(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１材料（２００）の流れのためのノズル（１０）へ通じる第１溶融物通路（１２２、７８）と、
前記第１材料とは異なる第２材料（３００）の流れのための第２溶融物通路（８４'）であって、前記ノズル（１０）の上流に位置する前記第１溶融物通路（１２２、７８）まで延びると共にこれと連通する、前記第２溶融物通路（８４'）と、
前記第１溶融物通路（１２２、７８）及び前記第２溶融物通路（８４'）内において移動可能なバルブピン（１１０'）と、備え、
前記バルブピンは、前記ノズル（１０）の前面側開口部（７５）が開放される第１位置と、前記前面側開口部（７５）が当該バルブピンによって閉鎖される第２位置と、に配置され得り、
前記バルブピンは、当該バルブピン（１１０'）が第１位置に在るときに前記第２溶融物通路（８４'）を前記第２材料（３００）の流れが通過することを可能にする第１部分（８１０、８１１）と、前記バルブピン（１１０'）が第２位置に在るときに前記第２溶融物通路（８４'）を通過する前記第２材料（３００）の流れを制限し且つ前記第２溶融物通路（８４'）への前記第１材料の流れを制限する第２部分（８１２）とを有する、バルブピン（１１０'）とを備えた、射出成形装置。
【請求項２】
前記バルブピン（１１０'）が第１位置に在るときに前記第１部分（８１０、８１１）が前記第２溶融物通路（８４'）を横断して位置決めされ、前記バルブピン（１１０'）が第２位置に在るときに前記第２部分（８１２）が前記第２溶融物通路（８４'）内に位置決めされる、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記バルブピン（１１０'）の前記第１部分及び前記第２部分（８１０、８１１、８１２）によって少なくとも部分的に画成されたバルブ（８０８）を更に有し、前記バルブ（８０８）が、前記第２溶融物通路（８４'）を前記第２材料（３００）の流れが通過することを可能にする開いた位置と、前記第２溶融物通路（８４'）を通過する前記第１材料（２００）及び前記第２材料（３００）の流れを制限する閉じた位置とをとる、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記第１材料（２００）及び第２材料（３００）が前記溶融物通路（７８）内において並行して流れることが可能である、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項５】
前記バルブピン（１１０'）が  前記第２溶融物通路（８４'）を、前記第２材料（３００）を受け入れる第１区分体（８４ａ'）と、前記第１溶融物通路（１２２、７８）と連通する第２区分体（８４ｂ'）とに分割する、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項６】
前記バルブピン（１１０'）の前記第１部分（８１０、８１１）が、前記第２溶融物通路（８４'）の前記第１区分体（８４ａ'）から前記第２溶融物通路（８４'）の前記第２区分体（８４ｂ'）へ前記第２材料（３００）が流れることを可能にする、請求項５に記載の射出成形装置。
【請求項７】
前記バルブピン（１１０'）の前記第２部分（８１２）が、前記第２溶融物通路（８４'）の前記第１区分体（８４ａ'）から前記第２溶融物通路（８４'）の前記第２区分体（８４ｂ'）へ前記第２材料（３００）が流れることを制限する、請求項５に記載の射出成形装置。
【請求項８】
前記バルブピン（１１０'）がバルブブシュ（９８）内の前記第２溶融物通路（８４'）を貫いて通過する、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項９】
前記バルブピン（１１０'）の第１部分（８１０、８１１）が、溝、穴又はスロットを有する、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項１０】
ノズルに通じる第１溶融物通路（１２２、７８）であって、第１材料（２００）の流れを前記ノズル（１０）へ供給するように形成された第１溶融物通路（１２２、７８）と、
前記第１材料とは異なる第２材料（３００）の流れを提供するように形成された第２溶融物通路（８４'）であって、前記ノズル（１０）の上流に位置する前記第１溶融物通路（１２２、７８）まで延びると共にこれと連通する第２溶融物通路（８４'）と、
前記第１溶融物通路及び前記第２溶融物通路（１２２、７８、８４'）内で移動可能なバルブピン（１１０'）であって、当該バルブピン（１１０'）が、前記第１溶融物通路（１２２）を第１材料（２００）の流れが通過すると共に前記第２溶融物通路（８４'）を第２材料（３００）の流れが通過することを可能にする、第１位置と、当該バルブピン（１１０'）が、前記第１溶融物通路（１２２、７８）を第１材料の流れが通過することを可能にすると共に前記第２溶融物通路（８４'）を通過する前記第２材料（３００）の流れを制限する、第２位置と、をとるよう移動可能なバルブピン（１１０'）とを備え、
前記バルブピンは、前記第１位置において、前記ノズル（１０）の前面側開口部（７５）を開放し、前記第２位置において、前記前面側開口部（７５）を閉鎖する、射出成形装置。
【請求項１１】
前記バルブピン（１１０'）が前記第２位置に在るときに前記第２溶融物通路（８４'）への前記第１材料（２００）の流れを実質的に制限する、請求項１０に記載の射出成形装置。
【請求項１２】
前記バルブピン（１１０'）は第１部分（８１０、８１１）及び第２部分（８１２）を有し、前記バルブピン（１１０'）が前記第１位置に在るときに、前記第１部分（８１０、８１１）が、前記第２溶融物通路（８４'）を前記第２材料（３００）の流れが通過することを可能にするように前記第２溶融物通路（８４'）を横断して位置決可能であり、前記バルブピン（１１０'）が前記第２位置に在るときに、前記第２部分（８１２）が、前記第２溶融物通路（８４'）を通過する前記第２材料（３００）の流れを制限するように前記第２溶融物通路を横断して位置決め可能である、請求項１０に記載の射出成形装置。
【請求項１３】
マニホールドにおける第１溶融物通路（７８）を通して第１材料（２００）を射出するステップと、
前記マニホールドにおける、第１溶融物通路（７８）と連通している第２溶融物通路（８４'）を通して前記第１材料とは異なる第２材料（３００）を射出するステップと、
前記第２溶融物通路（８４'）から前記第１溶融物通路（７８）へ前記第２材料（３００）が流れることを可能にするように前記第２溶融物通路（８４'）を横断する第１位置に前記バルブピン（１１０'）を位置決めするステップと、
前記第１材料及び前記第２材料（（２００）及び（３００））を前記溶融物通路（７８，８４'）からノズル（１０）を通してキャビティ（３６）内に射出するステップと、
前記第２溶融物通路（８４'）を通して前記第１溶融物通路（７８）へ流れる前記第２材料（３００）の流れを制限するように前記第２溶融物通路（８４'）内の第２位置に前記バルブピン（１１０'）を位置決めするステップとを含み、
前記バルブピンは、前記第１位置において、前記ノズル（１０）の前面側開口部（７５）を開放し、前記第２位置において、前記前面側開口部（７５）を閉鎖する、射出成形方法。
【請求項１４】
