WO2002002297A1 - Procede d'assemblage - Google Patents

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WO2002002297A1
WO2002002297A1 PCT/JP2001/005728 JP0105728W WO0202297A1 WO 2002002297 A1 WO2002002297 A1 WO 2002002297A1 JP 0105728 W JP0105728 W JP 0105728W WO 0202297 A1 WO0202297 A1 WO 0202297A1
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molded article
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PCT/JP2001/005728
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Minoru Adachi
Shoji Uesugi
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Cluster Technology Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a molded article having a hollow portion. More specifically, a molding that is small enough to be unsuitable for prototyping and requires a cavity
  • a hollow molded article is manufactured by a method such as blow molding in which a gas such as air or nitrogen gas is blown into a molded article while extruding a resin.
  • a method of bonding the individual molded bodies using an adhesive, or joining them using a method such as ultrasonic wave or melting is used.
  • Such blow molding, bonding, and joining techniques are effective for relatively large moldings, but are not suitable for molding fine and precise structures.
  • blow molded articles have the disadvantage that the thickness of the resin varies depending on the gas pressure and amount, and a precise shape cannot be formed inside.
  • the method of bonding is that if the amount of the adhesive is small, the sealing property is lost. If the amount of adhesive is too large, the adhesive will protrude to fill the necessary space, and foreign matter such as dust will adhere to the bonding surface, making it impossible to bond. . These are major issues when considering mass production. Since it is necessary to provide a separate bonding process, there are also problems such as high cost of process management.
  • a molded article for producing the above-mentioned devices such as medical, bio, and micropumps
  • those having chemical resistance, biologic stability, and strength are required.
  • Examples of such a compact include a carbon compact formed from a high-density polycrystalline force obtained from Pitch Coats, or a thermosetting resin powder, which is molded at a high pressure while being heated by a compression molding method, followed by firing. And carbonized products obtained by carbonization.
  • these compacts have a problem that the powder is not completely filled and a ridge between the particles is formed, so that a grain boundary, which is the contour of the powder, is likely to be generated. These grain boundaries tend to cause cracks in the molded body, causing problems such as a decrease in strength.
  • the present invention has been made for the purpose of solving the above problems, and the above problems can be solved by the present invention. That is, the present invention provides the following steps:
  • a step of fixing the injection molded body (a) at a position (scheduled bonding position) molded by a molding die;
  • the present invention relates to a method for producing a molded article having a hollow portion containing:
  • the molded article (b) is an injection molded article (b ′), and the surface to be bonded of the injection molded article (a) or (b ′) protrudes and the pressure at the time of adhesion is reduced to the surface to be bonded. Is sufficiently transmitted to the mold and excess pressure is released at the mold parting surface.
  • the pressure at the time of bonding is a pressure of an ejector pin, a pressure of a piezo element set in a mold, or a pressure by an external pressure generating means connected to the mold.
  • the method includes (5) a step of subjecting the adhesive surface to an ultraviolet ray treatment, a laser single beam treatment, and / or an adhesion aid treatment.
  • the present invention further comprises the following steps:
  • the present invention relates to a method for producing a carbon molded body having a hollow portion.
  • Figure 1 is a schematic diagram showing the micropump discharge section plate and its configuration. You.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a mold used in the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing the operation of the mold when the opening and closing opening of the mold 20 is opened.
  • FIG. 4 is a schematic view showing the operation when positioning the upper member and the lower member to be bonded.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the upper member and the lower member are bonded after positioning.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the ink jet head and its configuration.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of the creation of an inkjet head.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of positioning for bonding an ink jet head.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a state where the ink chamber 1 and the vibration film are bonded after positioning.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing that the parting line of the diaphragm is shifted by a distance P.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a state where the ink chamber 1 set at the bonding position and the vibration film are in contact with each other.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a state where the ink champer and the vibration film are adhered.
  • the injection molded article (a) is molded by a molding die (adhesion schedule). Position), the molded body (b) is placed and moved to this position, the molded body (b) is positioned at the bonding expected position, and the mold is closed and bonded.
  • the resin used for the injection molded article (a) and the molded article (b) adhered thereto there is no limitation, and examples thereof include thermoplastic resins and thermosetting resins (for example, epoxy resins, phenol resins, and unsaturated polyester resins). It is preferable that the same resin is used for the injection molded body (a) and the molded body (b) to be bonded.
  • the molded article (b) may be a molded article obtained by molding such as extrusion molding, compression molding, injection molding, transfer molding, and blow molding. However, in order to efficiently perform integral molding, an injection molded article is required. Is more preferable. In particular, when molding and bonding are performed in the same mold, it is preferable to perform injection molding with the same resin.
  • the molded article (b) may be a molded article (b) previously molded in another mold.
  • the preformed surface (adhesion aid treatment, ultraviolet irradiation treatment, laser beam irradiation treatment, etc.) is applied to the bonding surface of the obtained molded body (b), and then bonded to the injection molded body (a). You can also.
  • molded body (b) a sheet or the like formed by punching a mold may be used.
  • thermosetting resin When using the injection molded article (a) and the injection molded article (b '), it is preferable to use the same thermosetting resin, and it is preferable to use a phenolic resin, in consideration of the adhesion efficiency and the strength.
  • a carbon molded body when used, it is preferable to use a granular phenolic resin. Spherical, especially spherical, phenolic resins are more preferred.
  • a carbon molded body obtained by molding a carbon molded body made of high-density polycrystalline carbon or a thermosetting resin powder at a high pressure while heating by a compression molding method, followed by firing and carbonization.
  • the powder is not completely filled, and a ridge between the particles is formed, so that a grain boundary, which is the contour of the powder, is likely to be generated, and a crack is easily generated in the formed body, resulting in problems such as a decrease in strength.
  • a granular resin is used and injection-molded, it is finely filled, so that no grain boundaries are formed after firing, and a strong molded body can be obtained.
  • the injection molded body (a) and the molded body (b) are bonded to each other by fixing the injection molded body (a) at a position (planned bonding position) where the injection molded body (a) is molded by a molding die, and molding at the planned bonding position.
