逐次射出成形プロセスにおけるポリマー材料の送出制御
逐次射出成形プロセスにおいてポリマー材料の送出を制御する方法と装置。一実施態様において、その方法は、複数の金型キャビティへ第１の材料の第１回ショットを同時に送出するステップと、（１４ａ〜１４ｉ）、第１回ショットの送出のステップ中に対応するキャビティへ送出される材料の容積または流量を示す特性を、それぞれのキャビティについて独自に検知するステップと、第１回ショットの送出中に対応するキャビティについて検知された特性を示す信号を変数として使用するプログラムに従って、１個以上のキャビティへ第１回ショットを送出するステップを独自に停止するステップと、および第１回ショットを送出するステップを停止するステップに引続いて、第２の材料の第２回ショットをキャビティへ同時に送出するステップと、を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逐次射出成形プロセスにおける金型へ送出されるポリマー材料の第１回ショットの容積または流量の１つ以上を制御することに関する。特定の実施態様において、本発明は、逐次プロセスにおいて複数のキャビティへポリマー材料の第１回ショットの同時注入を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のポリマー材料の逐次ショットを実施する射出成形プロセスは、周知である。そのようなプロセスを達成するために、ポリマー材料の逐次ショットを単一のキャビティおよび複数のキャビティの両方へ送出するように設計されるホットランナー（hot runner）システムを使用する射出成形装置が開発されている。複数のキャビティ適用において、それらのショット（shots）は、ホットランナー流路の長さと形状を制御することにより、およびホットランナーの種々の部分、および注入ノズルおよび金型キャビティ自体の温度を制御することにより、同一の量で、かつ同一の流量で同時に送出されることが意図される。しかしながら、実際には、複数のキャビティへのそのような均一な送出を達成するのは非常に難しい。
【０００３】
プラスチック材料のショットが、単一のキャビティへさえも逐次送出されるとき、１サイクルから次ぎのサイクルの正確な量のショットを一貫して得ることは難しい。ショットが、複数のキャビティへ至るホットランナーにおける複数の流路を通る経路をとるとき、任意の流路または注入ノズルまたは金型キャビティ内で圧力を通して正確に制御することはさらに難しく、かくして、複数のキャビティの任意の特定のキャビティへの材料流れの流量および／または容積は変動する。ポリマー材料射出の単一の源が、全ての流路を通して、それぞれの金型キャビティへ流すのに使用されるとき、注入源から同一の距離（流路長さ）に位置決めされる種々の流路内の箇所においても、流路間で、圧力が変動する。材料の２回以上のショットを順々に実施すると、それぞれのショットにおいて種々のキャビティへ送出されるポリマー材料の容積の相違の程度がさらに増加する。その上、さらに、時間を通してのポリマー材料（複数の材料）の変化（例えば、種々の、回分、注入源、温度、水分率）は、特定のホットランナー／キャビティ流路の場合においても流れ特性を変える恐れがある。
【０００４】
金型キャビティ中への第１回ショット、第２回ショットおよび／または第３回ショットの逐次ショットを注入する典型的な連続順を記述する従来のシステム、およびそのような複数キャビティ注入を実施するのに使用される装置は、米国特許番号４，５５０、０４３、４，６０９，５１６、４，７１０，１１８、４，７８１，９５４、４，９５０、１４３、４，９９０，３０１、４、９２３、７２３、および５，０９８，２７４に記載され、それらの全ての特許の開示は、あたかも全体がここに記載されるように、参照として本明細書に組込まれる。
【発明の開示】
【発明を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施態様によれば、材料の複数ショットを複数の金型キャビティへ送出する方法が提供され、その方法は、
第１の材料の第１回ショットを同時に複数の金型キャビティへ送出するステップと、
第１回ショットを送出するステップ中に、対応するキャビティへ送出される材料の容積または流量を示す特性を、それぞれのキャビティについて独自に検知するステップと、
第１回ショットを送出するステップ中に、対応するキャビティについて検知された特性を示す信号を変数として使用するプログラムに従って、第１回ショットを１個以上のキャビティへ送出するステップを個別に停止するステップと、および
第１回ショットを送出するステップを停止するステップに引続いて、第２の材料の第２回ショットを同時にそれらのキャビティへ送出するステップと、を含む。
【０００６】
それぞれのキャビティには、キャビティと流体的に連通し、かつ第１回ショット送出用の第１の内腔を有する対応するノズルが設けることができ、そのノズルは、第１の内腔を開閉するように適応されるバルブピンを有し、また第１回ショットを独自に停止するステップは、第１の内腔を閉止するステップを含む。
【０００７】
１つ以上の実施態様において、第２回ショットを送出するステップは、第１回ショットを複数のキャビティの全てに送出を停止するステップに引続いて、第２回ショットを送出するステップを含む。第１回ショットを送出するステップは、第１の材料を単一の射出源から複数のキャビティの全てに送出するステップを含むこともできる。第２回ショットを送出するステップは、第２の材料を別の注入源からそれぞれのキャビティへ送出するステップを含むこともできる。
【０００８】
１つ以上の実施態様において、独自に検知するステップは、１箇所以上の選択された流れ位置において第１の材料の特性を検知するステップを含み、プログラムは、１箇所以上の位置において検知された特性を示す信号を使用して、第１の材料の流量または充填量を計算するか、もしくは信号または信号から計算された値を、目標値と比較する。その目標値は、最小値またはある範囲の値とすることもできる。一実施態様において、第１の材料の特性は、流れの単一箇所の位置において検知される。他の実施態様において、第１の材料の特性は、流れの２箇所の位置において検知される。
【０００９】
独自に検知するステップは、第１の材料の、圧力、温度、流量、光学的特性、キャビティ中への充填量またはキャビティにおけるレベル、の１つ以上を検知するステップを含む。
【００１０】
本発明の他の態様において、射出成形装置が提供され、その装置は、複数の金型キャビティであって、それぞれのキャビティは、その対応する金型キャビティへ２種類以上の材料を送出する対応するノズルと連通する複数の金型キャビティと、対応するバルブを有し、かつ２種類以上の材料の加圧供給源と連通する夫々のノズルと、加圧供給源およびそれぞれのノズル用のそれぞれバルブとの一方または他方または両方を駆動し、ノズルを介して、所定の順番で２種類以上の材料それぞれの流れを開始および停止する駆動機構と、
駆動機構と相互接続され、第１の材料の第１回ショットと、および第１回ショット後に第２の材料の第２回ショットを、少なくとも送出するように上記駆動機構に指示する命令を含む、コントローラと、対応するキャビティへ送出される第１の材料の容積または流量を示す特性を検知する、それぞれのキャビティへ付随する１個以上のセンサと、を備え、コントローラは、センサからの信号を受信すると共に、それぞれのキャビティにおける第１の材料の所定の容積を達成するために、受信した信号を変数として使用して、それぞれのキャビティへの第１の材料の第１回ショットの流れを開始および停止する命令を有するプログラムを備えている。
【００１１】
それぞれのノズルは、第１と第２の材料をそれぞれ対応するキャビティへ送出する第１と第２の内腔を有し、それぞれのバルブは、開閉位置間で往復動するピンを備える。閉止位置において両方の第１と第２の内腔は閉止され、開放位置は、少なくとも第１と第２の開放位置を含み、第１の位置において、第１の内腔が開放され、第２の内腔が閉止されると共に、第２の位置において、第１の内腔が閉止され、第２の内腔が開放され、そのプログラムは、第１の信号を変数として使用して、ピンが両方の位置間で動くように指示する。
【００１２】
種々の実施態様において、１個以上のセンサが、それぞれの対応するキャビティ内または中に、第１の材料の１箇所以上の位置において配設される。そのプログラムは、１箇所以上の位置において検知された特性を示すセンサからの信号を使用して、第１の材料の流量または充填量を計算するか、もしくは信号または信号から計算された値を、目標値と比較する命令を含む。１箇所以上の位置は、ノズルの内腔内、または対応するキャビティ内、またはマニホールド／ホットランナー内にあることができる。一実施態様において、信号センサが、それぞれのキャビティについて１箇所の位置に配設される。他の実施態様において、少なくとも２個のセンサが、それぞれのキャビティについて２箇所の位置に配設される。
【００１３】
センサそれぞれは、圧力センサ、温度センサ、流量計、光学的センサ、もしくは充填量センサまたは位置センサなどの少なくともいずれかを備える。
【００１４】
他の実施態様において、材料の複数ショットを金型キャビティへ送出する方法が提供され、その方法は、第１の材料の第１回ショットを金型キャビティへ送出するステップと、
第１回ショットの送出のステップ中にキャビティへ送出される第１の材料の容積または流量を示す特性を検知するステップと、第１回ショットの送出のステップ中に検知された特性を示す信号を変数として使用するプログラムに従って、第１回ショットのキャビティへ送出するステップを停止するステップと、第１回ショットを送出するステップを停止するステップに引続いて、第２の材料の第２回ショットをキャビティへ送出するステップとを含む。
【００１５】
この実施態様において、その方法は、金型キャビティに複数の物品を形成しながら、すなわち２回以上の逐次成形サイクル中に、第１回ショットの送出を制御するのに使用することもできる。その方法により、固有粘度数、水分率、分子量、温度、および材料における他の変動における変化のような、第１の材料の１つ以上の特性に変化があった場合、逐次成形サイクルを通して少なくとも所定の量の第１回ショットが提供できる。
【００１６】
１つ以上の実施態様において、バルブピンは、個別に制御されて、対応するキャビティにおける第１回ショットの完了を決める。他の実施態様において、バルブピンは、対応するキャビティへ第１回ショットを充填中の中間時点を決めるのに使用される。
【００１７】
種々の実施態様において、サイクルの開始時に全てを開放することにより、かつ注入保持時間の終了時に全てを閉止することによりのみで従来使用されたバルブピンは、ここで、コントローラ（例えば、マイクロプロセッサ）の指示を受けて、一定のキャビティへの流れを停止するために、個別に閉止する中間ステップを実施できる。
【００１８】
一実施態様において、中間位置へ移動自在な三位置バルブピンが設けられ、第１回ショット材料の流れが停止されるが、他の材料（複数の材料）は阻止されない。他の材料が流れている間、キャビティへの全てのバルブピンは、中間位置にある。
【００１９】
他の実施態様において、二位置バルブピンが設けられている。この実施態様において、対応するキャビティへの第１回ショットの流れを停止することにより、キャビティへの全ての流れが阻止される。ついでバルブピンは、材料のいずれかが対応するキャビティに入ることができる前に、再開放される必要がある。
【００２０】
一実施態様において、二材料（２Ｍ）三層（３Ｌ）物品が形成される。第１回ショットの完了後に、バルブピンは、注入される第２の材料のために、開放（二位置バルブ）するか、または中間位置（三位置バルブ）のままになるであろう。第２の材料が注入された後に、全てのバルブピンは、第２の材料のゲートを無くすために（第２の材料を内部層として封入する）、第１の材料の少量の最終ショット用に開放する。この実施態様は、射出ポットを一切利用しない。
【００２１】
他の実施態様において、二材料（２Ｍ）五層（５Ｌ）物品が形成される。第１回ショットの完了後に、バルブピンは、注入される第２の材料のために、開放（二位置バルブ）するか、または中間位置（三位置バルブ）の状態のままになる。この実施後に、全てのバルブピンは、キャビティの残りが充填される間に全開する。第２の材料用に、射出ポットは、使用または使用されない。
【００２２】
他の実施態様において、三材料（３Ｍ）五層（５Ｌ）物品が形成される。第１回ショットの完了後に、バルブピンは、注入される第２の材料のために、開放（二位置バルブ）するか、または中間位置（三位置バルブ）の状態のままになる。バルブピンは、第３の材料が注入される間、この位置のままである。第２回および第３回ショット用に、射出ポットは、使用または使用されないことがある。
【００２３】
幾つかの実施態様において、数個のキャビティは、ほぼ同一の充填速度または容積を共用し、および同一の制御回路上で組合せできることを決めることもでき、かくして必要なセンサ数とバルブ制御回路数を減少することにより装置が単純化される。
【００２４】
キャビティ内の流量を検出する１つの方法は、第１回ショットにより占められるキャビティの一部分に位置決めされる１個以上のセンサからであり、すなわち、その位置における溶融体の存在を検出することである。これらのセンサは、溶融体へ露出できるか、または成形面の真下に配設できる。例えば、光ファイバーのような光学的センサを、成形面に組込むことができる。温度センサまたは他の型式のセンサを、成形面または成形面の真下に位置決めすることができる。
【００２５】
一実施態様において、２個のセンサが、キャビティ内の第１回ショットの流路の方向に沿う異なる箇所に位置決めされる。センサ間の流れの時間は、流量の直接測定値であろう。もしくは、キャビティ毎に単一のセンサを使用しての流量は、注入の開始時間に基づいて計算できるであろう。
【００２６】
選択された実施態様において、流量は、ゲートのような高せん断部位に位置決めされる温度センサに基づいても検出できる。
【００２７】
他の実施態様において、コントローラは、第１回ショット注入ユニットを制御するために配設され、バルブピンが閉止されるにつれて送出を徐々に減少するようにユニットを管理する。さらにコントローラは、注入ユニットを、全てのバルブピンが閉止されるときに流れを停止するように制御することもできる。コントローラは、バルブピンを開放する信号を発生することもできる。
【００２８】