前記バルブピン（１１０'）の前面側先端部により前記ノズルを通過する流れを制限するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記バルブピン（１１０'）が前記第１位置に在るときに前記第２材料（３００）がそこを通過して流れることを可能にするように前記バルブピン（１１０'）が前記第２溶融物通路（８４'）と協働する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記バルブピン（１１０'）が前記第２位置に在るときにそこを通過する前記第２材料（３００）の流れを制限するように前記バルブピン（１１０'）が前記第２溶融物通路（８４'）と協働する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記バルブピン（１１０'）が前記第２位置に在るときにそこを通過する流れを制限するように前記バルブピン（１１０'）が前記溶融物通路（７８）と協働する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
マニホールドと、
ノズル（１０）と、
前記マニホールド及び前記ノズル（１０）を通って成形キャビティ（３６）まで延びる第１溶融物通路（７８）と、
前記マニホールドを通って延びると共に、前記マニホールドにおける第１溶融物通路（７８）と連通する第２溶融物通路（８４'）と、
前記溶融物通路（７８）内において移動可能な可動バルブ部材（１１０'）と、備え、
前記可動バルブ部材（１１０'）は、前記第２溶融物通路（８４'）を通過する材料の流れを制限するための部分（８１２）と、前記第１溶融物通路（７８）から前記成形キャビティ（３６）への材料の流れを制限するために前記ノズル（１０）の前面側開口部（７５）を閉鎖し得る前面側先端部（１１６）とを有する、射出成形装置。
【請求項１９】
前記バルブ部材（１１０'）が、前記第２溶融物通路（８４'）を通過すると共に、当該第２溶融物通路（８４'）を、溶融物供給源と連通する第１区分体（８４ａ'）と、前記第１溶融物通路（７８）と連通する第２区分体（８４ｂ'）とに分割し、前記バルブ部材（１１０'）の前記部分（８１２）が、前記第２溶融物通路（８４'）の前記第１区分体及び前記第２区分体（８４ａ'、８４ｂ'）の間の材料の流れを制限する、請求項１８に記載の射出成形装置。
【請求項２０】
前記バルブ部材（１１０'）が、前記第２溶融物通路（８４'）の前記第１区分体及び前記第２区分体（８４ａ'、８４ｂ'）の間における材料の流れを可能にする部分（８１０，８１１）を更に有する、請求項１９に記載の射出成形装置。
【請求項２１】
前記バルブ部材（１１０'）が前記第１溶融物通路（７８）と位置合わせされる、請求項１８に記載の射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、両方共にそれらの全体が引用によりここに明確に組み込まれる、１９９９年３月１８日付けの米国特許出願第０９／２７１，８３５号、及び１９９９年３月２２日付けの米国特許出願第０９／２７４，４４３号の一部継続出願である。
【０００２】
発明の分野
本発明は、多層製品、及び当該製品を射出成形する装置及び方法に関する。更に詳細には、本発明は、射出成形装置用の逆流制御弁に関する。
【０００３】
発明の背景
食物用保護容器や飲料ボトル用予成形品、クロージャ（閉じた容器）などの多層成形製品を製造するための数個取射出成形装置（multi-cavity injection molding apparatus）が知られている。一種類の材料から成る１つ又は複数の層は一般に、成形製品を形成するために、別の種類の材料から成る１つ又は複数の層内、又は、それらと共に成形される。これらの層の少なくとも１つは、成形製品の内容物を保護するために、通常、バリヤ材料により形成される。バリヤ材料は高価であるので、成形製品には一般に非常に薄いバリヤ層のみが用いられる。この薄いバリヤ層は、一般に、成形製品の内容物に適した保護を提供するために、成形製品全体に亘って均一かつ平等に（即ち、充分に均衡を保って）配分されることが望ましい。
【０００４】
製品を射出成形するための一般的な方法は順次射出成形（sequential injection molding）である。順次射出成形においては、一種類又は複数種類の材料は、規定された順番又は順序でキャビティに射出される。例えば、予成形品材料又はクロージャ材料がまずキャビティ内に射出され、これに続いて、バリヤ材料がキャビティ内に射出される。順次射出成形は成形製品を形成するために単独で用いること、又は、共射出（coinjection molding）又は同時射出成形（simultaneous injection molding）と組み合わせることが可能である。
【０００５】
ただし、順次射出成形には、一種類の材料が別の種類の材料の溶融物通路へ逆流するときに、問題が発生することがあり得る。二種類の材料がキャビティの外部で混合されると、射出成形装置を通過する材料の流れに関して問題が引き起こされ、結果的に、しばしば、望ましくない、即ち、低品質の成形製品が製造されることがあり得る。例えば、キャビティ内に射出されつつある予成形品材料又はクロージャ材料がバリヤ材料を運んでいる溶融物通路内に逆流すると、バリヤ材料がキャビティ内への射出サイクル期間中に射出成形装置内を流れることが困難になることがあり得る。また、キャビティ内に射出されるバリヤ材料は、バリヤ材料の溶融物通路内に逆流した予成形品材料又はクロージャ材料を含むので、結果的に、成形製品が適切な、又は意図した材料の組成とならないことがあり得る。
【０００６】
従って、一種類の材料が別の種類の材料の溶融物通路へ逆流することを制御することによって、従来の技術に関連した問題を克服する射出成形装置及び方法を提供することは望ましいはずである。一種類の材料が別の種類の材料の溶融物通路へ逆流することを制限するか、或いは、実質的に防止する、射出成形装置及び方法は、より効率的な射出成形装置及び方法を生み出すのみならず、より高品質の成形製品を得ることに帰着するはずである。
【０００７】
発明の概要
本発明は、第１材料の流れのための第１溶融物通路と、第２材料の流れのための、第１溶融物通路と連通する第２溶融物通路とを備えた、射出成形成装置を提供する。本発明の射出成形装置は、更に、第２溶融物通路を通過するバルブピンを有する。バルブピンは、第２材料の流れが第２溶融物通路を通って流れることを可能にする第１部分と、第１材料の流れ及び第２材料の流れが第２溶融物通路を通過することを制限する第２部分とを有する。
【０００８】
更に、本発明は、射出成形装置の溶融物通路と組み合わされて用いられる逆流制御弁を提供する。逆流制御弁は、材料の流れが溶融物通路を通過することを可能にする第１部分と、溶融物通路を通過する材料の流れを制限する第２部分とを有する。
【０００９】
更に、本発明は、溶融物通路の少なくとも一部分を有するマニホールドと、溶融物通路と連通する溶融物通路を有するノズルとを備えた、射出成形成装置を提供する。また、この射出成形装置は、ノズルの溶融物通路と位置合わせされたキャビティを備えている。また、この射出成形装置は、溶融物通路を通過する材料の流れを制限する第１部分と、溶融物通路からキャビティへの材料の流れを制限する第２部分とを有するバルブ部材を備えている。
【００１０】
更に、本発明は、第１区分体及び第２区分体を備える溶融物通路内に材料を射出するステップを含む、射出成形方法を提供する。本発明の方法は、更に、材料の流れが溶融物通路を通過することを可能にするように第１区分体及び第２区分体の間にバルブピンの第１部分を位置決めするステップを含む。本発明の方法は、更に、材料の流れが溶融物通路を通過することを制限するように第１区分体及び第２区分体の間にバルブピンの第２部分を位置決めするステップを含む。
【００１１】
好ましい実施の形態の詳細な説明
