WO2016047732A1 - 溶融器、及びそれを用いた射出装置、並びに、射出成形品及びその製造方法、部材間の接合体の製造方法 - Google Patents

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outlet
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博明 川崎
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Definitions

  • the present invention relates to a melter for melting an injection material, an injection apparatus using the same, an injection molded product, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of a joined body between members.
  • a melter is provided in the injection apparatus.
  • the melter is provided with a plurality of through holes (melting holes), and the injection material is melted through the through holes.
  • a nozzle part is disposed on the outlet side of the melter, and the injection material (molten resin) melted in the melter is injected from the nozzle part to the outside.
  • an injection molded product can be manufactured by sending the molten resin injected from the nozzle portion into the mold, or a joined body between members made of the molten resin can be formed.
  • the present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to provide a melting device that can improve the melting efficiency and an injection device that has improved the injection efficiency as compared with the prior art. It is to provide.
  • Another object of the present invention is to provide an injection molded product excellent in quality, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a joined body between members using the injection apparatus of the present invention.
  • the present inventor firstly sets the dimensions of the inlet side and the outlet side of the through hole formed in the melter in order to improve the melting efficiency.
  • the present inventors have found that the inclined shape of the inner wall surface of the through-hole formed in the melter is optimized, and have completed the present invention.
  • the melter in the present invention has a through-hole, and one opening of the through-hole is an inflow port, and the other opening is an outflow port, and opens from the inflow port to the outflow port of the through-hole.
  • the inner wall surface of the through hole is formed as an inclined surface so that the width is narrow, the opening width of the inflow port is 4.1 mm to 10 mm, and the opening width of the outflow port is 1.0 mm to 4 mm. 0.5 mm.
  • the inner wall surface of the through hole is formed as an inclined surface so that the opening width becomes narrower from the inlet to the outlet of the through hole.
  • the inflow port is opened larger than the outflow port, it is easy to guide the injection material into the inflow port of the through hole.
  • the injection material is melted in the melter and guided in the direction of the outlet.
  • the inner wall surface of the through-hole is an inclined surface, so that it is easily guided smoothly in the direction of the outlet and the opening width of the outlet is flown.
  • the opening width of the inlet is 4.1 mm to 10 mm
  • the opening width of the outlet is 1.0 mm to 4.5 mm.
  • the opening width of the inflow port is preferably 4.1 mm to 6 mm, and the opening width of the outflow port is preferably 1.0 mm to 2.9 mm.
  • the lower limit of the opening width of the outlet is more preferably 1.6 mm.
  • the length of the through hole from the inlet to the outlet is 30 mm to 200 mm.
  • excellent melting efficiency can be obtained. That is, if the length dimension is too short, the melt path from the inlet to the outlet becomes short, and the undissolved material of the injection material tends to be generated.
  • the length dimension is too long, the inner wall surface approaches the vertical surface, and the relative increase of the amount of heat, airtightness and extrusion pressure on the outlet side with respect to the inlet side decreases, and the melting efficiency tends to decrease.
  • a length dimension is too long, it will lead to the enlargement of a melter.
  • the opening width of the inlet is 4.1 mm to 10 mm
  • the opening width of the outlet is 1.0 mm to 4.5 mm
  • the length of the through hole is 30 mm to 200 mm.
  • a gentle slope that is continuous with the slope and is gentler than the slope is formed on the inlet side.
  • the melter according to the present invention has a through-hole, and one opening of the through-hole is an inflow port, and the other opening is an outflow port, and opens from the inflow port to the outflow port of the through-hole.
  • the inner wall surface of the through-hole is formed as an inclined surface so that the width is narrow, and a gentle inclined surface that is continuous with the inclined surface and gentler than the inclined surface is formed on the inlet side. It is characterized by being.
  • the inner wall surface of the through hole is formed as an inclined surface so that the opening width becomes narrower from the inlet to the outlet of the through hole.
  • the inflow port is opened larger than the outflow port, it is easy to guide the injection material into the inflow port of the through hole.
  • the injection material is melted in the melter and guided in the direction of the outlet.
  • the inner wall surface of the through-hole is an inclined surface, so that it is easily guided smoothly in the direction of the outlet and the opening width of the outlet is flown.
  • the inflow side is a gentle slope.
  • the inlet can be easily widened on the inlet side, and the injection material can be more easily guided into the inlet of the through hole.
  • the melting efficiency on the outlet side can be increased.
  • the injection material can be expected to be shredded at the edge of the inlet. As a result, it is possible to reduce the injection material remaining on the inlet surface of the melter, and to suppress the unmelted injection material. Is possible.
  • the configuration of the present invention it is possible to improve the melting efficiency and extend the life.
  • the opening angle of the inclined surface is ⁇ 1 and the opening angle of the gentle slope is ⁇ 2, it is preferable that the relationship ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 120 ° is satisfied.
  • the ⁇ 2 is more preferably 30 ° to 120 °.
  • the ⁇ 2 is more preferably 30 ° to 90 °.
  • the ⁇ 2 is most preferably 30 ° to 60 °. If the opening angle ⁇ 2 is smaller than 30 °, the difference from the opening angle ⁇ 1 is reduced, and the effect of suppressing the injection material remaining on the inlet surface of the melter and the shredding effect on the injection material are reduced.