  • the body (b) is placed and moved in the molding die to be positioned at the bonding expected position, and then the die is closed and the tightening force at this time is used.
  • Adhesion aids such as spraying can be used.
  • the injection-molded articles (a) and (b) are the same resin as such an adhesion aid, the same resin is used to perform fusion bonding at the time of adhesion, so that strong adhesion is obtained. It is.
  • the mold release agent When a mold release agent is used during molding, the mold release agent may precipitate on the bonding surface and hinder the bonding.Therefore, the bonding surface is treated with laser light irradiation, ultraviolet irradiation, etc., or the release agent is removed. May be treated with methylene dichloride (adhesion aid), and then the mold may be tightened and bonded using the tightening force.
  • the bonding surface is treated with laser light irradiation, ultraviolet irradiation, etc., or the release agent is removed. May be treated with methylene dichloride (adhesion aid), and then the mold may be tightened and bonded using the tightening force.
  • the clamping force of the mold is sufficient, but the pressure of the agitator bin and the metal It is preferable to use the pressure of a piezo element set in the mold or the pressure from an external pressure generating means connected to the mold.
  • both the injection-molded product (a) and the molded product (b) are injection-molded products made of a true spherical phenolic resin
  • the phenolic resin is finely filled and, when fired, forms grain boundaries.
  • a carbon molded body having a strong bond can be obtained.
  • the firing is performed in an inert gas atmosphere. Prior to firing, the shape may be corrected. Straightening is performed by pressing using a heated mold or a heated jig.
  • the inert gas used for firing is not particularly limited as long as it is a gas that does not react with carbon at a high temperature, but argon gas, nitrogen gas, and the like are preferable in terms of availability.
  • the firing of the phenolic resin is performed at 500 to 200 ° C.
  • the carbon molded body can be a vitreous (firing temperature around 800 ° C) or amorphous (firing temperature around 1500 ° C) carbon molded body.
  • the rate of temperature rise during firing is preferably 30 to 70 ° CZ.
  • firing is performed at 150 to 160 ° C. at a heating rate of 50 ° C./min.
  • a molded article having improved chemical strength, chemical resistance, heat resistance, and biochemical stability can be obtained.
  • a phenolic resin is used, it is preferably in the form of granules, and among the granules, a spherical shape is more preferable.
  • a truly spherical phenolic resin may be used.
  • the granular phenolic resin can be obtained by a method such as suspension polymerization.
  • the resin has a particle size of 2 to 500 // m, preferably 5 to 50 ⁇ m, most preferably 5 to 10 ⁇ m.
  • the carbon compact obtained by firing shrinks and becomes smaller. This means that in the process up to the injection molding bonding, the shape is large, the mold and the like can be made large, and the bonding area is large, so it is easy to handle. It is also a very good point in making precision parts.
  • the bonding method of the present invention is bonding performed in a mold, and is a method of filling a resin with a resin by injection, opening the mold after molding to some extent, and bonding with another member. If an adhesive aid is used, it is possible to perform bonding even after the resin has hardened considerably after filling the molding resin into the mold. In addition, since bonding is performed by the mold during molding, the irregularities in dimensions due to shrinkage after molding and the misalignment that occur in the conventional method of taking out from the mold and bonding after cooling are eliminated. In addition, since an adhesive is not necessarily required, problems when using the adhesive (for example, generation of burrs, poor sealing performance, etc.) do not occur.
  • the bonding method of the present invention it is possible to achieve a precise (100 ⁇ m or less bonding width) and a head ink of a micropipeter or an on-demand ink jet printer which requires a complete seal.
  • Ultra-precision bonding such as bonding between the chamber and the vibrating membrane is also possible, and an easily and completely sealed bonded body can be obtained.
  • the compression molding method cannot flow the resin to the fine parts, whereas the injection molding method completely melts the resin and melts the metal. Since the resin is injected into the mold by applying pressure, a molded article having a complicated shape can be easily manufactured, and the subsequent process of the present invention mass-produces a component made of the same pressure-resistant molded article.
  • Example 1 Creation of micro pump discharge section plate
  • micro-pump discharge plate of micro-droplet discharge device Will be described.
  • the micropump discharge plate 1 shown in FIG. 1 (a) includes a lower member 2 shown in FIG. 1 (b) and an upper member 3 shown in FIG. 1 (c).
  • the upper member 3 having a fine structure shown in FIG. 1 (c) can be obtained, for example, by inserting a molding piece produced by a rigging process into a mold and performing injection molding. In addition to the rigging process, the molding piece can be produced by electric discharge heating, cutting, or a combination thereof.
  • the mold 20 includes a core base 17, a core 16 provided on the core base 17, an upper mold 15 and a die 19.
  • Pressure generating means 8 is provided at a portion of the core base 17 that contacts the mold 2 of the lower member 2 provided on the core 16. Further, on both sides of the mold 2 of the lower member 2, reference pins 6 and 7 for positioning are provided, and fitting holes 9 and 10 provided on the die 19 for positioning are provided respectively. , ⁇ is fitted.
  • a spool 4 for injecting resin and a runner 5 are detachably attached to the upper mold 15, and the upper mold 3 of the upper member 3 and the mold 2 of the lower member 2 provided on the die 19 are attached to the upper mold 15.
  • Supply resin also, fitting holes 12 and 13 for positioning are provided on both sides of the mold 3 of the upper member 3.
  • the fitting holes 12 and 13 are provided at the same interval and the same size as the fitting holes 9 and 10, respectively. Therefore, the reference pins 6 and 7 are fitted into the fitting holes 12 and 13 respectively.
  • Molds 2 and 3 ' are formed so that the resin molded by each mold is pressed at an accurate position to form a precise molded body.
  • the upper mold 15 has an opening / closing opening 18. By opening the opening / closing opening 18, the die 19 rises, and accordingly, the fitting holes 9 and 10 rise. Associate pins 6 and 7 are exposed.
  • the die 19 is connected to an actuator 14 connected to the driving means 11. Move die 19 to the left in Fig. 2 By moving 1 2 and 1 3 to the positions of reference pins 6 and 7, respectively, and closing the opening 18, the fitting holes 1 2 and 13 are inserted into the reference pins 6 and 7, respectively. Is done.
