００９４】
溶融プラスチック材料の粘度の変化は、溶融プラスチック材料が金型キャビティ３２の端部、又はｔsにおける金型キャビティの中の充填場所の端部に到達する時間に影響を及ぼし得る。例えば、溶融プラスチック材料の粘度が増加する場合、（「ショートショット」の可能性を伴って）、溶融プラスチック材料は、破線１２２０ａが示すように、より長い時間の間、充填圧力に維持され得る。この例では、流頭センサ５３は、予定時間より後の時間において溶融プラスチック材料を検出し得る。溶融プラスチック材料が流頭センサに到達する予定時間は、溶融プラスチック材料についての理想的な条件及び一定粘度に対して計算されても、実験的に導出されてもよい。一方、溶融プラスチック材料の粘度が減少する場合、（「フラッシング」の可能性を伴って）、溶融プラスチック材料は、破線１２２０ｂが示すように、より短い時間の間、充填圧力に維持され得る。この例では、流頭センサ５３は、予定時間よりも早い時間ｔtにおいて溶融プラスチック材料を検出し得る。
【００９５】
圧力制御充填プロセスの場合、最適の充填圧力プロファイルは、実験によって決定され得る。この最適の圧力プロファイルは、充填サイクルの瞬間ごとに公称ポリマーに対して最適のプラスチック圧力を生み出す。ポリマー圧力は、金型キャビティの前にポリマー流路内の位置で感知される。一例では、ポリマー圧力は、ノズルセンサ５２によって感知され得る。しかし、ポリマー圧力は、ゲートの上流の任意の位置で感知され得る。公称流量は、充填サイクル中にポリマー流量を計算すること又は直接測定することによって充填サイクル中の瞬間ごとに割り当てられてもよい。更に、供給システムを通して及び金型キャビティ内にポリマーの所定量を移動するために必要な力は、実験及び計算によって最適の充填圧力プロファイルに対して決定され得る。
【００９６】
それぞれの充填サイクルに対して、コントローラ５０は、システムでポリマーを移動するために必要な公称の（又は最適の）力と、充填サイクル中に供給システムでポリマーの所定量を移動するために必要な実際の力とを比較する。実際の力が公称の力より大きい場合、材料流動性が増加した。結果として、充填力に対する対応する増加及び比例的増加は、最適なポリマー流量プロファイルの生成を要する。
【００９７】
ポリマー圧力は、システム内の任意の与点では、システムを通してポリマーを移動するために必要な力の大きさの目安である。更に、ポリマー圧力は、システム内の任意の与点では、システムを通してポリマーを移動するために必要な力の大きさに正比例する。結果として、ポリマー圧力は、金型キャビティ内でポリマーが冷却する際のポリマー内の収縮力を釣り合わせる又は相殺するために使用されてもよい。
【００９８】
油圧式射出成形プレスに対して、比例弁は、射出スクリュー２２に作用するシステムに対する作動液の流れを調整するために使用され得る。電動制御信号は、比例弁に送られてもよく、結果として比例弁は、制御信号に応じて移動する。比例弁に対する制御信号の電圧が増加すると、往復スクリュー２２により大きな油圧を送達するために比例弁が移動することによって、供給システムを通してより多くのポリマーを推し進める。上述したように、ポリマー粘度を変更する際、システムを通した流れ抵抗を変更することとなる。したがって、公称流体粘度材料に対する流量に等しい量で、供給システムを介してポリマー流量を維持するには、比例弁に対する制御信号の電圧は変更されなければならない。制御信号の電圧が、サーボモータのアンペア数を変更する場合、同じ関係が電動プレスに対して確立されてもよい。又は電動油圧ハイブリッド射出プレスが分離しつつも同期している場合、制御信号は、電動サーボドライバ及び比例弁へ送られる。
【００９９】
ここで図９Ａを参照すると、グラフ１３１０は、コントローラから比例弁への（電圧の）制御信号反応を経時的に示す。グラフ１３１２の縦軸は、ミリアンペアの制御信号電圧に相当し、かつグラフ１３１４の横軸は、ミリ秒の時間に相当する。比例弁に対する制御信号の電圧における変化対変化に対する期間の割合は、射出プロセスの制御に使用され得る。この弁は、例えばミリボルト対時間の割合として表されてもよく、流動係数（ＦＦ）として本明細書に記載される。流動係数比は、油圧、電動、又は任意の他の成形機を含む任意の成形機のための射出成形プロセスに対して決定され得る。流動係数（ＦＦ）は、以下の式によって数学的に表されてもよい。
ＦＦ＝（ＣＳ１−ＣＳ２）Ｔ
式中、ＣＳ１及びＣＳ２は、射出成形サイクル中の明確な時間に測定される、（例えばミリボルトで測定され得る）制御信号である。
【０１００】
本明細書において「第１の制御信号」及び「第２の制御信号」に対する参照が作られている一方、コントローラ５０から比例弁への制御信号は、図９Ａに示されるように連続信号である。しかしこの制御信号は、第１及び第２の制御信号を定義するための射出成形サイクル中の明確な時間（例えば、第１の時間ｔ１  １３１６及び第２の時間ｔ２  １３１８）に測定され得る。これらの明確な時間に測定された電圧は、本明細書において第１の制御信号電圧１３２０及び第２の制御信号電圧１３２２と呼ばれる。説明した実施形態において、少なくとも一部の制御信号が電圧によって定義されている一方、その他の制御信号パラメータが同様に使用されてもよい。例えば、制御信号が本質的に空気圧であった場合、流動係数は、圧力の制御信号パラメータによって定義され得る。同様に、制御信号が本質的に光学的であった場合、流動係数は、明るさ又は強度の制御信号パラメータによって定義され得る。当業者は、制御信号自体の特徴を鑑みた適切な制御信号パラメータを選択し得る。