図面を参照すると、図１は、順次かつ同時共射出成形によって３層ボトル予成形品、クロージャ、又は他の製品を成形するための１つのノズル１０を備えた、本発明に係るバルブゲート付き数個取射出成形装置５の一部分の好ましい実施の形態を示す。説明を容易にするために、図１にはわずか１つのノズルだけが示されているが、任意の所要個数のノズル（即ち、１２、１６、又は４８）が本発明の装置と共に用いることが可能である。図１に示し、かつ以下に詳細に説明するように、各追加ノズルはノズル１０と同じ特徴を持つことが好ましい。
【００１２】
また、装置５は、ノズル１０の他に、前面側溶融物分配マニホールド１８、ノズル保持板２０、バックプレート２４、キャビティ保持板２８、及び後面側溶融物分配マニホールド９４を備えている。ノズル保持板２０及びバックプレート２４はマニホールドプレート２６と結合される。更に、装置５は、用途に応じてより多数個又は少数個のプレートを備えることがあり得るが、説明を容易にするために、上述したプレートのみが図１に示されていることを理解されたい。
【００１３】
ノズル保持板２０は前面側溶融物分配マニホールド１８とキャビティ保持板２８との間のマニホールドロケータ８８の端部８７の周りに位置している。ノズル保持板２０はノズル１０を受け入れるためのノズル着座用開口部５４を有している。射出成形装置の各ノズルに対して個別のノズル着座用開口部を設けることが好ましい。また、ノズル保持板２０は、それぞれのノズル着座用開口部５４内でノズル１０が回転することを防止するために、ノズル１０に隣接して回転防止カム９０を有することが好ましい。
【００１４】
ノズル１０の本体１２は前面側先端部３０及び後端部１４を有している。ノズルは、本体１２に巻き付けられている一体形の電気加熱エレメント５８によって加熱される。加熱エレメント５８は、ノズルの後端部の近くに配置された端子６０を有している。また、ノズル１０は、後端部１４から延びる放射状溶融物溝６４を有している。更に、ノズル１０は、ノズル１０の本体１２内に固定されて前面側先端部３０を形成するノズルゲートシール７３を有している。また、ノズルゲートシール７３は、ノズル１０の前面側先端部３０を通して材料の通過を可能にする前面側開口部７４を有している。
【００１５】
また、ノズルは、ノズルゲートシール７３内に固定されたライナスリーブ７０を有している。ライナスリーブ７０は、ノズルゲートシール７３の前面側開口部７４の近くでこれと位置合わせされた前面側開口部７５と、ノズル１０の後端部１４に対応する後端部７１とを有している。ライナスリーブ７０及びノズルシール７３は、それらの間に、ノズルゲートシール７３を貫いて延びる共に放射状溶融物溝６４と流体的に連通する環状溶融物溝７６を、一緒に形成する。ライナスリーブ７０は、材料の流れを放射状溶融物溝６４から環状溶融物溝７６へ向けるために、ノズルゲートシール７３に近接して傾斜フランジ８０を有することが好ましい。
【００１６】
更に、ライナスリーブ７０は、本体１２を貫いてノズル１０の後端部１４まで延びる中央穴６８を有している。ライナスリーブ７０の中央穴６８は細長いバルブピン１１０を受け入れるように設計されている。ただし、バルブピン１１０は、例えばバルブステム又はバルブスリーブなどのような他の適当なバルブ部材と容易に交換可能であることを理解されたい。また、中央穴６８は、バルブピン１１０の周りでノズル１０を貫いて材料が流れることを可能にするための中央溶融物通路７８の一部を画成する。図１に示すように、環状溶融物溝７６は中央溶融物通路７８から半径方向に間隔を保つ。
【００１７】
バルブピン１１０は、本体１１１、ヘッド１１２、及び、ヘッド１１２と反対側の前面側先端部１１６を有している。前面側先端部１１６は、図１、図４Ａ〜図４Ｅ及び図５に示すように直柱状でも、テーパがついていても（図示せず）、構わない。また、前面側先端部１１６は、ノズルゲートシール７３の前面側開口部７４内に適合するように設計されている。更に、以下に詳しく説明するように、バルブピン１１０は幾つかの異なる位置に前進及び後退することが可能である。
【００１８】
前面側溶融物分配マニホールド１８は、ノズル保持板２０と後面側溶融物分配マニホールド９４との間のマニホールドロケータ８８上に配置される。前面側溶融物分配マニホールド１８は一体形の電気加熱エレメント８６によって加熱され、その前面１６はノズル１０の後端部１４に当接する。また、前面側溶融物分配マニホールド１８は、バルブブシュ９８を受け入れるための凹部５２を有する少なくとも１つのブシュ着座用開口部５０と、ライナスリーブ７０の中央穴６８と連通する、直径１０４ａの少なくとも１つの溶融物穴１０４とを有する。中央穴６８と同様に、溶融物穴１０４はバルブピン１１０を受け入れるように設計され、バルブピン１１０の周りの材料の流れが前面側溶融物分配マニホールド１８を通過するよう中央溶融物通路７８の他の部分を画成する。前面側溶融物分配マニホールド１８は、装置５に用いられる各ノズル１０ごとにブシュ着座用開口部５０と溶融物穴１０４とを有することが好ましい。
【００１９】
更に、前面側溶融物分配マニホールド１８は、第１溶融物通路４２を有しており、この第１溶融物通路４２は、前面側溶融物分配マニホールド１８を通って前方に延びると共にノズル１０の放射状溶融物溝６４と連通する第１溶融物部分４３を有している。第１溶融物部分４３は、材料が第１溶融物通路４２から放射状溶融物溝６４内に流入し、次いで、ノズル１０の環状溶融物溝７６内に流入することを可能にする。従って、第１溶融物部分４３、及び、ひいては、第１溶融物通路４２は、放射状溶融物溝６４を通って環状溶融物溝７６と連通する。
【００２０】
また、前面側溶融物分配マニホールド１８は、前面側溶融物分配マニホールド１８を通って後方へ延びると共にブシュ着座用開口部５０と連通する、第２溶融物部分４４を有する。以下に更に詳細に説明するように、第２溶融物部分４４は、材料が、第１溶融物通路４２から、ブシュ着座用開口部５０に配置されたバルブブシュ９８内へと後方に流れることを可能にする。
【００２１】
図１に示すように、溶融物入口ノズル１３０は、ノズル保持板２０と反対側の前面側溶融物分配マニホールド１８に当接する。溶融物入口ノズル１３０は、溶融物入口ノズル１３０を貫いて前面側溶融物分配マニホールド１８内へ延びる主溶融物通路１３４を部分的に画成する中央穴１３２を有している。主溶融物通路は、前面側溶融物分配マニホールド１８の第１溶融物通路４２と、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの予成形材料２００を供給するための射出シリンダ（図示せず）とに流体的に連通している。溶融物入口ノズル１３０も同様に加熱エレメント１３６を有している。
【００２２】
同様に、装置５は、前面側溶融物分配マニホールド１８とバックプレート２４との間に、ただし、好ましくは間隔を保って、図１に示すように、マニホールドロケータ８８上に配置された後面側溶融物分配マニホールド９４を有する。後面側溶融物分配マニホールドは、溶融物入口ノズル１３０を受け入れるための中央穴９５を有している。同様に、後面側溶融物分配マニホールド９４は、例えばナイロン又はエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）などのバリヤ材料３００を供給するための射出シリンダ（図示せず）と連通する第２溶融物通路１１８を有している。また、第２溶融物通路１１８は、後面側溶融物分配マニホールド９４から前方へ延びるＬ形部分１１９を有する。更に、後面側溶融物分配マニホールド９４は、前面側溶融物分配マニホールド１８の溶融物穴１０４と位置合わせされるブシュ穴１４９を有している。以下に更に詳細に説明するように、後面側溶融物分配マニホールド９４は一体形の電気加熱エレメント１００によって前面側溶融物分配マニホールド１８よりも低い作動温度で加熱され、２つのマニホールド１８、９４の間に設けられた空気空間１０１はこれらを熱的に分離する。
【００２３】