  • a method of manufacturing the micropump discharge section plate 1 shown in FIG. 1 will be described using the mold 20 having such a configuration.
  • thermosetting resin is injected into the mold 3 of the upper member 3 and the mold 2 ′ of the lower member 2 provided on the die 19 through the spool 4 and the runner 5 shown in FIG.
  • the mold 2 of the lower member 2 is located at a fixed position, and a pressure generating means 8 is provided below the mold 2 ′ as necessary.
  • the lower member 2 does not need to be taken out of the mold, and is fixed at the formed position (position to be bonded).
  • opening the opening and closing opening 18 of the upper mold 15 raises the die 19 as shown in FIG.
  • the fitting holes 9 and 10 rise, and the reference pins 6 and 7 are exposed from the fitting holes 9 and 10.
  • the runner gate 21 including the spool 4 and the runner 5 which are detachably attached is removed.
  • the die 14 is pushed by the actuator 14 in the direction of the arrow (from right to left in the drawing), and the reference pins 6 and 7 arranged on the core 16 are pressed. It is positioned so that the fitting holes 12 and 13 are located at the positions. That is, positioning is performed.
  • the obtained micro pump discharge section plate 1 can be fired if necessary.
  • a carbon molded body having a hollow portion is obtained.
  • a molded body with improved chemical strength, chemical resistance, heat resistance, biochemical stability, and mechanical strength is obtained.
  • the ink jet head 30 in FIG. 6A is an ultra-precision ink jet head, and is composed of an ink chamber 31 (FIG. 6 (b)) and a vibration film 32 (FIG. 6 (c)).
  • the ink chamber 31 has a nozzle 31a, an ink chamber 31b, a restrictor 31c, and an ink supply chamber 31d.
  • the size of the nozzle 31a is 20 to 50 ⁇ m in diameter.
  • the size of the ink chamber 31b is about lmmX O. ImmXO.
  • the restrictor 31c is a very small one having a width of about 0.03mm and a depth of about 0.03mm.
  • the diaphragm 32 has a foot portion 32a.
  • the ink chamber 31 for filling and printing the ink in such a small space is formed of resin, and is adhered to the vibration film 32 (32a is a foot portion) in a mold, so that the ink jet head 30 is formed. Created.
  • FIG. 7 shows a device substantially similar to that of FIG. 2, in which resin is injected through a spool 4 and a runner 5 which are detachably attached to a mold 31 of an ink chamber 31 and a mold 32 of a diaphragm 32. It is a device for molding. Reference pins 6 and 7 for positioning are provided on both sides of the mold 31 of the ink chamber 31, respectively, and are respectively fitted into fitting holes 9 and 10 provided on the die 19 for positioning. Have been. Fitting holes 12 and 13 for positioning are provided on both sides of the mold 32 ′ of the diaphragm 32. The fitting holes 12 and 13 are provided at the same interval and the same size as the fitting holes 9 and 10, respectively.
  • the upper mold 15 has an opening / closing opening 18. By opening the opening / closing opening 18, the die 19 rises, and accordingly, the fitting holes 9 and 10 rise. Associate pins 6 and 7 are exposed.
  • the die 19 is connected to an actuator 14 connected to the driving means 11.
  • the raised die 19 is moved to the left in FIG. 7, the fitting holes 12 and 13 are moved to the positions of the reference pins 6 and 7, respectively, and the opening / closing opening 18 is closed.
  • the mating holes 12 and 13 are inserted into the reference pins 6 and 7, respectively, and the mold 32 of the diaphragm 32 is positioned.
  • thermosetting resin is injected into the mold 31 'of the ink chamber 31 and the mold 3'2 of the diaphragm 32 provided in the die 19 through the spool 4 and the runner 5 shown in FIG.
  • the mold 31 of the ink chamber 31 is located at a fixed position, and a pressure generating means 8 is provided below the mold 31 'as necessary.
  • the ink chamber 131 does not need to be taken out of the mold, and is fixed at a formed position (position to be bonded).
  • the die 19 has good precision, for example, a groove.
  • a working guide is provided.
  • the parting line of the vibrating membrane 32 is shifted to the die side by a distance P as shown in FIG. That is, in FIG. 10, the parting line is shifted upward by P.
  • the distance P is generally 5 to 15 ⁇ , but is not limited.
  • FIG. 11 shows a state in which the ink chamber 131 set at the bonding position and the vibration film 32 are in contact with each other.
  • the parting line of the vibrating membrane 32 moves upward by the distance ⁇ , only the resulting protrusion ⁇ ⁇ ⁇ becomes the bonding pressure, and the compression deformation is also this amount.
  • the bonding pressure is applied by the clamping force of the mold, all the extra pressure generated by the clamping force of the mold is absorbed by the butting portion between the die and the core, and the force actually applied to the bonding surface during bonding is Appropriate pressure and no extra deformation.
  • a pressure such as a pressure generated by an ejecting operation or a pressure generated by a piezo element or the like by the external pressure generating means 8
  • bonding can be performed with an appropriate pressure.
  • the obtained ultra-precision inkjet head can be fired to obtain a carbon molded body in the same manner as in Example 1.
  • FIG. Outlet plate 1 Using a phenolic resin (manufactured by Kanebo Co., Ltd .: trade name Bellpearl S890) and the apparatus shown in FIG. Outlet plate 1 was made.
  • the injection molding temperature was 120 ° C. Under an argon atmosphere, the temperature was raised to 1600 ° C at a heating rate of 50 ° C / min and baked at 1600 ° C for 2 hours. The cooling was performed at a cooling rate of 10 ° CZ. By this firing, the shrinkage of the micropump discharge plate 1 was 20% based on the value before firing.