【０１０１】
ｔ１及びｔ２に対する好ましい時間増分は、０．１ミリ秒〜１０ミリ秒、好ましくは０．５ミリ秒〜５ミリ秒、より好ましくは０．７５ミリ秒〜２ミリ秒、及び更により好ましくは約１ミリ秒であり得る。開示された範囲の期間は、流動性の変化に応じて迅速に制御信号を調整する非常に敏感な制御システムを提供する。
【０１０２】
本明細書に記載された圧力制御プロセス等の圧力制御プロセスの場合、コントローラ５０は、予定圧力設定値に到達させるためにポリマー材料の流れを調節し得る。流動性が減少するにつれて、かつ流動長に沿う対応する抵抗力が下がるにつれて、圧力設定値に到達するにはより多くの流れが必要であるため、実際のＦＦ1は、予期した又は光学的ＦＦより高いことがあり得る。この関係は、システム流動性が変化したかどうかを、射出成形サイクルにおいて即座に又は定期的に、あらゆる時点で検出するために使用されててもよい。このシステム流動性変化は、ポリマー内で変化した分子量分布、及び剪断又は温度変化を含む任意の数の要因によって引き起こされ得る。例えば、実際のＦＦが光学的ＦＦより高い場合、流動性は減少した。同様に、実際のＦＦが光学的ＦＦより低い場合、流動性は増加した。このＦＦにおける変化は、予定圧力を維持を試みるシステムによって引き起こされる。流動性が低下した場合、比例弁は、予定圧力設定値に到達させるために、より粘度の高い材料を押し進めるためにシステムに対して追加の油圧をかけなければならない。同様に、流動性が増加した場合、予定圧力設定値に到達させるために、より粘度の低い材料を押し進めるためにシステムに対して少ない油圧をかけなければならない。ポリマー圧力の増加又は減少に応じた制御は、線形又は非線形であってもよく、かつ依存的又は非依存的なシステム変数に基づいてもよい。
【０１０３】
更に、実際のＦＦと光学的ＦＦとの間の差は、ポリマーの公称粘度に較正されてもよく、そうすることで、制御信号の変化はリアルタイムで測定されたとおり、溶融プラスチック材料の流動性における変化に対応して較正される。したがって、実際のＦＦと光学的ＦＦとの間の差は、流動性に関連して表されてもよい。
【０１０４】
実際のＦＦは、プロセスのどの時点でも光学的ＦＦと比較されてもよく、差は、充填サイクルの残りの目標充填圧力を調節するために用いられてもよい。例えば、ＦＦがサイクルで早期に比較された場合（例えば、サイクルの最初の１０％）、サイクルの残りの目標圧力（例えば、最後の９０％）は、実際のＦＦと光学的ＦＦとの間の比較に基づいて上流に又は下流に調整され得る。更に、実際のＦＦと光学的ＦＦとの間の比較は、進行中の射出サイクル内の目標圧力に対する調節が行われたとしても、後続の射出サイクルの目標圧力を調節するために用いられてもよい。実際のＦＦを光学的ＦＦと比較することによって、目標充填圧力が、ポリマー流動性の変化を考慮するために内部サイクル又はインターサイクルを調節してもよい。
【０１０５】
場合によっては係数は、第１の制御信号と第２の制御信号との間の差を、（例えば、線形変換器５７によって測定され、かつ移動のユニットごとの材料流量を表す）射出ユニットの増分式移動に対する割合として組み込むように定義されてもよい。このような係数は、粘度変化インデックス（ＶＣＩ）として本明細書で更に定義される。ＶＣＩは、システム圧力（Ｐ）での変化、ポリマー量（Ｖ）システム温度（Ｔ）、及び材料比較又は分子量分布（Ｃ）に対する変化の影響を考慮する。ＶＣＩは、全体的なポリマー流動システムにおいてＰ、Ｖ、Ｔ及びＣの影響の合計の機能であって、以下の式によって表される。
ＶＣＩ＝ｆ［ΔＰ，ΔＶ，ΔＴ，ΔＣ］
又は、以下のように測定量として表される。
ＶＣＩ＝（ＣＳ１−ＣＳ２）／Ｓ
式中、ＣＳ１は第１の制御信号であり、ＣＳ２は第２の制御信号であり、及びＳは射出スクリュー２２等の溶融物移動用機械部品の位置誤差である。
ＶＣＩは、射出成形システムの射出成形サイクル中の溶融プラスチック材料の流動性での変化を補償するためのプロセスを制御するために使用され、これにより最適なポリマー流量プロファイルを達成するための充填プロセスに対する即座の調整を可能にする。上記のＦＦと同様に、充填サイクルのあらゆる時点でリアルタイムで測定したように、ＶＣＩにおける変化は流動性における変化を表し、その後変化に応じて充填圧力を増加又は減少するために使用されてもよい。］
【０１０６】
ここで図９Ｂを参照すると、グラフ１３５０は、コントローラから比例弁への（電圧の）制御信号反応を経時的に示す。グラフ１３５２の縦軸は、ミリアンペアの制御信号電圧に相当し、かつグラフ１３５４の横軸は、マイクロメートルの溶融物移動用機械部品の移動距離に相当する。