  • the opening angle ⁇ 2 is larger than at least 120 °, the gentle slope provided on the inlet side is too gentle, and the injection material is likely to be deposited in the middle of the gentle slope on the inlet side. It is easy to lead to enlargement.
  • by restricting the opening angle ⁇ 2 within the above range as in the present invention it is possible to more effectively improve the melting efficiency while ensuring miniaturization of the melting device.
  • An injection device includes a cylinder, the melter according to any one of the above disposed in the cylinder, a nozzle portion disposed on the outlet side of the melter, and heating the melter. And heating means for performing, and pressurizing means for injecting the injection material melted by the melter from the nozzle portion to the outside.
  • heating means for performing, and pressurizing means for injecting the injection material melted by the melter from the nozzle portion to the outside since it is possible to suppress the occurrence of undissolved residue of the injection material, it is possible to suppress the occurrence of clogging due to the accumulation of undissolved residue in the through hole and the undissolved residue discharged through the melter. As a result, it is possible to feed the injection material appropriately melted from the melter toward the nozzle portion, to apply an appropriate injection pressure to the nozzle portion, and to improve the injection efficiency.
  • the injection apparatus in the present invention is operated fully automatically.
  • the injection-molded product in the present invention is characterized by being formed using the above-described injection apparatus.
  • the injection molded product is preferably made of a resin selected from engineering plastics or super engineering plastics.
  • the injection-molded product is molded with polyetheretherketone.
  • the method for producing an injection molded product according to the present invention is characterized by being formed using the injection apparatus described above.
  • the manufacturing method of the joined body between the members in this invention is formed using the injection apparatus as described above. In the present invention, it is possible to form an injection molded product having excellent quality and a joined body between members.
  • the first melter according to the present invention has a through-hole, and one opening of the through-hole is an inflow port, and the other opening is an outflow port, from the inflow port of the through-hole to the outflow port.
  • the inner wall surface of the through hole is formed as an inclined surface so that the opening width becomes narrower toward the opening, the opening width of the inlet is 4.1 mm to 10 mm, and the opening width of the outlet is 1.0 mm. It is characterized by being -4.5 mm.
  • the second melter in the present invention has a through-hole, and one opening of the through-hole is an inflow port, and the other opening is an outflow port, and the flow from the inflow port of the through-hole
  • the inner wall surface of the through hole is formed as an inclined surface so that the opening width becomes narrower toward the outlet, and a gentle slope that is continuous with the inclined surface and gentler than the inclined surface is formed on the inlet side. It is formed.
  • the injection material can be expected to be shredded at the edge of the inlet, and as a result, the injection material remaining on the inlet surface of the melter can be reduced.
  • the configuration of the present invention it is possible to improve the melting efficiency and extend the life.
  • the joined body between the injection molded product and the member in the present invention is formed by using the above-described injection apparatus, and thereby, the joined body between the injection molded product and the member having excellent quality is formed. Is possible.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the melting device as the first embodiment, which appears by cutting in the height direction along the line AA shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the melting device as the first embodiment, which appears by cutting in the height direction along the line AA shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a melting device as a second embodiment, which appears by cutting in the height direction along the line AA shown in FIG. 5. It is a cross-sectional schematic diagram of the injection apparatus in embodiment different from FIG. 1, and shows the state which supplied the resin pellet. It is a cross-sectional schematic diagram of the injection apparatus which shows the state which moved the melter which can be moved up and down (reciprocating movement) from the state of FIG.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an injection device showing a state in which the melter is moved downward from the state of FIG. 9 and molten resin is injected from the nozzle portion to the outside.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an injection apparatus in the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the injection apparatus showing a state in which resin pellets are supplied to the injection apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a joining process for joining members using the injection apparatus according to the present embodiment.
  • the injection device 1 includes a cylinder 2, a melter 3 disposed in the cylinder 2, a nozzle portion 4 located at the tip of the injection device 1, a heating means for heating the melter 3, and a molten resin. And pressurizing means for pressing and ejecting the nozzle part 4 to the outside.
  • the melter 3 shown in FIG. 1 is fixed in the cylinder 2.
  • the melter 3 is disposed on the tip 2a side (the lower side in FIG. 1) of the cylinder 2.
  • a plunger 5 is provided as a pressurizing means.
  • the plunger 5 is disposed on the rear end 2 b side (the upper side in FIG. 1) of the cylinder 2 with respect to the melter 3.
  • a predetermined interval is left between the melter 3 and the plunger 5.
  • the plunger 5 is supported by the driving means so as to be movable up and down (reciprocating). 1 and 2, the plunger 5 that can move up and down is in the position most retracted in the rear end direction of the cylinder 2, and FIG. 3 shows the state of FIG. ) Shows the state of movement.
  • the cylinder 2 is formed in an elongated cylindrical shape having a substantially constant inner diameter and outer diameter from the front end 2a to the rear end 2b, but the shape is not particularly limited.
  • the shape of the cylinder 2 is not particularly limited as long as the fuser 3 can be fixed in the cylinder 2 and the plunger 5 as a pressurizing unit can be moved up and down.
  • the cylinder 2 can be a square with a hollow inside.