  • the bulk density after firing was 1.50, and the porosity was 0. Industrial applicability
  • the method of the present invention can be easily and completely bonded because the bonding can be performed in the molding die. Also, there is an advantage that it is not necessary to prepare jigs and tools for bonding and no special equipment as bonding equipment is required. Furthermore, when bonding, the positioning of the molded object to be bonded is performed reliably, so compared to the conventional method of removing the molded body and then performing bonding, it is very much more effective for bonding precise and fine parts. This is an effective method. When a phenolic resin is used, it can be carbonized by further firing after bonding. Carbonized moldings have excellent chemical resistance, are biochemically stable, have very good heat resistance, and have great industrial value.

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Description

技術分野
本発明は、 中空部を有する成形体の製造方法に関する。 さらに詳しくは、 プロゥ成形には不適切な程小さく、 かつ空洞の部分を必要とする成形物を形 明
成する方法に関する。
田 背景技術
近年、 医療、 バイオ研究分野でも遺伝子治療、 遺伝子工学に関する研究が 進むにつれ、 微量試薬の調合が要求されるようになってきており、 従来のシ リンジ方式から微量液滴を分注できるような分注方式の転換が要求されつつ ある。 また、 微細構造を有するマイクロポンプの分野では耐食性 (耐薬品 性) の材料でかつ高速処理のために、 ノズルピッチの狭い高集積ヘッドが求 められている。 このように、 微細な中空部を有する成形体の需要が高まって レヽる。
ところで、 一般に、 中空成形体は、 樹脂を押し出しながら空気、 窒素ガス などの気体を成形物の中に吹き込むブ口一成形などの方法で製造されている。 また、 內部に所望の形状を形成したい場合、 個々の成形体を接着剤を使用し て接着するか、 超音波、 溶融などの方法を用いて接合するなどの方法が用い られている。 このようなブロー成形、 接着、 接合技術は比較的大きな成形物 には有効であるが、 微細で精密な構造物の成形には適切な技術ではない。 例 えば、 ブロー成形法による成形物は、 ガス圧力、 量によって樹脂の厚みが異 なる、 精密な形を内部に作れないという欠点がある。
また、 接着による方法も、 接着剤の量が少ないとシール性が無くなる、 接 着剤が多すぎると接着剤がはみだして必要な空間が埋まる、 ゴミなどの異物 が接着面に付着することにより接着ができなくなるなどの問題が生じるため、 微細構造物の製造には不向きである。 これらは量産を考える場合、 大きな問 題となる。 カロえて、 接着工程を別に設ける必要があるので、 工程管理のコス トが高いなどの問題も生じる。
そのため、 中空部、 特に微細構造の中空部を有する成形体の新たな製造方 法が望まれている。
他方、 上記医療、 バイオ、 マイクロポンプなどの装置を作成する成形体と しては、 耐薬品性、 生ィヒ学的な安定性を有し、 強度があるものが要求される。 このような成形体としては、 ピッチゃコータスから得られる高密度多結晶力 ーポンから作成されたカーボン成形体、 あるいは熱硬化性樹脂粉体を圧縮成 形法で加熱しながら高圧で成形し、 焼成してカーボン化して得られるカーボ ン成形体などが挙げられる。 し力 し、 これらの成形体では粉体の充填が完全 に行われず、 粒子間のプリッジが出来るために粉体の輪郭である粒界が生じ やすいという問題がある。 この粒界により、 成形体に亀裂が生じ易くなり、 強度が低下するなどの問題が生じる。
そこで、 微細構造を有する中空部を有する成形体であって、 耐薬品性に優 れ、 強度も高い成形体を、 簡便に製造する方法が望まれている。 発明の開示
本発明は、 上記課題を解決することを目的になされたものであり、 本発明 により上記課題が解決される。 すなわち、 本発明は以下の工程:
( 1 ) 射出成形体 (a ) を成形金型により成形した位置 (接着予定位置) に 固定する工程;
( 2 ) 該接着予定位置に射出成形体 (a ) と接着すべき成形体 (b ) を該成 形金型内に載置移動させる工程; (3) 該成形体 (b) を接着予定位置に位置決めする工程;および、
(4) 金型を閉じて接着する工程:
を含む中空部を有する成形体の製造方法に関する。
好ましい実施態様においては、 前記成形体 (b) が射出成形体 (b ' ) で あり、 前記射出成形体 (a) または (b ' ) の接着予定面が突出して接着時 の圧力が接着予定面に十分に伝達され、 かつ、 過剰な圧力を金型のパーティ ング面で逃がす。
好ましい実施態様においては、 前記接着時の圧力が、 ェジェタトピンの圧 力、 金型内にセットしたピエゾ素子の圧力、 または金型に接続された外部か らの圧力発生手段による圧力である。