【０１０７】
制御信号は、射出成形サイクル中の明確な時間（例えば、第１の時間ｔ１  １３５６及び第２の時間ｔ２  １３５８）をに測定され得る。これらの明確な時間に測定された電圧は、本明細書において第１の制御信号電圧１３６０及び第２の制御信号電圧１３６２と呼ばれる。説明した実施形態において、少なくとも一部の制御信号が電圧によって定義されている一方、その他の制御信号パラメータが同様に使用されてもよい。例えば、制御信号が本質的に空気圧であった場合、流動係数は、圧力の制御信号パラメータによって定義され得る。同様に、制御信号が本質的に光学的であった場合、流動係数は、明るさ又は強度の制御信号パラメータによって定義され得る。当業者は、制御信号自体の特徴を鑑みた適切な制御信号パラメータを選択し得る。
【０１０８】
ＶＣＩは、ポリマー粘度での変化に対応する値を計算するためのその他のセンサ及び測定量を使用するため、システムにおいて「ソフトセンサ」として作動する。ＦＦは、システムにおいて「ソフトセンサ」としても使用され得る。ＶＣＩ「ソフトセンサ」は、充填サイクル中の材料流動性における変化を決定するために使用されてもよく、これにより最適なポリマー流量プロファイルを達成するために充填プロセスに対する瞬時の調整を可能にする。ＶＣＩでの変化は、充填サイクルのいかなる時点での溶融プラスチック材料の流動性における変化を表してもよく、その後この値は、充填圧力を制御するために使用されてもよい。ＶＣＩは、ＣＶ１とＣＶ２との間の差の割合を比較することによって、射出ユニットの１マイクロメートルの移動に対する割合として、充填サイクル中に複数の瞬時の時点で決定され得る。ＶＣＩが増加すると、対応する制御反応は、流動性における変化を補償するための充填の次の増加に対する目標充填圧力を増加させる。ＶＣＩが減少すると、対応する制御反応は、充填の次の増加に対する目標充填圧力を減少させる。制御反応は、線形又は非線形であってもよく、かつ依存的又は非依存的システム変数に基づいて調整されてもよい。
【０１０９】
射出成形プロセスを制御する目的について、射出成形サイクルのいかなる時点でもＶＣＩを計算し、その後、射出成形サイクルの後続部分のための目標充填圧力に対する単一調節の根拠としてＶＣＩを使用することが可能である。ＶＣＩが射出成形サイクルの早期（例えば、サイクルの最初の１０％）に計算された場合、その後、射出成形サイクルの残りに対する目標充填圧力（例えば、サイクルの残りの９０％）は、ＶＣＩ計算に基づいて上流又は下流に調節され得る。あるいは、ＶＣＩ計算は、進行中の射出成形サイクルの目標圧力が調整されていなくても、後続の射出成形サイクルの調節に使用され得る。ＶＣＩを計算することによって、制御反応は、リアルタイムで充填圧力を増加又は減少し得る。ＶＣＩ（又はＦＦ）をリアルタイムで計算することによって、開示のシステム及び方法は、システム流動性での変化にほぼ瞬時に有利に反応し、迅速にプロセス変量を調節して、進行中の射出サイクル並びに後続の射出サイクルに対するいかなる流動性における変化を補償する。開示のソフトセンサは、ソフトセンサの変化の割合に基づく補正入力、又はソフトセンサ値と参照曲線又はデータ表との間の差を決定する制御論理に組み込まれてもよい。
【０１１０】
更に射出圧力は、射出成形サイクルの間中、継続して調節され得る。例えば、ＶＣＩが射出成形サイクルのあらゆる時点で計算された場合、ＶＣＩは正方向送りされてもよく、かつ目標充填圧力における調節は、射出成形サイクルの次の増加に対して行われてもよい。例えば、ＶＣＩは０．５ミリ秒毎に計算されもよく、かつ後続の目標充填圧力は、超然のＶＣＩ（又は１つ若しくは２つ以上前のＶＣＩの平均）に基づいて調整されてもよい。このプロセスは、射出成形サイクルの間中繰り返されてもよく、これにより射出成形サイクルの間中、閉ループでプロセスを制御する。ＶＣＩの計算時、制御反応は、充填圧力において増加又は減少し得る。
【０１１１】
比例弁設計、サーボモータ電力出力、バレル直径、油圧制限、リング性能の確認、及びその他のプレス変数のような個別のプレス仕様は、割合を使用することによって又は無次元因子を使用することによって、制御変数の計算において考慮されてもよい。
【０１１２】
ポリマー材料の流動性は、いくつかの理由により、射出成形プロセス中に変動し得る。ポリマーの公称粘度は、一貫性のない製造又は低品質の制御により、バッチ間でわずかに変動し得る。成形動作の運転中、これらの粘度変動は、金型キャビティを充填するために必要な圧力が変化する結果となる。これらの粘度変化は、品質問題及び生産性の低下につながる場合がある。例えば、実質的に粘度が増加した場合、射出成形システムは金型内にポリマーを押し込む十分な力を生成しない場合があり、結果として「射出不足」につながる。更に、部品が適切に金型から取り除かれることを射出不足領域が防止した場合、部品は金型内に閉じ込められることがあり、かつ閉じ込められた部品は、ポリマーの次のショットの準備で金型を閉じる際に金型を損傷する場合がある。これは特に、硬化した工具鋼等のより硬い材料よりも簡単に材料が変形されるとき、アルミニウムのような軟質な治金金型の場合に懸念される。ポリマー粘度が実質的に減少した場合、金型を充填するために過度の圧力がかけられ、金型の「フラッシング」の原因となる。フラッシングが発生するとき、見切り線端部は、材料が遮断表面間に押し進められる際に損傷され得る。フラッシング特に、硬化した工具鋼等のより硬い材料よりも簡単に材料が変形されるとき、アルミニウムのような軟質な治金金型の場合に懸念される。