  • the material of the cylinder 2 is not particularly limited, it is preferable to use iron or stainless steel having a high iron content because heating is required to be performed quickly.
  • the cylinder 2 is provided with a pellet supply port 2c.
  • the pellet supply port 2c is positioned between the fuser 3 fixed to the front end 2a side of the cylinder 2 and the plunger 5 in a state of retreating in the rear end 2b direction (upward direction in the drawing) of the cylinder 2. It is formed in a hole shape communicating with the internal space.
  • a tubular supply pipe 12 is connected to the pellet supply port 2c.
  • the upper end of the supply pipe 12 communicates with a storage unit 18 that stores a large number of resin pellets (injection materials), and the resin pellets are supplied from the storage unit 18 through the supply pipe 12 to the pellet supply port 2c.
  • the storage unit 18 is a hopper, for example. Further, the storage unit 18 is provided with a screw conveyance and a pneumatic device, and the resin pellets can be forcibly introduced into the supply pipe 12. In addition, a storage part is not provided but it can also supply with a pipe from a distance by screw conveyance or pneumatic feeding.
  • the plunger 5 includes a pressing portion 5a and a cylindrical outer peripheral side surface portion 5b provided around the pressing portion 5a and formed toward the rear end 2b of the cylinder 2. As shown in FIG. 1, the size of the pressing portion 5 a matches the inner diameter of the cylinder 2, and the space area of the cylinder 2 from the pressing portion 5 a to the rear end 2 b of the cylinder 2 is blocked by the plunger 5. It is in a state. Note that a hard heat-resistant synthetic resin is fixed to the front surface (lower surface side in the drawing) of the pressing portion 5a as necessary. This insulates between the melter 3 and the plunger 5 so that the heat of the melter 3 is not taken away by the plunger 5, and the plunger 5 is heated so that the heat is not conducted to the drive unit 8. be able to.
  • the plunger 5 is connected to the drive unit 8, and the plunger 5 is supported by the drive force of the drive unit 8 so as to move up and down (reciprocate) in the cylinder 2.
  • a drive transmission shaft (9) 9 is disposed between the drive unit 8 and the plunger 5, and the “drive means” includes the drive unit 8 and the drive transmission shaft 9. is doing.
  • the drive unit 8 is a motor drive unit
  • the drive transmission shaft 9 is a rack shaft
  • a pinion gear (not shown) is arranged between the motor drive unit and the rack shaft
  • the drive means is the motor drive unit and the rack. It has a shaft and a pinion gear.
  • the cross-sectional shape of the drive transmission shaft ( ⁇ ) 9 is, for example, a circle, but the shape is not limited.
  • heating means 6 for heating the melter 3 is provided on the outer periphery of the cylinder 2.
  • the heating means 6 is a structural member that heats the melting device 3 from the outer peripheral surface of the cylinder 2, and is preferably configured in a cylindrical shape so that the heat conductivity to the melting device 3 is good. is there.
  • the heating means 6 is provided at a position opposite to the melting device 3 (so as to surround the outer periphery of the melting device 3).
  • the heating means 6 is formed by winding an IH heater or the like.
  • the heating means 6 is preferably an electromagnetic induction device, that is, an IH (Induction Heating) coil, and an IH coil is wound around a heat insulating material coil bobbin made of resin or ceramic.
  • IH Induction Heating
  • a band heater may be used.
  • the heating means 6 is not limited to the above-described one, and any other heating device that can be used in the present invention may be used.
  • the cylinder 2 is preferably provided with a thermocouple, and the temperature of the cylinder 2 can be adjusted to a set value.
  • the melter 3 is provided with a plurality of through holes (melting holes) 10 in the height direction. Further, the shape of the outer peripheral surface of the fuser 3 and the shape of the inner wall surface of the cylinder 2 are matched so that the entire outer peripheral surface of the fuser 3 is in contact with the inner wall surface of the cylinder 2. Therefore, for example, if the inner wall surface (hollow part) of the cylinder 2 is cylindrical, the outer peripheral surface of the melter 3 is also formed in a cylindrical shape having the same diameter.
  • the opening on the upper surface side of the melter 3 of each through-hole 10 is an inflow port, and the opening on the lower surface side of the melter 3 in each through-hole 10 is an outflow port.
  • the material of the melter 3 is preferably a material having a large heat capacity and good thermal conductivity, or a metal having excellent heat resistance. Specifically, copper, beryllium copper, brass, stainless steel, gold, chrome steel, nickel chrome steel, molybdenum steel, tungsten, and the like are used, but the material is not particularly limited. And it becomes possible to suppress effectively the melt
  • a head portion 11 including a nozzle portion 4 is provided at the tip 2 a of the cylinder 2.
  • the head unit 11 includes a nozzle unit 4, a funnel unit 13, and a connection unit 14.
  • the head part 11 is connected to the cylinder 2 via the connection part 14.
  • the material of the head portion 11 is preferably a material having good heat conduction, and specifically, beryllium copper or copper is desirable.
  • a large number of solid resin pellets (injection material) P are supplied from the storage unit 18 into the cylinder 2 through the supply pipe 12.
  • the material of the resin pellet P is not particularly limited, various resins such as polypropylene (PP), ABS, polycarbonate (PC) / ABS, polyacetal (POM), vinyl chloride, polyolefin, and nylon are preferably applied.