種々の実施態様のプロセスと装置は、予備成形物（プリフォーム）、ボトル、および他の包装物品のような多層プラスチック物品の製造にも使用できる。注入されるポリマー材料は、典型的には、１種類以上の構造用ポリマーおよび／または任意選択的に１種類以上の特定の機能ポリマー、例えば、高温材料、気体の遮断材料または掃去材料を含む。構造用材料は、一般的に、第１回ショットとして注入され、ついで気体の遮断材料、掃去材料またはリサイクルされた（例えば、再生スクラップ、または使用済みの）材料が、第２回ショットとして注入される。第３回ショットとして、構造用材料、特定の機能材料またはリサイクルされた材料を使用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の上述および別の利点は、添付図面と連係して下記の説明を参照することにより一層良く理解できる。
【００３０】
図１は、ポリマー材料の単一の注入源１０により供給される多数の実質的に同一の形状のキャビティ１４ａ〜１４ｉを有する金型システムを示す。図１に示されるシステムは、それぞれのキャビティへの材料流れの量または圧力を制御するのを容易にする射出または計量のポットを備えないが、圧力の全てを提供する単一の注入源１０のみを使用し、その圧力により、注入されるポリマー材料は、種々の異なるマニホールド流路１２ａ〜１２ｃの全てを通して、複数のキャビティ１４ａ〜１４ｉの全てに強制的に流入される。図示されるように、それぞれのキャビティ１４ａ〜１４ｉ中へのポリマー材料の移行の最前方進度は、それぞれのキャビティについて異なり、それぞれのキャビティ内のポリマー材料の上端レベルまたは前縁レベルは、図１に示される移行レベル１６の上下の距離で変動する。
同一の形状のキャビティの材料充填の速度と容積におけるこれらの相違は、注入源１０からマニホールド流路１２ａ〜１２ｃを通り、別個のキャビティへの流路のサイズ、形状、長さおよび温度の僅かな相違から生じ、ならびにキャビティ１４ａ〜１４ｉ自体の僅かな相違から生じる。流量のそのような相違は、流路間またはキャビティ間の非常に小さい相違（例えば、長さまたは径の数十分の１ミリメートルまたは温度の数分の１度）に起因できるが、そのような相違は、図１に示されるように、種々のキャビティの間での充填速度の相違を依然生じる。充填速度の小さい相違でも、成形される物品の構造、例えば、多層予備成形物における内部遮断層の位置に大きな影響を及ぼす恐れがある。
【００３１】
第１回、第２回および第３回ショットを逐次実施する方法と装置は、本発明に従う様々な内容において生じ、下記の例により説明される。三材料（３Ｍ）五層（５Ｌ）成形物品の典型的な実施態様が、図５Ａ，５Ｂ，６Ａおよび６Ｂに図示される。射出成形プロセスにより製造される多層予備成形物（プリフォーム）１１０が、図５Ａに示される。
多層予備成形物１１０は、中央心層１３０、心層の両側にある中間内部層１３６と１３８、および外部の内層１３２と外層１３４を有する。図６Ａに示されるボトル２１０は、吹込成形プロセスにより予備成形物１１０から製造される。予備成形と同様に、ボトルの壁は、心層２３０、外部の内層２３２と外層２３４、および内部中間の内層２３６と外層２３８を有する。多層予備成形物および／またはボトルの典型的な実施態様において、図６Ｂボトルの心層２３０および外部層２３２と２３４、および／または図５の予備成形物層１３０、１３２、１３４は、構造用ポリマーから構成される。
中間層２３６、２３８または１３６、１３８は、当該技術において周知である気体の遮断ポリマーまたは掃去ポリマーのような他のポリマーから一般的に構成される。第１の構造用層材料を、複数の金型キャビティのそれぞれに正確な所望の量で注入することは、図７Ａ〜７Ｄに概略示されるように、第１の注入される材料に関して第２の注入される材料のキャビティ内で適切な層状化を達成するために重要である。多層予備成形物、ボトル、および包装物品の典型的な例、ならびにそのような多層物品の種々の層の特定の組成は、米国特許番号４，７８１，９５４、４，８６３，０４６、５，５９９，４９６および６，０９０，４６０に開示され、上述の特許の全ての開示が、参照として本明細書の全体に組込まれる。
【００３２】
図７Ａ〜７Ｄは、図５Ａおよび５Ｂの五層三材料予備成形物を形成する典型的な３回ショット多層射出成形プロセスを示す。予備成形物は、従来の射出成形用金型の外型３００と心型３０２との間の金型キャビティ４６６に形成される。第１のポリマー材料の第１回ショット３１８が、金型キャビティの下端部（ゲート）に注入され、およびその材料が金型キャビティ４６６を通して流れるにつれて、外型３００と心型３０２の比較的低い温度により、金型キャビティの外部と内部の両方に第１のポリマー材料の固化が生じて、第１の材料の内層３０４と外層３０６（図５Ｂにおける層１３２と１３４）を形成する。図７Ａにおいて、第１の材料は、金型キャビティ壁まで途中まで進行している。図７Ｂに示されるように、第２のポリマー材料、例えば、気体遮断材料の第２回ショット３２０が、金型キャビティ１５の底部に注入される。比較的少量の気体遮断材料３２０が、キャビティの下端部に溜まることができる。ついで第３のポリマー材料の第３回ショット３２２が、第２回ショット材料３２０を金型キャビティ内で押上げさせる圧力でゲートに注入されて、予備成形物の中間の内層３０９と外層３１０（図５Ｂにおける層１３６と１３８）を形成する一方、第３の材料３２２は、図７Ｃ、７Ｄにおける中央心層３２８（図５Ｂにおける層１３０）を形成する。
外部層３０４と３０６との間の第２回ショット３２０と第３回ショット３２２のトンネル流れにより、気体遮断材料３２０の比較的均一かつ薄い内部層３０９と３１０、および心層３２８における材料３２２の厚い層が形成できる。最後に前進する層は金型キャビティの端部に達して、図７Ｄに示される五層の予備成形物構造体を生成する。内部層３０９、３１０および３２８は、予備成形物壁を部分的にのみ延びて、例えば、予備成形物首終結部分１１４の下方で終端することもできる。このプロセスは、一例としてのみ説明されるが、限定を意味しないし、多くの他のプロセスを、予備成形物以外の物品を含む多層物品を形成するのに使用することもできる。
【００３３】
図３は、例えば、図７Ａ〜７Ｄを参照して説明された五層物品を製造するために、３回ショットプロセスを実施する射出成形システムの一部を示す。図３のシステム４は、金型心とキャビティのセット３０２、３０３、付随するノズル４６８とアクチュエータ４００、マニホールド１８、およびポリマー材料の３箇所の別個の供給源２０、２２、３４を備える。検討の目的のために、１個のみの金型キャビティ４６６が図３に示される。第１の（例えば、構造用の）ポリマー材料の第１回ショットが、スクリュー／バレル２０により、単一のキャビティへ、または共通の供給マニホールド流路４４を通して複数のキャビティのそれぞれへ供給される。
図示されるように、共通の供給流路４４は、バルブ３８によりそれぞれの流路４８に連通する。流路４８はノズル４６８（図３に示される、および図８Ａ〜８Ｃにおける一層具体的な例のノズル構造）の中心軸方向内腔４６０と連通する。ノズル内腔４６０は、キャビティ４６６への入口として機能するゲート４６４（図８Ａ〜８Ｃ）へ第１回ショットを送出する。バルブピン４５０へ接続されるアクチュエータ４００が、所定のプログラムに従ってノズル内腔４５８、４６０、４６２（図３および図８Ａ〜８Ｃ）の全ての開閉を制御する。以下に詳細に説明するように、材料の第１回ショットの所定の中間点または終点（完了）は、金型キャビティ４６６内または中への第１の材料の第１回ショットの量または流量の特性を検知する結果として求められる。
アクチュエータ４００は、図３においては概略のみ示される。アクチュエータ４００は、図８Ａ〜８Ｃの特定の実施態様に示される単一ピストン／チャンバアクチュエータ、複数ピストン／チャンバ、または射出成形バルブピン用途における使用に適切な他の既知のアクチュエータ構造とすることができる。
【００３４】
ついで第２の選択されたポリマー材料、例えば、酸素の遮断材料または掃去材料の第２回ショットが、第１回ショットに引続いて実施される。単一キャビティ適用において、第２回ショットは、第１回ショットが完了すると開始される。複数のキャビティ適用において、第２回ショットは、センサにより検出された複数のキャビティのそれぞれ／全てで、第１回ショットが完了した後にのみ好ましくは開始される。複数のキャビティ適用において、第２回ショットは、示される実施態様において計量ポット２９を充填する共通供給マニホールド流路４２を経て、スクリュー／バレル３４により複数のキャビティへ共通して供給される。共通供給流路４２は、バルブ４０を経て個別の供給流路４６と連通する。バルブ４０は、第２回ショットの開始時に（および好ましくは、第１回ショットの完了時に）閉止されて、計量ポット２９が、キャビティ４６６と、その付随するノズル流路４６２における流体材料圧力を別個に制御できるように、システムの残りとの連通から流路部分４６と計量ポット２９を分離かつ締切る。示される実施態様において、計量ポット２９は、第２の材料の正確な量をそれぞれのキャビティ４６６へ送出するのに使用される。別の実施態様において、計量ポット２９を省略することができ、第２の材料の送出を、スクリュー／バレル３４を経て排他的に実施できる。
示される一実施態様において、個別供給流路４６は、同一のゲート４６４（図８Ａ〜８Ｃ）およびキャビティ４６６へ第１回ショットとして供給するノズル４６８の中心軸方向供給内腔４６０と連通する。個別のキャビティへ供給する計量ポット２９は、個別の計量ポット２９が、個別のキャビティ４６６と別個に連通する個別のマニホールド流路部分４６と流体的に連通するように容易に構成できるように、システム４のホットランナーまたはマニホールド部分１８上に取付けられるように、一般的に、配置され、かつ適用される。
【００３５】
３回ショット３種類の材料のプロセスにおいて、第３回ショットが、第２回ショットに引続いて注入される。図３に示されるように、第３の材料の供給源２２には、共通機械計量ポット５６が設けられている。共通計量ポット５６は、複数のキャビティの全てに同時に供給するように貯留された即応材料の供給源として作用する目的のために、射出成形機自体（マニホールド１８の反対側にあるように）上に取付けできる。
ポット５６に貯留されるような材料の中間容積は、比較的時間が短い注入サイクルの間に、すなわちサイクルの時間の短さにより、機械スクリュー／バレルが十分な溶融ポリマー材料を生成できない間に、システ内で注入用の十分な量の材料が利用できるのを保証するために一般的に採用され、かくしてポット５６は、次のサイクル用にシステムの補給に即応できる材料の中間貯留部として機能する。図３に示される実施態様において、機械計量ポット５６は、選択された第３の材料を第３回ショットとして注入するために（図７Ｃ、７Ｄ）、スクリュー／バレル２２へ流体接続される。容易に想像できるように、そのような機械計量ポットは、供給バレル２０，３４の作動と連係して代わりに設けることもできるであろう。
【００３６】
図３（および図８Ａ〜８Ｃ）に示される実施態様において、第３回ショットは、ノズル４６８に設けられる第３の内腔４５８を経て同一のゲート４６４を介してキャビティ４６６へ送出される。単一キャビティ適用において、第３回ショットは、第２回ショットの完了に引続いて送出される。複数のキャビティ適用において、第３回ショットは、複数のキャビティの全てへの計量ポット２９の全てが、それらの内容物を個別供給流路４６へ吐出／注入した後に、全てのキャビティへ好ましくは開始される。第３回ショットは、全てのキャビティへの第２回ショットが完了したと想定される所定の時間の終了時に開始できる。第３回ショットの開始前に、機械計量ポット５６が充填され、およびバルブ６２が閉止される。ついでバルブ６３が開放されて全てのキャビティへの第３回ショットを開始する。共通マニホールド流路部分５８は、複数のキャビティの全てと連通し、および複数のキャビティの全てへの同時注入を可能にする。機械計量ポット５６の目的は、スクリュー／バレル２２とキャビティとの間のシステム内に余分な流体材料が常に存在し、１注入サイクルから次のサイクルへの注入に即応できるのを保証することにある。
【００３７】
複数のキャビティのそれぞれは、ノズル４６８内の第３の別個の内腔４５８と連通する流路部分６０のような別個または個別のマニホールド流路部分を経て共通マニホールド流路５８と連通する。内腔４５８は、他のノズル内腔のように、キャビティ４６６のゲート４６４と連通する。第３の別個の内腔４５８は、中心軸方向内腔４６０から半径方向に偏位されるが、キャビティ４６６へのゲート４６４において終端し、かつゲート４６４へ供給する。
【００３８】
第１回ショットは構造用ポリマー材料から成り、かつ第２回ショットが酸素掃去／遮断材料から成る多層プロセスにおいて、材料の第１回ショットは、複数のキャビティの全ての間で容積が均一であるのを保証することが特に望ましい。
図４に示されるように、２個の異なるキャビティを充填する材料の量は、第１回ショットのサイクル時間の間を通して変動できる。図４に図示されるように（左手側で開始）、バルブゲートが開放されると直ぐに、第１回ショットは、流路またはノズルまたはキャビティのサイズの相違により、またはマニホールド流路、２個の同一のキャビティに付随するノズルまたは金型本体の温度の相違により、当初は、１個のキャビティ（キャビティ２）を、他の同一のキャビティ（キャビティ１）よりも低い速度で充填する。そのような多層または多材料注入プロセスにおける目的は、材料の第１回ショットにおける複数キャビティシステムのそれぞれのキャビティにおいて、できるだけ同一の充填容積、または同一充填容積に近い充填容積を達成することにある。
【００３９】
図示される（図４の右手側における）均等化の望ましい最終結果は、それぞれのキャビティが一定の充填容積に達したときを検知するか、または充填量／流量を求めるコントローラにより制御される、それぞれのキャビティ用の別個のバルブを使用して、それぞれの個別のキャビティの充填容積、および／または速度を別個に制御することにより、本発明の本実施態様に従って達成できる。個別のキャビティの充填を通してのそのような制御は、それぞれの個別のキャビティに流入する材料の特性を監視することにより、または注入サイクル中の一定の時点における個別のキャビティに流入する、または流入された材料の流量または実際の容積を示す、個別のキャビティ内の特性、または個別のキャビティに付随するノズルまたは金型本体内の特性を監視することにより実施できる。