【０１１３】
再生されたポリマーの場合、再生樹脂のバッチを形成するために共に配合される材料の複数の原料により、供給原料は非常に可変的である。リサイクル業者は、多くの異なるメルトフローインデックス（ＭＦＩ）樹脂を共に配合して目標平均ＭＦＩの達成を試みる。しかし、混合物を含む材料は、非常に可変的であるため、結果として得られる配合物は、プラス又はマイナス１０ＭＦＩ、又はそれ以上と同じ程度に変動し得る。プロセッサは、ＭＦＩ変動が加工条件において一定の変化を引き起こすため、困難な処理シナリオを作成する。この場合、機械オペレータは定期的にプロセス及び結果として得た部品を監視し、かつプロセスに正規補正を加えてスクラップ部品又は金型の損傷を防がなければならない。
【０１１４】
着色剤マスターバッチの追加は、ポリマーの粘度の変化にもつながることがある。これらの粘度変化は、成形機オペレータを要し、これらの粘度を考慮するために処理調節を行う。更に、マスターバッチは凝縮され、典型的には材料組成物全体の約０．５〜約１０％の範囲の比較的低い濃度で追加される。マスターバッチ追加の測量法につきもののマスターバッチの追加における小変化は、ポリマー粘度の大きなスイングにつながる場合がある。結果として、オペレータはスクラップ部品又は金型の損傷を防ぐための必要な調節を加えるために成形機の番をしていなければならない。
【０１１５】
粘度は、温度にも依存する。成形処理において、成形システムを冷却する水の温度は変化し得る。例えば、金型の温度を冷却するために塔水を用いる場合、暖かい日、特に温暖な気候が続いた後は水温が上がり、午後又は長期寒波中には水温が下がることとなる。これらの温度変動は、成形システム内の材料の粘度を変化させる原因となり得る。結果として、部品品質が異なり、スクラップ及び金型に対する損傷の可能性を生み出す。温度変化の他の原因は、ノズル、又は供給システム内で上昇温度を維持するヒーターバンドで発生する温度変化が含まれることがある。成形装置オペレータは、これらの温度スイングを継続的に関し及び調節しなければならない。
【０１１６】
流動性における変化によって生じた問題を補正するために、コントローラ５０（図１）は、スクリュー制御部２６（図１）が流動性における変化に基づいた往復スクリュー２２の移動の増加又は減少を引き起こして目標射出圧力を維持し得る。
【０１１７】
ここで図１０を参照すると、粘度の変化を考慮するためのプロセスの論理図１４００が示されている。少なくとも１つの金型キャビティを備える射出成形機は、１４１０で提供される。少なくとも部分的に射出成型機の射出成形プロセスに対する射出成形圧力を決定する、制御信号をもたらすように構成された圧力制御出力を含む射出成形コントローラは、１４２０で提供される。第１の制御信号は、射出成形サイクルの第１の時間で、１４３０で測定される。第２の制御信号は、第１の時間に続く射出成形サイクルの第２の時間で、１４４０で測定される。圧力制御出力からの第１の制御信号及び圧力制御出力からの第２の制御信号は、１４５０で比較される。圧力制御出力に対する第３の制御信号は、第２の時間に続く第３の時間で、１４６０で決定され、第３の制御信号は、比較結果の少なくとも一部に基づく。
【０１１８】
図１１は、図１０に示される方法を実行するために使用され得る閉ループ制御システムの一実施形態を示す。図１１に示される制御システム１７００は、一般的に参照番号１７１０によって表される１つ又は２つ以上のプロセス変量を使用することによって特定の部品又は材料に対して図１０に示される射出成形プロセスを実施及び精製するためのオープンアーキテクチャを提供する。これらのプロセス変量１７１０は、射出成形サイクルの様々なセンサから得た物理量を表す。これらの物理量は、コントローラ５０によって処理される。処理は、参照番号１７１２で示される計算のようなあらゆる数の計算を含んでもよい。計算は、増量による特定の変動の重要性を反映するために変換又はスケーリングに対して使用される。このような計算は、流動係数及び粘度変化インデックスに関して上述した計算のような、ルールベースアルゴリズム、ヒューティリックアルゴリズム、遺伝的アルゴリズム、又はその他の計算を組み込んでもよい。
【０１１９】