  • resin of the resin pellet P engineering plastic or super engineering plastic can be used as the resin of the resin pellet P.
  • the resin pellet P has a diameter of about 1 to 1.5 mm or a size having a long side, for example.
  • the resin pellets P When the resin pellets P reach the melter 3, the resin pellets P enter the through holes (melting holes) of the melter 3 from the inlet (upper surface in the drawing). The resin pellets P that have entered the respective through holes 10 are pressed to the outlet side (the lower surface side in the drawing) of the respective through holes 10 by the resin pellets P that flow in later. At this time, the melting device 3 is maintained at a temperature at which the resin pellets P are melted via the heating means 6.
  • the resin pellets P that have flowed into the respective through holes 10 are partially softened by the heat from the melter 3.
  • the driving means is driven to drive the plunger 5 as the pressurizing means in the direction of the nozzle portion 4 (downward direction in the figure).
  • the entire large number of resin pellets P positioned between the inlet side surface (upper surface in the drawing) of the melting device 3 and the lower surface of the pressing portion 5a of the plunger 5 are pressed against each other.
  • the pellet supply port 2 c is closed by the plunger 5 by the downward movement of the plunger 5.
  • the resin pellets P that have flowed into the through holes 10 of the melter 3 by the movement of the plunger 5 are also pressurized.
  • the resin pellets P are pressurized in each through-hole 10 to be in an airtight state, and further melted by the heat from the melter 3, so that the molten resin q passes from the outlet (lower surface side) of the melter 3 to the head. It flows into the part 11.
  • the molten resin q is pressurized while being kept in a high airtight state, and injected from the nozzle portion 4 to the outside.
  • the nozzle portion 4 is positioned in the connection space portion 23 provided between the members 21 and 22, and the molten resin q injected from the nozzle portion 4 is filled in the connection space portion 23.
  • the filled molten resin q is then cooled to become a solid and becomes a bonding resin 24 for bonding the members 21 and 22 together.
  • the injection time of the molten resin q by the injection device 1 is several hundred milliseconds to several seconds (for example, about 1 second).
  • the molten resin q is appropriately filled between the members 21 and 22 using a mold called an adapter.
  • the molten resin is injected into an upper mold 30 and a lower mold 31 such as a mold, a silicon mold, or a resin mold, and an injection molded product. 32 can be manufactured.
  • the melter 3 in the present embodiment will be described.
  • the melter 3 is provided with a plurality of through holes 10.
  • the melting device 3 has a function for passing the resin pellets P through the respective through holes 10 to melt the resin pellets P.
  • the resin pellet P remains undissolved, clogging of the through hole 10 is likely to occur.
  • the melter 3 is required to have a configuration that can effectively suppress the occurrence of unmelted resin pellets P when the molten resin is produced.
  • FIG. 5 is a perspective view of the melting device in the present embodiment.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the melting device as the first embodiment, which appears by cutting along the line AA shown in FIG. 5 in the height direction.
  • the melter 3 has a cylindrical shape, but as already described, the shape of the outer peripheral surface of the melter 3 can be appropriately changed according to the shape of the inner wall surface of the cylinder 2.
  • the melter 3 has an upper surface 3a, a lower surface 3b, and an outer peripheral surface 3c located between the upper surface 3a and the lower surface 3b.
  • the upper surface 3a and the lower surface 3b are surfaces that face each other and are parallel to each other.
  • the melter 3 is formed with a plurality of through holes 10 provided from the upper surface 3a to the lower surface 3b (in the height direction (Z)).
  • the opening at the upper surface 3a of each through hole 10 is an inflow port 10a, and the opening at the lower surface 3b is an outflow port 10b (see FIG. 6).
  • the number of through holes 10 can be arbitrarily set, but it is preferable that there are a plurality of through holes 10. Further, for example, the number of the through holes 10 is set so that the ratio of the total area of the inlets 10 a of each through hole 10 to the area of the upper surface 3 a (inlet surface) of the melting device 3 is 50% or more. It is preferable to do.
  • the plurality of through holes 10 may be regularly arranged or randomly arranged, but the entire upper surface (inlet port surface) 3a and the entire lower surface (outlet port surface) 3b are all penetrated uniformly. By fusing the holes 10, the melting efficiency can be increased.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the melting device as the first embodiment, which appears by cutting in the height direction along the line AA shown in FIG.
  • each through hole (melting hole) 10 the inner wall surface 10c of the through hole 10 is formed as an inclined surface so that the opening width gradually becomes narrower from the inflow port 10a to the outflow port 10b.
  • Each through hole 10 is preferably formed in a direction parallel to the height direction (Z) from the inflow port 10a to the outflow port 10b.
  • Each through hole 10 is preferably in the shape of a truncated cone, and specifically, a truncated cone or a truncated pyramid can be presented. 5 and 6, each through hole 10 has a truncated cone shape.
  • the opening width of the inlet 10a of each through hole 10 is T1
  • the opening width of the outlet 10b of each through hole 10 is T2.
  • the opening width T1 is larger than the opening width T2.
  • the opening width T1 and the opening width T2 can be obtained as the opening diameter.
  • the opening width T1 and the opening width T2 indicate the longest straight line width among the sides or the diagonal lines.