ついで、監視または検知された特性は、金型キャビティが所定の充填容積に達した時を決める要因として使用できる。一旦そのような決定がなされると、材料の第１回ショット用の注入プロセスを、一定の時間継続できるか、または検知される特性が所定の値に達したときに停止できる。図２に概略示されるように、それぞれ別個のキャビティ、もしくはそれぞれ別個のキャビティに付随する型本体またはノズルまたは型の一部分は、それぞれのキャビティへ流れる、または流入する材料の流量または容積を検知し、かつそれを示す信号を発生する少なくとも１個の付随するセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を有する。
【００４０】
一実施態様において、センサＳ１〜Ｓ４は、コントローラ（例えば、マイクロプロセッサまたはコンピュータ）へ相互接続され、ついでコントローラ２８が、複数のバルブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄへ相互接続され、それらのバルブは、バルブピン２７ａ〜２７ｄを駆動する複数のアクチュエータ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとの間での空気駆動または油圧駆動流体の供給を制御する。容易に想像できるように、単一センサまたは一組のセンサを、コントローラ２８が単一キャビティへの送出を制御するように単一キャビティと連係して採用できる。
実施態様において、複数のキャビティが同時に制御される。以下に詳細に説明するように、アクチュエータ２６ａ〜２６ｄは、図３のノズル４６８のような複数の注入ノズル内のバルブピン２７ａ〜２７ｄの軸方向位置決めを制御する。ノズルの作動がコントローラ２８により制御されるノズル内のピン２７ａ〜２７ｄの正確な軸方向位置に応じて、第１、第２および第３のポリマー材料の流れを、任意の注入サイクルにおける任意の選択された時点で変更、停止または開始できる。
【００４１】
代わりに、アクチュエータの作動を、アクチュエータ２６ａ〜２６ｄ（図２）へ供給されるポンプまたは他の駆動流体の供給源２０，２２を作動する駆動制御機構へコントローラ２８を相互接続することにより、制御できる。
コントローラ２８は、センサＳ１〜Ｓ４それぞれからの信号（またはセンサ信号の受信／処理から生じる他の信号）を示す特性を受信し、およびその信号を、上述の仕方でバルブピン２７ａ〜２７ｄの移動を制御する変数として使用するプログラムを備える。コントローラ２８は、流体をアクチュエータへポンプ供給する駆動源２０、２２の作動を制御するか、または駆動流体をアクチュエータ２６ａ〜２６ｄへ流すことができるバルブ２４ａ〜２４ｄの作動を制御することにより、もしくは駆動源とバルブの両方を制御することにより、作動を制御できる。コントローラ２８は、一般的に、デジタルプロセッサおよび付随する記憶装置から成る。コントローラ２８は、コンピュータ、マイクロプロセッサ、または他の従来知られているデジタル電子処理と記憶の機構の形態をとることができる。コントローラ２８には、一体の処理機構および／または付随する記憶装置、または複数のそのような機構が備えられ、それらの機構は、互いに通信および協働して、駆動エレメントを通しての制御を調整かつ達成し、それらのエレメントは、アクチュエータ、マニホールドと機械バルブ、機械スクリュー／バレル、計量ポットおよび全ての付随するバルブのような、射出成形装置の種々の構成部材の正確な限時作動を実施する能力がある。
【００４２】
図８Ａ、８Ｂおよび８Ｃは、３種類の材料の選択された量を、３回の逐次ショットでキャビティへ、単一注入サイクルの間の所定の時間に送出するノズル構造の一例を示す。図示されるように、アクチュエータシステムは、ピストン４１２が往復流体駆動移動（油圧または空気圧による）されるために、チャンバ４１４内に封止自在に取付けられるピストン４１２と、および金型チャンバ４６６の軸Ｘに沿うバルブピン４５０のような任意の付随／装着される部材とを有する単一のピストンアクチュエータ４００を備える。
図２を参照して上述した仕方で、コントローラ２８は、金型キャビティ４６６またはノズル４６８、もしくはそれらの付随する金型または金型本体の付随するセンサＳからの信号を受信し、受信された信号を使用するプログラムに従ってピストン４１２の駆動を指示する。検討の目的のために、Ｓは、温度、圧力、流量または光学的特性のような金型本体内のポリマー材料の事前選択された特性（複数の特性）を検知する、システム内の事前選択された位置に位置決めされる１個以上のセンサを一般的に示すように意図される。
本発明に従う複数キャビティシステムにおいて、コントローラ２８が、別個の金型キャビティ（そのキャビティが、ついで別個のノズル４６８およびアクチュエータ／ピン組立体に付随する）に個別に付随する複数のそのようなセンサＳから複数の信号を受信するので、コントローラ２８は、単一の注入サイクル中に、および特に、第１回ショット送出されているときの期間中に、数個取りキャビティシステムにおける複数のアクチュエータ組立体の駆動を同時に指示する。
【００４３】
図８Ａは、典型的な３種類材料ショット注入サイクルにおけるアクチュエータ４００とバルブピン４５０の開始位置を示す。図８Ａの閉止位置において、全ての３種類の材料流路４５８、４６０および４６２は、ゲート通路４６４中への、または通路４６４を通してキャビティ４６６への３種類の材料のいずれもの流れが無いように、閉止される。図８Ａは、第１回ショットの終了時に、または全ての３回ショットの全体注入サイクルの終了時におけるアクチュエータ４００とピン４５０の位置も具体的に示す。
【００４４】
図８Ｂには、バルブピン４５０の第２の位置が示され、その位置において、ピンは、第１回ショットが注入に即応できるように、開始の８Ａの位置から引込まれる。図８Ｂの位置において、ノズル内腔４５８、４６０および４６２の全てが開放される。図３を参照して述べたように、新材料の第１回ショットは、ノズル４６８内のノズル内腔４６０を通して注入スクリュー／バレル２０から送出される。図８Ｂの位置までピン４５０が移動すると、第１の材料の第１回ショットの流れが開始する。一旦、第１回ショットが実施中であると、キャビティ４６６は、図７Ａに概略示される仕方と輪郭で充填を開始する。
センサＳが、ノズル内腔４６０（例えば、センサＳ９を経て）内の、またはキャビティ４６６（例えば、センサＳ５またはＳ６を経て）内の第１の材料の圧力または温度のような事前選択された特性について所定の値を検知すると、検知された特性信号は、コントローラ２８へ送信され、かつコントローラ２８により受信され、および検知され受信された特性信号を示す値は、コントローラ２８により実施可能な所定のプログラムにおいて、ピン４５０を図８Ａの閉止位置へ戻すべき時（および／またはマニホールド流路バルブ３８（図３）を閉止すべき時）を正確に求めるのに使用されて、流路４８とノズル内腔４６０を通して第１の材料の流れを停止する。
【００４５】
例えば、センサＳ５またはＳ６またはＳ９は、金型４６６または流路４６０内の材料圧力を示す信号をコントローラ２８へ送信する圧力変換器を備えることができる。１つの典型的な実施態様において、コントローラ２８のプログラムは、例えば、キャビティ４６６内の事前選択された位置（例えば、２０％充填位置）において所定の時間に材料圧力が所定の値に達したことを示すセンサからの信号の受信に基づいて充填容積を計算すると、アクチュエータ４００に指示してピン４５０を図８Ａの位置まで動かす命令を含むことができる。
プログラムは、Ｓ９またはＳ５またはＳ６のようなセンサにより測定された時間を通して測定された材料の圧力に基づいて、キャビティ４６６中への流量および／または流れの容積を計算することにより、第１回ショットの充填が完了する時を求めることができるであろう。代わりに、プログラムは、アクチュエータチャンバ４１４における駆動流体の圧力を監視するセンサＳ１０からの信号の所定の値の受信に応答してアクチュエータ４００を動かすように指示する命令を含むことができる。
駆動流体圧力は、ピン４５０に加えられている材料圧力を示す。プログラムの他の例は、図７ａに示される位置においてキャビティ４６６内の材料の特性を検知するかもしれないセンサＳ５およびＳ６からの信号の受信間の時間遅れ、または受信間の時間間隔を利用する例であり、検知される特性は、温度、圧力または光学的特性のような特性である。ついでプログラムは、そのような検知された時間間隔または時間遅れを使用して、キャビティ４６６内の材料の流量を計算し、そのような値を利用して、バルブピン４５０を図８Ａに示される位置まで動くように指示する。
【００４６】
ピン４５０の位置およびバルブ４０の閉止を制御するためにコントローラ２８により使用される正確なアルゴリズムまたはプログラムは、システムのプログラマ／デザイナの選択に応じて、および特にセンサ（圧力、温度および光学的などの）の選択と位置に応じて、広範囲のアルゴリズム／プログラムのいずれのものとすることができる。
第１の材料の材料流れの開始、調整および／または停止を制御するために選択される正確なアルゴリズム／プログラムのどのようなものでも、アルゴリズム／プログラムは、第１の材料の正確な所定の容積、例えば、１注入サイクルから次ぎのサイクルへ任意の個別のキャビティへの同一の正確な所定の容積の送出を達成するために、および／または複数キャビティ適用における複数のキャビティのそれぞれに材料の同一の正確な所定の容積を送出するために、キャビティ（複数のキャビティ）への第１の材料の送出を正確に制御するようになっている。
【００４７】
かくして、第１回ショットの充填の容積を個別に制御するために、バルブのそのようなプログラムされた制御の使用を、逐次共働注入サイクル間で単一キャビティ用の同一容積の充填を一貫して得るのに採用できる。そのようなプログラムされた制御の使用は、数個取りキャビティ適用における多数／複数のキャビティの間での第１回ショットの充填の同等または均一な容積を得るのにも使用できる。
【００４８】
材料の第３回ショットを供給するスクリュー／バレル２２と同様に、第１回ショットスクリュー／バレル２０には、スクリュー／バレル２２に関して機械ポット５６の配置と同様な配置において機械ポット（図示されない）を設けることができる。しかしながら、個別のマニホールド計量ポット（第２回ショットに使用される２９と同様な）の使用は、コントローラ２８とセンサＳが、キャビティ４６６への材料の必要な容積の完了を監視かつ制御するので、第１回ショット用には不要にされる。
【００４９】
図１および４を参照して述べたように、複数のキャビティシステムにおける個別のキャビティの充填速度は、変動することがあり、かつ変動する。最も好ましい実施態様において、コントローラ２８のプログラムは、コントローラ２８のプログラムが、全てのキャビティにおける全ての関連するセンサから受信した信号の使用に基づいて、第１回ショットの送出が、複数のキャビティの全てに対して完了したことを判断するまで、数個取りキャビティシステムの全てのキャビティへの第２の材料の第２回ショットの送出の開始を遅らせる命令を含む。そのような実施態様において、第１回ショットが全てのキャビティにおいて完了したことがコントローラ２８により判断されると直ちに、コントローラ２８は、全ての内腔を図８Ａの閉止位置へ戻すようにバルブピン４５０に指示する。
ついでコントローラ２８は、内腔４６２が開放され、かつ内腔４５８、４６０が閉止される（第２回ショットの送出のために）図８Ｃに示される位置まで動くように、バルブピン４５０に指示する。マニホールド計量ポットが採用される実施態様において、コントローラ２８は、個別のキャビティ４６６にそれぞれ付随する計量ポット２９用の駆動機構（複数の機構）に対して、それぞれの個別のマニホールド流路部分４６を通して、かつそれぞれの個別の第２回ショットノズル内腔４６２を通して、かつそれぞれの個別のゲート４６４を通してそれぞれの個別のキャビティ４６６の中に、第２のポリマー材料の第２回ショットの注入を開始させて、図７Ｂに示される第２回ショット充填輪郭を達成するように指示する。
【００５０】
最も好ましくは、第２の材料の第２回ショット（好ましくは、材料の第１回ショットの、重量で約１０％よりも一般的に少ない、比較的少量の酸素の掃去または遮断材料）が、計量ポット２９の使用により送出される。上述のように、個別の計量ポット２９の使用を、不要にできる。計量ポットを使用しない一実施態様において、コントローラ２８は、バルブ４０および／またはスクリュー／バレル３４用の駆動機構に相互接続されて、経験的に求められた時間の遅れ後に（単一キャビティ適用においては単一キャビティへ、または複数キャビティ適用においては複数のキャビティの全てへ、第２の材料の十分な量が送出されたことが知られるときに）、キャビティへの第２の材料の送出または流れを停止するために、バルブ４０および／またはスクリュー／バレル３４の作動を指示するようにできる。
【００５１】
第３回ショットが、共通のマニホールド流路５８（図３）を経て全てのキャビティへ同時に送出される数個取りキャビティ適用において、複数のキャビティの全てへの第２回ショットが完了すると、第３回ショットが好ましくは開始される。第２回ショットの完了時に、バルブピン４５０は、図８Ｃに示される位置にある。
図８Ｂに示されるように、ピン４５０が、図８Ｂの位置までさらに引込まれると、第３回ショットノズル内腔４５８の末端部は、ゲート４６４およびキャビティ４６６と流体的に連通する。計量ポットが、第２回ショットの送出に使用される一実施態様において、第２回ショットの終了を、全てのキャビティに付随する全ての計量ポット２９の全吐出し時点を監視することにより、求めることができる。代わりの方法は、全ての個別の計量ポットが吐出されると直ちに、個別のキャビティのそれぞれにおいて第３回ショットの送出を別個に開始することである。図７Ｃおよび７Ｄは、第３回ショットのサイクルの間を通して第３の材料の第３回ショットの送出のための典型的な流れパターンと輪郭を示す。
【００５２】
コントローラ２８のプログラムは、該当するセンサにより検知された種々の特性値の１個以上を処理または利用する命令を含む。例えば、温度、圧力または光学的特性のみを、コントローラへ送信される唯一の信号として使用できるし、およびそのような信号を示す変数を、プログラムに入力して第１回ショットの終点を求めることができる。図２および８Ａ〜８Ｃに示されるように、センサを、種々の異なる位置の１箇所以上に流れる材料の特性を検出かつ検知するために取付けできるし、Ｓ５とＳ６は、金型キャビティにおける材料を検知し、Ｓ９は、ノズル内腔４６０における材料を検知し、およびＳ１０は、アクチュエータ４００用の駆動流体の圧力のような特性を検知する。
【００５３】