さらに好ましい実施態様においては、 (5) 接着面を紫外線処理、 レーザ 一光線処理、 およぴ /または接着助剤処理する工程を含む。
本発明は、 さらに、 以下の工程:
(1) フエノール系樹脂からなる射出成形体 (a) を成形金型により成形し た位置 (接着予定位置) に固定する工程;
(2) 該接着予定位置に該射出成形体 (a) と接着すべきフ ノール系樹脂 からなる射出成形体 (b) を該成形金型内に載置移動させる工程;
(3) 該射出成形体 (b) を接着予定位置に位置決めする工程;
(4) 必要に応じて、 接着面を紫外線照射処理、 レーザー光線照射処理、 お よひンまたは接着助剤処理する工程;
(5) 金型を閉じて接着する工程;および
( 6 ) 得られた成形体を不活性雰囲気中で焼成する工程を含む、
中空部を有するカーボン成形体の製造方法に関する。 図面の簡単な説明
図 1は、 マイクロポンプ吐出部プレートおよびその構成を示す模式図であ る。
図 2は、 本発明に用いる金型の模式図である。
図 3は、 金型 2 0の開閉口を開けた場合の金型の動作を示す図である。 図 4は、 接着する上部部材と下部部材の位置決めをするときの動作を示す 模式図である。
図 5は、 位置決め後、 上部部材と下部部材とを接着する状態を示す模式図 である。
図 6は、 インクジエツトへッドおよびその構成を示す模式図である。
図 7は、 インクジェットへッドの作成の模式図を示す。
図 8は、 ィンクジェットへッドの接着における位置決めの模式図である。 図 9は、 位置決め後、 インクチャンバ一と振動膜とを接着する状態を示す 模式図である。
図 1 0は、 振動膜のパーテイングラインを距離 Pだけずらしたことを示す 模式図である。
図 1 1は、 接着位置にセットされたインクチャンバ一と振動膜とが接触し た状態を示す模式図である。
図 1 2は、 インクチャンパ一と振動膜とが接着した状態を示す模式図であ る。 発明を実施するための最良の形態
本発明の中空部を有する成形体の製造方法は、 射出成形体 (a ) と成形体 ( b ) とを接着するに際し、 射出成形体 (a ) を成形金型により成形した位 置 (接着予定位置) に固定し、 この位置に成形体 (b ) を載置移動させ、 成 形体 (b ) を接着予定位置に位置決めし、 金型を閉じて接着することに特徴 がある。
射出成形体 (a ) およびこれと接着する成形体 (b ) に用いる樹脂に特に 制限はなく、 熱可塑性樹脂、 熱硬化性樹脂 (例えば、 エポキシ系樹脂、 フエ ノール系樹脂、 不飽和ポリエステル系樹脂) などが挙げられる。 この射出成 形体 (a ) と接着する成形体 (b ) とは、 同じ樹脂を用いることが好ましい。 成形体 (b ) は、 押し出し成形、 圧縮成形、 射出成形、 トランスファ成形、 ブロー成形などの成形で得られた成形体であってもよいが、 一体成形を効率 よく行うためには、 射出成形体である方が好ましい。 特に、 成形と接着とを 同一金型内で行う場合には、 同一樹脂で射出成形を行うことが好ましい 成形体 (b ) は、 別の金型で予め成形された成形体 (b ) でもよい。 得ら れた成形体 (b ) の接着面に接着に最適な前処理 (接着助剤処理、 紫外線照 射処理、 レーザー光線照射処理など) を施しておいて、 射出成形体 (a ) と 接着させることもできる。
また、 成形体 (b ) として、 型を打ち抜いて作成したシートなどを用いて あよい。
射出成形体 (a ) と射出成形体 (b ' ) とを用いる場合、 接着効率と強度 などを考慮すると、 同一の熱硬化性樹脂を用いることが好ましく、 フエノー ル系樹脂を用いることが好ましい。 特にカーボン成形体とする場合には、 粒 状のフエノール系樹脂を用いることが好ましい。 球状、 特に真球状のフエノ ール系樹脂がより好ましい。 上記のように、 高密度多結晶カーボンから作成 されたカーボン成形体、 あるいは熱硬化性樹脂粉体を圧縮成形法で加熱しな がら高圧で成形し、 焼成してカーボン化して得られるカーボン成形体では粉 体の充填が完全に行われず、 粒子間のプリッジが出来るために粉体の輪郭で ある粒界が生じやすく、 成形体に亀裂が生じ易くなり、 強度が低下するなど の問題が生じる。 し力 し、 粒状の樹脂を用い、 これを射出成形すると細密に 充填されるので焼成後に粒界が生じることがなく、 強固な成形体が得られる。 射出成形体 (a ) と成形体 (b ) との接着は、 射出成形体 (a ) を成形金 型により成形した位置 (接着予定位置) に固定し、 この接着予定位置に成形 体 (b ) を該成形金型内に載置移動させて接着予定位置に位置決めし、 つい で、 金型を閉じて、 この時の締め力を利用して行う。
射出成形体 (a ) と成形体 (b ) との接着には、 特に接着剤は必要ではな いが、 接着面に成形樹脂を溶解させた希釈液を噴霧する、 成形材の微細パゥ ダーを噴霧するなど、 接着助剤を用いることができる。 このような接着助剤 として、 射出成形体 (a ) と (b ) とが同じ樹脂である場合、 この樹脂と同 じ樹脂を用いることにより、 接着時に溶融結合するので、 強固な接着が得ら れる。
成形に際して離型剤を用いる場合、 離型剤が接着面に析出し、 接着を妨げ る虞があるので、 接着面をレーザー光照射、 紫外線照射などの処理、 あるい は離型剤を除くための二塩化メチレン (接着助剤) 処理を行い、 その後、 金 型を締め、 締め力を利用して接着してもよい。
なお、 金型に離型用のテフロン入り鍍金などの表面処理を施すか、 テフ口 ンスパッタ処理を施すなどの処置をすることにより、 離型を確実にする方法 を採用する方が、 接着を妨げるような量の離型剤を加えないで済むので好ま しい。
射出成形体 (a ) と成形体 (b ) の接着圧としては、 金型の締め力でも十 分であるが、 さらに外部から接着面に均等に圧力がかかるように、 ェジエタ トビンの圧力、 金型内にセットしたピエゾ素子の圧力、 または金型に接続さ れた外部からの圧力発生手段による圧力を用いることが好ましい。