  • the opening width T1 is adjusted within the range of 4.1 mm to 10 mm, and the opening width T2 is adjusted within the range of 1.0 mm to 4.5 mm.
  • the expression “lower limit value to upper limit value” includes the lower limit value and the upper limit value.
  • Resin pellets P are introduced into the melter 3 from the inlets 10a of the through holes 10 of the melter 3 shown in FIG. 6 and are heated and pressurized to be in a molten state, and the molten resin flows into the outlets 10b of the through holes 10. Spilled from.
  • the inlet 10a of each through-hole 10 is opened larger than the outlet 10b. For this reason, it is easy to guide the resin pellet P (injection material) into the inflow port 10 a of the through hole 10.
  • the opening width T1 of the inlet 10a within the range of 4.1 mm to 10 mm, the sizes of various commercially available resin pellets can be substantially covered, and the resin pellets P are appropriately guided into the inlet 10a. Can do.
  • the resin pellets P are melted in the melter 3 and discharged to the outside from the outlet 10b.
  • the inner wall surface 10c of the through hole 10 is an inclined surface, the molten resin can be smoothly guided toward the outlet 10b.
  • the opening width T2 of the outlet 10b narrower than the opening width T1 of the inlet 10a, the amount of heat and the extrusion pressure on the outlet 10b side can be increased, and the molten resin is appropriately supplied from the outlet 10b. Can be drained into.
  • the opening width T1 of the inlet 10a is 4.1 mm to 10 mm
  • the opening width T2 of the outlet 10b is 1.0 mm to 4.5 mm.
  • the resin pellet P ( It becomes possible to suppress the unmelted residue of the injection material) as compared with the conventional case.
  • the “melting efficiency” can be defined by, for example, the injection amount from the nozzle unit 4 of the injection device 1, and a state where a constant injection amount can be obtained for a certain period is a state where the melting efficiency is excellent. It can be said. Or the melt
  • the inventor adjusts the opening widths T1 and T2 within the above range, uses polypropylene (PP) for the resin pellet P, sets the cylinder temperature to about 230 ° C., and determines whether or not the resin pellet P remains undissolved. It was measured. As a result, it was found that the resin pellet P did not remain undissolved. Moreover, it turned out that the injection quantity from the nozzle part 4 of the injection apparatus 1 is substantially constant at about several g / sec in continuous use. Even when the cylinder temperature was about 190 ° C., it was confirmed that the resin pellet P did not remain undissolved.
  • PP polypropylene
  • the length dimension H1 from the inlet 10a to the outlet 10b of the through hole 10 is preferably 30 mm to 200 mm.
  • the length dimension H1 is determined by a dimension in a direction parallel to the height direction (Z) from the inlet 10a to the outlet 10b.
  • the length dimension H1 of each through hole 10 was set within the range of 30 mm to 200 mm. Thereby, excellent melting efficiency can be obtained. That is, if the length dimension is too short, the melting path from the inlet to the outlet is shortened, and the resin pellet P is likely to remain undissolved.
  • the length dimension H1 is more preferably 70 mm to 150 mm.
  • the resin pellet P is more effectively dissolved by adjusting the length of the through hole 10 together with the opening widths of the inlet 10a and the outlet 10b of the through hole 10 appropriately. It becomes possible to improve the melting efficiency.
  • the opening width T1 of the inlet 10a is preferably 4.1 mm to 6 mm.
  • the opening width T2 of the outlet 10b is preferably 1.0 mm to 2.9 mm.
  • the lower limit value of the opening width T2 of the outlet 10b is more preferably 1.6 mm.
  • opening width T2 of the outlet 10b of 3 mm When an experiment was conducted with an opening width T2 of the outlet 10b of 3 mm, the resin pellets P could be slightly melted. For this reason, when opening width T2 of the outflow port 10b shall be 2.9 mm or less, it is suitable when suppressing a melt
  • the opening width T1 of the inlet 10a and the opening width T2 of the outlet 10b of each through-hole 10 are not constant and may vary somewhat as long as they are within the above numerical range.
  • the melting conditions of the resin pellets P passing through the through holes 10 can be made uniform, and it is possible to stably obtain a high melting efficiency.
  • Constant refers to a variation range within ⁇ 10% with respect to the average value of the opening width T1 of each inlet 10a and the average value of the opening width T2 of each outlet 10b.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a melting device as a second embodiment, which appears by cutting in the height direction along the line AA shown in FIG.
  • each through hole (melting hole) 10 constituting the melting device 3 penetrates so that the opening width gradually decreases from the inlet 10a to the outlet 10b.
  • the inner wall surface 10c of the hole 10 is formed with an inclined surface.
  • each through hole 10 is formed by an inclined surface (first inclined surface) 35 having an opening angle ⁇ 1, and a gentle inclined surface (second inclined surface) 36 having an opening angle ⁇ 2 on the inflow port 10a side. Is formed.
  • the relationship ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 120 ° is satisfied.
  • the opening angle ⁇ 1 has the same opening angle in FIG. 6, and the opening angle ⁇ 1 is determined by the relationship between the inflow port 10a and the outflow port 10b.