プロセス変量１７１０は、コア変数を調節し、かつ制御信号のような制御変数１７１６を決定するために、スケーリングと共に又はスケーリングなしで、又は変数計算１７１２を介して直接使用されてもよい。例えば、変数計算１７１２は、上述したＶＣＩ又は流動係数計算１７１３を含んでもよい。制御変数１７１６は、ＰＩＤ制御ループ１７１８のフィードバック信号を表す。一般的に参照番号１７２０によって表される任意の数の望ましい設定値は、ＰＩＤ制御ループ１７１８への入力として使用され得る一方、本明細書に記載される圧力制御射出成形プロセスであるシステム及び方法は、制御入力として射出圧力１７２２で一般的に変化を使用する。結果としてＰＩＤ制御ループ１７１８は、比例弁１７２４に送られた制御信号を継続的に調節し、これにより溶融プラスチック材料の流動性における変化を継続的に考慮する。
【０１２０】
場合により、射出成型機は電動プレスを含んでもよく、かつコントローラは、電動プレスのサーボモータに対する制御信号を変化させ得る。
【０１２１】
上述したように、溶融プラスチック材料の粘度の変化は、任意の数の要因によって引き起こされる場合がある。例えば、オペレータが、低品質の部品を再粉砕し、再粉砕されたプラスチック材料を未使用のプラスチック材料と混合することによって、低品質の部品を再利用することを望むことがあり得る。再粉砕されたプラスチック材料と未使用のプラスチック材料との混合は、複合材料のＭＦＩを変えることになる。同様に、オペレータは、溶融プラスチック材料内に着色剤を導入することによって、射出運転中に部品の色の変更を望む場合があり得る。着色料の導入は、多くの場合溶融プラスチック材料のＭＦＩを変化させることとなる。最後に、周囲動作条件の変化は、溶融プラスチック材料の粘度も変化させ得る。例えば、周囲温度が上昇すると、溶融プラスチック材料の粘度は、しばしば増加する。同様に、周囲温度が低下すると、溶融プラスチック材料の粘度は、しばしば減少する。
【０１２２】
開示された低定圧射出成形方法及び射出成形機は、部品品質を向上させながら、成形プロセスのサイクル時間を有利に短縮する。更に、開示された低定圧射出成形機は、いくつかの実施形態では、概して、エネルギー効率がより高く、油圧プレスよりも保守の必要性が少ない電動プレスを採用し得る。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等、より可撓性の支持構造及びより適応性のある送達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、送達の必要性に合うように改善され得、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。
【０１２３】
更に、開示された低定圧射出成形機及び方法によって、金型をより柔軟な材料（例えば、約３０未満のＲｃを有する材料）で作製することが可能となり、そうした材料は、より高い熱伝導率（例えば、約０．３Ｗ／ｍ℃（２０ＢＴＵ／ＨＲ  ＦＴ°Ｆ）超の熱伝導率）を有し得、それが、改善された冷却能力を有してより均一に冷却する金型をもたらす。改善された冷却能力を有するので、開示された低定圧射出金型は、簡略化された冷却システムを含み得る。概して、簡略化された冷却システムは冷却通路の数が少なく、含まれる冷却通路は比較的真っ直ぐで加工軸が少ない。簡略化された冷却システムを有する射出金型の一実施例が、本明細書に参考として組み込まれている、２０１２年２月２４日に出願された米国特許出願第６１／６０２，７８１号に開示されている。
【０１２４】
低一定圧力射出成形機の射出圧力は低いので、軟らかい材料で製作された金型は、１００万回以上の成形サイクルを引き出せるが、高圧射出成形機ではこうした材料は１００万サイクル未満で故障するため、従来の射出成形機において１００万回以上の成形サイクルを引き出すのは不可能である。
【０１２５】
「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、本明細書において、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、不確定の固有度を表すために使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、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使用される。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。
【０１２６】
本明細書において例示及び記載された製品の様々な実施形態が、低く実質的に一定の圧力の射出成形プロセスによって製造され得ることがここに明らかである。特定の参照が、本明細書において、消費財又は消費財それ自体を含むために生産品についてなされてきたが、本明細書で検討された成形法は、消費財工業、食品サービス工業、運輸工業、医療産業、玩具工業等における使用のための生産品と関連付けた使用に好適であり得ることは明白であるはずである。更に、本明細書に開示された教示が、金型内の装飾、インサート成形、金型内組立品等と組み合わされて、スタック金型、回転及びコアバック金型を含む多数の材料の金型の構成体において使用され得ることが、当業者であれば理解されるであろう。
【０１２７】
本明細書において開示された実施形態のうちのいずれかの一部又は全ては、以下で説明される実施形態を含む、当該技術分野において既知の他の射出成形の実施形態の一部または全てと組み合わされ得る。