コントローラのプログラムまたはアルゴリズムは、第１回ショットの終点が生じるのが求められる根拠として、流量に関連するセンサ信号を利用できる。流量は、例えば、２個のセンサ、例えば、Ｓ５とＳ６が、キャビティ４６６内に流れる材料の圧力または温度または光学的特性を検知する時の時間差により求めることができる。図示されるように、センサＳ５とＳ６は、キャビティ内の流路に沿う種々の位置に最大限の効果が得られるように位置決めされ、Ｓ５は、Ｓ６の上流側にある。Ｓ５とＳ６のような逐次位置決めされるセンサを、センサＳ９が、内腔４６０内の材料特性を検知する仕方と同一の仕方で、ノズル内腔またはマニホールド流路内の材料流れを検知するために、代わりに取付けできるであろう。
【００５４】
圧力または温度または流量のような特性が、射出成形装置の作動構成部材への命令の送信の正確な実施時期を求めるためにプログラムにより使用される場合、最も妥当な最終生成物を生成するサイクルを通して選択検知された特性の輪郭を実験的に求めるために、第１、第２、および／または第３の材料のショットの一連の試行錯誤実験を最初に実施することが好ましい。そのような試行実験の実施中に、一定の／選択されたセンサ位置において存在する、そのような実験的に求められた材料圧力、温度または他の選択された特性の理想的輪郭は、ついで実際の製造サイクル中にセンサから受信した信号と比較するためにプログラムが使用できる目標輪郭データのセットとして保管できる。
プログラムが、実際の製造作業中に受信されたセンサ信号間で、コントローラ２８に格納される目標およびデータ（例えば、キャビティにおける材料圧力）との一致を求めると、プログラムは、例えば、一定のキャビティにおける既知の時間後に注入が完了したこと、または完了するであろうことを判断し、およびバルブ３８またはアクチュエータ４００（図３）に対して、閉止位置まで動くように、かくして第１の材料の第１回ショット注入を終端するように指示できる。
【００５５】
これらおよび他の変更態様は、説明された本発明の範囲に含まれるように、当該技術に有能な者にとり容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】多数キャビティ金型システムの概略図であり、それぞれの金型キャビティは、ホットランナー流路システムを経て加圧された流体材料の共通供給源と流体的に連通し、またそれぞれの金型キャビティは、単一の注入サイクル中に異なる速度で充填する。
【図２】多数キャビティ金型システムの概略図であり、それぞれのキャビティへの材料の送出は、それぞれのキャビティへの材料の流入を監視するセンサから受信した信号により作動が制御されるバルブ／バルブピンを経て制御される。
【図３】単一のキャビティを示す数個取りキャビティ射出成形システムの概略図であり、３種類の異なる材料が、それぞれのキャビティに制御自在に注入される。
【図４】ポリマー材料注入の共通供給源により供給される２個の別個のキャビティの概略側面図であり、材料の単一ショットの間に、それぞれのキャビティにおける注入されたポリマー材料の移行進度を示す。
【図５Ａ】三層予備成形物の概略側面断面図である。
【図５Ｂ】予備成形物の多層壁の一部分の拡大された部分断面図である。
【図６Ａ】図５Ａの予備成形物から製造された吹込成形ボトルの概略側面断面図である。
【図６Ｂ】ボトルの壁の一部分の拡大された部分断面図であり、ボトルの多層壁を具体的に示す。
【図７Ａ】五層物品を形成するために逐次注入されるポリマー材料の第１回ショットの結果としてキャビティに流入するポリマー材料の進度を示す、単一金型キャビティの概略側面断面図である。
【図７Ｂ】五層物品を形成するために逐次注入されるポリマー材料の第２回ショットの結果としてキャビティに流入するポリマー材料の進度を示す、単一金型キャビティの概略側面断面図である。
【図７Ｃ】五層物品を形成するために逐次注入されるポリマー材料の第３回ショットの結果としてキャビティに流入するポリマー材料の進度を示す、単一金型キャビティの概略側面断面図である。
【図７Ｄ】五層物品が形成される、単一金型キャビティの概略側面断面図である。
【図８Ａ】本発明の選択された実施態様に使用可能な三位置アクチュエータ／バルブピンおよび付随する３個の内腔ノズルにおいて流路が閉止された側面断面図である。
【図８Ｂ】本発明の選択された実施態様に使用可能な三位置アクチュエータ／バルブピンおよび付随する３個の内腔ノズルにおいて流路が開放された側面断面図である。
【図８Ｃ】本発明の選択された実施態様に使用可能な三位置アクチュエータ／バルブピンおよび付随する３個の内腔ノズルにおいて、第２回ショットの終了時のバルブピンの位置が示される側面断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
４ システム
１８ マニホールド
２０，２２，３４ スクリュー／バレル
２４，３８，４０ バルブ
２９，５６ 計量ポット
４２ 共通供給流路
４４ マニホールド流路
４６ 供給流路
４８ 流路
３００ 外型
３０３ 心型
４００ アクチュエータ
４５０ バルブピン
４６０ ノズル内腔
４６４ ゲート
４６６ 金型キャビティ
４６８ ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逐次射出成形プロセスにおける金型へ送出されるポリマー材料の第１回ショットの容積または流量の１つ以上を制御することに関する。特定の実施態様において、本発明は、逐次プロセスにおいて複数のキャビティへポリマー材料の第１回ショットの同時注入を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のポリマー材料の逐次ショットを実施する射出成形プロセスは、周知である。そのようなプロセスを達成するために、ポリマー材料の逐次ショットを単一のキャビティおよび複数のキャビティの両方へ送出するように設計されるホットランナー（hot runner）システムを使用する射出成形装置が開発されている。複数のキャビティ適用において、それらのショット（shots）は、ホットランナー流路の長さと形状を制御することにより、およびホットランナーの種々の部分、および注入ノズルおよび金型キャビティ自体の温度を制御することにより、同一の量で、かつ同一の流量で同時に送出されることが意図される。しかしながら、実際には、複数のキャビティへのそのような均一な送出を達成するのは非常に難しい。
【０００３】
プラスチック材料のショットが、単一のキャビティへさえも逐次送出されるとき、１サイクルから次ぎのサイクルの正確な量のショットを一貫して得ることは難しい。ショットが、複数のキャビティへ至るホットランナーにおける複数の流路を通る経路をとるとき、任意の流路または注入ノズルまたは金型キャビティ内で圧力を通して正確に制御することはさらに難しく、かくして、複数のキャビティの任意の特定のキャビティへの材料流れの流量および／または容積は変動する。ポリマー材料射出の単一の源が、全ての流路を通して、それぞれの金型キャビティへ流すのに使用されるとき、注入源から同一の距離（流路長さ）に位置決めされる種々の流路内の箇所においても、流路間で、圧力が変動する。材料の２回以上のショットを順々に実施すると、それぞれのショットにおいて種々のキャビティへ送出されるポリマー材料の容積の相違の程度がさらに増加する。その上、さらに、時間を通してのポリマー材料（複数の材料）の変化（例えば、種々の、回分、注入源、温度、水分率）は、特定のホットランナー／キャビティ流路の場合においても流れ特性を変える恐れがある。
【０００４】
金型キャビティ中への第１回ショット、第２回ショットおよび／または第３回ショットの逐次ショットを注入する典型的な連続順を記述する従来のシステム、およびそのような複数キャビティ注入を実施するのに使用される装置は、米国特許番号４，５５０、０４３、４，６０９，５１６、４，７１０，１１８、４，７８１，９５４、４，９５０、１４３、４，９９０，３０１、４、９２３、７２３、および５，０９８，２７４に記載され、それらの全ての特許の開示は、あたかも全体がここに記載されるように、参照として本明細書に組込まれる。
【発明の開示】
【発明を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施態様によれば、材料の複数ショットを複数の金型キャビティへ送出する方法が提供され、その方法は、
第１の材料の第１回ショットを同時に複数の金型キャビティへ送出するステップと、
第１回ショットを送出するステップ中に、対応するキャビティへ送出される材料の容積または流量を示す特性を、それぞれのキャビティについて独自に検知するステップと、
第１回ショットを送出するステップ中に、対応するキャビティについて検知された特性を示す信号を変数として使用するプログラムに従って、第１回ショットを１個以上のキャビティへ送出するステップを個別に停止するステップと、および
第１回ショットを送出するステップを停止するステップに引続いて、第２の材料の第２回ショットを同時にそれらのキャビティへ送出するステップと、を含む。
【０００６】
それぞれのキャビティには、キャビティと流体的に連通し、かつ第１回ショット送出用の第１の内腔を有する対応するノズルが設けることができ、そのノズルは、第１の内腔を開閉するように適応されるバルブピンを有し、また第１回ショットを独自に停止するステップは、第１の内腔を閉止するステップを含む。
【０００７】
１つ以上の実施態様において、第２回ショットを送出するステップは、第１回ショットを複数のキャビティの全てに送出を停止するステップに引続いて、第２回ショットを送出するステップを含む。第１回ショットを送出するステップは、第１の材料を単一の射出源から複数のキャビティの全てに送出するステップを含むこともできる。第２回ショットを送出するステップは、第２の材料を別の注入源からそれぞれのキャビティへ送出するステップを含むこともできる。
【０００８】
１つ以上の実施態様において、独自に検知するステップは、１箇所以上の選択された流れ位置において第１の材料の特性を検知するステップを含み、プログラムは、１箇所以上の位置において検知された特性を示す信号を使用して、第１の材料の流量または充填量を計算するか、もしくは信号または信号から計算された値を、目標値と比較する。その目標値は、最小値またはある範囲の値とすることもできる。一実施態様において、第１の材料の特性は、流れの単一箇所の位置において検知される。他の実施態様において、第１の材料の特性は、流れの２箇所の位置において検知される。
【０００９】
独自に検知するステップは、第１の材料の、圧力、温度、流量、光学的特性、キャビティ中への充填量またはキャビティにおけるレベル、の１つ以上を検知するステップを含む。
【００１０】
本発明の他の態様において、射出成形装置が提供され、その装置は、複数の金型キャビティであって、それぞれのキャビティは、その対応する金型キャビティへ２種類以上の材料を送出する対応するノズルと連通する複数の金型キャビティと、対応するバルブを有し、かつ２種類以上の材料の加圧供給源と連通する夫々のノズルと、加圧供給源およびそれぞれのノズル用のそれぞれバルブとの一方または他方または両方を駆動し、ノズルを介して、所定の順番で２種類以上の材料それぞれの流れを開始および停止する駆動機構と、
駆動機構と相互接続され、第１の材料の第１回ショットと、および第１回ショット後に第２の材料の第２回ショットを、少なくとも送出するように上記駆動機構に指示する命令を含む、コントローラと、対応するキャビティへ送出される第１の材料の容積または流量を示す特性を検知する、それぞれのキャビティへ付随する１個以上のセンサと、を備え、コントローラは、センサからの信号を受信すると共に、それぞれのキャビティにおける第１の材料の所定の容積を達成するために、受信した信号を変数として使用して、それぞれのキャビティへの第１の材料の第１回ショットの流れを開始および停止する命令を有するプログラムを備えている。
【００１１】
それぞれのノズルは、第１と第２の材料をそれぞれ対応するキャビティへ送出する第１と第２の内腔を有し、それぞれのバルブは、開閉位置間で往復動するピンを備える。閉止位置において両方の第１と第２の内腔は閉止され、開放位置は、少なくとも第１と第２の開放位置を含み、第１の位置において、第１の内腔が開放され、第２の内腔が閉止されると共に、第２の位置において、第１の内腔が閉止され、第２の内腔が開放され、そのプログラムは、第１の信号を変数として使用して、ピンが両方の位置間で動くように指示する。
【００１２】
種々の実施態様において、１個以上のセンサが、それぞれの対応するキャビティ内または中に、第１の材料の１箇所以上の位置において配設される。そのプログラムは、１箇所以上の位置において検知された特性を示すセンサからの信号を使用して、第１の材料の流量または充填量を計算するか、もしくは信号または信号から計算された値を、目標値と比較する命令を含む。１箇所以上の位置は、ノズルの内腔内、または対応するキャビティ内、またはマニホールド／ホットランナー内にあることができる。一実施態様において、信号センサが、それぞれのキャビティについて１箇所の位置に配設される。他の実施態様において、少なくとも２個のセンサが、それぞれのキャビティについて２箇所の位置に配設される。
【００１３】
センサそれぞれは、圧力センサ、温度センサ、流量計、光学的センサ、もしくは充填量センサまたは位置センサなどの少なくともいずれかを備える。
【００１４】
他の実施態様において、材料の複数ショットを金型キャビティへ送出する方法が提供され、その方法は、第１の材料の第１回ショットを金型キャビティへ送出するステップと、
第１回ショットの送出のステップ中にキャビティへ送出される第１の材料の容積または流量を示す特性を検知するステップと、第１回ショットの送出のステップ中に検知された特性を示す信号を変数として使用するプログラムに従って、第１回ショットのキャビティへ送出するステップを停止するステップと、第１回ショットを送出するステップを停止するステップに引続いて、第２の材料の第２回ショットをキャビティへ送出するステップとを含む。
【００１５】
この実施態様において、その方法は、金型キャビティに複数の物品を形成しながら、すなわち２回以上の逐次成形サイクル中に、第１回ショットの送出を制御するのに使用することもできる。その方法により、固有粘度数、水分率、分子量、温度、および材料における他の変動における変化のような、第１の材料の１つ以上の特性に変化があった場合、逐次成形サイクルを通して少なくとも所定の量の第１回ショットが提供できる。
【００１６】