  • the “opening angle” refers to an angle between the inclined surfaces facing each other in the cross section shown in FIG. 7, and the opening angle is defined when the inclination angle of each inclined surface is defined as an angle from the height direction (Z). Is approximately twice the tilt angle.
  • the edge 10d of the inlet 10a of the adjacent through-hole 10 approaches and the edges 10d come into contact with each other, or the edge 10d has a blade-like shape or a blade-like shape in the close-contacted shape portion.
  • the resin pellets P are positioned on the edge 10d, the resin pellets P are crushed and finely separated so that they can easily enter the through holes 10 and clogging in the through holes 10 is suppressed. Is done.
  • the inclined surface 35 with a steep slope is formed from the outlet 10b to a position near the inlet 10a, and a gentle slope 36 with a gentle slope is formed only in the vicinity of the inlet 10a.
  • the inclined surface may be formed in three or more steps. It is preferable that most of the through holes are formed by a two-step inclined structure in which the inclined surface 35 is steeply inclined and the gentle inclined surface 36 is formed only in the vicinity of the inflow port 10a.
  • the inner wall surface of the through hole 10 is formed as an inclined surface so that the opening width becomes narrower from the inlet 10 a to the outlet 10 b of the through hole 10.
  • the resin pellet P can be easily guided into the inflow port 10a of the through hole 10.
  • the resin pellet P is melted in the melter 3 and flows out from the outlet 10b.
  • the inner wall surface of the through hole 10 is an inclined surface, it is easily guided smoothly toward the outlet, and the outlet 10b.
  • the gentle slope 36 is formed on the inflow port 10a side.
  • the resin pellet P can be more easily guided into the inflow port 10 a of the through hole 10.
  • it can suppress that a flat part is formed in the inlet surface of a melter, and can form a sharp edge part between each inlet (refer FIG. 7). Therefore, the effect that the resin pellet P is shredded at the edge 10d of the inlet 10a can be expected, and as a result, the resin pellet P remaining on the upper surface (inlet surface) 3a of the melter 3 can be reduced.
  • melter 3 In the field of the melter 3, there is no melter 3 provided with through holes having multi-step inclined surfaces with different inclinations as shown in FIG.
  • a configuration in which the inner wall surface of the through hole is formed as a vertical surface (a surface along the height direction (Z)) and the inflow port portion is chamfered to provide an inclined surface has existed in the past.
  • the effect of reducing the undissolved residue of the resin pellets P by making the entire inner wall surface of the through hole 10 an inclined surface tends to be lowered.
  • the entire inner wall surface of the through-hole 10 is composed of an inclined surface, but at this time, the inclined surface is not formed at a uniform inclination angle, but the inlet 10a side is gently formed.
  • ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 120 ° is satisfied.
  • ⁇ 2 is preferably 30 ° to 120 °.
  • ⁇ 2 is more preferably 30 ° to 90 °.
  • ⁇ 2 is more preferably 30 ° to 60 °.
  • the opening angle ⁇ 1 is determined by the sizes of the inlet 10a and the outlet 10b, and is at least smaller than the opening angle ⁇ 1. Specifically, ⁇ 1 is about 0 ° to 20 °, or about 0 ° to 10 °.
  • the opening width T1 of the inlet 10a is preferably 4.1 mm to 10 mm
  • the opening width T2 of the outlet 10b is preferably 1.0 mm to 4.5 mm.
  • the opening width T1 of the inflow port 10a is 4.1 mm to 6 mm
  • the opening width T2 of the outflow port 10b is 1.0 mm to 2.9 mm.
  • the lower limit value of the opening width T2 is more preferably 1.6 mm.
  • the length dimension H1 from the inlet 10a to the outlet 10b of the through hole 10 is preferably 30 mm to 200 mm.
  • the length dimension H1 is more preferably 70 mm to 150 mm.
  • melter 3 in the present embodiment is used by being fixed in the injection apparatus 1 as shown in FIG. 1, and may be configured to move up and down (reciprocate) in the cylinder as described below. it can.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an injection apparatus according to an embodiment different from FIG. 1, and shows a state in which resin pellets are supplied.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the injection apparatus showing a state in which a melter capable of moving up and down (reciprocating) from the state of FIG. 8 is moved upward.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the injection apparatus showing a state in which the melter is moved downward from the state of FIG. 9 and the molten resin is injected to the outside from the nozzle portion.
  • FIGS. 1 to 3 the same parts as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
  • the melter 3 and the drive unit 8 are connected via a drive transmission shaft 9.
  • a closing member 40 is provided on the rear end 2 b side of the cylinder 2 relative to the melter 3.
  • the planar area of the closing member 40 matches the planar area of the space surrounded by the inner wall surface in the cylinder 2.
  • the closing member 40 is fixed in the cylinder 2.
  • the drive transmission shaft 9 passes through the closing member 40 and is connected to the melter 3.
  • the drive transmission shaft 9 passes through the central portion of the melter 3, and the melter 3 and the drive transmission shaft 9 are fixedly connected.
  • an opening / closing member 41 is provided on the lower surface (outlet surface) 3b side of the melter 3.
  • the opening / closing member 41 is supported so as to close or release the outlet of each through hole 10 of the melting device 3 based on the vertical movement of the melting device 3.
  • the opening / closing member 41 is always urged to the lower surface (outlet surface) of the melter 3 using an elastic member (not shown).
