(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバーモールド成形品を製造するための射出成形機であって、
キャビティを有する第１及び第２のキャビティ要素（１０４，１２０；２１６，２２０）が取り付けられたキャビティプレート（２１２）と、
コア（５６）が取り付けられていて前記キャビティプレート（２１２）に対して移動可能なコアプレート（２０４）と、
前記コア（５６）の周りに位置する一対のキャビティ拡張要素（６４）を含むキャビティ拡張部と、
前記コアプレート（２０４）に設けられ、前記一対のキャビティ拡張要素（６４）間で前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティ内に前記コア（５６）を挿入することができる開放位置と、前記一対のキャビティ拡張要素（６４）が前記第２のキャビティ要素（１２０，２２０）と組み合わされて前記コア（５６）を収容する複合キャビティを形成する閉鎖位置との間で前記一対のキャビティ拡張要素（６４）を移動させるキャビティ拡張部動作手段（７２，７６）と、を備えた射出成形機。
【請求項２】
前記第２のキャビティ要素（１２０，２２０）のキャビティの長さは、前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティの長さより短く、前記キャビティ拡張部は、前記第１のキャビティ要素のキャビティの長さと前記第２のキャビティのキャビティの長さとの差に等しい長さを有し、前記キャビティ拡張部は、前記第１のキャビティ要素のキャビティの幾何形状とは異なる幾何形状を画成する、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記第２のキャビティ要素（１２０，２２０）のキャビティは、前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティ容積より大きいキャビティ容積を有する、請求項１又は２に記載の射出成形機。
【請求項４】
金型が閉じているときに前記コアプレート（２０４）と前記キャビティプレート（２１２）との間に位置するストリッパープレート（６０）を更に含み、前記ストリッパープレート（６０）は前記コアプレート（２０４）に対して移動可能であり、前記キャビティ拡張要素（６４）が前記ストリッパープレート（６０）に取り付けられてこれと共に移動し、前記キャビティ拡張要素（６４）が前記閉鎖位置にあって前記ストリッパープレートが前記コアプレートから離れるように移動するときに、前記ストリッパープレートが前記コア（５６）から成形品を取り除くように動作可能である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の射出成形機。
【請求項５】
前記コアプレート（２０４）にアレイ状に取り付けられた複数のコア（５６）を更に含み、各コアに対してキャビティ拡張部が前記ストリッパープレート（６０）に設けられており、前記コアプレート（２０４）が第１の位置と第２の位置との間を移動する際に、各コアが前記第１のキャビティ（１０４，２１６）要素のキャビティ内及び前記複合キャビティ内に挿入可能とされている、請求項４に記載の射出成形機。
【請求項６】
複数の第１のキャビティ要素及び複数の第２のキャビティ要素がアレイ状に配置されており、前記複数のコアの内の少なくとも２つがこれと同数の前記第１のキャビティ要素及び第２のキャビティ要素の各キャビティに挿入可能とされており、前記コアプレート（２０４）が第１の位置に位置する時には、前記少なくとも２つのコアの各々は、前記第１のキャビティ要素のキャビティ内に挿入可能とされており、前記コアプレート（２０４）が第２の位置に位置する時には、前記少なくとも２つのコアの各々は、前記複合キャビティ内に挿入可能とされている、請求項５に記載の射出成形機。
【請求項７】
前記コアプレート（２０４）は、前記コア（５６）が取り付けられた少なくとも２つの側面を有するタレット（２４）を含み、各前記側面は前記キャビティ拡張部が取り付けられたストリッパープレート（６０）を有し、各前記ストリッパープレート（６０）は前記側面に対して移動可能であり、前記キャビティプレート（２１２）は前記第１のキャビティ要素が取り付けられる第１の面と前記第２のキャビティ要素が取り付けられる第２の面とを含み、前記タレットは前記少なくとも２つの側面のうちの一方を前記第１の面と整合させ同時に前記少なくとも２つの側面のうちの他方を前記第２の面と整合させるように回転可能であり、前記第１の面上の前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）と整合している前記コア（５６）は前記第１のキャビティ要素のキャビティ内に挿入可能とされており、前記第２の面上の前記第２のキャビティ要素（１２０，２２０）及び前記キャビティ拡張要素（６４）によって形成される前記複合キャビティに整合している前記コア（５６）が前記複合キャビティ内に挿入可能とされている、請求項６に記載の射出成形機。
【請求項８】
前記キャビティプレート（２１２）及び前記コアプレート（２０４）は、第１セットの複数のコア（５６）が前記複数の第１のキャビティ要素（１０４、２１６）と整合し、かつ第２セットの複数のコア（５６）が前記複数の第２のキャビティ要素（１２０，２２０）と整合する第１の位置と、前記第１セットの前記複数のコア（５６）が前記複数の第２のキャビティ要素（１２０，２２０）と整合し、かつ前記第２セットの前記複数のコア（５６）が前記複数の第１のキャビティ要素（１０４、２１６）と整合する第２の位置との間で互いに対して移動可能である、請求項６に記載の射出成形機。
【請求項９】
オーバーモールド成形品を製造するための射出成形機（２０，２００）であって、
キャビティを有する第１及び第２のキャビティ要素（１０４、１２０；２１６，２２０）が取り付けられたキャビティプレート（２１２）と、
コア（５６）が取り付けられたコアプレート（２０４）と、
前記コア（５６）の周りに位置する一対のキャビティ拡張要素（６４）を含むキャビティ拡張部と、
金型を開閉する金型締結ユニットとを備え、
前記一対のキャビティ拡張要素（６４）間で前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティに前記コア（５６）を挿入することができる開放位置と、前記一対のキャビティ拡張要素（６４）が前記第２のキャビティ要素（１２０，２２０）と組み合わされて前記コア（５６）を収容する複合キャビティを形成する閉鎖位置との間で前記一対のキャビティ拡張要素（６４）を移動させるキャビティ拡張部動作手段（７２，７６）が前記コアプレート（２０４）に設けられており、
前記キャビティ拡張要素（６４）が前記開放位置にある時に前記コア（５６）を前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティ内に挿入することにより金型を閉鎖し、かつ、前記キャビティ拡張要素（６４）が前記閉鎖位置にある時に前記コア（５６）を前記複合キャビティに挿入することにより前記金型を閉鎖するように、前記金型締結ユニットが前記キャビティ拡張要素の動作に関連して作動する、射出成形機。
【請求項１０】
前記金型が閉じているときに前記コアプレート（２０４）と前記キャビティプレート（２１２）との間に配置されるストリッパープレート（６０）を更に含み、前記ストリッパープレート（６０）は前記コアプレート（２０４）に対して移動可能であり、前記キャビティ拡張要素（６４）が前記ストリッパープレート（６０）に取り付けられてこれと共に移動し、前記キャビティ拡張要素（６４）が前記閉鎖位置にあって前記ストリッパープレート（６０）が前記コアプレート（２０４）から離れるように移動するときに前記ストリッパープレート（６０）が前記コア（５６）から成形品を取り除くように動作可能である、請求項９に記載の射出成形機。
【請求項１１】
前記コアプレート（２０４）にアレイ状に取り付けられた複数のコア（５６）を更に含み、各コア（５６）は前記ストリッパープレート（６０）に取り付けられ該コアに関連するキャビティ拡張要素（６４）を有し、
各コアを最初に前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティ内に挿入し、次いで各コアを前記第２のキャビティ要素（１２０，２２０）のキャビティ内に挿入するように、前記金型締結ユニットが前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティ内並びに前記第２のキャビティ（１２０，２２０）要素のキャビティ内に各コアを挿入するように動作する、請求項９または１０に記載の射出成形機。
【請求項１２】