１つ以上の実施態様において、バルブピンは、個別に制御されて、対応するキャビティにおける第１回ショットの完了を決める。他の実施態様において、バルブピンは、対応するキャビティへ第１回ショットを充填中の中間時点を決めるのに使用される。
【００１７】
種々の実施態様において、サイクルの開始時に全てを開放することにより、かつ注入保持時間の終了時に全てを閉止することによりのみで従来使用されたバルブピンは、ここで、コントローラ（例えば、マイクロプロセッサ）の指示を受けて、一定のキャビティへの流れを停止するために、個別に閉止する中間ステップを実施できる。
【００１８】
一実施態様において、中間位置へ移動自在な三位置バルブピンが設けられ、第１回ショット材料の流れが停止されるが、他の材料（複数の材料）は阻止されない。他の材料が流れている間、キャビティへの全てのバルブピンは、中間位置にある。
【００１９】
他の実施態様において、二位置バルブピンが設けられている。この実施態様において、対応するキャビティへの第１回ショットの流れを停止することにより、キャビティへの全ての流れが阻止される。ついでバルブピンは、材料のいずれかが対応するキャビティに入ることができる前に、再開放される必要がある。
【００２０】
一実施態様において、二材料（２Ｍ）三層（３Ｌ）物品が形成される。第１回ショットの完了後に、バルブピンは、注入される第２の材料のために、開放（二位置バルブ）するか、または中間位置（三位置バルブ）のままになるであろう。第２の材料が注入された後に、全てのバルブピンは、第２の材料のゲートを無くすために（第２の材料を内部層として封入する）、第１の材料の少量の最終ショット用に開放する。この実施態様は、射出ポットを一切利用しない。
【００２１】
他の実施態様において、二材料（２Ｍ）五層（５Ｌ）物品が形成される。第１回ショットの完了後に、バルブピンは、注入される第２の材料のために、開放（二位置バルブ）するか、または中間位置（三位置バルブ）の状態のままになる。この実施後に、全てのバルブピンは、キャビティの残りが充填される間に全開する。第２の材料用に、射出ポットは、使用または使用されない。
【００２２】
他の実施態様において、三材料（３Ｍ）五層（５Ｌ）物品が形成される。第１回ショットの完了後に、バルブピンは、注入される第２の材料のために、開放（二位置バルブ）するか、または中間位置（三位置バルブ）の状態のままになる。バルブピンは、第３の材料が注入される間、この位置のままである。第２回および第３回ショット用に、射出ポットは、使用または使用されないことがある。
【００２３】
幾つかの実施態様において、数個のキャビティは、ほぼ同一の充填速度または容積を共用し、および同一の制御回路上で組合せできることを決めることもでき、かくして必要なセンサ数とバルブ制御回路数を減少することにより装置が単純化される。
【００２４】
キャビティ内の流量を検出する１つの方法は、第１回ショットにより占められるキャビティの一部分に位置決めされる１個以上のセンサからであり、すなわち、その位置における溶融体の存在を検出することである。これらのセンサは、溶融体へ露出できるか、または成形面の真下に配設できる。例えば、光ファイバーのような光学的センサを、成形面に組込むことができる。温度センサまたは他の型式のセンサを、成形面または成形面の真下に位置決めすることができる。
【００２５】
一実施態様において、２個のセンサが、キャビティ内の第１回ショットの流路の方向に沿う異なる箇所に位置決めされる。センサ間の流れの時間は、流量の直接測定値であろう。もしくは、キャビティ毎に単一のセンサを使用しての流量は、注入の開始時間に基づいて計算できるであろう。
【００２６】
選択された実施態様において、流量は、ゲートのような高せん断部位に位置決めされる温度センサに基づいても検出できる。
【００２７】
他の実施態様において、コントローラは、第１回ショット注入ユニットを制御するために配設され、バルブピンが閉止されるにつれて送出を徐々に減少するようにユニットを管理する。さらにコントローラは、注入ユニットを、全てのバルブピンが閉止されるときに流れを停止するように制御することもできる。コントローラは、バルブピンを開放する信号を発生することもできる。
【００２８】
種々の実施態様のプロセスと装置は、予備成形物（プリフォーム）、ボトル、および他の包装物品のような多層プラスチック物品の製造にも使用できる。注入されるポリマー材料は、典型的には、１種類以上の構造用ポリマーおよび／または任意選択的に１種類以上の特定の機能ポリマー、例えば、高温材料、気体の遮断材料または掃去材料を含む。構造用材料は、一般的に、第１回ショットとして注入され、ついで気体の遮断材料、掃去材料またはリサイクルされた（例えば、再生スクラップ、または使用済みの）材料が、第２回ショットとして注入される。第３回ショットとして、構造用材料、特定の機能材料またはリサイクルされた材料を使用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の上述および別の利点は、添付図面と連係して下記の説明を参照することにより一層良く理解できる。
【００３０】
図１は、ポリマー材料の単一の注入源１０により供給される多数の実質的に同一の形状のキャビティ１４ａ〜１４ｉを有する金型システムを示す。図１に示されるシステムは、それぞれのキャビティへの材料流れの量または圧力を制御するのを容易にする射出または計量のポットを備えないが、圧力の全てを提供する単一の注入源１０のみを使用し、その圧力により、注入されるポリマー材料は、種々の異なるマニホールド流路１２ａ〜１２ｃの全てを通して、複数のキャビティ１４ａ〜１４ｉの全てに強制的に流入される。図示されるように、それぞれのキャビティ１４ａ〜１４ｉ中へのポリマー材料の移行の最前方進度は、それぞれのキャビティについて異なり、それぞれのキャビティ内のポリマー材料の上端レベルまたは前縁レベルは、図１に示される移行レベル１６の上下の距離で変動する。
同一の形状のキャビティの材料充填の速度と容積におけるこれらの相違は、注入源１０からマニホールド流路１２ａ〜１２ｃを通り、別個のキャビティへの流路のサイズ、形状、長さおよび温度の僅かな相違から生じ、ならびにキャビティ１４ａ〜１４ｉ自体の僅かな相違から生じる。流量のそのような相違は、流路間またはキャビティ間の非常に小さい相違（例えば、長さまたは径の数十分の１ミリメートルまたは温度の数分の１度）に起因できるが、そのような相違は、図１に示されるように、種々のキャビティの間での充填速度の相違を依然生じる。充填速度の小さい相違でも、成形される物品の構造、例えば、多層予備成形物における内部遮断層の位置に大きな影響を及ぼす恐れがある。
【００３１】
第１回、第２回および第３回ショットを逐次実施する方法と装置は、本発明に従う様々な内容において生じ、下記の例により説明される。三材料（３Ｍ）五層（５Ｌ）成形物品の典型的な実施態様が、図５Ａ，５Ｂ，６Ａおよび６Ｂに図示される。射出成形プロセスにより製造される多層予備成形物（プリフォーム）１１０が、図５Ａに示される。
多層予備成形物１１０は、中央心層１３０、心層の両側にある中間内部層１３６と１３８、および外部の内層１３２と外層１３４を有する。図６Ａに示されるボトル２１０は、吹込成形プロセスにより予備成形物１１０から製造される。予備成形と同様に、ボトルの壁は、心層２３０、外部の内層２３２と外層２３４、および内部中間の内層２３６と外層２３８を有する。多層予備成形物および／またはボトルの典型的な実施態様において、図６Ｂボトルの心層２３０および外部層２３２と２３４、および／または図５の予備成形物層１３０、１３２、１３４は、構造用ポリマーから構成される。
中間層２３６、２３８または１３６、１３８は、当該技術において周知である気体の遮断ポリマーまたは掃去ポリマーのような他のポリマーから一般的に構成される。第１の構造用層材料を、複数の金型キャビティのそれぞれに正確な所望の量で注入することは、図７Ａ〜７Ｄに概略示されるように、第１の注入される材料に関して第２の注入される材料のキャビティ内で適切な層状化を達成するために重要である。多層予備成形物、ボトル、および包装物品の典型的な例、ならびにそのような多層物品の種々の層の特定の組成は、米国特許番号４，７８１，９５４、４，８６３，０４６、５，５９９，４９６および６，０９０，４６０に開示され、上述の特許の全ての開示が、参照として本明細書の全体に組込まれる。
【００３２】
図７Ａ〜７Ｄは、図５Ａおよび５Ｂの五層三材料予備成形物を形成する典型的な３回ショット多層射出成形プロセスを示す。予備成形物は、従来の射出成形用金型の外型３００と心型３０２との間の金型キャビティ４６６に形成される。第１のポリマー材料の第１回ショット３１８が、金型キャビティの下端部（ゲート）に注入され、およびその材料が金型キャビティ４６６を通して流れるにつれて、外型３００と心型３０２の比較的低い温度により、金型キャビティの外部と内部の両方に第１のポリマー材料の固化が生じて、第１の材料の内層３０４と外層３０６（図５Ｂにおける層１３２と１３４）を形成する。図７Ａにおいて、第１の材料は、金型キャビティ壁まで途中まで進行している。図７Ｂに示されるように、第２のポリマー材料、例えば、気体遮断材料の第２回ショット３２０が、金型キャビティ１５の底部に注入される。比較的少量の気体遮断材料３２０が、キャビティの下端部に溜まることができる。ついで第３のポリマー材料の第３回ショット３２２が、第２回ショット材料３２０を金型キャビティ内で押上げさせる圧力でゲートに注入されて、予備成形物の中間の内層３０９と外層３１０（図５Ｂにおける層１３６と１３８）を形成する一方、第３の材料３２２は、図７Ｃ、７Ｄにおける中央心層３２８（図５Ｂにおける層１３０）を形成する。
外部層３０４と３０６との間の第２回ショット３２０と第３回ショット３２２のトンネル流れにより、気体遮断材料３２０の比較的均一かつ薄い内部層３０９と３１０、および心層３２８における材料３２２の厚い層が形成できる。最後に前進する層は金型キャビティの端部に達して、図７Ｄに示される五層の予備成形物構造体を生成する。内部層３０９、３１０および３２８は、予備成形物壁を部分的にのみ延びて、例えば、予備成形物首終結部分１１４の下方で終端することもできる。このプロセスは、一例としてのみ説明されるが、限定を意味しないし、多くの他のプロセスを、予備成形物以外の物品を含む多層物品を形成するのに使用することもできる。
【００３３】
図３は、例えば、図７Ａ〜７Ｄを参照して説明された五層物品を製造するために、３回ショットプロセスを実施する射出成形システムの一部を示す。図３のシステム４は、金型心とキャビティのセット３０２、３０３、付随するノズル４６８とアクチュエータ４００、マニホールド１８、およびポリマー材料の３箇所の別個の供給源２０、２２、３４を備える。検討の目的のために、１個のみの金型キャビティ４６６が図３に示される。第１の（例えば、構造用の）ポリマー材料の第１回ショットが、スクリュー／バレル２０により、単一のキャビティへ、または共通の供給マニホールド流路４４を通して複数のキャビティのそれぞれへ供給される。
図示されるように、共通の供給流路４４は、バルブ３８によりそれぞれの流路４８に連通する。流路４８はノズル４６８（図３に示される、および図８Ａ〜８Ｃにおける一層具体的な例のノズル構造）の中心軸方向内腔４６０と連通する。ノズル内腔４６０は、キャビティ４６６への入口として機能するゲート４６４（図８Ａ〜８Ｃ）へ第１回ショットを送出する。バルブピン４５０へ接続されるアクチュエータ４００が、所定のプログラムに従ってノズル内腔４５８、４６０、４６２（図３および図８Ａ〜８Ｃ）の全ての開閉を制御する。以下に詳細に説明するように、材料の第１回ショットの所定の中間点または終点（完了）は、金型キャビティ４６６内または中への第１の材料の第１回ショットの量または流量の特性を検知する結果として求められる。
アクチュエータ４００は、図３においては概略のみ示される。アクチュエータ４００は、図８Ａ〜８Ｃの特定の実施態様に示される単一ピストン／チャンバアクチュエータ、複数ピストン／チャンバ、または射出成形バルブピン用途における使用に適切な他の既知のアクチュエータ構造とすることができる。
【００３４】
ついで第２の選択されたポリマー材料、例えば、酸素の遮断材料または掃去材料の第２回ショットが、第１回ショットに引続いて実施される。単一キャビティ適用において、第２回ショットは、第１回ショットが完了すると開始される。複数のキャビティ適用において、第２回ショットは、センサにより検出された複数のキャビティのそれぞれ／全てで、第１回ショットが完了した後にのみ好ましくは開始される。複数のキャビティ適用において、第２回ショットは、示される実施態様において計量ポット２９を充填する共通供給マニホールド流路４２を経て、スクリュー／バレル３４により複数のキャビティへ共通して供給される。共通供給流路４２は、バルブ４０を経て個別の供給流路４６と連通する。バルブ４０は、第２回ショットの開始時に（および好ましくは、第１回ショットの完了時に）閉止されて、計量ポット２９が、キャビティ４６６と、その付随するノズル流路４６２における流体材料圧力を別個に制御できるように、システムの残りとの連通から流路部分４６と計量ポット２９を分離かつ締切る。示される実施態様において、計量ポット２９は、第２の材料の正確な量をそれぞれのキャビティ４６６へ送出するのに使用される。別の実施態様において、計量ポット２９を省略することができ、第２の材料の送出を、スクリュー／バレル３４を経て排他的に実施できる。
示される一実施態様において、個別供給流路４６は、同一のゲート４６４（図８Ａ〜８Ｃ）およびキャビティ４６６へ第１回ショットとして供給するノズル４６８の中心軸方向供給内腔４６０と連通する。個別のキャビティへ供給する計量ポット２９は、個別の計量ポット２９が、個別のキャビティ４６６と別個に連通する個別のマニホールド流路部分４６と流体的に連通するように容易に構成できるように、システム４のホットランナーまたはマニホールド部分１８上に取付けられるように、一般的に、配置され、かつ適用される。
【００３５】
３回ショット３種類の材料のプロセスにおいて、第３回ショットが、第２回ショットに引続いて注入される。図３に示されるように、第３の材料の供給源２２には、共通機械計量ポット５６が設けられている。共通計量ポット５６は、複数のキャビティの全てに同時に供給するように貯留された即応材料の供給源として作用する目的のために、射出成形機自体（マニホールド１８の反対側にあるように）上に取付けできる。