  • the opening / closing member 41 can be released from the lower surface 3 b of the melter 3 by the action of the drive unit 8 and the drive transmission shaft 9.
  • the opening / closing member 41 is formed with a smaller area than the melter 3. Further, the opening / closing member 41 may be formed with a through hole. At this time, the position and size of the through hole formed in the opening / closing member 41 are regulated so as not to overlap the outlet 10 b of each through hole 10 of the melting device 3.
  • the melter 3 is located on the tip 2 a side of the cylinder 2, and in the initial state of FIG. 8, a large number of solid resin pellets (injected material) P are supplied from the storage unit 18 to the supply pipe. 12 is supplied into the cylinder 2.
  • the resin pellet P enters each through hole (melting hole) 10 of the melting device 3 from the inlet (upper surface in the drawing).
  • the resin pellets P that have entered the respective through holes 10 are pressed to the outlet side (the lower surface side in the drawing) of the respective through holes 10 by the resin pellets P that flow in later.
  • the melting device 3 is maintained at a temperature at which the resin pellets P are melted via the heating means 6.
  • the resin pellets P that have flowed into the respective through holes 10 are partially softened by the heat from the melter 3.
  • the driving means is driven to close the fuser 3 in the direction of the member 40 (upward direction in the drawing) (melting step).
  • the entire large number of resin pellets P positioned between the inlet side surface (the upper surface in the drawing) of the melting device 3 and the lower surface of the closing member 40 are pressed against each other.
  • the heating means 6 is fixed to the outer periphery of the cylinder 2.
  • the heat capacity of the melter 3 is sufficiently maintained even when the fuser 3 is reciprocated vertically by the driving means.
  • a heat insulating structure is preferably provided between the melter 3 and the drive transmission shaft 9 so that the heat of the melter 3 is not transmitted to the drive transmission shaft 9.
  • the resin pellet P filled in each through hole (melting hole) 10 of the melting device 3 is heated and pressurized while being airtight, and starts melting.
  • the opening / closing member 41 located on the lower surface (outlet) 3 b side of the melting device 3 is in a state of being released from the melting device 3.
  • the molten resin q that has flowed downward from the melter 3 accumulates between the melter 3 and the nozzle portion 4.
  • the melter 3 is moved in the direction of the nozzle portion 4 (downward direction in the drawing) by operating the driving means (injection process).
  • the opening / closing member 41 is in contact with the lower surface 3 b of the melting device 3, thereby closing the outlet 10 b of each through hole 10 of the melting device 3.
  • the molten resin q accumulated between the melter 3 and the nozzle part 4 is pressurized and injected from the nozzle part 4 while maintaining an airtight state.
  • the joined body 25 between the members demonstrated in FIG. 3 can be formed by molten resin q, or the injection molded product 32 shown in FIG. 4 can be formed.
  • the opening width T1 of the inflow port 10a shown in FIG. 6 is 4.1 mm to 10 mm
  • the opening width T2 of the outflow port 10b is 1.0 mm to 4.5 mm. 7 or by using the melter 3 in which the inlet 10a side of each through hole 10 shown in FIG. 7 is formed with a gentle slope, the melting efficiency is effectively improved as compared with the conventional case. It is possible to make it.
  • full automation includes the movement of the injection device on the stage as well as the injection operation. It should be noted that the case where the injection apparatus side is fixed and the stage side moves is also included in the “full automation”. At this time, in addition to the form in which the injection-molded product is molded with a mold, three-dimensional modeling can be performed by natural cooling without using a mold, and usage like a 3D printer is possible.
  • the injection molded product can be molded with a resin selected from engineering plastics or super engineering plastics.
  • a resin selected from engineering plastics or super engineering plastics.
  • engineering plastic polyamide, polyacetal (POM), polyethylene butylene terephthalate (PBT), or the like is selected.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PEEK polyetheretherketone
  • the injection molded product can be molded with polyetheretherketone (PEEK).
  • an injection molded product made of PEEK can be molded without contamination, and a desired PEEK molded product can be stably molded by using the injection apparatus of the present embodiment.
  • the present invention can suppress the occurrence of unmelted resin pellets and can provide a melter with excellent melting efficiency, and this melter can be incorporated into an injection apparatus. And using the injection device of the present invention, it is possible to obtain an injection molded product and a joined body between members with good quality.