アレイ状に配列された前記第１及び第２のキャビティ要素（１０４，２１６；１２０，２２０）の各々を更に複数含み、前記複数のコア（５６）のうち少なくとも２つのコアをこれと同数の前記第１及び第２のキャビティ要素の各キャビティ内に挿入するように前記金型締結ユニットが作動し、前記少なくとも２つのコアの各々が前記第１のキャビティ要素（１０４、２１６）のキャビティ内及び前記複合キャビティ内に交互に挿入される、請求項１１に記載の射出成形機。
【請求項１３】
前記コアプレート（２０４）は、前記コア（５６）が取り付けられた少なくとも２つの側面を有するタレット（２４）を含み、各前記側面は前記キャビティ拡張要素（６４）が取り付けられたストリッパープレート（６０）を有し、各前記ストリッパープレート（６０）は前記側面に対して移動可能であり、前記キャビティプレート（２１２）は、第１のキャビティ要素（１０４、２１６）が取り付けられる第１の面と前記第２のキャビティ要素（１２０，２２０）が取り付けられる第２の面とを含み、前記タレット（２４）は前記少なくとも２つの側面のうちの一方を前記第１の面と整合させ同時に前記少なくとも２つの側面のうちの他方を前記第２の面と整合させるように回転可能であり、前記金型締結ユニットは、前記第１の側面の前記コア（５６）を前記第１のキャビティ要素のキャビティ内に挿入し、かつ前記第２の側面の前記コア（５６）を前記キャビティ拡張要素及び前記第２の面上の前記第２のキャビティ要素のキャビティによって形成される前記複合キャビティ内に挿入する、請求項１２に記載の射出成形機。
【請求項１４】
前記キャビティプレート（２１２）及び前記コアプレート（２０４）は第１の位置と第２の位置との間で互いに対して移動可能であり、前記第１の位置においては第１セットの前記複数のコア（５６）が前記複数の第１のキャビティ要素（１０４，２１６）と整合し、かつ、第２セットの前記複数のコア（５６）が前記複数の第２のキャビティ要素（１２０，２２０）と整合しており、前記第２の位置においては前記第１セットの前記複数のコア（５６）が前記複数の第２のキャビティ要素（１２０，２２０）と整合し、かつ、前記第２セットの前記複数のコア（５６）が前記複数の第１のキャビティ要素（１０４，２１６）と整合している、請求項１２に記載の射出成形機。
【請求項１５】
前記第１の位置と第２の位置との間で前記コアプレート（２０４）を移動させるべく、前記コアプレート（２０４）が前記キャビティプレート（２１２）に対して回転可能とされている、請求項１４に記載の射出成形機。
【請求項１６】
前記金型締結ユニットにより前記コア（５６）を前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティ内に挿入して金型を閉鎖する前に、前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティ内にインサートを配置する手段を更に含む、請求項９乃至１５のいずれかに記載の射出成形機。
【請求項１７】
前記金型締結ユニットにより前記コア（５６）を前記複合キャビティ内に挿入して金型を閉鎖する前に、前記複合キャビティ内にインサートを配置する手段を更に含む、請求項９乃至１６のいずれか１項に記載の射出成形機。
【請求項１８】
前記ストリッパープレート（６０）に取り付けられ、前記コア（５６）に対して横方向に移動するように動作できる少なくとも２対のスライド（６８）を更に含み、一対のスライドはタイロッド（７６）によって他の各対のスライドに夫々接続されており、これによって１つのスライドが横方向に移動すると前記他の各対のスライドがこれに対応して横方向に移動する、請求項１１に記載の射出成形機。
【請求項１９】
オーバーモールド成形品を射出成形する方法であって、
（ｉ）コア（５６）に対して移動可能なキャビティ拡張部を非係合位置に移動させるステップと、
（ii) 定められた容積を有しかつ第１の幾何形状を有する第１のキャビティ（１０４，２１６）要素のキャビティ内に前記コア（５６）を挿入するステップと、
（iii)前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティ内で第１の射出動作を行って製品の第１の層を形成するステップと、
（iv) 製品の前記第１の層を前記コア（５６）上に位置させたまま前記コア（５６）を前記第１のキャビティ要素（１０４，２１６）のキャビティから取り除くステップと、
（ｖ）前記キャビティ拡張部（６４）を係合位置に移動させるステップと、
（vi) 前記コア及び前記第１の層を第２のキャビティ（１２０，２２０）要素のキャビティ内に挿入し、前記第２のキャビティ要素（１２０，２２０）と前記キャビティ拡張部とを係合させ、前記定められた容積よりも大きな容積を有しかつ第２の幾何形状を画定する複合キャビティを形成するステップと、
（vii)前記複合キャビティ内で第２の射出動作を行って前記第１の層の上にオーバーモールド成形することにより、製品を形成するステップと、
（viii) 前記コア（５６）及び前記キャビティ拡張部を前記第２のキャビティ要素（１２０，２２０）から分離させて前記製品を前記第２のキャビティ要素（１２０，２２０）のキャビティから取り除くステップと、
（ix） 前記キャビティ拡張部を前記コア（５６）に対して移動させて前記製品を前記コア（５６）から取り除くステップと、を含む、オーバーモールド成形品の射出成形方法。
【請求項２０】
前記キャビティ拡張部が前記コア（５６）に向かって及びこれから離れるように横方向に移動可能な２つのキャビティ拡張要素（６４）を含み、前記２つのキャビティ拡張要素（６４）が前記コア（５６）から離れるように移動すると前記非係合位置となり、前記キャビティ拡張要素（６４）が前記コア（５６）に向かって移動して互いに係合すると前記係合位置となる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１及び第２の射出動作が前記第１及び第２のキャビティ要素（１０４、２１６；１２０、２２０）のキャビティ内に同一材料を射出する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１及び第２の射出動作のうち少なくとも１つがコ・インジェクション成形動作である、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規の射出成形用金型（モールド）、射出成形機、及び１つ又はそれより多くの成形可能な材料で構成されうるオーバーモールド成形（over-molded）品を製造するための射出成形方法に関する。本発明はプラスチック樹脂との使用に好適であるが、ガラス、セラミックス、粉末又はこれらの組み合わせに適用することもできる。
【０００２】
【従来の技術】
１つ又はそれより多くの異なる樹脂からなる２つ又はそれより多くの層の射出成形品を製造するマシン及び金型は公知である。このような複合製品を広範囲の用途に使用することができる。マルチ材料は、ＰＥＴ及びＰＥＮなどの異なる成形特性を有する材料、染料などの種々の添加剤を有する同一材料又はこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、射出成形される多層マルチ材料製品は、パーソナルコンピュータのキーボードに使用されるキー及び自動車の停止及び方向指示灯に使用されるマルチカラーレンズなどの部材（構成要素）を含む。キーの場合、キーに設けられる機能の表示の部分は、キーの残りの部分とは異なる色の材料で形成される。
【０００３】
別の一般的な使用は、食品を包装するための多層マルチ材料製品の製造にある。ここで、例えば米国食品医薬品局（ＦＤＡ）の規定は、食品と接触する箇所において未使用のプラスチック材料のみを用いなくてはならないことを要求している。一般に、環境上の理由（再生利用のプラスチック材料を使用することが好ましい）及びコスト上の理由（未使用の材料は再生利用のプラスチック材料よりも高価である）の双方のために、このような包装に用いられる未使用の材料の量を減らすことが望まれる。従って、食品に接触する未使用のプラスチック材料の薄い第１の層と、包装に強度を与えるように射出成形の際に第１の層にラミネートされる再生利用又はより安価な材料からなる厚い第２の層とを含む多層のマルチ材料包装（パッケージ）が製造されている。
【０００４】
このような多層包装が用いられる１つの分野は、ＰＥＴ又は他の材料から製造されるボトル又は他の容器である。ＰＥＴボトル及び容器は一般に公知の態様で「プレフォーム」からブロー成形される。プレフォームは射出成形によって製造されていて、ボトルのキャップを受けるようにボトルの首部にねじ山を形成している。ＰＥＴの多層プレフォームを形成することは既知である。プレフォームの最も内側の層は未使用のプラスチックであり、プレフォームの残りの部分の少なくともいくつかは再生利用のプラスチック材料である。このような場合、ボトル又は容器をプレフォームからブロー成形すると、未使用の材料は容器内に連続的な内層を形成し、再生利用又は他の材料が内層の外側を取り囲んで容器の全体的な強度を許容可能レベルまで増加させる。
【０００５】