【０１２８】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１２年５月２１日に出願された米国特許出願第１３／４７６，０４５号、名称「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ａｔ  Ｌｏｗ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」（出願人案件１２１２７）において開示され、米国特許出願公開第２０１２−０２９４９６３  Ａ１号として公開されている低定圧での射出成形の実施形態と併用し得る。
【０１２９】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１２年５月２１日に出願された米国特許出願第１３／４７６，０４７号「Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  ａ  Ｌｏｗ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」（出願人案件１２１２８）であって、現在の米国特許第８，７５７，９９９号において開示されている圧力制御の実施形態と併用し得る。
【０１３０】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１２年５月２１日に出願された米国特許出願第１３／４７６，０７３号、名称「Ｎｏｎ−Ｎａｔｕｒａｌｌｙ  Ｂａｌａｎｃｅｄ  Ｆｅｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ａｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｕｓ」（出願人案件１２１３０）において開示され、米国特許出願公開第２０１２−０２９２８２３  Ａ１号として公開されている非自然平衡型供給システムの実施形態と併用し得る。
【０１３１】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１２年５月２１日に出願された米国特許出願第１３／４７６，１９７号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ａｔ  Ｌｏｗ，Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」（出願人案件１２１３１Ｑ）において開示され、米国特許出願公開第２０１２−０２９５０５０  Ａ１号として公開されている低圧で実質的に定圧での射出成形の実施形態と併用し得る。
【０１３２】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１２年２月２１日に出願された米国特許出願第１３／４７６，１７８号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ａｔ  Ｌｏｗ，Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」（出願人案件１２１３２Ｑ）において開示され、米国特許出願公開第２０１２−０２９５０４９  Ａ１号として公開されている低圧で実質的に定圧での射出成形の実施形態と併用し得る。
【０１３３】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１３年２月２２日に出願された米国特許出願第１３／７７４，６９２号、名称「Ｈｉｇｈ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  Ｃｏ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」（出願人案件１２３６１）において開示されている共射出成形プロセスの実施形態と併用し得る。
【０１３４】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組み込まれている、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））、現在の米国特許第８，５９１，２１９号において開示されている簡素化冷却システムによる成形に関する実施形態と併用し得る。
【０１３５】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１２年５月２１日に出願された米国特許出願第１３／４７６，５８４「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｈｉｎｗａｌｌ  Ｐａｒｔｓ」（出願人案件１２４８７）において開示されている薄壁部品の成形の実施形態と併用し得る。