ピエゾ素子を用いる場合、 ピエゾ素子は超音波振動を伴っているので、 成 形後未だ硬化が完了していない 2つの成形物を接着する面に摩擦熱が発生し、 さらに振動により 2つの接着層が旨く擦り合わされて融合することで、 強固 で、 シール性能に優れた接着が可能となる。
接着に際し過剰な圧力がかかる場合、 金型のパーティング面で圧力を逃が すことが好ましい。 この方法は、 例えば金型のパーテイングラインを射出成 形体 (b ' ) の金型側にも設けておき、 接着時に射出成形体 (a ) がパーテ イング面を突出させ、 そのことにより過剰の圧力が負荷されても樹脂の変形 力以上の圧力がかからないため、 有効な方法である。
射出成形体 (a ) と成形体 (b ) がともに真球状のフユノール系樹脂から なる射出成形体である場合、 フエノール系樹脂が細密に充填され、 これを焼 成すると、 粒界を形成することなく、 強固な結合を有するカーボン成形体が 得られる。 焼成は不活性気体雰囲気下で行われる。 焼成に先立って、 形状の 矯正を行ってもよい。 矯正は加熱した金型、 もしくは加熱した治工具を用い てプレスして行われる。
焼成に用いる不活性気体としては、 高温で炭素と反応しない気体であれば 特に制限はないが、 アルゴンガス、 窒素ガスなどが入手可能性の点から好ま しレ、。 フエノール系樹脂の焼成は、 5 0 0〜2 0 0 0 °Cで行われる。 フエノ ール系樹脂の焼成温度により、 カーボン成形体はガラス質 (焼成温度 8 0 0 °C前後) 、 あるいはアモルファス質 (焼成温度 1 5 0 0 °C前後) のカーボ ン成形体となり得る。 アモルファス質のカーボン成形体を得る場合、 焼成時 の昇温速度は 3 0 ~ 7 0 °CZ分であることが好ましい。 好ましくは、 5 0 °C /分の昇温速度で、 1 5 0 0〜 1 6 0 0 °Cで焼成する。 焼成により、 耐薬品 性、 耐熱性、 生化学的に安定な、 機械的強度が向上した成形体が得られる。 フエノール系樹脂を用いる場合、 粒状のものが好ましく、 粒状の中でも球 状がより好ましく、 真球状のフエノール系樹脂であってもよレ、。 粒状のフエ ノール系樹脂は、 懸濁重合などの方法で得ることができる。 樹脂の粒径は、 2〜5 0 0 // m、 好ましくは、 5〜5 0 ^ m、 最も好ましくは、 5〜 1 0 μ mでめる。
焼成して得られるカーボン成形体は、 収縮して小さくなる。 このことは、 射出成形接着までの行程では、 形が大きく、 金型なども大きく作れる点およ び接着面積も大きいので取扱易く、 そして、 焼成後は小さくなるので、 微細 で精密な部品を作る上で非常に優れた点でもある。
本発明の接着方法は、 金型内で行う接着であり、 射出により樹脂を金型に 充填した後、 ある程度成形した時点で金型を開き、 他の部材と接着する方法 である。 そして、 接着助剤を用いれば、 成形樹脂を金型に充填後樹脂の硬化 が相当進んだ段階でも接着を行なうことが可能である。 さらに、 金型により 成形中に接着させるので、 金型から取り出して冷却後に接着する従来の方法 において生じる、 成形後の収縮による寸法の狂いや、 接着ズレが解消される。 また、 必ずしも接着剤を必要としないので、 接着剤を用いる場合の不具合 (例えば、 バリの発生、 シール性能が劣るなど) が発生しない。
本発明の接着方法を用いることにより、 精密 ( 1 0 0 μ mかそれ以下の接 着幅) で、 かつ完全なシールを要求されるマイクロピぺッターやオンディマ ンドインクジエツトプリンターのへッドのインク室と振動膜の接着のような 超精密接着も可能であり、 簡単にかつ完全なシール接着された成形体が得ら れる。
さらに、 本発明の接着方法と圧縮成形法とを比較した場合、 圧縮成形法は、 細部の微細な部分に樹脂を流動できないのに対し、 射出成形法は、 完全に樹 脂を溶融させて金型内へ樹脂を圧力をかけて射出するため、 複雑形状の成形 体を容易に製造できる上、 本宪明のその後のプロセスにより、 同一形状の力 一ボン成形体からなる部品が量産される。 実施例
以下、 本発明を、 実施例に基づいて説明するが、 本発明はこの実施例に限 定されない。 (実施例 1 :マイクロポンプ吐出部プレートの作成)
図 1〜 5に基づいて、 微量液滴吐出装置のマイクロポンプ吐出部プレート の作製を説明する。 図 1 ( a ) に示されるマイクロポンプ吐出部プレート 1 は、 図 1 ( b ) に示す下部部材 2と図 1 ( c ) に示される上部部材 3とから 構成されている。 図 1 ( c ) の微細な構造を有する上部部材 3は、 例えば、 金型として、 リガプロセスにより作製した成形駒を金型にはめ込み、 射出成 形することにより得られる。 なお、 成形駒はリガプロセスのほかに、 放電加 ェ、 切削加工またはそれらを併用することにより作製できる。
まず、 本発明に用いられる金型 2 0について、 図 2に基づいて説明する。 金型 2 0は、 コアベース 1 7とコアベース 1 7の上に設けられたコア 1 6と、 上部金型 1 5とダイ 1 9とから構成されている。 コア 1 6に設けられた下部 部材 2の金型 2, と接するコアベース 1 7の部位には圧力発生手段 8が設け られている。 さらに、 下部部材 2の金型 2, の両側には、 位置合わせのため の基準ピン 6および 7が設けられ、 ダイ 1 9に設けられた位置合わせのため の嵌合穴 9および 1 0にそれぞれ、 揷嵌されている。
上部金型 1 5には、 樹脂を注入するスプール 4とランナー 5とが着脱自在 に取り付けられ、 ダイ 1 9に設けられた上部部材 3の金型 3, と下部部材 2 の金型 2, に樹脂を供給する。 また、 この上部部材 3の金型 3, の両側には、 位置合わせのための嵌合穴 1 2および 1 3が設けられている。 この嵌合穴 1 2および 1 3は、 それぞれ、 前記嵌合穴 9および 1 0と同じ間隔、 同じ大き さに設けられている。 従って、 この嵌合穴 1 2および 1 3には、 基準ピン 6 および 7がそれぞれ揷嵌される。 金型 2, と金型 3 ' とは、 それぞれの金型 で成形された樹脂が正確な位置で圧着され、 精密な成形体を構成するように 形成されている。