また、本発明に係る装置５は、マニホールド１８、９４の間に配置されると共に第１溶融物分配マニホールド１８のブシュ着座用開口部５０内に着座した、バルブブシュ９８を有する。製造を容易にするために、バルブブシュ９８は、１つの一体的な部品を形成するように互いにろうづけされた複数の部品によって構成されるこが好ましい。図１に示すように、バルブブシュ９８は、中間ヘッド部分１０３から前面側溶融物分配マニホールド１８の凹部５２内に向かって前方に延びる先端突出部１０２を有している。図２に示すように、先端突出部１０２と凹部５２は一緒に環状リング溝１０６を形成している。環状リング溝１０６は中央溶融物通路７８を囲む。また、バルブブシュ９８は、中間ヘッド部分１０３からブシュ穴１４９を通って後面側溶融物分配マニホールド９４内に向かって後方に延びる細長い後面側ステム部分１４８を有している。中間ヘッド部分１０３と前面側溶融物分配マニホールド１８との間に位置するダウエルピン１２６は、バルブブシュ９８を適所に正確に保持し、その回転を防止する。
【００２４】
また、バルブブシュ９８は、先端突出部１０２、中間ヘッド部分１０３、及びステム部分１４８を貫いて延びる中央穴１０８を有している。図２に示すように、中央穴１０８は、中央穴６８及び溶融物穴１０４と同様に、バルブピン１１０を受け入れるための第１直径１０８ａを有し、バルブピン１１０の周りの材料流れがバルブブシュ９８を貫いて通過するよう中央溶融物通路７８の一部分を画成する。ただし、中央穴１０８の第１直径１０８ａは、溶融物穴１０４の直径１０４より小さいことが好ましい。同様に、中央穴１０８は、バルブピン１１０をちょうど受け入れると共に材料の流れがバルブブシュ９８を通って後方に向かうことを防止するための第２直径１０８ｂを有している。
【００２５】
図３に示すように、バルブブシュ９８の中央穴１０８、及び前面側溶融物分配マニホールド１８の溶融物穴１０４は、中央溶融物通路７８の一部分を形成する流れ延長部１０５を介して一緒に結合される。流れ延長部１０５は、環状リング溝１０６と連通する環状流れ開口部１０９を有している。環状流れ開口部１０９は、溶融物穴１０４及び中心穴１０８のそれぞれの直径１０４ａ、１０８ａの差に実質的に等しくなるように寸法決定されることが好ましい。換言すれば、中央溶融物通路７８の幅は、中央溶融物通路内における他の材料の流れを妨害したり悪影響を及ぼしたりすることなしに、環状リング溝１０６からの追加の材料の流れを収容するように増大されることが好ましい。環状リング溝１０６から流れ出る材料の量は、環状流れ開口部１０９の寸法を増大（即ち、流量増加）、又は減少（即ち、流量減少）することによって制御可能であることを理解されたい。
【００２６】
図１及び図２に示すように、バルブブシュ９８は、Ｌ形の第１遷移溶融物通路１２２と、第２遷移溶融物通路８４とを有する。第１遷移溶融物通路１２２は、前面側溶融物分配マニホールド１８の第２溶融物部分４４、及びバルブブシュ９８の中間ヘッド部分１０３における環状通路１２３の両方に位置合わせされ、かつ、これらと連通する。また、図２に最もよく示されているように、環状通路１２３はバルブブシュ９８の中央穴１０８と連通する。従って、第２溶融物部分４４、ひいては、第１溶融物通路４２は、第１遷移溶融物通路１２２及び環状通路１２３を介して中央溶融物通路７８と連通する。
【００２７】
第２遷移溶融物通路８４は第２溶融物通路１１８のＬ形部分１１９及びバルブブシュ９８の先端突出部１０２の周りに配置された環状リング溝１０７の両方と連通する。環状リング溝１０７は、図２に最もよく示されるように、環状リング溝１０６と連通する。従って、Ｌ形部分１１９、ひいては、第２溶融物通路１１８は、第２遷移溶融物通路８４及び環状リング溝１０７を介して環状リング溝１０６と連通する。
【００２８】
本発明に係る装置５のバックプレート２４は、前面側溶融物分配マニホールド１８と反対側の後面側溶融物分配マニホールド９４に隣接するマニホールドロケータ８８上に配置される。バックプレート２４は、溶融物入口ノズル１３０を受け入れるための後面側溶融物分配マニホールド９４の中央穴９５と位置合わせされる中央穴２５を有している。更に、設置リング１６０は、後面側溶融物分配マニホールド９４と反対側のバックプレート２４に１つ又は複数のボルト１６２によって取り付けられることが好ましい。また、設置リング１６０は、溶融物入口ノズル１３０を受け入れるためのバックプレート２４の中央穴２５と位置合わせされる中央穴１６４を有している。
【００２９】
バックプレート２４は、後面側溶融物分配マニホールド９４のブシュ穴１４９と位置合わせされるピストン着座用開口部１５０を有することが好ましい。駆動機構１４６はピストン着座用開口部１５０内に配置される。駆動機構１４６は、ピストンシリンダ１５４と、バルブピン１１０のヘッド１１２をピストンシリンダ１５４へ接続するためのエンドキャップ１５５とを有する。図１に示すように、駆動機構１４６の作動に際して、ピストンシリンダ１５４及びエンドキャップ１５５はブシュ穴１４９の一部分内まで延びている。ピストンシリンダ１５４は、１つ又は複数のダクト（図示せず）を介して加えられた制御された流体圧力（即ち、オイル又は水）によって駆動されることが好ましい。ここでは油圧駆動機構のみについて説明するが、例えば電気機械式機構などの他の種類の駆動機構も本発明に係る装置と共に用いることが可能であることを理解されたい。
【００３０】
ピストンシリンダ１５４を前方に駆動することによって、バルブピン１１０は前方にキャビティ保持板２８に向かって前方に移動する。ピストンシリンダ１５４を全行程に亘って前方に移動させると、バルブピン１１０の前面側先端部１１６がノズルゲートシール７３の前面側開口部７４内に位置し、それによって、溶融物通路７６、７８とノズルゲートシール７３の前面側開口部７４との間の流体的な連通が遮断される。一方、ピストンシリンダ１５４を後方に駆動すると、バルブピン１１０はキャビティ保持板２８から離れる方向に後退する。ノズルゲートシール７３の前面側開口部７４を越してピストンシリンダ１５４を後方に移動させると、バルブピン１１０の前面側先端部１１６がノズルゲートシール７３の前面側開口部７４から引き出され、それによって、環状溶融物溝７６とノズルゲートシール７３の前面側開口部７４との間の流体的な連通が確立される。更に、ライナスリーブ７０の前面側開口部７５を越してピストンシリンダ１５４を後方に移動させると、バルブピン１１０の前面側先端部１１６がライナスリーブ７０の前面側開口部７５を通り過ぎて後方に移動し、それによって、環状溶融物溝７６とノズルゲートシール７３の前面側開口部７４との間のみならず、中央溶融物通路７８とノズルゲートシール７３の前面側開口部７４との間の流体的な連通が確立される。
【００３１】
図１及び図５に示すように、本発明に係るキャビティ保持板２８は成形コア３７の周りにキャビティ３６を有している。キャビティ３６は、ノズルゲートシール７３の前面側開口部７４と位置合わせされたキャビティ開口部３８を有している。キャビティ３６は、成形される所望の製品に応じて任意個数の形状及び構成がとられる。図１に示すように、キャビティは、好ましくは（必要ではないが）、ねじ付き端部を有するボトル予成形品の形状であることが好ましい。キャビティ３６を変更することによって、異なる形状及び構成の他のボトル予成形品、又は、例えばクロージャなどのような、ボトル予成形品と異なる製品を成形することが可能であり、本発明は図に示すボトル予成形品に限らず、他の種類の予成形品であっても成形可能であることを理解されたい。
【００３２】