他の状況では、例えば層が異なる化学的特性を有することができるなど、多層製品に用いられる層は、異なる色ならびに未使用及び再生利用の材料であること以外の（又は追加の）特性を有することができる。また、必要であれば２つの層より多い層を用いることができる。例えば、ＰＥＴボトル及び容器をブロー成形するための多層プレフォームを製造することが既知であり、ここで障壁材料の層が未使用の材料の内層と再生利用の材料との間に位置し、障壁層は障壁の後ろにあるＰＥＴ材料がブロー製造したボトル内に収容される炭酸飲料からＣＯ2 ガスを取り込むことを阻止する。
【０００６】
多層マルチ材料のプラスチック製品を成形するための種々のシステム及び技術が既知である。一般に、このようなシステムはコ・インジェクション成形、オーバーモールド成形及び／又はインサート成形システムのいずれかに基づいている。全てのコ・インジェクション成形方法において、２つ又はそれより多くのプラスチック材料のキャビティへの射出によってキャビティが同時に又は連続的に充填されるまで金型は閉じたままである。
【０００７】
連続的なコ・インジェクション成形では、測定量の第１材料をキャビティに射出し、次に一定量の第２材料をキャビティ内の第１材料に射出する。「表皮（スキン）」効果のために、第１材料はキャビティの壁と接触したままになり、第２材料はキャビティを介して第１材料を押すため、これらの材料は、第２材料が第１材料の内層と外層との間に挟持されるようにキャビティを満たす。
【０００８】
同時のコ・インジェクション成形では、射出動作の少なくとも一部の間に双方の材料をキャビティに同時に射出し、材料の異なる粘度、表皮効果及び他の特徴ならびに射出プロセスによってこれらの材料の所望の層がキャビティ内に形成される。
【０００９】
大部分のコ・インジェクション成形方法では、製品は異なる特徴又は／及び機能を示す最大３つの異なる材料から構成される。例えば、第１の材料を未使用の樹脂、第２の材料を同一又は異なる樹脂からなる再生利用のもの、及び第３の材料をこれらの２つの層の間に形成されるか又は第１の層として化学障壁層（ＥＶＯＨ、ナイロン、ＭＸＤ６など）とすることができる。２つの材料を用いる一般的な用途では、３つ又は５つの層（２Ｍ３Ｌ又は２Ｍ５Ｌ）を有する製品を形成することができる。３つの材料を用いる場合、製品は３つの層（３Ｍ３Ｌ）又は５つの層（３Ｍ５Ｌ）を有することができる。
【００１０】
プレフォームのための連続的なコ・インジェクション成形システムは、クリシュナクマールら（Krishnakumar et al.)の米国特許第４，７８１，９５４号及びシャドら（Shad et al.)の米国特許第４，７１７，２３４号に述べられていて、これらの各々の内容は本文中に援用されて本発明の一部とする。コレットら（Collette et al.)の米国特許第５，５８２，７８８号は、成形品の冷却を改良することができるコ・インジェクション成形用のタレット射出成形機の使用を示している。
【００１１】
プレフォームのための同時コ・インジェクション成形システムは、アメリカンナショナルカン（American National Can)に譲渡されたようないくつかの米国特許に述べられている。この点において対象となるものは、キューダートら（Kudert et al.)の米国特許第５，５２３，０４５号であり、これは多層のプレフォームに好適なマルチ材料コ・インジェクション成形ノズルのデザインを示している。
【００１２】
同時又は連続的な成形を行うことができる革新的な金型デザインが、本発明の譲渡人に譲渡されたバートシら（Bertschi et al.)の米国特許出願番号７１２，４８１に述べられている。この出願は、２つ又はより多くの異なる樹脂を射出するためにホットランナー射出ノズルがキャビティの対向面に位置する最初の金型デザインを示している。このアプローチは金型を簡易化する上に、単一キャビティのためのノズルが金型の同一面にないためによりコンパクトかつ密に配置されるキャビティに射出することができる。
【００１３】
従来のコ・インジェクション成形方法は、単一キャビティを使用し、全ての射出ユニットが射出成形機の一方の側にあるためにいくつかの利点を提供するが、これらはいくつかの重要な欠点も有する。そのうちの１つは、異なる材料が完全な溶融状態で相互作用し、材料の適切な調量（メータリング）が難しい場合が多いため、異なる材料の連続的な均一層を得ることが難しいことである。これは、３つの材料を射出する場合に特にあてはまる。更に、単一のマニホールド又は単一のノズルは様々な処理パラメータを有する様々な材料と共に作動しなくてはならないため、金型のデザイン及びホットランナーのデザインは非常に複雑になる。これらの問題は、４８個又は９６個のキャビティ金型のような高キャビテーション（キャビティが多い）金型において更に悪化する。別の困難な点は冷却であり、厚い製品は金型のクローズ位置においてより長い滞留時間を必要とし、これはサイクル時間に影響を及ぼす。
【００１４】
コ・インジェクション成形システムの不利な点のいくつかは、各射出動作が異なる金型キャビティにおいて行われるオーバーモールド成形システムによって克服されている。一般に、製品の第１層を形成する第１の射出動作を金型キャビティ内で行い、次に容積を増加させるようにキャビティを変化させ、一般にキャビティ空間の幾何学形状を変える。通常これは、キャビティを取り替え、成形品を保持する同一のコアを用いることによって達成される。次に、コアによって保持され、取り替えられたキャビティ内に位置する製品の第１の層を用いて第２の成形動作を行う。第２の射出の際、新しい成形材料を先に成形された金型内の層に接着させて多層製品を形成する。明白なように、第２のキャビティの容積は第１のものよりも大きいが、第２の射出動作において充填しなければならない実際のキャビティ容量を第１の射出動作において充填される容量よりも少なくし、第１層によって容積が決定されることができることを当業者は理解するであろう。また、明白になるように、オーバーモールド成形は１つより多いオーバーモールド成形動作を含み、２つより多い樹脂及び／又は所望であれば２つより多い層を用いて製品を形成することができる。
【００１５】
オーバーモールド成形によって優れた結果を得ることができるが、次の層の成形のために金型を開けて先に成形された製品の層を第２の金型キャビティに移動させる必要性はコスト効率及び信頼性の点で達成が難しく、オーバーモールド成形層同士の間に幾何学的輪郭の差がある場合はとりわけ困難である。アオキ（Aoki) の米国特許第３，９１４，０８１号は、製品の成形された第１の層を抜き出し、保持して第２の金型キャビティに移動させるのに使用される回転ストリッパープレートを用いてオーバーモールド成形を行うための初期の試みを示していて、該特許では異なる色の樹脂からなる第２の層を射出している。レインヴィル（Rainville)の米国特許第３，９４７，１７６号は、金型を横方向に分割することによって製品のねじ切りされた首部の成形後に製品の放出を可能にする割金型デザインを示している。レインヴィルタイプの金型は製造が困難であり、金型の壁を開けるようにするためには更なる「リアルエステート（real estate:実体部分）」が必要であり、より大きな範囲にわたって密閉（シーリング、sealing）の問題があり、成形品上に射出の跡を残す傾向があることがわかっている。
【００１６】
より好適なオーバーモールド成形システムを生じる試みはアオキの米国特許第４，７４４，７４２号及び第４，８３０，８１１号を含み、これは、回転射出ブロー成形マシンと共に使用される、プレフォームのための２つのキャビティ金型のデザインを示している。これらのシステムでは、コアが第１のキャビティに入り、この中でプレフォームの第１の内層が成形される。次に、成形された層が定位置に位置したままでコアを第１のキャビティから取り除き、２つの部分からなる第２のキャビティに挿入する。キャビティの下部部分は第１のキャビティよりも直径が大きい単一部品のキャビティであり、キャビティの上部部分は、プレフォームの首部のねじ山を画定する２つの部分に分割されたキャビティである。次に、第２の層を２つの部分からなるキャビティに射出し、キャビティからコアを取り除く。キャビティのねじ切りされた上部部分は成形されたプレフォームをキャビティの下部部分から抜き出し、これをブロー成形ステーションに移動させる。ブロー成形後、完成したボトルを取り除くことができるようにキャビティの上部部分を分割する。
【００１７】
アオキが教示するシステムは、いくつかの不利な点を有する。まず、製品及び金型の上部部分を移動させるのに用いられる移動プラテンが複雑であるために、このデザインはサイクルあたり２つより多くのプレフォームの形成に容易には適用できない。また、第２の射出動作を行った後、ブロー成形ステーションに移動する前にコアを成形品から取り除くため、移動の間にプレフォームの内側の冷却がコアによっては行われない。従って、コアを取り除く前に大量の冷却を行わなければならず、サイクル時間が比較的長くなってしまう。