ポット５６に貯留されるような材料の中間容積は、比較的時間が短い注入サイクルの間に、すなわちサイクルの時間の短さにより、機械スクリュー／バレルが十分な溶融ポリマー材料を生成できない間に、システ内で注入用の十分な量の材料が利用できるのを保証するために一般的に採用され、かくしてポット５６は、次のサイクル用にシステムの補給に即応できる材料の中間貯留部として機能する。図３に示される実施態様において、機械計量ポット５６は、選択された第３の材料を第３回ショットとして注入するために（図７Ｃ、７Ｄ）、スクリュー／バレル２２へ流体接続される。容易に想像できるように、そのような機械計量ポットは、供給バレル２０，３４の作動と連係して代わりに設けることもできるであろう。
【００３６】
図３（および図８Ａ〜８Ｃ）に示される実施態様において、第３回ショットは、ノズル４６８に設けられる第３の内腔４５８を経て同一のゲート４６４を介してキャビティ４６６へ送出される。単一キャビティ適用において、第３回ショットは、第２回ショットの完了に引続いて送出される。複数のキャビティ適用において、第３回ショットは、複数のキャビティの全てへの計量ポット２９の全てが、それらの内容物を個別供給流路４６へ吐出／注入した後に、全てのキャビティへ好ましくは開始される。第３回ショットは、全てのキャビティへの第２回ショットが完了したと想定される所定の時間の終了時に開始できる。第３回ショットの開始前に、機械計量ポット５６が充填され、およびバルブ６２が閉止される。ついでバルブ６３が開放されて全てのキャビティへの第３回ショットを開始する。共通マニホールド流路部分５８は、複数のキャビティの全てと連通し、および複数のキャビティの全てへの同時注入を可能にする。機械計量ポット５６の目的は、スクリュー／バレル２２とキャビティとの間のシステム内に余分な流体材料が常に存在し、１注入サイクルから次のサイクルへの注入に即応できるのを保証することにある。
【００３７】
複数のキャビティのそれぞれは、ノズル４６８内の第３の別個の内腔４５８と連通する流路部分６０のような別個または個別のマニホールド流路部分を経て共通マニホールド流路５８と連通する。内腔４５８は、他のノズル内腔のように、キャビティ４６６のゲート４６４と連通する。第３の別個の内腔４５８は、中心軸方向内腔４６０から半径方向に偏位されるが、キャビティ４６６へのゲート４６４において終端し、かつゲート４６４へ供給する。
【００３８】
第１回ショットは構造用ポリマー材料から成り、かつ第２回ショットが酸素掃去／遮断材料から成る多層プロセスにおいて、材料の第１回ショットは、複数のキャビティの全ての間で容積が均一であるのを保証することが特に望ましい。
図４に示されるように、２個の異なるキャビティを充填する材料の量は、第１回ショットのサイクル時間の間を通して変動できる。図４に図示されるように（左手側で開始）、バルブゲートが開放されると直ぐに、第１回ショットは、流路またはノズルまたはキャビティのサイズの相違により、またはマニホールド流路、２個の同一のキャビティに付随するノズルまたは金型本体の温度の相違により、当初は、１個のキャビティ（キャビティ２）を、他の同一のキャビティ（キャビティ１）よりも低い速度で充填する。そのような多層または多材料注入プロセスにおける目的は、材料の第１回ショットにおける複数キャビティシステムのそれぞれのキャビティにおいて、できるだけ同一の充填容積、または同一充填容積に近い充填容積を達成することにある。
【００３９】
図示される（図４の右手側における）均等化の望ましい最終結果は、それぞれのキャビティが一定の充填容積に達したときを検知するか、または充填量／流量を求めるコントローラにより制御される、それぞれのキャビティ用の別個のバルブを使用して、それぞれの個別のキャビティの充填容積、および／または速度を別個に制御することにより、本発明の本実施態様に従って達成できる。個別のキャビティの充填を通してのそのような制御は、それぞれの個別のキャビティに流入する材料の特性を監視することにより、または注入サイクル中の一定の時点における個別のキャビティに流入する、または流入された材料の流量または実際の容積を示す、個別のキャビティ内の特性、または個別のキャビティに付随するノズルまたは金型本体内の特性を監視することにより実施できる。
ついで、監視または検知された特性は、金型キャビティが所定の充填容積に達した時を決める要因として使用できる。一旦そのような決定がなされると、材料の第１回ショット用の注入プロセスを、一定の時間継続できるか、または検知される特性が所定の値に達したときに停止できる。図２に概略示されるように、それぞれ別個のキャビティ、もしくはそれぞれ別個のキャビティに付随する型本体またはノズルまたは型の一部分は、それぞれのキャビティへ流れる、または流入する材料の流量または容積を検知し、かつそれを示す信号を発生する少なくとも１個の付随するセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を有する。
【００４０】
一実施態様において、センサＳ１〜Ｓ４は、コントローラ（例えば、マイクロプロセッサまたはコンピュータ）へ相互接続され、ついでコントローラ２８が、複数のバルブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄへ相互接続され、それらのバルブは、バルブピン２７ａ〜２７ｄを駆動する複数のアクチュエータ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとの間での空気駆動または油圧駆動流体の供給を制御する。容易に想像できるように、単一センサまたは一組のセンサを、コントローラ２８が単一キャビティへの送出を制御するように単一キャビティと連係して採用できる。
実施態様において、複数のキャビティが同時に制御される。以下に詳細に説明するように、アクチュエータ２６ａ〜２６ｄは、図３のノズル４６８のような複数の注入ノズル内のバルブピン２７ａ〜２７ｄの軸方向位置決めを制御する。ノズルの作動がコントローラ２８により制御されるノズル内のピン２７ａ〜２７ｄの正確な軸方向位置に応じて、第１、第２および第３のポリマー材料の流れを、任意の注入サイクルにおける任意の選択された時点で変更、停止または開始できる。
【００４１】
代わりに、アクチュエータの作動を、アクチュエータ２６ａ〜２６ｄ（図２）へ供給されるポンプまたは他の駆動流体の供給源２０，２２を作動する駆動制御機構へコントローラ２８を相互接続することにより、制御できる。
コントローラ２８は、センサＳ１〜Ｓ４それぞれからの信号（またはセンサ信号の受信／処理から生じる他の信号）を示す特性を受信し、およびその信号を、上述の仕方でバルブピン２７ａ〜２７ｄの移動を制御する変数として使用するプログラムを備える。コントローラ２８は、流体をアクチュエータへポンプ供給する駆動源２０、２２の作動を制御するか、または駆動流体をアクチュエータ２６ａ〜２６ｄへ流すことができるバルブ２４ａ〜２４ｄの作動を制御することにより、もしくは駆動源とバルブの両方を制御することにより、作動を制御できる。コントローラ２８は、一般的に、デジタルプロセッサおよび付随する記憶装置から成る。コントローラ２８は、コンピュータ、マイクロプロセッサ、または他の従来知られているデジタル電子処理と記憶の機構の形態をとることができる。コントローラ２８には、一体の処理機構および／または付随する記憶装置、または複数のそのような機構が備えられ、それらの機構は、互いに通信および協働して、駆動エレメントを通しての制御を調整かつ達成し、それらのエレメントは、アクチュエータ、マニホールドと機械バルブ、機械スクリュー／バレル、計量ポットおよび全ての付随するバルブのような、射出成形装置の種々の構成部材の正確な限時作動を実施する能力がある。
【００４２】
図８Ａ、８Ｂおよび８Ｃは、３種類の材料の選択された量を、３回の逐次ショットでキャビティへ、単一注入サイクルの間の所定の時間に送出するノズル構造の一例を示す。図示されるように、アクチュエータシステムは、ピストン４１２が往復流体駆動移動（油圧または空気圧による）されるために、チャンバ４１４内に封止自在に取付けられるピストン４１２と、および金型チャンバ４６６の軸Ｘに沿うバルブピン４５０のような任意の付随／装着される部材とを有する単一のピストンアクチュエータ４００を備える。
図２を参照して上述した仕方で、コントローラ２８は、金型キャビティ４６６またはノズル４６８、もしくはそれらの付随する金型または金型本体の付随するセンサＳからの信号を受信し、受信された信号を使用するプログラムに従ってピストン４１２の駆動を指示する。検討の目的のために、Ｓは、温度、圧力、流量または光学的特性のような金型本体内のポリマー材料の事前選択された特性（複数の特性）を検知する、システム内の事前選択された位置に位置決めされる１個以上のセンサを一般的に示すように意図される。
本発明に従う複数キャビティシステムにおいて、コントローラ２８が、別個の金型キャビティ（そのキャビティが、ついで別個のノズル４６８およびアクチュエータ／ピン組立体に付随する）に個別に付随する複数のそのようなセンサＳから複数の信号を受信するので、コントローラ２８は、単一の注入サイクル中に、および特に、第１回ショット送出されているときの期間中に、数個取りキャビティシステムにおける複数のアクチュエータ組立体の駆動を同時に指示する。
【００４３】
図８Ａは、典型的な３種類材料ショット注入サイクルにおけるアクチュエータ４００とバルブピン４５０の開始位置を示す。図８Ａの閉止位置において、全ての３種類の材料流路４５８、４６０および４６２は、ゲート通路４６４中への、または通路４６４を通してキャビティ４６６への３種類の材料のいずれもの流れが無いように、閉止される。図８Ａは、第１回ショットの終了時に、または全ての３回ショットの全体注入サイクルの終了時におけるアクチュエータ４００とピン４５０の位置も具体的に示す。
【００４４】
図８Ｂには、バルブピン４５０の第２の位置が示され、その位置において、ピンは、第１回ショットが注入に即応できるように、開始の８Ａの位置から引込まれる。図８Ｂの位置において、ノズル内腔４５８、４６０および４６２の全てが開放される。図３を参照して述べたように、新材料の第１回ショットは、ノズル４６８内のノズル内腔４６０を通して注入スクリュー／バレル２０から送出される。図８Ｂの位置までピン４５０が移動すると、第１の材料の第１回ショットの流れが開始する。一旦、第１回ショットが実施中であると、キャビティ４６６は、図７Ａに概略示される仕方と輪郭で充填を開始する。
センサＳが、ノズル内腔４６０（例えば、センサＳ９を経て）内の、またはキャビティ４６６（例えば、センサＳ５またはＳ６を経て）内の第１の材料の圧力または温度のような事前選択された特性について所定の値を検知すると、検知された特性信号は、コントローラ２８へ送信され、かつコントローラ２８により受信され、および検知され受信された特性信号を示す値は、コントローラ２８により実施可能な所定のプログラムにおいて、ピン４５０を図８Ａの閉止位置へ戻すべき時（および／またはマニホールド流路バルブ３８（図３）を閉止すべき時）を正確に求めるのに使用されて、流路４８とノズル内腔４６０を通して第１の材料の流れを停止する。
【００４５】
例えば、センサＳ５またはＳ６またはＳ９は、金型４６６または流路４６０内の材料圧力を示す信号をコントローラ２８へ送信する圧力変換器を備えることができる。１つの典型的な実施態様において、コントローラ２８のプログラムは、例えば、キャビティ４６６内の事前選択された位置（例えば、２０％充填位置）において所定の時間に材料圧力が所定の値に達したことを示すセンサからの信号の受信に基づいて充填容積を計算すると、アクチュエータ４００に指示してピン４５０を図８Ａの位置まで動かす命令を含むことができる。
プログラムは、Ｓ９またはＳ５またはＳ６のようなセンサにより測定された時間を通して測定された材料の圧力に基づいて、キャビティ４６６中への流量および／または流れの容積を計算することにより、第１回ショットの充填が完了する時を求めることができるであろう。代わりに、プログラムは、アクチュエータチャンバ４１４における駆動流体の圧力を監視するセンサＳ１０からの信号の所定の値の受信に応答してアクチュエータ４００を動かすように指示する命令を含むことができる。
駆動流体圧力は、ピン４５０に加えられている材料圧力を示す。プログラムの他の例は、図７ａに示される位置においてキャビティ４６６内の材料の特性を検知するかもしれないセンサＳ５およびＳ６からの信号の受信間の時間遅れ、または受信間の時間間隔を利用する例であり、検知される特性は、温度、圧力または光学的特性のような特性である。ついでプログラムは、そのような検知された時間間隔または時間遅れを使用して、キャビティ４６６内の材料の流量を計算し、そのような値を利用して、バルブピン４５０を図８Ａに示される位置まで動くように指示する。
【００４６】
ピン４５０の位置およびバルブ４０の閉止を制御するためにコントローラ２８により使用される正確なアルゴリズムまたはプログラムは、システムのプログラマ／デザイナの選択に応じて、および特にセンサ（圧力、温度および光学的などの）の選択と位置に応じて、広範囲のアルゴリズム／プログラムのいずれのものとすることができる。
第１の材料の材料流れの開始、調整および／または停止を制御するために選択される正確なアルゴリズム／プログラムのどのようなものでも、アルゴリズム／プログラムは、第１の材料の正確な所定の容積、例えば、１注入サイクルから次ぎのサイクルへ任意の個別のキャビティへの同一の正確な所定の容積の送出を達成するために、および／または複数キャビティ適用における複数のキャビティのそれぞれに材料の同一の正確な所定の容積を送出するために、キャビティ（複数のキャビティ）への第１の材料の送出を正確に制御するようになっている。
【００４７】
かくして、第１回ショットの充填の容積を個別に制御するために、バルブのそのようなプログラムされた制御の使用を、逐次共働注入サイクル間で単一キャビティ用の同一容積の充填を一貫して得るのに採用できる。そのようなプログラムされた制御の使用は、数個取りキャビティ適用における多数／複数のキャビティの間での第１回ショットの充填の同等または均一な容積を得るのにも使用できる。
【００４８】
材料の第３回ショットを供給するスクリュー／バレル２２と同様に、第１回ショットスクリュー／バレル２０には、スクリュー／バレル２２に関して機械ポット５６の配置と同様な配置において機械ポット（図示されない）を設けることができる。しかしながら、個別のマニホールド計量ポット（第２回ショットに使用される２９と同様な）の使用は、コントローラ２８とセンサＳが、キャビティ４６６への材料の必要な容積の完了を監視かつ制御するので、第１回ショット用には不要にされる。
【００４９】