【０１３６】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１２年１１月８日に出願された米国特許出願第１３／６７２，２４６号、名称「Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄ  Ｗｉｔｈ  Ｆａｉｌ  Ｓａｆｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ」（出願人案件１２６５７）において開示されているフェイルセーフ機構を伴う成形の実施形態と併用し得る。
【０１３７】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１２年１１月２０日に出願された米国特許出願第１３／６８２，４５６号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ａ  Ｈｉｇｈ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ」（出願人案件１２６７３Ｒ）において開示されている高生産性成形の実施形態と併用し得る。
【０１３８】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１３年１１月２０日に出願された米国特許出願第１４／０８５，５１５号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  ａｎｄ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ  Ｃａｓｔｏｒ  Ｏｉｌ」（出願人案件１２６７４Ｍ）において開示されている特定の熱可塑材の成形の実施形態と併用し得る。
【０１３９】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１３年１１月２１日に出願された米国特許出願第１４／０８５，５１５号、名称「Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｓｉｚｅ  Ｒｕｎｎｅｒ  ｆｏｒ  ａｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄ  Ｓｙｓｔｅｍ」（出願人案件１２６７７Ｍ）において開示されているランナーシステムの実施形態と併用し得る。
【０１４０】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１３年５月１３日に出願された米国特許出願第６１／８２２，６６１号、名称「Ｌｏｗ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃａｖｉｔｉｅｓ」（出願人案件１２８９６Ｐ）において開示されている移動成形システムの実施形態と併用し得る。
【０１４１】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１３年８月２０日に出願された米国特許出願第６１／８６１，２９８号、名称「Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｃｈａｎｇｅｓ  ｉｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｒｕｎｓ」（出願人案件１３０２０Ｐ）において開示されている射出成形制御システムの実施形態と併用し得る。
【０１４２】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１３年８月２０日に出願された米国特許出願第６１／８６１，３０４号、名称「Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｃｈａｎｇｅｓ  ｉｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｒｕｎｓ」（出願人案件１３０２１Ｐ）において開示されている射出成形制御システムの実施形態と併用し得る。
【０１４３】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１３年８月２０日に出願された米国特許出願第６１／８６１，３１０号、名称「Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｃｈａｎｇｅｓ  ｉｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｒｕｎｓ」（出願人案件１３０２２Ｐ）で開示されている射出成形制御システムの実施形態と併用し得る。
【０１４４】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、２０１３年１２月１９日に出願された米国特許出願第６１／９１８，４３８号、名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｏｖｅｒｍｏｌｄｅｄ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ」（出願人案件１３１９０Ｐ）において開示されているオーバーモールド製品を形成するための射出成形の使用の実施形態と併用し得る。