上部金型 1 5は、 開閉口 1 8を有しており、 この開閉口 1 8を開けること により、 ダイ 1 9が上昇し、 これに伴って嵌合穴 9および 1 0が上昇し、 基 準ピン 6、 7が露出する。 ダイ 1 9は駆動手段 1 1に接続されたァクチユエ 一ター 1 4と接続されている。 ダイ 1 9を図 2の左方向に移動させ、 嵌合穴 1 2および 1 3を、 それぞれ、 基準ピン 6および 7の位置にまで移動させ、 開閉口 1 8を閉じることにより、 この嵌合穴 1 2および 1 3は、 基準ピン 6 および 7にそれぞれ挿嵌される。
このような構成を有する金型 2 0を用いて、 図 1に記載のマイクロポンプ 吐出部プレート 1の製造方法を説明する。
まず、 図 2に示すスプール 4とランナー 5を通して、 ダイ 1 9に設けられ た上部部材 3の金型 3, と下部部材 2の金型 2 ' に熱硬化性樹脂を注入する。 下部部材 2の金型 2, は、 固定された位置にあり、 この金型 2 ' の下部には 必要に応じて圧力発生手段 8が備えられている。 この下部部材 2は、 金型か ら出される必要はなく、 成形した位置 (接着予定位置) に固定される。
樹脂を注入した後、 上部金型 1 5の開閉口 1 8を開けることにより、 図 3 に示すようにダイ 1 9が上昇する。 このダイ 1 9の上昇により、 嵌合穴 9お ょぴ 1 0が上昇し、 基準ピン 6、 7が嵌合穴 9および 1 0から露出する。 こ のとき、 着脱自在に取り付けられたスプール 4とランナー 5からなるランナ ーゲート 2 1は取り除かれる。
次に、 図 4に示すように、 ァクチユエ一ター 1 4によりダイ 1 9が矢印の 方向 (図面の右から左へ向かう方向) に押され、 コア 1 6に配置された基準 ピン 6および 7の位置に嵌合穴 1 2および 1 3がそれぞれ位置するように定 位される。 すなわち、 位置決めがされる。
基準ピン 6および 7の位置に嵌合穴 1 2および 1 3がそれぞれ、 定位され たら、 図 5に示すように、 金型 1 5の開閉口 1 8を閉じる。 開閉口 1 8を閉 じると基準ピン 6および 7が嵌合穴 1 2および 1 3に揷嵌され、 上部成形体 3と下部成形体 2とが正確な位置で圧着され、 成形体が形成される。 この圧 着された成形体を加熱することにより、 接着され、 図 1 ( a ) で示されるマ イク口ポンプ吐出部プレート 1が得られる。
得られたマイクロポンプ吐出部プレート 1は、 必要に応じて、 焼成するこ とにより、 中空部を有するカーボン成形体が得られる。 カーボン成形体とす ることにより、 耐薬品性、 耐熱性、 生化学的に安定な、 機械的強度が向上し た成形体となる。 (実施例 2 :超精密ィンクジェットへッドの製造)
図 6に示す超精密ィンクジェットへッドを図 7の装置を用いて製造する方 法を、 図 7〜図 12に基づいて、 説明する。 図 6 (a) のインクジェットへ ッド 30は、 超精密インクジェットヘッドであり、 インクチャンバ一 31 (図 6 (b) ) と振動膜 32 (図 6 (c) ) とから構成されている。 インク チャンバ一 31はノズル 31 a、 インク室 31 b、 リストリクター 31 c、 インク供給室 31 dを有している。 ノズル 31 aの大きさは直径 20〜50 μ mである。 インク室 31 bの大きさは、 lmmX O. ImmXO. 1 mm 程度であり、 リストリクター 31 cは、 幅が 0. 03 mm、 深さが 0. 03 mm程度の非常に小さなものである。 振動膜 32はフット部 32 aを有して いる。 このように小さな空間にインクを充填して印字するインクチャンバ一 31を樹脂で成形し、 かつ金型内で振動膜 32 ( 32 aはフット部) と接着 することにより、 インクジエツトへッド 30が作成される。
まず、 図 7の金型の説明をする。 図 7は、 図 2とほぼ同様の装置であり、 インクチャンバ一 31の金型 31, と振動板 32の金型 32, とに着脱自在 に取付けたスプール 4とランナー 5を介して樹脂を射出し、 成形する装置で ある。 インクチャンバ一 31の金型 31, の両側には、 位置合わせのための 基準ピン 6および 7が設けられ、 ダイ 19に設けられた位置合わせのための 嵌合穴 9および 10にそれぞれ、 揷嵌されている。 振動板 32の金型 32' の両側には、 位置合わせのための嵌合穴 12および 13が設けられている。 この嵌合穴 12および 13は、 それぞれ、 前記嵌合穴 9および 10と同じ間 隔、 同じ大きさに設けられている。 従って、 この嵌合穴 12および 13には、 基準ピン 6および 7がそれぞれ揷嵌される。 インクチャンパ一 3 1の金型 3 1, と振動板' 3 2の金型 3 2, とは、 それぞれの金型で成形されたインクチ ヤンバー 3 1および振動板 3 2とが正確な位置で圧着され、 精密な成形体を 構成するように形成されている。
上部金型 1 5は、 開閉口 1 8を有しており、 この開閉口 1 8を開けること により、 ダイ 1 9が上昇し、 これに伴って嵌合穴 9および 1 0が上昇し、 基 準ピン 6、 7が露出する。 ダイ 1 9は駆動手段 1 1に接続されたァクチユエ 一ター 1 4と接続されている。 上昇したダイ 1 9を図 7の左方向に移動させ、 嵌合穴 1 2および 1 3を、 それぞれ、 基準ピン 6および 7の位置にまで移動 させ、 開閉口 1 8を閉じることにより、 この嵌合穴 1 2および 1 3は、 基準 ピン 6および 7にそれぞれ挿嵌され、 振動板 3 2の金型 3 2, が位置決めさ れる。
以下、 図 7〜図 1 2に基いて、 超精密インクジェットヘッド 6を作成する 方法を説明する。 図 7に示すスプール 4とランナー 5を通して、 ダイ 1 9に 設けられたインクチャンバ一 3 1の金型 3 1 ' と振動板 3 2の金型 3 '2, に 熱硬化性樹脂を注入する。 インクチャンバ一 3 1の金型 3 1, は、 固定され た位置にあり、 この金型 3 1 ' の下部には必要に応じて圧力発生手段 8が備 えられている。 このインクチャンバ一 3 1は、 金型から出される必要はなく、 成 した位置 (接着予定位置) に固定される。