図１および４を参照して述べたように、複数のキャビティシステムにおける個別のキャビティの充填速度は、変動することがあり、かつ変動する。最も好ましい実施態様において、コントローラ２８のプログラムは、コントローラ２８のプログラムが、全てのキャビティにおける全ての関連するセンサから受信した信号の使用に基づいて、第１回ショットの送出が、複数のキャビティの全てに対して完了したことを判断するまで、数個取りキャビティシステムの全てのキャビティへの第２の材料の第２回ショットの送出の開始を遅らせる命令を含む。そのような実施態様において、第１回ショットが全てのキャビティにおいて完了したことがコントローラ２８により判断されると直ちに、コントローラ２８は、全ての内腔を図８Ａの閉止位置へ戻すようにバルブピン４５０に指示する。
ついでコントローラ２８は、内腔４６２が開放され、かつ内腔４５８、４６０が閉止される（第２回ショットの送出のために）図８Ｃに示される位置まで動くように、バルブピン４５０に指示する。マニホールド計量ポットが採用される実施態様において、コントローラ２８は、個別のキャビティ４６６にそれぞれ付随する計量ポット２９用の駆動機構（複数の機構）に対して、それぞれの個別のマニホールド流路部分４６を通して、かつそれぞれの個別の第２回ショットノズル内腔４６２を通して、かつそれぞれの個別のゲート４６４を通してそれぞれの個別のキャビティ４６６の中に、第２のポリマー材料の第２回ショットの注入を開始させて、図７Ｂに示される第２回ショット充填輪郭を達成するように指示する。
【００５０】
最も好ましくは、第２の材料の第２回ショット（好ましくは、材料の第１回ショットの、重量で約１０％よりも一般的に少ない、比較的少量の酸素の掃去または遮断材料）が、計量ポット２９の使用により送出される。上述のように、個別の計量ポット２９の使用を、不要にできる。計量ポットを使用しない一実施態様において、コントローラ２８は、バルブ４０および／またはスクリュー／バレル３４用の駆動機構に相互接続されて、経験的に求められた時間の遅れ後に（単一キャビティ適用においては単一キャビティへ、または複数キャビティ適用においては複数のキャビティの全てへ、第２の材料の十分な量が送出されたことが知られるときに）、キャビティへの第２の材料の送出または流れを停止するために、バルブ４０および／またはスクリュー／バレル３４の作動を指示するようにできる。
【００５１】
第３回ショットが、共通のマニホールド流路５８（図３）を経て全てのキャビティへ同時に送出される数個取りキャビティ適用において、複数のキャビティの全てへの第２回ショットが完了すると、第３回ショットが好ましくは開始される。第２回ショットの完了時に、バルブピン４５０は、図８Ｃに示される位置にある。
図８Ｂに示されるように、ピン４５０が、図８Ｂの位置までさらに引込まれると、第３回ショットノズル内腔４５８の末端部は、ゲート４６４およびキャビティ４６６と流体的に連通する。計量ポットが、第２回ショットの送出に使用される一実施態様において、第２回ショットの終了を、全てのキャビティに付随する全ての計量ポット２９の全吐出し時点を監視することにより、求めることができる。代わりの方法は、全ての個別の計量ポットが吐出されると直ちに、個別のキャビティのそれぞれにおいて第３回ショットの送出を別個に開始することである。図７Ｃおよび７Ｄは、第３回ショットのサイクルの間を通して第３の材料の第３回ショットの送出のための典型的な流れパターンと輪郭を示す。
【００５２】
コントローラ２８のプログラムは、該当するセンサにより検知された種々の特性値の１個以上を処理または利用する命令を含む。例えば、温度、圧力または光学的特性のみを、コントローラへ送信される唯一の信号として使用できるし、およびそのような信号を示す変数を、プログラムに入力して第１回ショットの終点を求めることができる。図２および８Ａ〜８Ｃに示されるように、センサを、種々の異なる位置の１箇所以上に流れる材料の特性を検出かつ検知するために取付けできるし、Ｓ５とＳ６は、金型キャビティにおける材料を検知し、Ｓ９は、ノズル内腔４６０における材料を検知し、およびＳ１０は、アクチュエータ４００用の駆動流体の圧力のような特性を検知する。
【００５３】
コントローラのプログラムまたはアルゴリズムは、第１回ショットの終点が生じるのが求められる根拠として、流量に関連するセンサ信号を利用できる。流量は、例えば、２個のセンサ、例えば、Ｓ５とＳ６が、キャビティ４６６内に流れる材料の圧力または温度または光学的特性を検知する時の時間差により求めることができる。図示されるように、センサＳ５とＳ６は、キャビティ内の流路に沿う種々の位置に最大限の効果が得られるように位置決めされ、Ｓ５は、Ｓ６の上流側にある。Ｓ５とＳ６のような逐次位置決めされるセンサを、センサＳ９が、内腔４６０内の材料特性を検知する仕方と同一の仕方で、ノズル内腔またはマニホールド流路内の材料流れを検知するために、代わりに取付けできるであろう。
【００５４】
圧力または温度または流量のような特性が、射出成形装置の作動構成部材への命令の送信の正確な実施時期を求めるためにプログラムにより使用される場合、最も妥当な最終生成物を生成するサイクルを通して選択検知された特性の輪郭を実験的に求めるために、第１、第２、および／または第３の材料のショットの一連の試行錯誤実験を最初に実施することが好ましい。そのような試行実験の実施中に、一定の／選択されたセンサ位置において存在する、そのような実験的に求められた材料圧力、温度または他の選択された特性の理想的輪郭は、ついで実際の製造サイクル中にセンサから受信した信号と比較するためにプログラムが使用できる目標輪郭データのセットとして保管できる。
プログラムが、実際の製造作業中に受信されたセンサ信号間で、コントローラ２８に格納される目標およびデータ（例えば、キャビティにおける材料圧力）との一致を求めると、プログラムは、例えば、一定のキャビティにおける既知の時間後に注入が完了したこと、または完了するであろうことを判断し、およびバルブ３８またはアクチュエータ４００（図３）に対して、閉止位置まで動くように、かくして第１の材料の第１回ショット注入を終端するように指示できる。
【００５５】
これらおよび他の変更態様は、説明された本発明の範囲に含まれるように、当該技術に有能な者にとり容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】多数キャビティ金型システムの概略図であり、それぞれの金型キャビティは、ホットランナー流路システムを経て加圧された流体材料の共通供給源と流体的に連通し、またそれぞれの金型キャビティは、単一の注入サイクル中に異なる速度で充填する。
【図２】多数キャビティ金型システムの概略図であり、それぞれのキャビティへの材料の送出は、それぞれのキャビティへの材料の流入を監視するセンサから受信した信号により作動が制御されるバルブ／バルブピンを経て制御される。
【図３】単一のキャビティを示す数個取りキャビティ射出成形システムの概略図であり、３種類の異なる材料が、それぞれのキャビティに制御自在に注入される。
【図４】ポリマー材料注入の共通供給源により供給される２個の別個のキャビティの概略側面図であり、材料の単一ショットの間に、それぞれのキャビティにおける注入されたポリマー材料の移行進度を示す。
【図５Ａ】三層予備成形物の概略側面断面図である。
【図５Ｂ】予備成形物の多層壁の一部分の拡大された部分断面図である。
【図６Ａ】図５Ａの予備成形物から製造された吹込成形ボトルの概略側面断面図である。
【図６Ｂ】ボトルの壁の一部分の拡大された部分断面図であり、ボトルの多層壁を具体的に示す。
【図７Ａ】五層物品を形成するために逐次注入されるポリマー材料の第１回ショットの結果としてキャビティに流入するポリマー材料の進度を示す、単一金型キャビティの概略側面断面図である。
【図７Ｂ】五層物品を形成するために逐次注入されるポリマー材料の第２回ショットの結果としてキャビティに流入するポリマー材料の進度を示す、単一金型キャビティの概略側面断面図である。
【図７Ｃ】五層物品を形成するために逐次注入されるポリマー材料の第３回ショットの結果としてキャビティに流入するポリマー材料の進度を示す、単一金型キャビティの概略側面断面図である。
【図７Ｄ】五層物品が形成される、単一金型キャビティの概略側面断面図である。
【図８Ａ】本発明の選択された実施態様に使用可能な三位置アクチュエータ／バルブピンおよび付随する３個の内腔ノズルにおいて流路が閉止された側面断面図である。
【図８Ｂ】本発明の選択された実施態様に使用可能な三位置アクチュエータ／バルブピンおよび付随する３個の内腔ノズルにおいて流路が開放された側面断面図である。
【図８Ｃ】本発明の選択された実施態様に使用可能な三位置アクチュエータ／バルブピンおよび付随する３個の内腔ノズルにおいて、第２回ショットの終了時のバルブピンの位置が示される側面断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
４ システム
１８ マニホールド
２０，２２，３４ スクリュー／バレル
２４，３８，４０ バルブ
２９，５６ 計量ポット
４２ 共通供給流路
４４ マニホールド流路
４６ 供給流路
４８ 流路
３００ 外型
３０３ 心型
４００ アクチュエータ
４５０ バルブピン
４６０ ノズル内腔
４６４ ゲート
４６６ 金型キャビティ
４６８ ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の複数ショットを複数の金型キャビティへ送出する方法であって、
第１の材料の第１回ショットを同時に複数の金型キャビティへ送出するステップと、
前記第１回ショットを送出する前記ステップ中に、対応するキャビティへ送出される材料の容積または流量を示す特性を、それぞれのキャビティについて独自に検知するステップと、
前記第１回ショットを送出する前記ステップ中に、対応するキャビティについて検知された前記特性を示す信号を変数として使用するプログラムに従って、前記第１回ショットを１個以上のキャビティへ送出する前記ステップを独自に停止するステップと、および
前記第１回ショットを送出する前記ステップを停止する前記ステップに引続いて、第２の材料の第２回ショットを同時に前記それらのキャビティへ送出するステップと、を含む方法。
【請求項２】
個別に検知する前記ステップは、前記第１の材料の、圧力、温度、流量、光学的特性、前記キャビティ中への充填量または前記キャビティにおけるレベル、の１つ以上を検知するステップを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
それぞれのキャビティには、前記キャビティと流体的に連通し、かつ前記第１回ショット送出用の第１の内腔を有する対応するノズルが設けられ、前記ノズルは、前記第１の内腔を開閉するバルブピンを有し、また前記第１回ショットを独自に停止する前記ステップは、前記第１の内腔を閉止するステップを含む、請求項１の方法。
【請求項４】
前記第２回ショットを送出するステップは、前記第１回ショットを前記複数のキャビティの全てに送出を停止する前記ステップに引続いて、前記第２回ショットを送出するステップを含む、請求項１の方法。
【請求項５】
前記第１回ショットを送出する前記ステップは、前記第１の材料を単一の射出源から前記複数のキャビティの全てに送出するステップを含む、請求項１の方法。
【請求項６】
前記第２回ショットを送出するステップは、前記第２の材料を別の射出源からそれぞれのキャビティへ送出するステップを含む、請求項１の方法。
【請求項７】
独自に検知する前記ステップは、１箇所以上の流れ位置において前記第１の材料の特性を検知し、前記プログラムは、前記１箇所以上の位置において検知された特性を示す信号を使用して、前記第１の材料の流量または充填量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較する、請求項１の方法。
【請求項８】
前記第１の材料の前記特性は、単一箇所の流れ位置において検知される、請求項７の方法。
【請求項９】
独自に検知する前記ステップは、２箇所の流れ位置において前記第１の材料の特性を検知し、前記プログラムは、前記２箇所の位置において検知された特性を示す信号を使用して、前記第１の材料の流量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較する、請求項１の方法。
【請求項１０】
複数の金型キャビティであって、それぞれのキャビティは、対応するノズルと連通し、前記ノズルは、２種類以上の材料を、その対応する金型キャビティへ送出する、複数の金型キャビティと、
それぞれのノズルは、対応するバルブを有し、かつ前記２種類以上の材料の加圧供給源と連通し、
前記加圧供給源と、およびそれぞれのノズル用のそれぞれバルブとの一方または他方または両方を駆動し、前記ノズルを通して、所定のシーケンスで前記２種類以上の材料それぞれの流れを開始および停止する、駆動機構と、
前記駆動機構と相互接続され、第１の材料の第１回ショットと、および前記第１回ショット後に第２の材料の第２回ショットを、少なくとも送出するように前記駆動機構に指示する命令を含むコントローラと、
前記対応するキャビティへ送出される前記第１の材料の容積または流量を示す特性を検知するそれぞれのキャビティへ関連付けられた１個以上のセンサと、
前記センサからの信号を受信し、それぞれのキャビティにおける前記第１の材料の所定の容積を達成するために、前記受信した信号を変数として使用して、それぞれのキャビティへの前記第１の材料の前記第１回ショットの流れを開始および停止する命令を有するプログラムとを含む射出成型装置。
【請求項１１】
前記センサそれぞれは、圧力センサ、温度センサ、流量計、光学的センサ、もしくは充填量センサまたは位置センサの少なくともいずれかを備える、請求項１０の装置。
【請求項１２】
それぞれのノズルは、前記第１と第２の材料をそれぞれ対応するキャビティへ送出する第１と第２の内腔を有し、それぞれのバルブは、開閉位置間で往復動するピンを備え、前記プログラムは、前記１個以上のセンサからの信号を変数として使用し、前記キャビティのそれぞれを前記第１の材料の所定の容積まで充填するために、前記ピンを開閉位置間で動かすように指示する命令を含む、請求項１０の装置。
【請求項１３】
１個以上のセンサが、それぞれの対応するキャビティ内または中に、前記第１の材料の１箇所以上の位置において配設され、前記プログラムは、前記１箇所以上の位置において検知された特性を示すセンサからの信号を使用して、前記第１の材料の流量または充填量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較する、命令を含む、請求項１０の装置。