【０１４５】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、１９９８年３月１７日に発行されたされた米国特許第５，７２８，３２９号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ  ａ  Ｍｏｌｔｅｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  ｉｎｔｏ  ａ  Ｍｏｌｄ  Ｃａｖｉｔｙ」（出願人案件１２４６７ＣＣ）において開示されている成形プロセスの制御の実施形態と併用し得る。
【０１４６】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、１９９８年２月１０日に発行された米国特許第５，７１６，５６１号、名称「Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」（出願人案件１２４６７ＣＲ）において開示されている成形プロセスの制御の実施形態と併用し得る。
【０１４７】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、米国特許出願第６１／９５２，２８１号、名称「Ｐｌａｓｔｉｃ  Ａｒｔｉｃｌｅ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ」（出願人案件１３２４２Ｐ）において開示されているプリホーム成形の実施形態と併用し得る。
【０１４８】
本開示の実施形態は、本明細書に参照によって組込まれている、米国特許出願第６１／９５２，２８３号、名称「Ｐｌａｓｔｉｃ  Ａｒｔｉｃｌｅ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ」（出願人案件１３２４３Ｐ）において開示されているプリホーム成形に関する実施形態と併用し得る。
【０１４９】
本明細書において開示された寸法及び値は、列挙されたまさにその数値に厳密に限定されるものとして理解されるべきではない。むしろ、別途指定されない限り、かかる寸法の各々は、列挙された値及びその値の周辺の機能的に等価な範囲の両方を意味することが意図される。例えば、「４０ｍｍ」と開示された寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することが意図される。
【０１５０】
すべての相互参照されるか又は関連する特許又は特許出願、及び本願が優先権又はその利益を主張する任意の特許出願又は特許を含む、本明細書において引用されるすべての文書は、特に除外すること又は別途限定することを明言しないかぎり、その全体が本明細書に組み込まれる。いずれの文献の引用も、その文献が本明細書において開示又は特許請求される任意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、その文献が、単独で、又は任意の他の単数又は複数の参考文献との任意の組み合わせにおいて、任意のこうした発明を教示、示唆又は開示していることを容認するものでもない。さらに、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照することによって組み込まれた文書内の同じ用語の意味又は定義と競合する程度に、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【０１５１】
本発明の特定の実施形状を例示及び説明してきたが、他の様々な変更及び修正が本発明の意図及び範囲から逸脱せずに実施し得ることは、当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することを意図したものである。
【図１】
2016527109.tif 000004
【図２】
2016527109.tif 000005
【図３】
2016527109.tif 000006
【図４】
2016527109.tif 000007
【図５Ａ】
2016527109.tif 000008
【図５Ｂ】
2016527109.tif 000009
【図５Ｃ】
2016527109.tif 000010
【図５Ｄ】
2016527109.tif 000011
【図６Ａ】
2016527109.tif 000012
【図６Ｂ】
2016527109.tif 000013
【図６Ｃ】
2016527109.tif 000014
【図６Ｄ】
2016527109.tif 000015
【図７】
2016527109.tif 000016
【図８】
2016527109.tif 000017
【図９Ａ】
2016527109.tif 000018
【図９Ｂ】
2016527109.tif 000019
【図１０】
2016527109.tif 000020
【図１１】
2016527109.tif 000021
【国際調査報告】
2016527109.tif 000022
2016527109.tif 000023
2016527109.tif 000024