【００１８】
首部にねじ山を有するオーバーモールド成形プレフォームを製造するためのより最近の試みは、マッサノ（Massano)の公開ヨーロッパ特許出願７１５，９３７Ａ１に示されている。この参照文献は、２つの材料からなるＰＥＴプレフォームの２層オーバーモールド成形を行うための射出成形用金型を教示していて、ここで金型は固定キャビティプレート、移動可能なストリッパー／キャビティ及びコアプレートを含む。キャビティプレートは、２つの異なる直径の単一部品キャビティの隣接対を含み、ストリッパー／キャビティプレートは横方向に分割が可能な２つの部品からなるキャビティ部分要素の隣接対を含む。キャビティプレートの直径が小さい方のキャビティと位置合わせされる各対の一方のキャビティ部分は直径が小さい方のキャビティと同一の直径の滑腔（滑らかな空洞部、smooth bore）を有し、直径が大きい方のキャビティと位置合わせされる各対の他方のキャビティ部分はプレフォームのねじ切りされた首部を画定するねじ山を含む。
【００１９】
コアプレートは回転可能な隣接コアの対を有し、成形は、ストリッパー／キャビティがキャビティプレートに接触するようにコアの対をキャビティの対に挿入することによって行われ、これによってストリッパー／キャビティプレートのキャビティ部分は射出動作のためのキャビティの部分を形成する。
【００２０】
完全な射出動作は、直径が小さな方のキャビティ及びキャビティ部分に第１の層の材料を射出することによって行われ、次に、成形されたプレフォームの端部がキャビティから完全に取り除かれるまでコア及びキャビティ／ストリッパープレートをそれぞれキャビティプレートから離れるように移動させ、この後にコアプレートはキャビティプレートから離れるように移動し続けるがストリッパー／キャビティプレートは定位置に残る。コアプレートは固定されたストリッパー／キャビティプレートから離れるように移動して、コア上に残った成形された第１の層をストリッパー／キャビティプレートの滑腔とされた（smooth bored）キャビティ部分から取り除く。キャビティ部分からコアを完全に取り除く直前に、一対のキャビティ部分を画定する２つの部品を分離して、完成したプレフォーム（先の射出サイクルで開始された）が、成形されたねじ山をねじ切りキャビティ部分と係合させることによってコアから取り除かれたねじ切りキャビティ部分から落ちるようにすることができる。
【００２１】
成形された第１の層は他方のコア上に残り、滑腔キャビティ部分を介して引っ張られる。コア及び成形された第１の層が滑腔キャビティ部分から完全に取り除かれると、コアの対をキャビティプレート上で１８０°回転させ、これによって成形された第１の層を有するコアをストリッパー／キャビティプレートのねじ切りキャビティ部分を介して直径の大きいキャビティに挿入することができ、ここで空となった他方のコアを滑腔キャビティ部分を介して直径の小さいキャビティに挿入し、別の射出成形サイクルを開始することができる。
【００２２】
コアプレート及びストリッパー／キャビティプレートをキャビティプレートに対して閉じ、直径の大きいキャビティ及びねじ切りキャビティ部分に第２の層の材料を射出してこのコア上でのプレフォームの成形を完了する（滑腔キャビティ部分を有する他方のキャビティに第１の層の材料を射出し、そのコア上でプレフォームの成形を開始する）。次に、キャビティプレート及びストリッパー／キャビティプレートを前述のようにキャビティプレートから離れるように移動させ、完成したプレフォームを放出してサイクルの次の部分のためにコアを回転させる。
【００２３】
前述のマッサノのシステムは、いくつかの不利な点を有する。具体的には、成形品の放出を可能にするには、成形品の長さの少なくとも２倍を越える距離だけコアプレートをキャビティプレートから離れるように移動させなくてはならず、一方で成形品の長さを越える距離だけストリッパー／キャビティプレートをキャビティプレートから離れるように移動させなければならない。これらの開きの要件のために、プレートが必要な距離だけ移動する間にサイクル時間が遅くなる一方、マシンは作動のために比較的大きなフロアスペースを必要とする。また、第１の射出動作の終わりに成形された第１の層は滑腔キャビティ部分を介して引っ張られるため、これによって成形された第１の層が損傷しうる。更に、コアの各対を回転させなければならないためにマシンの製造費が高くなり、コアからの冷却流体の漏れなどを生じる可能性がある。
【００２４】
コレットらの公開ＰＣＴ特許出願ＷＯ９７／０２９３９は、オーバーモールド成形のための２つの他の射出成形機を示している。示される第１のマシンは、タレットの両面の対の各々に取り付けられた多数のコアと一対のキャビティプレートとを有するタレットマシンであり、各キャビティプレートは各タレット面に面した対応する数のキャビティのセットを有する。第１セットのキャビティは成形品の第１の層を形成するために使用され、第２セットのキャビティは各々がプレフォームの首のねじ山を画定する複数のキャビティ拡張部分を含む。一方のキャビティプレート及びタレットは他方のキャビティプレートに対して移動し、タレットは第１の成形層を有するコアを第１セットのキャビティから第２セットのキャビティに移動させるように回転し、第２セットのキャビティにおいてキャビティ拡張部分を閉めたままで第２の層を成形する。コレットの特許に示されるタレット金型は、従来の３つのプラテンを有する射出成形機と共に使用される。コレットの特許の図２ａに示されるように、第２の射出ステーションユニット（より正確には第２のキャビティプレート）が第１のユニットの反対側及びクランプユニット（図示せず）の前に位置している。従って、クランプユニットは射出ユニットが金型プレートに対して垂直に位置するのを防ぎ、代わりにクランプ装置のストロークに対して９０°に位置しなくてはならない。これにより、コレットのマシンの全体的なフットプリントが大きくなる。更に、コレットのシステムは、第２セットのキャビティから引き込まれたコアから成形品を放出するためにコアプレート上に放出システムを更に必要とする。このような放出システムは高価であり、及び／又は設けるのが難しく、成形動作におけるコアのシフトなど他の問題を導入しうる。
【００２５】
コレットの特許において教示される第２のマシンはシャトルタイプのシステムである。このシステムにおいて、キャビティプレートは１セットの第２のキャビティを取り囲む２セットの第１のキャビティを有し、２セットのコアがコアを第１の位置と第２の位置との間で往復動させるコアプレートに取り付けられている。第１の位置では、第１セットのコアは第１のキャビティの一方のセットと位置合わせされ、かつ第２セットのコアは第２セットのキャビティと位置合わせされていて、第２の位置では、第１セットのコアは第２セットのキャビティと位置合わせされていて、そして第２セットのコアは第１のキャビティの他方のセットと位置合わせされている。金型が開かれる度にコアプレートは第１の位置と第２の位置との間を横方向に「往復」し、第１キャビティのセットのうち一方のセットにコアを連続的に挿入して第１の層が成形され、次に第２セットのキャビティに挿入して第２の層が成形される。このマシンは、キャビティの追加のセットを必要とするという点で不利な点を有する。即ち、３セットのキャビティが２セットの製品を製造するため、金型の費用が高くなる。
【００２６】
多層製品は、押出、射出成形、熱成形などによって形成されたインサートが金型キャビティ内に配置され、次に他の層の別の材料が射出されてキャビティを充填するインサート成形によっても形成することができる。実際に、所望であれば、インサート成形をオーバーモールド成形又はコ・インジェクション成形と組み合わせて、異なる材料からなる複数層間にインサートを包含することができる。
【００２７】
効率的で信頼性があり、コスト節約型の射出成形機及びそのための金型を有して多層成形品を形成することが望ましい。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、多層成形品を製造するための新規の射出成形方法、マシン及び金型を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に従って、オーバーモールド成形品を製造するための射出金型が提供される。この金型は、第１及び第２のキャビティ要素が取り付けられたキャビティプレートと、コアが取り付けられたコアプレートと、前記コアの周りに位置する一対のキャビティ拡張要素を含むキャビティ拡張部と、前記コアプレートに設けられ、前記一対のキャビティ拡張要素間で前記第１のキャビティ要素のキャビティに前記コアを挿入することができる開放位置と、前記一対のキャビティ拡張要素が前記第２のキャビティ要素と組み合わされて前記第１のキャビティ要素のキャビティよりも容積が大きい複合キャビティを形成する閉鎖位置との間で前記一対のキャビティ拡張要素を移動させるキャビティ拡張部動作手段と、前記キャビティ拡張部動作手段と共に動作可能であり、前記キャビティ拡張要素が前記開放位置にあるときに前記コアを前記第１のキャビティ要素のキャビティに挿入することによって前記金型を閉じ、前記キャビティ拡張要素が前記閉鎖位置にあるときに前記コアを前記複合キャビティに挿入することによって前記金型を閉じる金型締結ユニットと、を含む。