射出成形後、 図 8に示すように、 開閉口 1 8を開くことにより、 ダイ 1 9 が上昇し、 嵌合穴 9、 1 0に揷嵌されていた基準ピン 6、 7が外れる。 スプ ール 4とランナー 5からなるランナーゲート 2 1を取り出した後、 ァクチュ エーター 1 4を作動させて、 ダイ 1 9を図の左方向にスライドさせ、 ダイ 1 9に設けられた嵌合穴 1 2および 1 3が基準ピン 6および 7の位置に定位す るように、 ダイ 1 9を移動させる。 すなわち、 位置決めされる。
なお、 図示していないが、 ダイ 1 9には、 例えば、 ァリ溝などの、 精度良 く動作するガイドが備えられている。
所定の位置までダイ 1 9を移動させ、 図 9に示すように開閉口 1 8を閉じ て、 再度金型を締め込むことにより、 基準ピン 6、 7は、 それぞれ、 嵌合穴 1 2、 1 3に揷嵌され、 インクチャンバ一 3 1と振動膜 3 2とが接着される。 この後、 適切な圧力と、 必要に応じて圧力発生手段 8を用レ、、 接着を行なう。 この接着に際し、 圧力が接着面に十分かかるようにするために、 図 1 0に 示すように、 振動膜 3 2のパーテイングラインを距離 Pだけダイ側にずらす。 すなわち、 図 1 0においてパーテイングラインを上方に Pだけずらす。 距離 Pは一般に 5〜1 5 μ ΐηであるが、 限定されない。
図 1 1は、 接着位置にセットされたインクチャンバ一 3 1と振動膜 3 2と が接触したところを示す。 振動膜 3 2のパーテイングラインが距離 Ρの分だ け上方に移動したことにより、,生じる突起分 Ρだけが接着圧力になり圧縮変 形もこの分だけになる。 すなわち、 金型の締め付け力により接着圧力を加え ると、 金型締め付け力によって発生する余分な圧力は、 全てダイとコアの突 き当て部で吸収され、 実際に接着時に接着面にかかる力は適正な圧力となり、 余分な変形を起こさない。 さらに、 外部圧力発生手段 8により、 例えば、 ェ ジェタト動作によつて発生する圧力、 ピエゾ素子などで発生する圧力などの 圧力を加えることにより、 適正な圧力で接着できる。
この方法により、 非常に微細な空間と接着しろが 3 0 // m程の微細な接着 を行うことができ、 さらに、 完全なシール性能が保証される。
得られた超精密インクジェットヘッドは、 実施例 1と同様、 焼成してカー ボン成形体とすることができる。
(実施例 3 )
フエノール系樹脂 (鐘紡株式会社製:商品名ベルパール S 8 9 0 ) を用い て、 図 2に記載の装置を用いて、 実施例 1の操作を行い、 マイクロポンプ吐 出部プレート 1を作成した。 射出成形温度は 120°Cであった。 アルゴン雰囲 気下で、 昇温速度 50°C/分で 1600°Cまで上昇させ、 1600°Cで 2時間焼成した。 冷却は冷却速度 1 0 °CZ分で行った。 この焼成により、 マイクロポンプ吐出 部プレート 1の収縮率は、 焼成前を基準にすると 2 0 %であった。 焼成後の 嵩密度は 1 . 5 0、 気孔率は 0であった。 産業上の利用可能性
従来の接着は、 成形後金型から取り出し、 そして、 接着すべき成形体とを 接着するという 2度の手間をかけていた。 これに対して、 本発明の方法は、 成形金型内で接着することができるので、 接着が簡単にかつ完全にできる。 また、 接着用の治工具類を準備する必要がなく接着設備としての特別な設備 を必要としないという利点がある。 さらに、 接着の際、 接着すべき成形体の 位置決めが確実に行われるため、 従来の、 成形体を取り出してから接着を行 なう方法と比べて、 精密で微細な部分の接着には非常に有効な方法である。 また、 フエノール系樹脂を用いた場合、 接着した後、 さらに焼成してカーボ ン化することができる。 カーボン化した成形体は、 耐薬品性に優れ、 生化学 的に安定で耐熱性も非常に良好であり、 工業的な価値は大である。

Claims

請求の範囲
1. 以下の工程:
(1) 射出成形体 (a) を成形金型により成形した位置 (接着予定位置) に 固定する工程;
(2) 該接着予定位置に射出成形体 (a) と接着すべき成形体 (b) を該成 形金型内に載置移動させる工程;
(3) 該成形体 (b) を接着予定位置に位置決めする工程;および、
(4) 金型を閉じて接着する工程:
を含む、 中空部を有する成形体の製造方法。
2. 前記成形体 (b) が射出成形体 (b ' ) であり、 前記射出成形体 (a) または (b ' ) の接着予定面が突出して接着時の圧力が接着予定面に十分に 伝達され、 かつ、 過剰な圧力を金型のパーティング面で逃がす、 請求項 1に 記載の中空部を有する成形体の製造方法。
3. 前記接着時の圧力が、 ェジェタトピンの圧力、 金型内にセットしたピエ ゾ素子の圧力、 または金型に接続された外部からの圧力発生手段による圧力 である、 請求項 2に記載の中空部を有する成形体の製造方法。
4. さらに、 (5) 接着面を紫外線照射処理、 レーザー光線照射処理、 およ び Zまたは接着助剤処理する工程を含む、 請求項 1から 3のいずれかの項に 記載の中空部を有する成形体の製造方法。
5. 以下の工程:
(1) フ ノール系樹脂からなる射出成形体 (a) を成形金型により成形し た位置 (接着予定位置) に固定する工程;
(2) 該接着予定位置に該射出成形体 (a) と接着すべきフエノール系樹脂 からなる射出成形体 (b) を該成形金型内に載置移動させる工程;
(3) 該射出成形体 (b) を接着予定位置に位置決めする工程;
(4) 必要に応じて、 接着面を紫外線照射処理、 レーザー光線照射処理、 お ょぴ Zまたは接着助剤処理する工程;
(5) 金型を閉じて接着する工程;および
( 6 ) 得られた成形体を不活性雰囲気中で焼成する工程を含む、
中空部を有するカーボン成形体の製造方法。
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