本発明に係る装置５、特にそのノズルは、１つ又は複数の加熱システム、冷却システム、及び、その構成要素及び装置を通って流れる材料を適当な温度に保つための断熱性の空気空間を有していることを理解されたい。適当な加熱システム、冷却システム、及び、本発明に係る装置のための断熱性の空気空間の例は、これらの全てが引用によりここに組み込まれている１９９７年１１月１３日提出の「Sprue Gated Five Layer Injection Molding Apparatus」（湯口ゲート付き５層射出成形装置）と題する米国特許出願第０８／９６９，７６４号、ならびに、Ｇｅｌｌｅｒｔへ許可された米国特許第５，０９４，６０３号、第５，１３５，３７７号、及び、第５，２２３，２７５号に記載されている。
【００３３】
次に、図４Ａ〜図４Ｅ及び図５を参照しながら、本発明に係る装置の動作について説明する。３層ボトル予成形品のみの形成が図示及び記述されるが、異なる材料特性を持つ、例えばエンクロージュなどの他の種類の３層予成形品、又は予成形品とは異なる製品も、本発明に係る装置及び方法から結果として得られる製品であることを理解されたい。
【００３４】
図４Ａに示すように、本発明に係る方法は、ピストンシリンダ１５４の前方移動により、ノズルゲートシール７３の前面側開口部７４を通ってバルブピンを十分に挿入することによって開始される。その結果、環状溶融物溝７６、中央溶融物通路７８、及びノズルゲートシール７３の前面側開口部７４の間の流体的な連通が遮断される。この位置において、バルブピンは参照番号１１０ａによって識別される。次に、ノズル１０、前面側溶融物分配マニホールド１８、及び、溶融物入口ノズル１３０の加熱エレメント５８、８６、１３６にそれぞれ電力が供給され、主溶融物通路１３４及び第１溶融物通路４２内に配置された予成形品材料にとって作動温度となるように、これらを加熱する。予成形品材料としてＰＥＴが用いられる場合には、好ましい作動温度は約５６５度（華氏）である。
【００３５】
次に、図４Ｂに示すように、ピストンシリンダの後方移動によって、ノズルゲートシールの前面側開口部からバルブピンが引き出される。その結果、環状溶融物溝とノズルゲートシールの前面側開口部との間に流体的な連通が確立されるが、中央溶融物通路とノズルゲートシールの前面側開口部との間には流体的な連通が確立されない。この位置において、バルブピンは参照番号１１０ｂによって識別される。
【００３６】
次に、射出圧力が主溶融物通路１３４に加えられ、予成形材料の第１部分２００ａが第１溶融物通路４２を通って第１溶融物部分４３内へ押し込まれる。そこから、予成形品材料の第１部分２００ａは、第１溶融物部分４３と位置合わせされた放射状溶融物溝６４を通って環状溶融物溝７６内に流入し、ノズルゲートシール７３の前面側開口部７４ら出て、キャビティ開口部３８に入る。図４Ｂに示すように、予成形品材料の第１部分２００ａがキャビティ３６を満たすまで、射出圧力が加えられる。予成形品材料の第１部分２００ａは、それがキャビティ３６を満たすにつれて、冷却し始める。
【００３７】
次に、後面側溶融物分配マニホールド９４内の加熱エレメント１００に電力が供給され、第２溶融物通路１１８内に配置されたバリヤ材料３００にとって作動温度になるまで、それを加熱する。バリヤ材料にナイロンが用いられた場合の好ましい作動温度は約４００度（華氏）である。次に、図４Ｃに示すように、ピストンシリンダの後方移動により、バルブピンがライナスリーブ７０の前面側開口部７５から引き出される。その結果、環状溶融物溝とノズルゲートシールの前面側開口部との間だけでなく、中央溶融物通路とノズルゲートシールの前面側開口部との間にも流体的な連通が確立される。この位置において、バルブピンは参照番号１１０ｃによって識別される。
【００３８】
次に、射出圧力が主溶融物通路１３４に加えられ、予成形品材料の第２部分２００ｂが第１溶融物通路４２を通って第２溶融物部分４４内へ押し込まれ、予成形品材料の第３部分２００ｃは第１溶融物通路４２を通って第１溶融物部分４３に入る。そこから、予成形品材料の第２部分２００ｂは、まず第２溶融物部分４４と位置合わせされたＬ形の第１遷移溶融物通路１２２を通って流れ、バルブブシュ９８の環状通路１２３内に流入する。予成形品材料の第３部分２００ｃは、第１溶融物部分４３と位置合わせされた放射状溶融物溝６４を通って流れ、環状溶融物溝７６内に流入する。また、予成形品材料の第２部分２００ｂは環状通路１２３から流れ出て、キャビティ３６へ向けて中央溶融物通路７８内のバルブピン１１０の周りに流れ込む。
【００３９】
ほぼ同時に、射出圧力は第２溶融物通路１１８内のバリヤ材料３００に加えられ、バリヤ材料が第２溶融物通路１１８を通ってそのＬ形部分１１９に押し込まれる。そこから、バリヤ材料３００は第２遷移溶融物通路８４内に流入し、環状リング溝１０７を通って環状リング溝１０６に入る。図３に最もよく示されているように、バリヤ材料３００は環状リング溝１０６から流れ出て、流れ開口部１０９を通り、流れ延長部１０５内に入る。次に、バリヤ材料３００は中央溶融物通路７８内の予成形品材料の第２の部分２００ｂの流れと合流し、これを囲む。流れ開口部１０９は、前面側溶融物分配マニホールド１８の溶融物穴１０４及びバルブブシュ９８の中央穴１０８のそれぞれの直径１０４ａ、１０８ａの差に実質的に等しくなるように寸法決定されることが好ましく、バリヤ材料の流れは予成形品材料の第２部分の流れを中断しない。その結果、流れ延長部の前における予成形品材料の第２部分の流れの圧力は、流れ延長部の後における予成形品材料の第２部分の流れの圧力と実質的に同じである。更に、バリヤ材料は、図５に最もよく示されているように、予成形品材料の第２部分２００ｂと一緒に中央溶融物通路７８を通って流れるので、バリヤ材料に関して通路が大き過ぎるか、或いは、小さ過ぎることに起因する品質の低下及び圧力の降下の問題は回避される。
【００４０】
バリヤ材料３００と予成形品材料の第２部分２００ｂは一緒に中央溶融物通路７８を通って、バルブピン１１０の周りを流れ、ライナスリーブ７０の前面側開口部７５から流れ出る。ここで、バリヤ材料３００及び予成形品材料の第２部分２００ｂは合流し、環状溶融物溝７６から流れ出る予成形品材料の第３部分２００ｃによって囲まれる。この点において、予成形品材料の第３部分２００ｃ、バリヤ材料３００、及び予成形品材料の第２分２００ｂは依然として熱いままである。予成形品材料の第３部分２００ｃ、バリヤ材料３００、及び予成形品材料の第２部分２００ｂは、ノズルゲートシール７３の前面側開口部７４から同時に流出し、キャビティ開口部３８に流入する。これらの材料の同時的な流れは結果として得られる予成形品に関するサイクル又は生産時間の短縮を助ける。次に、熱い予成形品材料の第３部分２００ｃ、熱いバリヤ材料３００、及び熱い予成形品材料の第２部分２００ｂは、図４Ｃ及び図５に示すように、キャビティ３６内の冷却された予成形品材料の第１部分２００ａを分割する。射出圧力は、キャビティ３６が材料によって完全に満たされるまで第１及び第２溶融物通路４２、１１８に加えられる。
【００４１】
図５に最もよく示されているように、バリヤ材料３００は、バリヤ材料３００がキャビティ３６内に流入するにつれて、熱い予成形品材料の第２及び第３部分２００ｂ、２００ｃによって囲まれ、その中に埋め込まれる。その結果、熱い予成形品材料の第２及び第３部分２００ｂ、２００ｃは、キャビティ３６内で既に冷却された予成形品材料の第１部分２００ａからバリヤ材料３００を断熱する。この配置構成は結果として得られる予成形品の均等に配分された層を提供する。
【００４２】