【００３０】
本発明の別の態様に従って、オーバーモールド成形品を製造するための射出成形機が提供される。この射出成形機は、第１のキャビティ要素及び第２のキャビティ要素が取り付けられたキャビティプレートを含み、前記第２のキャビティ要素のキャビティの長さが前記第１のキャビティ要素のキャビティの長さよりも短く、コアが取り付けられ、前記キャビティプレートに対して移動可能であるコアプレートを含み、前記コアの周りに位置する一対のキャビティ拡張要素を含むキャビティ拡張部を含み、前記キャビティ拡張部の長さは前記第１のキャビティ要素のキャビティの長さと前記第２のキャビティ要素のキャビティの長さとの差にほぼ等しく、前記第１のキャビティ要素のキャビティの幾何学形状とは異なる形状を画定し、前記一対のキャビティ拡張要素間で前記第１のキャビティ要素のキャビティに前記コアを挿入することができる開放位置と、前記一対のキャビティ拡張要素が前記第２のキャビティと組み合わされて前記コアを収容する複合キャビティを形成する閉鎖位置との間で前記一対のキャビティ拡張要素を移動させるキャビティ拡張部動作手段と、を含む。
【００３１】
本発明の別の態様に従って、オーバーモールド成形品を製造するための射出金型が提供される。この金型は、第１のキャビティ要素及び第２のキャビティ要素が取り付けられたキャビティプレートを含み、前記第２のキャビティ要素のキャビティの長さが前記第１のキャビティ要素のキャビティの長さよりも短く、コアが取り付けられ、前記キャビティプレートに対して移動可能であるコアプレートを含み、前記コアの周りに位置する一対のキャビティ拡張要素を含むキャビティ拡張部を含み、前記キャビティ拡張部の長さは前記第１のキャビティ要素のキャビティの長さと前記第２のキャビティ要素のキャビティの長さとの差にほぼ等しく、前記第１のキャビティ要素のキャビティの幾何学形状とは異なる形状を画定し、前記一対のキャビティ拡張要素間で前記第１のキャビティ要素のキャビティに前記コアを挿入することができる開放位置と、前記一対のキャビティ拡張要素が前記第２のキャビティと組み合わされて前記コアを収容する複合キャビティを形成する閉鎖位置との間で前記一対のキャビティ拡張要素を移動させるキャビティ拡張部動作手段と、を含む。
【００３２】
本発明の更に別の態様に従って、オーバーモールド成形品を射出成形する方法が提供される。この方法は、（ｉ）キャビティ拡張部をコアに関連させて非係合位置に移動させるステップと、（ii) 画定された容積及び第１の幾何学形状を有する第１のキャビティ要素のキャビティに前記コアを挿入するステップと、（iii)前記第１のキャビティ要素のキャビティ内で第１の射出動作を行って前記製品の第１の層を形成するステップと、（iv) 前記製品の前記第１の層が前記コア上に位置したまま前記コアを前記第１のキャビティ要素のキャビティから取り除くステップと、（ｖ）前記キャビティ拡張部を係合位置に移動させるステップと、（vi) 前記コア及び前記第１の層を第２のキャビティ要素のキャビティに挿入し、前記第２のキャビティ及び前記キャビティ拡張部が係合し、前記画定された容積よりも大きな容積を有して第２の幾何学形状を画定する複合キャビティを形成するステップと、（vii)前記複合キャビティ内で第２の射出動作を行って第１の層の上にオーバーモールド成形をし、製品を形成するステップと、（viii) 前記コア及びキャビティ拡張部を前記第２のキャビティから分離させて前記製品をキャビティから取り除くステップと、（ix) 前記キャビティ拡張部を前記コアに対して移動させて前記製品を前記コアから取り除くステップと、を含む。
【００３３】
本発明の更に別の態様に従って、オーバーモールド成形品を製造するための射出成形機が提供される。この射出成形機は、第１及び第２のキャビティ要素が取り付けられたキャビティプレートを含み、前記第２のキャビティ要素のキャビティは前記第１のキャビティ要素のキャビティ容積よりも大きなキャビティ容積を有し、前記第１及び第２のキャビティ要素のキャビティの各々が射出ノズルを収容する手段を有し、前記第１及び第２のキャビティ要素のキャビティに射出動作を行うための少なくとも１つの射出ユニットを含み、コアが取り付けられたコアプレートを含み、前記コアに隣接するキャビティ拡張部を含み、前記キャビティ拡張部を非係合位置と係合位置との間で移動させる前記コアプレート上のキャビティ拡張部動作手段を含み、非係合位置において前記キャビティ拡張部は前記第１のキャビティ要素から遠位であり、係合位置において前記キャビティ拡張部は前記第２のキャビティ要素と組み合わせて複合キャビティを形成し、前記キャビティ拡張部動作手段と共に動作可能であり、前記キャビティ拡張部が前記非係合位置にあるときに前記コアを前記第１のキャビティ要素のキャビティに挿入することによって前記金型を閉じ、前記キャビティ拡張部が前記係合位置にあるときに前記コアを前記複合キャビティに挿入することによって前記金型を閉じる金型締結ユニットを含む。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を、添付の図面を参照して単なる例として説明する。
【００３５】
図１では、本発明の実施の形態に従った射出成形機が２０で概略的に示されている。示されるように、マシン２０は革新的な２つのプラテンを有する射出成形機において有益に作動しうるタレット金型であり、これは、本発明の譲渡人に譲渡され、本願と共に係属中であって、その内容を援用し本明細書に組み入れるコッホら（Koch et al.)の米国特許出願番号０８／７７２，４７４（１９９６年１２月２３日出願）に類似している。この２つのプラテンを有する射出成形機は３つのプラテンを有するマシンよりも迅速であるだけでなく、タレット金型の周りのいずれの位置にも種々の成形ステーションを配置することができ、これによってスペースが節約され、製造の柔軟性が与えられる。
【００３６】
マシン２０は、例えば４つの側面のタレット２４を含み、これは矢印３２で示される方向に軸２８（垂直、水平などが可能である）の回りを回転することができる。当業者には明らかであるように、タレット２４を必要に応じて回転させ、４つの金型コアアセンブリ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ及び３６ｄを４つの異なる成形動作ステーション４０、４４、４８及び５２間に移動させる。図１、及び下記の説明において、タレット２４の各面における類似した構成要素を同様の参照番号を用いて識別し、例示する構成要素が位置する特定のステーションを識別するために「ａ」、「ｂ」、「ｃ」及び「ｄ」を参照番号に付する。
【００３７】
更に、１側面あたり１つのコアアセンブリ３６のみが可視になるように、図１はタレット２４の部分断面図を示している。しかし、当業者には明らかであるように、タレット２４は必要に応じて複数のコアアセンブリ３６を各側面に含み、対応する数の構成要素を各ステーション４０、４４、４８及び５２に配置することができる。本発明の好適な実施の形態では、タレット２４の各側面はタレット２４の各側面上に４８個のコアアセンブリを含む。
【００３８】
図１において、ステーション４０は放出ステーション、ステーション４４は第１の成形ステーション、ステーション４８は第２の成形ステーション及びステーション５２は冷却ステーションである。図１に示されるように、各金型のコアアセンブリ３６は、金型コア５６、ストリッパープレート６０、及び各々がスライド手段６８に取り付けられた一対のキャビティ拡張要素６４を含む。図面には示されていないが、コア５６にはコア５６内の冷却流体を循環させる好適な手段が設けられていて、タレット２４にはストリッパープレート６０を移動させる好適な手段が設けられている。この移動については、更に詳しく後述する。
【００３９】
各スライド手段６８はタイロッド７６を介してスライドオペレータ７２の対の各々に結合されていて、スライド６８は各スライドオペレータ７２の制御下でコア５６に向かって又はこれから離れるように移動することができる。更に後述するように、スライドオペレータ７２はキャビティ拡張動作手段として動作する。明確にするために、各コアアセンブリ３６の２つのスライドオペレータ７２のうちの１つと、２つのタイロッド７６のうちの１つのみが図１に示されているが、実際はタレット２４の各側面には２つのスライドオペレータ７２が設けられていることに注意すべきである。
【００４０】
