JP5629292B2 - 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 - Google Patents
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- B29C2949/3032—Preforms or parisons made of several components having components being injected
- B29C2949/3034—Preforms or parisons made of several components having components being injected having two or more components being injected
- B29C2949/3036—Preforms or parisons made of several components having components being injected having two or more components being injected having three or more components being injected
- B29C2949/3038—Preforms or parisons made of several components having components being injected having two or more components being injected having three or more components being injected having more than three components being injected
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/16—Making multilayered or multicoloured articles
- B29C45/1603—Multi-way nozzles specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/25—Solid
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (12)
- 材料の複数のショットを複数の金型キャビティに送出する方法であって、
前記複数の金型キャビティのそれぞれのものについて、前記キャビティの内部における又はその内部への流れの2つの場所においてセンサを提供するステップと、
第1材料の第1回ショットを前記複数の金型キャビティに同時に送出するステップと、
前記キャビティの内部における又はその内部への前記第1材料の容積又は流れを示す特性をそれぞれのキャビティについて前記2つの場所において独立的に検知するステップと、
前記金型キャビティが既定の充填容積に到達することになる又は到達した時期を推定するべく前記第1回ショットの送出の際に前記キャビティについて前記2つの場所にお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つ又は複数のキャビティに送出する前記ステップを独立的に停止するステップであって、前記プログラムは、前記2つの場所における前記検知された特性を示す前記信号を使用し、前記第1材料の流量又は充填容積を算出するか又は前記信号又は前記信号から算出された値をターゲット値と比較する、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を停止する前記ステップの後に第2材料の第2回ショットを全てのキャビティに対して同時に送出するステップと、を有する方法。 - それぞれのキャビティは、前記キャビティと流体連通すると共に前記第1回ショットの送出のための第1ボアを具備する対応するノズルを具備し、前記ノズルは、前記第1ボアを開閉するべく適合されたバルブピンを具備し、且つ、前記第1回ショットを独立的に停止する前記ステップは、前記第1ボアを閉鎖するステップを有する請求項1記載の方法。
- 前記第2回ショットを送出する前記ステップは、前記複数のキャビティのすべてのものに対する前記第1回ショットの送出を停止した後に前記第2回ショットを送出するステップを有する請求項1記載の方法。
- 前記第1回ショットを送出する前記ステップは、単一の注入源から前記複数のキャビティのすべてのものに前記第1材料を送出するステップを有する請求項1記載の方法。
- 前記第2回ショットを送出する前記ステップは、別個の注入源からそれぞれのキャビティに前記第2材料を送出するステップを有する請求項1記載の方法。
- 独立的に検知する前記ステップは、前記第1材料の容積を検知するステップを有する請求項1記載の方法。
- 独立的に検知する前記ステップは、前記第1材料の流れを検知するステップを有する請求項1記載の方法。
- それぞれのノズルは、前記第1及び第2材料をそれぞれ前記キャビティに送出するための第1及び第2ボアを具備し、前記バルブピンは、前記第1及び第2ボアを開閉するための位置の間において往復運動し、且つ、前記プログラムは、前記キャビティを前記第1材料の既定の容積に充填するべく前記位置の間において運動するように前記バルブピンを制御するための命令を含む請求項2記載の方法。
- 前記2つの場所は、前記ノズルの前記ボアの内部又は前記キャビティの内部に位置する請求項1記載の方法。
- 前記プログラムは、前記第1材料の前記流量を算出する請求項1記載の方法。
- 前記プログラムは、前記第1材料の前記充填容積を算出する請求項1記載の方法。
- 前記ノズルは、前記第1及び第2材料の加圧された供給源と連通し、
駆動メカニズムが、前記供給源の一方のもの又は他方のもの或いは両方と、前記ノズルの前記バルブピンと、を駆動し、前記駆動メカニズムは、既定のシーケンスにおいて前記ノズルを通じた前記第1及び第2材料のそれぞれのものの流れを開始及び停止し、
前記駆動メカニズムに相互接続されたコントローラは、前記センサから1つ又は複数の信号を受信し、且つ、少なくとも前記第1材料の前記第1回ショット及び前記第1回ショットの後の前記第2材料の前記第2回ショットを送出するべく前記駆動メカニズムを制御する請求項2記載の方法。
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