更に、バリヤ材料３００は、熱い予成形品材料の第２及び第３部分２００ｂ、２００ｃによって囲まれるので、キャビティ内におけるバリヤ材料３００の配分及び位置は適切に制御される。換言すれば、バリヤ材料３００の配分及び位置決定はキャビティ、成形コア、及び／又は、キャビティ内に存在する既に冷却された予成形品材料にのみ依存するものではない。その代りに、キャビティ（即ち、結果として得られる予成形品）に対するバリヤ材料の配分及び位置決定は、バリヤ材料がキャビティ３６内に入る前に、溶融物溝によって制御及び平衡される。キャビティ（即ち、結果として得られる予成形品）内でのバリヤ材料の位置は、当該技術分野において知られているように、タイミング、温度及び圧力によって設定及び制御され得る。この配置構成は、バリヤ材料がキャビティ内で正しく配置及び平衡が保たれ、例えば、成形コア３７の位置合わせ不良又は位置ずれ（shifting）によって引き起こされることのあるキャビティ内におけるバリヤ材料の不均衡な配分及び不均衡な配置が回避されることを保証する。
【００４３】
図４Ｄに示すように、キャビティ３６が満たされた後で、バルブピンはピストンシリンダによって前方へ移動され、中央溶融物通路とライナスリーブの前面側開口部との間で材料の流れ及び流体的な連通が遮断される。図４Ｅに示すように、ピストンシリンダはバルブピンがノズルゲートシールの前面側開口部内に十分に挿入されるまで、バルブピンを前方に移動させ続け、それによって、環状溶融物溝とノズルゲートシールの前面側開口部との間の材料の流れ及び流体的な連通が遮断される。バルブピンはノズルからの材料の流れを遮断するので、予成形品又はバリヤ材料に加えられた射出圧力を解除する必要はない。一旦、キャビティが満たされ、材料の流れが中断すると、予成形品は、材料がキャビティから取り出されるのに十分な程度に凝固するまで冷却を継続する。
【００４４】
本発明に係る装置及び方法の結果として、ボトル予成形品１７０が、図６に示すように、作成される。ボトル予成形品１７０は、第１開口端１７１と、第１開口端と対面すると共にこれから間隔を保った第２閉口端１７２とを有している。第１開口端１７１はねじ１７３を有していることが必要ではないが好ましい。ボトル予成形品１７０は、例えばＰＥＴなどの予成形品材料による外側層１７４と、例えばＰＥＴなどの予成形品材料の内側層１７５と、予成形品材料の外側及び内側層１７４、１７５の間に設けられた、例えばナイロン又はＥＶＯＨなどのバリヤ材料によるコア層１７６とを有する。図６に示されているように、バリヤ材料のコア層１７６は、好ましくは、ボトル予成型品１７０のほぼ全域に亘って延びる。各層１７４、１７５、１７６は、限定的な意味を持つことなく、厚さ、重量及び全体の容量百分率（volume percentage）を含む幾つかの特質を持つ。
【００４５】
タイミング、及び／又は、予成形品又はバリヤ材料の量を変更することにより、外側層、内側層及びコア層１７４、１７５、１７６の特質も変更することが可能である。例えば、より多量の予成形品材料、即ち、第１、第２及び／又は第３部分２００ａ、２００ｂ、２００ｃをキャビティ３６内に射出することにより、より厚く、かつより重い、予成形品材料による外側層及び／又は内側層１７４、１７５を形成することが可能である。キャビティ、即ちボトル予成形品１７０に関して、一定の全容量を持つものと仮定すれば、予成形品材料の容量百分率は増大するはずであり、バリヤ材料３００の容量百分率は減少するはずである。他方、より多量のバリヤ材料をキャビティ内に射出することにより、より厚く、より重いバリヤ材料のコア層１７６を形成することが可能である。更にもう一度、キャビティ、即ちボトル予成形品に関して一定の全容量を持つものと仮定すれば、バリヤ材料の容量百分率は増大し、一方、予成形品材料の容量百分率は減少するはずである。
【００４６】
本発明に係る装置及び方法の結果として、図７に示すように、クロージャ１８０も作成することが可能である。予成形品材料（即ち、ＰＥＴ）は、例えばポリプロピレンなどのクロージャ用材料によって置き換えられることが好ましいという点を除けば、クロージャ１８０は、おそらくボトル予成形品１７０と同じ装置及び方法によって作成することが可能なはずである。クロージャ１８０は、ベース１８１と、ベースから外側へ延びる環状フランジ１８２とを有する。環状フランジ１８２は、ねじ山１８４付きの内部側辺１８３を有することが必要ではないが好ましい。また、クロージャ１８０は、例えばポリプロピレンなどのクロージャ用材料による外側層１８５と、例えばポリプロピレンなどのクロージャ用材料による内側層１８６と、クロージャの外側層及び内側層１８５、１８６の間に設けられた、例えばナイロン又はＥＶＯＨなどのバリヤ材料によるコア層１８７とを有している。図７に示すように、バリヤ材料のコア層１８７は、好ましくは、クロージャ１８０のベース１８１のほぼ全域に亘って延びる。各層１８５、１８６、１８７は、限定的な意味を持つことなく、厚さ、重量及び全容量百分率を含む幾つかの特質を持つ。
【００４７】
タイミング、及び／又は、クロージャ又はバリヤ材料の量を変更することによって、外側層、内側層及びコア層１８５、１８６、１８７の特質も変更することが可能である。例えば、より多量のクロージャ用材料、即ち、第１、第２及び／又は第３部分をキャビティ内に射出することにより、より厚く、より重いクロージャ用材料による外側層及び／又は内側層１８５、１８６を形成することが可能である。キャビティ、即ちクロージャ１８０に関して、一定の全容量を持つものと仮定すれば、クロージャ用材料の容量百分率は増大するはずであり、バリヤ材料の容量百分率は減少するはずである。他方において、より多量のバリヤ材料をキャビティ内に射出することにより、より厚く、より重いバリヤ材料のコア層１８７を形成することが可能である。更にもう一度、キャビティ、即ちクロージャに関して、一定の全容量を持つものと仮定すれば、バリヤ材料の容量百分率は増大し、クロージャ用材料の容量百分率は減少するはずである。
【００４８】
図１乃至図５において図示し、上述したバルブゲート付き装置５の他の実施の形態として、図８に、本発明に係る熱ゲート付き数個取射出成形装置４０５の一部分の好ましい実施の形態を示す。装置４０５は、ほんの少しの例外点を除けば装置５と同じであり、同様に作動する。冗長で不必要な反復説明を回避するために、装置４０５と装置５との間の差についてのみ、次に詳細に検討することとする。同様に、説明を容易にするために、装置４０５の構成要素の幾つかについてのみ図８において参照番号によって識別されるものとする。装置４０５において識別されていない構成要素は装置５の対応する構成要素と同じであることが好ましい。更に、装置５と同様に、装置４０５は、図６及び図７に示し、かつ上述したボトル予成形品１７０及びクロージャ１８０の両方を作成するために用いることが可能である。
【００４９】
装置４０５と装置５との間の主要な相違は、装置４０５がバルブピンを持たないことである。その結果、装置４０５は、バルブピンを制御するのでなく、第１及び第２溶融物通路に加えられる射出圧力を制御することによって操作される。換言すれば、材料の流れを遮断及び確立（開放）するためにバルブピンを前後に移動させる代りに、装置４０５は、材料の流れを遮断及び確立（開放）するために射出圧力の増減を用いる。その他の点では、装置４０５の動作及び方法は装置５の動作及び方法と同じである。
【００５０】
装置４０５はバルブピンを用いないので、装置５の或る構成要素は装置４０５にとって必要でない。例えば、装置４０５のバックプレート４２４はピストン着座用開口部１５０又は駆動機構１４６を有していない。同様に、装置４０５の後面側溶融物分配マニホールド４９４はブシュ穴１４９を有していない。更に、装置４０５のバルブブシュ４９８は、ステム部分１４８を有しておらず、バルブブシュ４９８は、環状通路１２３を貫いて延びることのない、ただ１つの直径１０８ａのみを有する中央穴５０８を有している。
【００５１】