各スライド手段６８はタレット２４の側面に沿って長手方向に延び、各コア５６の第１の側面上の各キャビティ拡張要素６４は第１の側面に隣接するスライド手段６８に取り付けられ、各コア５６の第２の側面上の各キャビティ拡張要素６４は第２の側面に隣接するスライド手段６８に取り付けられている。各スライドオペレータ７２によるスライド手段６８の移動によってコア５６の側面の全てのキャビティ拡張要素がコア５６に向かって又はこれから離れるように一斉に移動する。
【００４１】
図１の実施の形態において、各スライドオペレータ７２はタレット２４に取り付けられたカム支持部８０を含み、各カム支持部は２つの脚部８６及び８６′を有するカムトラック８４を中に含み、このトラック内で被動カム（cam follower）８８が移動することができる。各被動カム８８は各タイロッド７６によって各スライド手段６８に接続されていて、被動カム８８はスライド手段６８及びストリッパープレート６０と共に移動する。タレット２４から遠位のカムトラック８４の端部には、ゲート９６を介して脚部８６と脚部８６′との間で被動カム８８を切り替えるように作動するカムディレクタ９２がある。図に示すように、各脚部８６及び８６′はカムディレクタ９２に隣接する傾斜部分とタレット２４の側面に隣接するまっすぐな部分とを含む。
【００４２】
より詳しく後述するように、カムディレクタ９２はゲート９６を移動させて脚部８６又は８６′のいずれかの傾斜部分と連通するように回転可能である。当業者には考えつくように、カムディレクタ９２をあらゆる好適な手段によって回転させることができるが、本発明の好適な実施の形態では空気圧手段によってカムディレクタ９２を回転させる。
【００４３】
ここで、各ステーションで行われる動作を順に述べることにより、マシン２０を用いて多層射出成形品を製造するプロセスを説明する。下記の説明はタレット２４の単一側面上の単一製品の成形に関するが、マシン２０の動作において複数の製品が成形されていて、及び／又は各ステーション４０、４４、４８及び５２においてタレット２４の各側面上で動作されていることは、当業者には明白であろう。
【００４４】
多層製品の射出成形動作は、ステーション４０でコアアセンブリ３６ａによって始まる。図に示すようにコア５６ａは多層製品がない状態であり、更に後述するように、先に形成された多層製品１００（もしあれば）はタレット２４から離れるように移動するストリッパープレート６０ａによってコア５６ａから抜き取られている。タイロッド７６ａがスライド６８を半開きの位置に有し、これによって先に成形された製品（もしあれば）を放出することができるように、各カムオペレータ７２内の被動カム８８ａはゲート９６ａに位置する。次に、カムディレクタ９２ａを回転させてゲート９６ａを脚部８６′と位置合わせし、タレット２４を矢印３２で示す方向に９０°回転させる。
【００４５】
ステーション４４では、ストリッパープレート６０ｂをタレット２４に隣接するように移動させる、プロセスの第２ステップを示している。当業者が考えつくあらゆる好適な手段によってストリッパープレート６０ｂをタレット２４に向けて又はこれから離れるように移動させるが、本発明の好適な実施の形態では、油圧シリンダによってこれを行う。ストリッパープレート６０ｂがタレット２４に向かって移動すると、被動カム８８ｂは脚部８６′の傾斜部分に沿ってタレット２４に隣接するまっすぐな部分に移動し、タイロッド７６ｂがコア５６ｂから離れるように移動し、従ってスライド６８ｂ及びこれに取り付けられたキャビティ拡張要素６４ｂが完全に開いた位置に移動する。当業者には明白であるように、ストリッパープレート６０の移動をタレット２４の側面のステーション４０からステーション４４への回転と同時に行って全体的なサイクル時間を減少させてもよいし、あるいは回転が完了してから移動を行ってもよい。
【００４６】
次に、第１のキャビティ要素１０４のキャビティはキャビティ拡張要素６４ｂ間に延びるコア５６ｂと係合させられて第１の射出動作を行う。図に示すように、キャビティ１０４の密閉（シーリング、sealing）を助ける対応傾斜面１０８及び１１２を介して、コア５６ｂのベースはキャビティ要素１０４に直接係合する。当業者には明らかであるように、単一材料を用いた第１の射出動作を行ってもよいし、又は同時もしくは連続的にコ・インジェクション成形動作を行ってもよい。
【００４７】
第１の射出動作が完了すると、キャビティ要素１０４をコア５６ｂから退避させ、ストリッパープレート６０ｂをタレット２４から離れるように移動させ、被動カム８８をゲート９６ｂ内に移動させる。次に、カムディレクタ９２を回転させてゲート９６ｂを脚部８６の傾斜部分と位置合わせする一方で、タレット２４を回転させてコア５６をその上の成形品と共にステーション４８に移動させる。
【００４８】
ステーション４８において、又はステーション４８に向けて回転している間、ストリッパープレート６０ｃをタレット２４に隣接する位置に移動させ、従って被動カム８８を脚部８６の傾斜部分に沿ってタレット２４に近位の脚部８６のまっすぐな部分まで移動させる。被動カム８８が脚部８６の傾斜部分に沿って移動するにつれて、タイロッド７６及びスライド６８がコア５６ｃに向かって移動し、これによって２つのキャビティ拡張要素６４ｃがコア５６の周りで係合する。ストリッパープレート６０ｃがタレット２４に向かって移動し続けると、被動カム８８は脚部８６のまっすぐな部分に沿って移動し、係合されるキャビティ拡張要素６４ｃの傾斜面１１６ｃがコア５６ｃのベースにおいて傾斜面１０８ｃと係合する。
【００４９】
次に、第２のキャビティ要素１２０を移動させてキャビティ拡張要素６４ｃと係合させる。第２のキャビティ要素１２０のキャビティは、係合されるキャビティ拡張要素６４ｃの傾斜面１２８と相補的な傾斜面１２４を有する。
【００５０】
明白なように、キャビティ要素１２０のキャビティはキャビティ要素１０４のキャビティよりも長さが短く、直径が大きい。また、明白なように、キャビティ要素１２０はキャビティ拡張要素６４ｃによって形成されるキャビティと組み合わされてキャビティの必要とする全体的な長さを得る。更に明白なように、キャビティ拡張要素６４ｃによって形成される組み合わされたキャビティの部分は、組み合わされたキャビティにおいて成形される製品の一部に対して異なる幾何学的特徴を画定する。例示される実施の形態では、これらの異なる幾何学的特徴はプレフォームの首部のねじ山を含むが、当業者には考えつくように、異なる幾何学形状のあらゆる他の特徴を提供することができる。
【００５１】
次に、第２の射出成形動作をステーション４８において行い、キャビティ要素１２０及びキャビティ拡張要素６４ｃを含む組み合わされたキャビティを充填する。当業者には明白であるように、単一材料を用いた第２の射出動作を行ってもよいし、又は同時もしくは連続的にコ・インジェクション成形動作を行ってもよい。
【００５２】
第２の射出成形動作が完了すると、キャビティ要素１２０を取り除いて成形品１００をコア５６ｃ上に残し、タレット２４を回転させてコア５６ｃをまだその上にある製品１００と共にステーション５２に移動させる。ステーション５２では、コア５６ｄ内で循環される冷却流体及び製品１００の上を流れる冷却用空気の双方によって製品１００を冷却する。
【００５３】
次に、タレット２４を回転させてコア５６ｄ及びその上の製品１００をステーション４０に移動させ、成形動作を完了する。ステーション４０において、ストリッパープレート６０ａをタレット２４から離れるように移動させ、被動カム８８ａを脚部８６に沿って移動させる。キャビティ拡張要素６４ｃは未だに互いに及び製品１００と係合していて、ストリッパープレート６０ａがタレット２４から離れるように移動するにつれて製品１００をコア５６ａに沿うように強制移動させる。ストリッパープレート６０ａがタレット２４から離れる移動の限界に達すると、各被動カム８８は脚部８６の傾斜部分と係合し、タイロッド７６が移動してキャビティ拡張要素６４ａを互いから及び製品１００から係合解除する。製品１００がこの時点でコア５６ａからほぼ離れると、製品１００はマシン２０から放出され、コンベヤなどのあらゆる好適な手段によってマシン２０付近から取り除かれることができる。各被動カム８８は各々のゲート９６ａに入り、ストリッパープレート６０ａの移動が停止して成形サイクルが完了し、マシン２０は別のサイクルを始める用意ができる。
【００５４】
上記の説明は単一の成形サイクルを述べているが、実際には４つの成形サイクルを同時に行い、各ステーション４０、４４、４８及び５２が４つの異なるサイクルの各々において各動作を行うことが当業者に明らかであろう。
【００５５】