【請求項１４】
前記１箇所以上の位置は、前記ノズルの内腔内、または対応するキャビティ内にある、請求項１３の装置。
【請求項１５】
信号センサが、それぞれのキャビティについて１箇所の位置に配設される、請求項１３の装置。
【請求項１６】
少なくとも２個のセンサが、それぞれのキャビティについて２箇所の位置に配設され、前記プログラムは、前記少なくとも２箇所の位置において前記第１の材料の検知された特性を示す前記少なくとも２個のセンサからの信号を使用して、前記第１の材料の流量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較する、命令を含む、請求項１３の装置。
【請求項１７】
材料の複数ショットを複数の金型キャビティへ送出する方法であって、
第１の材料の第１回ショットを前記金型キャビティへ送出するステップと、
前記第１回ショットの送出の前記ステップ中に前記キャビティへ送出される第１の材料の容積または流量を示す特性を検知するステップと、
前記第１回ショットの送出の前記ステップ中に検知された特性を示す信号を変数として使用するプログラムに従って、前記第１回ショットの前記キャビティへ送出する前記ステップを停止するステップと、および
前記第１回ショットを送出する前記ステップを停止する前記ステップに引続いて、第２の材料の第２回ショットを前記キャビティへ送出するステップと、を含む方法。
【請求項１８】
検知する前記ステップは、流れの１箇所以上の位置において前記第１の材料の特性を検知し、前記プログラムは、前記１箇所以上の位置において検知された特性を示す信号を使用して、前記第１の材料の流量または充填量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較するステップを含む請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記第１の材料の前記特性は、流れの単一箇所の位置において検知される、請求項１８の方法。
【請求項２０】
検知する前記ステップは、流れの２箇所の位置において前記第１の材料の特性を検知し、前記２箇所の位置において検知された特性を示す信号を使用して、前記第１の材料の流量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較する、請求項１７の方法。
【請求項２１】
２種類以上の材料を、金型キャビティへ送出する対応するノズルと連通する金型キャビティと、
前記２種類以上の材料の加圧供給源と連通するノズルと、前記加圧供給源と、および前記ノズル用のバルブとの一方または他方または両方を駆動し、前記ノズルを通して、所定のシーケンスで前記２種類以上の材料のそれぞれの流れを開始および停止する、駆動機構と、
前記駆動機構と相互接続され、第１の材料の第１回ショットと、および前記第１回ショット後に第２の材料の第２回ショットを、少なくとも送出するように前記駆動機構に指示する命令を含む、コントローラと、
前記キャビティへ送出される前記第１の材料の容積または流量を示す特性を検知する１個以上のセンサとを備え、
前記コントローラは、前記１個以上のセンサからの信号を受信し、前記キャビティにおける前記第１の材料の所定の容積を達成するために、前記受信した信号を変数として使用して、前記キャビティへの前記第１の材料の前記第１回ショットの流れを開始および停止する命令を有するプログラムを有するコントローラを備えた射出成型装置。
【請求項２２】
前記プログラムは、前記信号を使用して、前記第１の材料の流量を計算するか、もしくは前記検知された特性、または前記検知された特性から計算された値を、目標値と比較する命令を含む、請求項２１の装置。
【請求項１】
材料の複数ショットを複数の金型キャビティへ送出する方法であって、
第１の材料の第１回ショットを同時に複数の金型キャビティへ送出するステップと、
前記第１回ショットを送出する前記ステップ中に、対応するキャビティへ送出される材料の容積または流量を示す特性を、それぞれのキャビティについて独自に検知するステップと、
前記第１回ショットを送出する前記ステップ中に、対応するキャビティについて検知された前記特性を示す信号を変数として使用するプログラムに従って、前記第１回ショットを１個以上のキャビティへ送出する前記ステップを独自に停止するステップと、および
前記第１回ショットを送出する前記ステップを停止する前記ステップに引続いて、第２の材料の第２回ショットを同時に前記それらのキャビティへ送出するステップと、を含む方法。
【請求項２】
個別に検知する前記ステップは、前記第１の材料の、圧力、温度、流量、光学的特性、前記キャビティ中への充填量または前記キャビティにおけるレベル、の１つ以上を検知するステップを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
それぞれのキャビティには、前記キャビティと流体的に連通し、かつ前記第１回ショット送出用の第１の内腔を有する対応するノズルが設けられ、前記ノズルは、前記第１の内腔を開閉するバルブピンを有し、また前記第１回ショットを独自に停止する前記ステップは、前記第１の内腔を閉止するステップを含む、請求項１の方法。
【請求項４】
前記第２回ショットを送出するステップは、前記第１回ショットを前記複数のキャビティの全てに送出を停止する前記ステップに引続いて、前記第２回ショットを送出するステップを含む、請求項１の方法。
【請求項５】
前記第１回ショットを送出する前記ステップは、前記第１の材料を単一の射出源から前記複数のキャビティの全てに送出するステップを含む、請求項１の方法。
【請求項６】
前記第２回ショットを送出するステップは、前記第２の材料を別の射出源からそれぞれのキャビティへ送出するステップを含む、請求項１の方法。
【請求項７】
独自に検知する前記ステップは、１箇所以上の流れ位置において前記第１の材料の特性を検知し、前記プログラムは、前記１箇所以上の位置において検知された特性を示す信号を使用して、前記第１の材料の流量または充填量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較する、請求項１の方法。
【請求項８】
前記第１の材料の前記特性は、単一箇所の流れ位置において検知される、請求項７の方法。
【請求項９】
独自に検知する前記ステップは、２箇所の流れ位置において前記第１の材料の特性を検知し、前記プログラムは、前記２箇所の位置において検知された特性を示す信号を使用して、前記第１の材料の流量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較する、請求項１の方法。
【請求項１０】
複数の金型キャビティであって、それぞれのキャビティは、対応するノズルと連通し、前記ノズルは、２種類以上の材料を、その対応する金型キャビティへ送出する、複数の金型キャビティと、
それぞれのノズルは、対応するバルブを有し、かつ前記２種類以上の材料の加圧供給源と連通し、
前記加圧供給源と、およびそれぞれのノズル用のそれぞれバルブとの一方または他方または両方を駆動し、前記ノズルを通して、所定のシーケンスで前記２種類以上の材料それぞれの流れを開始および停止する、駆動機構と、
前記駆動機構と相互接続され、第１の材料の第１回ショットと、および前記第１回ショット後に第２の材料の第２回ショットを、少なくとも送出するように前記駆動機構に指示する命令を含むコントローラと、
前記対応するキャビティへ送出される前記第１の材料の容積または流量を示す特性を検知するそれぞれのキャビティへ関連付けられた１個以上のセンサと、
前記センサからの信号を受信し、それぞれのキャビティにおける前記第１の材料の所定の容積を達成するために、前記受信した信号を変数として使用して、それぞれのキャビティへの前記第１の材料の前記第１回ショットの流れを開始および停止する命令を有するプログラムとを含む射出成型装置。
【請求項１１】
前記センサそれぞれは、圧力センサ、温度センサ、流量計、光学的センサ、もしくは充填量センサまたは位置センサの少なくともいずれかを備える、請求項１０の装置。
【請求項１２】
それぞれのノズルは、前記第１と第２の材料をそれぞれ対応するキャビティへ送出する第１と第２の内腔を有し、それぞれのバルブは、開閉位置間で往復動するピンを備え、前記プログラムは、前記１個以上のセンサからの信号を変数として使用し、前記キャビティのそれぞれを前記第１の材料の所定の容積まで充填するために、前記ピンを開閉位置間で動かすように指示する命令を含む、請求項１０の装置。
【請求項１３】
１個以上のセンサが、それぞれの対応するキャビティ内または中に、前記第１の材料の１箇所以上の位置において配設され、前記プログラムは、前記１箇所以上の位置において検知された特性を示すセンサからの信号を使用して、前記第１の材料の流量または充填量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較する、命令を含む、請求項１０の装置。
【請求項１４】
前記１箇所以上の位置は、前記ノズルの内腔内、または対応するキャビティ内にある、請求項１３の装置。
【請求項１５】
信号センサが、それぞれのキャビティについて１箇所の位置に配設される、請求項１３の装置。
【請求項１６】
少なくとも２個のセンサが、それぞれのキャビティについて２箇所の位置に配設され、前記プログラムは、前記少なくとも２箇所の位置において前記第１の材料の検知された特性を示す前記少なくとも２個のセンサからの信号を使用して、前記第１の材料の流量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較する、命令を含む、請求項１３の装置。
【請求項１７】
材料の複数ショットを複数の金型キャビティへ送出する方法であって、
第１の材料の第１回ショットを前記金型キャビティへ送出するステップと、
前記第１回ショットの送出の前記ステップ中に前記キャビティへ送出される第１の材料の容積または流量を示す特性を検知するステップと、
前記第１回ショットの送出の前記ステップ中に検知された特性を示す信号を変数として使用するプログラムに従って、前記第１回ショットの前記キャビティへ送出する前記ステップを停止するステップと、および
前記第１回ショットを送出する前記ステップを停止する前記ステップに引続いて、第２の材料の第２回ショットを前記キャビティへ送出するステップと、を含む方法。
【請求項１８】
検知する前記ステップは、流れの１箇所以上の位置において前記第１の材料の特性を検知し、前記プログラムは、前記１箇所以上の位置において検知された特性を示す信号を使用して、前記第１の材料の流量または充填量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較するステップを含む請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記第１の材料の前記特性は、流れの単一箇所の位置において検知される、請求項１８の方法。
【請求項２０】
検知する前記ステップは、流れの２箇所の位置において前記第１の材料の特性を検知し、前記２箇所の位置において検知された特性を示す信号を使用して、前記第１の材料の流量を計算するか、もしくは前記信号または前記信号から計算された値を、目標値と比較する、請求項１７の方法。
【請求項２１】
２種類以上の材料を、金型キャビティへ送出する対応するノズルと連通する金型キャビティと、
前記２種類以上の材料の加圧供給源と連通するノズルと、前記加圧供給源と、および前記ノズル用のバルブとの一方または他方または両方を駆動し、前記ノズルを通して、所定のシーケンスで前記２種類以上の材料のそれぞれの流れを開始および停止する、駆動機構と、
前記駆動機構と相互接続され、第１の材料の第１回ショットと、および前記第１回ショット後に第２の材料の第２回ショットを、少なくとも送出するように前記駆動機構に指示する命令を含む、コントローラと、
前記キャビティへ送出される前記第１の材料の容積または流量を示す特性を検知する１個以上のセンサとを備え、
前記コントローラは、前記１個以上のセンサからの信号を受信し、前記キャビティにおける前記第１の材料の所定の容積を達成するために、前記受信した信号を変数として使用して、前記キャビティへの前記第１の材料の前記第１回ショットの流れを開始および停止する命令を有するプログラムを有するコントローラを備えた射出成型装置。
【請求項２２】
前記プログラムは、前記信号を使用して、前記第１の材料の流量を計算するか、もしくは前記検知された特性、または前記検知された特性から計算された値を、目標値と比較する命令を含む、請求項２１の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図４】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図２】
【図３】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図４】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【公表番号】特表２００９−５３８７６３（Ｐ２００９−５３８７６３Ａ）
【公表日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１３４５０（Ｐ２００９−５１３４５０）
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７００４４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４０４４７
【国際公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（５０２３２６１３０）グラハム パッケージング カンパニー，エル ピー (15)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７００４４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４０４４７
【国際公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（５０２３２６１３０）グラハム パッケージング カンパニー，エル ピー (15)
【Ｆターム（参考）】
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