図９は、本発明に係る前面側溶融物分配マニホールド６１８の他の実施の形態の部分図である。前面側溶融物分配マニホールド６１８は、僅かな例外を除けば、図１及び図８に示し、かつ上述した前面側溶融物分配マニホールド１８と同じであり、同じ態様で作動する。冗長及び不必要な反復説明を回避するために、前面側溶融物分配マニホールド６１８と前面側溶融物分配マニホールド１８との間の差のみについて次に詳細に検討することとする。
【００５２】
図９に示すように、前面側溶融物分配マニホールド６１８は、ブリッジ区分体７０５と、ブリッジ区分体７０５から間隔を保つサブマニホールド区分体７１０と、ブリッジ区分体７０５とサブマニホールド区分体７１０とを結合する溶融物リンク７１５とを有する。ブリッジ区分体７０５は溶融物入口ノズル１３０の主溶融物通路１３４と連通するブリッジ通路７０７を有し、サブマニホールド区分体７１０は第１溶融物通路４２と連通するサブマニホールド通路７１３を有し、溶融物リンク７１５はブリッジ通路７０７及びサブマニホールド通路７１３の両方と連通するリンク通路７１７を有している。本発明に用いる適当な溶融物リンクの一例は、引用によってここに明確に組み込まれる、米国特許第５，８４３，３６１号に開示されている。
【００５３】
図９に示すように、従来型の溶融物ミキサ７１９（又は、静的ミキサ）もリンク通路７１７内に配置されている。本発明における作動に際して、予成形品材料としてＰＥＴを用いることにより、或る量の望ましくないアセトアルデヒド（ＡＡ）が生成することがあり得る。更に、予成形品材料又はバリヤ材料がマニホールドの溶融物溝及び／又はノズルを通過する際に不均一な剪断応力が発生することがあり得る。この不均一な剪断応力は予成形品材料又はバリヤ材料を横断して不均一な温度分布を生じ、それによって、予成形品材料及びバリヤ材料によりキャビティ３６を均一に満たすことが困難になることがあり得る。ただし、溶融物ミキサ７１９はこれらの問題に対処し、これらの発生を防止し、これらの影響を軽減することを助ける。詳細には、溶融物ミキサ７１９は、ＡＡの生成量の減少を助け、材料の流れを横断する温度の均一性を改良する。従来の技術において知られた溶融物ミキサ又は静的ミキサは本発明で用いるように適応させることが可能である。適当な溶融物ミキサ又は静的ミキサの例は、全てが引用によりここに明確に組み込まれる、米国特許第４，５４１，９８２号、米国特許第４，９６５，０２８号、米国特許第５，２６２，１１９号、及び、本出願人によるＤＥ３２０１７１０出願に開示されている。
【００５４】
溶融物ミキサは、前面側溶融物分配マニホールド用の溶融物リンクのリンク通路内においてのみ図示されているが、溶融物ミキサ又は静的ミキサは本発明に係る装置全体を通じて幾つかの異なる場所で用いることが可能であることを理解されたい。例えば、溶融物ミキサは後面側溶融物分配マニホールド９４用の溶融物リンクのリンク通路内に配置することが可能である。更に、溶融物ミキサは、バルブブシュ９８の遷移溶融物通路８４、１２２内、及び／又は、ノズル１０の放射状溶融物溝６４内に配置することが可能である。
【００５５】
本発明に係る装置及び方法は、特定の利点を伴って、ボトル又は容器（コンテナ）用予成形品及びクロージャに適用することが可能である。本発明に係る射出成形装置及び方法が従来の技術の改良であることは、前述の説明及び添付の図面から容易に明白となろう。例えば、本発明に係る装置及び方法は、多重の溶融物入口、通路、溝（チャネル）及びゲートを必要としない。その代りに、本発明に係る装置及び方法は、３層予成形品及びクロージャを作成するために、２つの射出シリンダ、２つの溶融物通路、及び、１つのゲートのみを用いる。その結果、本発明は、製造及び操作の両面において比較的簡単かつ安価な多層射出成形装置及び方法を提供することによって、従来の技術による射出成形装置及び方法に関連した欠点を克服する。
【００５６】
また、本発明は、バリヤ材料をキャビティに射出する前に、熱い予成形品材料によって当該バリヤ材料を取り囲み、それによって、既にキャビティ内に配置されている予成形品材料の冷却された部分に対してバリヤ材料を直接射出することを回避することによって、従来の技術による射出成形装置及び方法の欠点を克服する。従って、本発明は、より良好な保護特性を持ち、より均等かつ一様に配分されたバリヤ層を有する３層予成形品及びクロージャを提供する。同様に、本発明は、従来の技術と異なり、最初に熱い予成形品材料をキャビティ内に注入した後でバリヤ材料を注入するのでなくて、バリヤ材料を取り囲む熱い予成形品材料と同時にバリヤ材料を注入するので、予成形品又はクロージャのためのサイクルタイムが最小限化され、延長されない。
【００５７】
図１乃至図５に図示され、上述されたバルブゲート付き装置５の変形例として、図１０は、本発明に係る逆流防止バルブゲート付き射出成形装置８０５を示す。装置８０５は、極く僅かの例外を除けば、装置５と同様であって、同じ態様で作動する。冗長及び不必要な繰返し説明を避けるために、装置８０５と装置５との間の差のみについて、次に詳細に検討することとする。同様に、説明を容易にするために、装置８０５の構成部品の幾つかについてのみ図１０の参照番号によって識別されるものとする。装置８０５の識別されない構成要素は装置５の対応する部品と同じである。更に、装置５と同様に、装置８０５は、図６及び図７に示し、かつ上述したボトル予成形品１７０及びクロージャ１８０の両方を作成するために用いることが可能である。
【００５８】
装置８０５と装置５との間の主要な相違は、第２遷移溶融物通路８４及びバルブピン１１０（又は、例えばバルブステム又はバルブスリーブなど他のバルブ部材）が、第２遷移溶融物通路への予成形品材料２００の逆流を制限又は実質的に防止するために、第２遷移溶融物通路内に配置された逆流制御弁を提供するように変更されていることである。特に、装置８０５における変更された第２遷移溶融物通路８４'は直径１０８ｂの中央穴１０８の当該部分を横断し、中央穴１０８内に配置された変更後のバルブピン１１０'が、第２遷移溶融物通路８４'を通過する。従って、第２遷移溶融物通路８４'は、Ｌ形部分１１９と中央穴１０８との間の第１区分体８４ａ'と、中央穴１０８と環状リング溝１０６との間の第２区分体８４ｂ'とを含む。装置８０５の変更後のバルブピン１１０'は第２遷移溶融物通路８４'を第１区分体及び第２区分体８４ａ'、８４ｂ'に分割し、更に、図１０に示すように、溝８１０によって画成されることが好ましい狭い部分、及び、ノズル１０と反対側の、溝８１０に隣接して位置する広い部分８１２を含む。図１２に示すように、スロット又は穴８１１は溝８１０の代りに用いることが可能であることを理解されたい。
【００５９】
変更後のバルブピン１１０'は、その他の点ではバルブピン１１０（又は、例えばバルブステム又はバルブスリーブなどのような他のバルブ部材）と同じであることが好ましい。余分な材料がバルブピン１１０'に沿って中央溶融物通路７８から後方へ流れることを制限するか、又は、実質的に防止するために広い部分８１２の直径は直径１０８ｂに密接に適合させられる。従って、広い部分８１２が第１区分体８４ａ'と第２区分体８４ｂ'との間に中間配置されるときには、第１区分体８４ａ'から第２区分体８４ｂ'まで、及び、第２区分体８４ｂ'から第１区分体８４ａ'までの材料２００及び材料３００を含む材料の流れは制限されるか、或いは、実質的に阻止される。ただし、溝８１０（又は、スロット／穴８１１）が第１区分体８４ａ'と第２区分体８４ｂ'との間に中間配置されたときには、第１区分体８４ａ'から第２区分体８４ｂ'への材料３００の流れが可能である。この配置構成において、バルブピン１１０'及び中央穴１０８は閉じた位置を備えたバルブ８０８を一緒に画成し、この場合、第２遷移溶融物通路８４'を通過する流れは制限されるか、実質的に阻止され、開いた位置においては、第２遷移溶融物通路８４'を通過する流れが可能である。
【００６０】