図１の実施の形態ではマシン２０は上記４つのステーションを含むが、ステーションの数及びタレット２４の側面の対応する数は、行われる成形動作によって必要に応じて選択することができることが当業者に明白であろう。更に、図１のマシン２０は上記４つの異なる成形ステーションを含むが、全てのステーションが異なっている必要がないことは当業者には明らかであろう。例えば、８つのステーションが設けられる場合、これらは上記４つのステーションを繰り返した２つのセットを含み、製造されるべき製品をタレット２４の完全な回転の各半分毎に完成させることができる。いずれの場合でも、行うことができる同時のマシンサイクルの数を必要に応じて選択することができる。また、いくつかの状況では、第２の対の拡張要素から形成され、第３の射出動作のための第３のキャビティ要素と複合キャビティを形成するために使用することができる第２のキャビティ拡張要素を有することが望まれる場合があることが考慮される。このような場合、第２の対の拡張要素は、第１のキャビティ拡張のためのキャビティ要素の対に垂直の方向に開放位置と閉鎖位置との間を移動することができ、これにより、必要に応じて双方のセットを同時に開いたり、どちらかのセットを閉じたりすることができる。
【００５６】
製品を射出成形する際に直面しなければならない重要な問題のうちの１つは、射出される材料（単数又は複数）が、製品を冷却する際に液体の状態から固体の状態に変わるのが遅いために損傷を被りうるということである。本発明の発明者は、適切な冷却及び短いキャビティ滞留時間を得ることができれば、結晶化度問題と通常呼ばれるこの損傷を緩和させるか又は取り除くことができると決定した。明らかなように、オーバーモールド成形は２つの点で結晶化度問題を悪化させる可能性がある。第１に、第１の層がコアと第２の層との間で断熱体として作用し、第２の層からコアへの熱の移動を妨げる。第２に、第２の層の射出によって第１の層がある程度まで再び加熱されるため、第２の射出の際に第１の層に結晶領域を形成可能にしてしまう。オーバーモールド成形品では、この結晶化度問題によって、例えば食品が再生利用材料からなる第２の層に接触するなど内層が損傷してしまったり、製品全体が損傷してしまう場合がある。
【００５７】
従って、本発明の発明者によって決定されたように、図１の実施の形態における冷却ステーション５２の設置は、コアからの製品の内部冷却と、上を流れる空気又は他の冷却流体からの外部冷却の双方をステーション５２において可能にするため、オーバーモールド成形品の結晶化度を低減することができるという有意な利点を提供するものと思われる。いくつかの状況において、ステーション４４とステーション４８との間に別の冷却ステーションを設け、射出動作同士の間に第１の層の外部冷却を提供することができることも更に考えられる。このような状況では、タレット２４は４つより多くの側面を有するか又はステーション４４及びステーション５２などの１つもしくはそれより多くのステーションを組み合わせることができる。
【００５８】
インサートの上にオーバーモールド成形される製品を製造することが望まれる場合は、インサートが別個のプロセスによって予め形成される場合では、インサート搭載動作をステーション４０の放出動作と組み合わせ、完成品１００を放出した後にインサートをコア５６ａの上に配置するか、又はあらゆる他の適切なステーションにおいてマシンの動作と組み合わせることができる。マシン２０によってインサートを定位置で成形する場合、当業者には考えつくように、適切な追加のステーションを適切な位置に加えることができる。射出動作同士の間にインサートの上に成形することが望ましい場合、成形品の第１の層又はその次の層の上にインサートを搭載するための適切な追加のステーションを射出ステーション同士の間に設けることができる。
【００５９】
ここで、図２〜図９を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この実施の形態では、本発明に従った別の成形マシンを２００で概略的に示し、図１の実施の形態の構成要素に類似するものは同様の参照番号で識別されるが、これらの図では「ａ」及び「ｂ」の文字を付して２つのセットの構成要素を区別する。後述するように、マシン２００は回転マシンである。
【００６０】
マシン２００はコアプレート２０４を含み、これは、コア５６、ストリッパープレート６０及び１セットのスライド６８を含む一連の同一のコアアセンブリ３６を含む。各コアアセンブリには、１つ又はそれより多くのキャビティ拡張要素６４が取り付けられている。マシン２０に関連して上記に説明したように、マシン２００はコアプレート２０４に取り付けられた一対のスライドオペレータ７２を含み、各スライドオペレータ内の被動カム８８はストリッパープレート６０と共に移動する。各被動カム８８は、タイバー７６を介してこれに最も近いスライド手段６８に直接接続されていて、残りのスライド６８はスライド６８間に延びる追加のタイロッド７６を介して１つおきに残りのスライドに接続されていて、これにより、各第２のスライド手段６８は一方のスライドオペレータ７２によって作動され、残りのスライド６８は他方のスライドオペレータ７２によって作動される。例えば図３において、スライド６８ｂ及び６８ａはスライドオペレータ７２ｂによって作動され、スライド手段６８ｃはスライドオペレータ７２ａによって作動される。
【００６１】
本発明の好適な態様では、タイロッド７６を介して冷却流体をスライド６８に、従ってキャビティ拡張要素６４に循環させる。タイロッド７６は中空でスライド６８間に閉鎖導管を提供し、冷却流体はこの導管を通って循環される。冷却流体をスライド６８に循環させるためのタイロッド７６のこの使用はとりわけ有益であると思われ、これによって冷却流体ホースを各スライド６８に設ける必要性が取り除かれる。
【００６２】
また、マシン２００は、複数対のキャビティ要素２１６及び２２０が取り付けられるマニホールドプレート２０８及び金型キャビティプレート２１２を含む。示されるように、キャビティ要素２１６のキャビティはキャビティ要素２２０のキャビティよりも直径が小さく、キャビティ要素２２０のキャビティよりも長い。図３に示すように、明確にするためにコアプレート２０４の一部、ストリッパープレート６０及びキャビティプレート２１２のみを示していて、実際にはマシン２００はコアプレート２０４上に４８個又はそれより多くのコアアセンブリ３６とこれに対応する数のキャビティを含むことができ、キャビティ要素はキャビティプレート２１２上にキャビティ要素２１６及び２２０の隣接対として配列される。従って、コアプレート２０４及び金型キャビティプレート２１２はそれぞれ対応する数のコア及びキャビティを有し、必要に応じてこれらを矩形、長方形又は他の形状のアレイに配列させることができる。
【００６３】
コアプレート２０４は中心軸２２４の回りを回転可能であり、キャビティ要素２１６及び２２０は金型キャビティプレート２１２上にアレイ状に配列されている。この配列により、コアプレート２０４が１８０°回転すると、回転前にキャビティ要素２１６及び２２０のキャビティのうちの一方と軸方向に一直線になっていた各コア５６は、回転後にはキャビティ要素２１６及び２２０のキャビティのうちの他方と軸方向に一直線になる。本発明の好適な実施の形態において、コアプレート２０４の回転は往復動である。即ち、第１の方向に１８０°回転し、次に反対方向に１８０°回転する。往復回転により、コアプレート２０４及びその上に取り付けられる構成要素に対して行わなくてはならない様々な結合が容易になるが、往復回転は必須ではなく、単一方向への連続回転も可能である。
【００６４】
ここで、マシン２００の動作を説明する。明確にするために、単一コア５６ａ上の単一製品の成形を説明するが、各コア５６は各他のコア５６と同一であり、マシン２００の始動及び停止を除いては、２つの異なる段階の一方であるが、製品は一般的には常に各コア５６上で成形されることが当業者には明らかであろう。
【００６５】
図３において、キャビティ要素２１６のキャビティに挿入されたコア５６ａを用いて成形サイクルを開始する。示されるように、被動カム８８ａ及び８８ｂはカムトラック８４の脚部８６のまっすぐな部分に位置し、従ってスライド６８ａ及び６８ｃは互いから離れるように移動していて、キャビティ要素２１６をこれらの間に挿入してコア５６ａのベースと係合させることができる。示されるように、コア５６ａのベースは傾斜面１０８ａを含み、これはキャビティ要素２１６のキャビティの相補的な傾斜面１１２と係合してキャビティの密閉（シーリング、sealing）を助ける。次に、第１の射出動作をキャビティ要素２１６のキャビティ内で行い、成形品の第１の層を形成する。
【００６６】
次に、図４に示すようにコアプレート２０４が金型キャビティプレート２１２から離れるように移動され、キャビティ要素２１６のキャビティ内のコア５６ａ上に成形された第１の層がコア５６ａ上に残る。次に、図５に示すように、ストリッパープレート６０がコアプレート２０４から離れるように移動され、示されるように、被動カム８８ａ及び８８ｂがストリッパープレート６０と共に移動してそれぞれゲート９６ａ及び９６ｂに入り、スライド６８を互いに対する移動範囲の中点値まで移動させる。
【００６７】
当業者には明白であるように、ストリッパープレート６０の移動は、完成品が存在する場合はこれをコア５６ｂから取り除き、遂には被動カム８８ａ及び８８ｂは脚部８６の傾斜部分に入り、一対のキャビティ拡張要素６４ｂを互いから離れるように移動させて完成品が落ちるようにするか、又は他の方法でマシン２００から取り除くことができる。
【００６８】
次に、図６に示すように、カムディレクタ９２ａ及び９２ｂを回転させてゲート９６ａ及び９６ｂを脚部８６′と位置合わせし、ストリッパープレート６０をコアプレート２０４に向けて移動させる。被動カム８８ａ及び８８ｂが脚部８６′の傾斜部分の上を移動すると、タイロッド７６ａ及び７６ｂはスライド６８ｂ及び６８ｃを互いから離れるように移動させると共にスライド６８ｃ及び６８ａを互いに向かって移動させ、従って、示されるように、第１の射出動作においてコア５６ａ上に形成された製品の周りで一対のキャビティ拡張要素６４ａを閉め、一対のキャビティ拡張要素６４ｂをコア５６ｂの周りで開く。閉められたキャビティ拡張要素６４ａは、傾斜面１０８ａと相補的でこれと係合する傾斜面１１６ａを画定する。
【００６９】
次に、図７に示すように、コアプレート２０４を中心軸２２４の回りに回転させてコア５６ａをキャビティ要素２２０と位置合わせし、コア５６ｂをキャビティ要素２１６と位置合わせする。当業者には明らかであるように、キャビティ要素２１６及び２２０を様々な方法でキャビティプレート２１２上に配置することができる。例えば、全てのキャビティ要素２２０を中心軸２２４の一方の側に配置し、全てのキャビティ要素２１６を他方の側に配置することができる。あるいは、キャビティ要素２１６及び２２０を中心軸２２４のいずれかの側に対の連続のセットで配置することができ、対の順序を中心軸２２のいずれかの側で反対にすることができる。前述のキャビティの混合及び組み合わせを含むキャビティ要素２１６及び２２０の他の配列は、当業者には考えつくであろう。
【００７０】
次に、図８に示すように、コアプレート２０４をキャビティプレート２０８に向けて移動させて金型を閉じ、キャビティ２２０において第２の射出動作を行い、コア５６ａ上で先に形成された第１の層を第２の層でオーバーモールド成形する。図８に示すように、閉じられたキャビティ拡張要素６４ａは、キャビティ２２０の傾斜面１２４と相補的でこれと係合する第２の傾斜面１２８ａを画定する。
【００７１】
図８の第２の射出動作が完了すると、マシン２００は２つのコアの構成が逆であるが図３に示したものと同一の状態になり、別の成形サイクルを開始してマシンは図４〜図８に関連して前述したステップを繰り返す。
【００７２】
マシン２０の場合と同じように、マシン２００の一方又は双方の射出動作は必要に応じて単一材料の射出でもよいし、又は同時もしくは連続的なコ・インジェクション成形動作でもよい。
【００７３】
マシン２０及び２００の各々は、第２の射出動作に使用されるキャビティ要素上にキャビティ拡張要素を有するものとして説明されてきたが、所望であればこれを反対にして、第１の層に異なる幾何学形状の特徴を生じ、次にこれを第２の層で被覆することができることが当業者には明白であろう。例えば、自動車の方向指示灯レンズのジュエル（jeweled:宝石をちりばめたような）回折領域を、キャビティ拡張要素を有する第１のキャビティ要素のキャビティにおいて成形してジュエル領域を画定し、次にこれをより大きな第２のキャビティ要素のキャビティに挿入し、この中で材料の第２の層をレンズの上にオーバーモールド成形して滑らかな外層を形成することができる。第１の層を例えば赤色の半透明材料で成形し、第２の層を透明材料で成形することができる。
【００７４】
異なるコアを有する単一の共通キャビティを用いる状況において本発明を使用することも考えられる。このような実施の形態では、成形品は、大きなコアが定位置にあるキャビティにおいて第１の射出動作を行うことによって形成される。次に、製品をキャビティ内に残したままで大きなコアを取り除いてより小さなコアに取り替え、第２の射出動作を行って製品を完成させる。次に、製品をキャビティから放出し、このサイクルを繰り返す。各成形動作において製品がコア上に残るオーバーモールド成形プロセスでは、射出成形動作後にコアを介する適切な冷却を提供することが難しくなりうる。何故なら、コア上に形成された第１の層は幾分断熱体として作用し、後に続く層とコアとの間の熱移動を妨げるからである。本発明の共通キャビティ−複数コアの実施の形態では、射出動作間にコアを取り替えることによってこの困難を回避することができる。
【００７５】
図９は本発明の別の実施の形態を示していて、これは、コア３００、第１のキャビティ要素３０４及びキャビティ拡張部３０８を含む。示されるように、図９ではコア３００及び第１のキャビティ要素３０４は金型キャビティ３１２を形成し、キャビティ拡張部３０８は非係合位置にある。射出動作を行う際、入口３１６を介して製品の第１の層をキャビティ３１２に形成する。次に、コア３００をキャビティ要素３０４から取り除くと、製品の第１の層がコア上に残る。
【００７６】
図１０に示すように、続いてコア３００をコア３００上の製品３２４の第１の層と共に第２のキャビティ要素３２０のキャビティに挿入し、キャビティ拡張部３０８をキャビティ要素３２０との係合位置に移動させることによって複合キャビティ３２８を形成する。この例では、複合キャビティ３２８は製品３２４の一部のみに重複するが、本発明は製品の第１の層の完全なオーバーモールド成形に限定されておらず、代わりに第１の層の一部分のみをオーバーモールド成形するのに使用できることが、当業者には明らかであろう。
【００７７】
入口３３２を介して射出動作を行ってキャビティ３２８に充填し、コア３００及びキャビティ拡張部３０８をキャビティ要素３２０から分離させると、オーバーモールド成形品がコア３００上に残る。次にキャビティ拡張部３０８をコア３００に沿ってオーバーモールド成形品３２４に向けて移動させ、コア３００から製品を放出することができる。当業者には明白であるように、この実施の形態ではキャビティ拡張部３０８はキャビティ要素３２０の一部のみと係合して複合キャビティ３２８を形成し、キャビティ拡張部は単一部品である。
【００７８】
図１１及び図１２は、本発明を用いて得ることができる製品３２４の不規則な幾何学形状の一例を示している。更に、この例では、第１及び第２双方の射出動作で同一材料を用いたため、製品３２４は同質の構造を有するが、必要に応じて第１及び第２の射出動作は異なる材料を用いることができ、実際はコ・インジェクション成形動作を行うことができることが当業者には明らかであろう。
【００７９】
前記の説明はタレット及び回転マシンのみを特に指しているが、本発明はこれらに限定されず、シャトルタイプ又は他のマシンタイプで本発明を用いることができることは当業者には明白であろう。
【００８０】
本発明の前述の実施の形態は本発明の例であると意図され、当業者は、請求の範囲のみによって画定される本発明の範囲から逸脱せずに、変更及び変形を本発明に対して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に従った、射出成形機のタレット及び金型の略断面図を示す。
【図２】本発明の別の実施の形態に従った、射出成形機のコアプレート、ストリッパープレート、キャビティプレート及び一対のスライドオペレータならびに金型の一部の略断面図を示す。
【図３】２つのコア及び２つのキャビティを有する図２のマシンの中央部分を示す。
【図４】ストリッパープレートがコア及びキャビティプレートから分離され、スライドオペレータが第１の位置にある図３の射出成形機を示す。
【図５】ストリッパープレートがコアプレートから分離された図４の射出成形機を示す。
【図６】スライドオペレータが第２の位置にあり、ストリッパープレートが移動してコアプレートまで戻った図５の射出成形機を示す。
【図７】キャビティプレートに対してコアプレートを回転させた後の図６の射出成形機を示す。
【図８】キャビティが閉まった後の図７の射出成形機を示す。
【図９】本発明の別の実施の形態に従った、コア、キャビティ拡張部及び第１のキャビティの断面図を示す。
【図１０】図９のコア及びキャビティ拡張部ならびに第２のキャビティの断面図を示す。
【図１１】図９及び図１０の金型で製造した製品の断面図を示す。
【図１２】図１１の製品の立面図を示す。
【符号の説明】
２０、２００    マシン
２４    タレット
３６    コアアセンブリ
４０    放出ステーション
４４    第１の成形ステーション
４８    第２の成形ステーション
５２    冷却ステーション
５６、３００    金型コア
６０    ストリッパープレート
６４    キャビティ拡張要素
６８    スライド手段
７６    タイロッド
８０    カム支持部
２０４    コアプレート
２０８    キャビティプレート
２１６、２２０    キャビティ
３２８    複合キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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