装置５に関して既に述べたように、キャビティ３６へ向かう材料２００及び材料３００の流れを制御するためにバルブピンはキャビティ３６に向かって前方に移動し、キャビティ３６から離れて後方に移動する。装置８０５において、バルブピン１１０'の前方及び後方へのこの移動が、それぞれ、バルブ８０８を閉開するように溝８１０の位置が決定されることが好ましい。バルブ８０８の好ましい動作における諸段階について、図１１Ａ乃至図１１Ｄを参照して更に詳細に説明することとする。
【００６１】
図１１Ａに示すように、第１段階において、バルブ８０８は閉じた位置に在る。詳細には、広い部分８１２が第１区分体８４ａ'と第２区分体８４ｂ'の間に中間配置され、それによって、第２遷移溶融物通路８４'を通過する流れが阻止される。図１１Ａに示すこの構成は、図４Ａ及び図１１Ａ'に示すようにバルブピン１１０'がノズルゲートシール７３の前面側開口部７４内に十分挿入されるときに発生する。この段階において、装置８０５は材料２００又は材料３００のどちらもキャビティ３６内へ射出せず、全ての溶融物通路及び溝内の圧力は低いことが好ましい。ただし、溶融物通路及び溝は前回の成形サイクル（行程）からの材料で満たされる。例えば、中央溶融物通路７８は材料２００で満たされ、環状リング溝１０６及び第２遷移溶融物通路８４'は材料３００で満たされる。
【００６２】
図１１Ｂに示す次の段階において、溝８１０は第２遷移溶融物通路８４'に更に近接した位置に移動しているが、バルブ８０８は閉じたままである。バルブピンがノズルゲートシール７３の前面側開口部７４から引き出されたときに図１１Ｂに示す構成が発生し、これによって、図４Ｂ及び図１１Ｂ'に示すように予成形品材料２００の第１部分２００ａによってキャビティ３６が満たされることが可能である。この段階において、主溶融物通路１３４に係る射出圧力は、材料２００が第１遷移溶融物通路１２２から中央溶融物通路７８へ流れることを可能にする。ただし、好都合なことに、バルブ８０８は閉じられているので、中央溶融物通路７８からの材料２００は流れ開口部１０９を通って環状リング溝１０６及び第２遷移溶融物通路８４'へは逆流しない。更に、バルブピン１１０'の広い部分８１２の直径は中央穴１０８の直径１０８ｂに密接に適合していることが好ましいので、中央溶融物通路７８内の材料は、駆動機構１４６に向かってバルブピン１１０'の周りを後方に流れることが制限されるか、又は、実質的に阻止される。
【００６３】
図１１Ｃに示す第３段階において、バルブ８０８は開き、この状態において溝８１０は第１区分体８４ａ'と第２区分体８４ｂ'の間に位置する。図１１Ｃに示す構成は、バルブピンがライナスリーブ７０の前面側開口部７５から引き出されたときに発生し、それによって、図４Ｃ及び図１１Ｃ'に示すように、両方の材料２００及び材料３００がキャビティ３６を満たすことを可能にする。好都合であることに、この段階においてバルブ８０８が開き、バルブピン１１０'の狭い部分（溝８１０又はスロット／穴８１１）の周りに必要な材料３００の流れが第２遷移溶融物通路８４'を、即ち、第１区分体８４ａ'から第２区分体８４ｂ'へ通過することを可能にする。
【００６４】
図１１Ｄに示す次の段階において、バルブ８０８は再び閉じられる。この構成は、バルブピンが再びライナスリーブ７０の前面側開口部７５を閉塞するが、ノズルゲートシール７３の前面側開口部７４を閉塞しないときに発生し、それによって、材料３００でなくて材料２００がキャビティ３６を満たすことを可能にする（例えば、図４Ｄ及び図１１Ｄ'参照）。従って、材料２００は第１溶融物通路４２及び中央溶融物通路７８を通って流れ続ける。ただし、バルブ８０８は閉じられているので、材料２００は第２遷移溶融物通路８４'を通って逆流しない。
【００６５】
キャビティ３６への材料の流れの制御と第２遷移溶融物通路を通過する材料３００の流れの制御の間のこの同期化によって、より簡単でかつより効率的な設計を可能にする。更に、材料３００のための溝及び通路への材料２００の逆流を防止することにより、成形プロセス全体に亘って、より精密な制御が可能となる。
【００６６】
上述の逆流制御弁、特に、その変更された遷移溶融物通路及びバルブピンが、ここに開示されている実施の形態と異なる射出成形装置と共に用いることが可能であることを理解されたい。例えば、逆流制御弁は、その変更された遷移溶融物通路及びバルブピンを有し、引用によって完全にここに組み込み済みの米国特許出願第０９／２７４，４４３号に開示されている４層製品用射出成形装置と共に用いることが可能である。本発明に係る逆流制御弁は、バルブブシュ以外の溶融物分配マニホールド内に設置されたそれらの遷移溶融物通路を有する射出成形装置と共に用いることが可能である。同様に、多重逆流制御弁は多重遷移溶融物通路を有する射出成形装置と共に用いることが可能である。従って、本発明に係る逆流制御弁は、ここに記述された射出成形装置にのみ限定されるべきではない。
【００６７】
本発明に関係する当該技術分野における当業者であれば、特に前述の教示を考察することにより、本発明の趣旨又は本質的な特性から逸脱することなしに本発明の原理を用いる、変形例及び他の実施の形態を得ることが可能なはずである。例えば、ボトル予成形品、及び／又は、クロージャのねじは、完全に除去されるか、又は、他の何等かの締め付け機能によって置き換え可能であるはずである。更に、キャビティ及び結果として得られるボトル予成形品、及び／又は、クロージャに関して、あらゆる任意の望ましい形状及び構成が、製造及び消費者の好みに応じて用いることが可能なはずである。同様に、製造及び消費者の好みは、本発明に係る装置及び方法の運用に関して、タイミング及び行程数を指示することがあり得る。同様に、既に述べたように、その狭い部分に関して溝を設けることなしに、その代りに、第２遷移溶融物通路を通過する材料の流れを可能にするために変更されたバルブピンは穴又はスロットを有することが可能である。従って、ここに記述された実施の形態は、全ての態様に関して単に説明的であって、限定的でなく、従って、本発明の範囲は、前述の記述によることなく、添付特許請求の範囲によって示される。従って、本発明は特定の実施の形態に関して記述されたが、構造、順序、材料等の変更が依然として本発明の範囲内に含まれることは、当該技術分野における当業者にとっては明白なはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る３層ボトル予成形品用のバルブゲート付き射出成形装置の断面図である。
【図２】  図１の射出成形装置のバルブブシュの部分展開断面図である。
【図３】  図２のバルブブシュの部分展開横断面図である。
【図４】  図４Ａ〜図４Ｅは本発明に係る方法を示す図１の装置のノズル及びキャビティの展開の横断面図である。
【図５】  図４Ｃの展開横断面図である。
【図６】  本発明に係る３層ボトル予成形品の横断面図である。
【図７】  本発明に係る３層クロージャの横断面図である。
【図８】  本発明に係る３層ボトル予成形品用の熱ゲート付き射出成形装置の横断面図である。
【図９】  本発明に係る他の前面側溶融物分配マニホールドの部分横断面図である。
【図１０】  本発明に係る多層製品用の逆流防止バルブゲート付き射出成形装置の部分横断面図である。
【図１１】  図１１Ａ〜図１１Ｄ、図１１Ａ'〜図１１Ｄ'は本発明に係る方法を示す図１０の射出成形装置のバルブブシュの部分展開横断面図である。
【図１２】  本発明に係る他の多層製品用の逆流防止バルブゲート付き射出成形装置の部分横断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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