Abstract

 従来に比べて、溶融効率を向上させることができる溶融器、及び射出効率を向上させた射出装置を提供すること。本発明における溶融器(3)は、貫通孔(10)を有し、貫通孔(10)の一方の開口部が流入口(10a)で、他方の開口部が流出口(10b)であり、貫通孔(10)の流入口(10a)から流出口(10b)にかけて開口幅が狭くなるように、貫通孔(10)の内壁面が傾斜面で形成されており、流入口(10a)の開口幅(T1)が、4.1mm~10mmであり、流出口(10b)の開口幅(T2)が1.0mm~4.5mmであることを特徴とする。

Description

溶融器、及びそれを用いた射出装置、並びに、射出成形品及びその製造方法、部材間の接合体の製造方法
 本発明は、射出材料を溶融させるための溶融器、及びそれを用いた射出装置、並びに、射出成形品及びその製造方法、部材間の接合体の製造方法に関する。
 下記特許文献に示すように、射出装置内には溶融器が設けられている。溶融器には複数の貫通孔(溶融孔)が設けられており、貫通孔を通して射出材料が溶融される。
 溶融器の流出口側にはノズル部が配置されており、溶融器にて溶融された射出材料(溶融樹脂)は、ノズル部から外部に射出される。そして、ノズル部から射出された溶融樹脂を金型内に送ることで射出成形品を製造でき、あるいは、溶融樹脂による部材間の接合体を形成することができる。
特許第5527706号公報 特許第5527705号公報
 しかしながら、従来においては、射出材料の溶け残りが生じ、溶け残りが溶融器内で蓄積されると貫通孔が目詰まりを起こし、あるいは溶け残りがそのままノズル部から外部へ射出され、射出成形品の品質低下等を招くことがあるという問題があった。
 そこで本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来に比べて、溶融効率を向上させることができる溶融器、及び射出効率を向上させた射出装置を提供することにある。
 さらに、本発明の射出装置を用いて、品質に優れた射出成形品及びその製造方法、並びに、部材間の接合体の製造方法を提供することにある。
 本発明者は上記目的を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、溶融効率を向上させるために、第一に、溶融器に形成される貫通孔の流入口側と流出口側との寸法を適正化すること、第二に、溶融器に形成される貫通孔の内壁面の傾斜形状を適正化することを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち本発明における溶融器は、貫通孔を有し、前記貫通孔の一方の開口部が流入口で、他方の開口部が流出口であり、前記貫通孔の前記流入口から前記流出口にかけて開口幅が狭くなるように、前記貫通孔の内壁面が傾斜面で形成されており、前記流入口の開口幅が、4.1mm~10mmであり、前記流出口の開口幅が1.0mm~4.5mmであることを特徴とする。
 本発明では、貫通孔の流入口から流出口にかけて開口幅が狭くなるように、貫通孔の内壁面が傾斜面で形成されている。このように流入口が流出口よりも大きく開口しているので、射出材料を貫通孔の流入口内に導きやすい。射出材料は溶融器内で溶融され、流出口方向に導かれるが、このとき貫通孔の内壁面は傾斜面であるので、流出口方向へスムーズに導かれやすく、また流出口の開口幅を流入口の開口幅よりも狭くすることで、流出口側での熱量、気密性及び押し出し圧力を高めることができ、流出口から溶融された射出材料を適切に流出させることができる。そして本発明では、流入口の開口幅を、4.1mm~10mmとし、流出口の開口幅を1.0mm~4.5mmとした。このように、貫通孔が流入口から流出口に向けて傾斜する構成において、流入口と流出口のそれぞれの開口幅寸法を所定範囲内に規制することで、射出材料の溶け残りを従来に比べて抑制することが可能になる。したがって、溶け残りによる貫通孔の目詰まりや溶け残りがそのまま溶融器を通して外部に射出される不具合を抑制することができ、溶融効率の向上を図ることができる。また溶け残りによる貫通孔の目詰まりを抑制できることで長寿命化を図ることができる。
 本発明では、前記流入口の開口幅が、4.1mm~6mmであり、前記流出口の開口幅が1.0mm~2.9mmであることが好ましい。また、前記流出口の開口幅の下限値は、1.6mmであることがより好ましい。
 また本発明では、前記貫通孔の前記流入口から前記流出口までの長さ寸法が、30mm~200mmであることが好ましい。これにより優れた溶融効率を得ることができる。すなわち、長さ寸法が短すぎると、流入口から流出口に至る溶融経路が短くなることで、射出材料の溶け残りが生じやすくなる。また長さ寸法が長すぎると、内壁面が垂直面に近づき流出口側での熱量、気密性及び押し出し圧力の、流入口側に対する相対的な上昇は低下し、溶融効率が低下しやすくなる。また、長さ寸法が長すぎると溶融器の大型化に繋がる。これに対して本発明では、流入口の開口幅を、4.1mm~10mmとし、流出口の開口幅を1.0mm~4.5mmとし、加えて、貫通孔の長さ寸法を30mm~200mmとしたことで、射出材料の溶け残りの発生をより一層、抑制することが可能になり、溶融効率の向上をより効果的に図ることが可能になる。
 また本発明では、前記流入口側には、前記傾斜面と連続し前記傾斜面よりも緩やかな傾斜の緩斜面が形成されていることが好ましい。
 また本発明における溶融器は、貫通孔を有し、前記貫通孔の一方の開口部が流入口で、他方の開口部が流出口であり、前記貫通孔の前記流入口から前記流出口にかけて開口幅が狭くなるように、前記貫通孔の内壁面が傾斜面で形成されており、前記流入口側には、前記傾斜面と連続し前記傾斜面よりも緩やかな傾斜の緩斜面が形成されていることを特徴とする。
 本発明では、貫通孔の流入口から流出口にかけて開口幅が狭くなるように、貫通孔の内壁面が傾斜面で形成されている。このように流入口が流出口よりも大きく開口しているので、射出材料を貫通孔の流入口内に導きやすい。射出材料は溶融器内で溶融され、流出口方向に導かれるが、このとき貫通孔の内壁面は傾斜面であるので、流出口方向へスムーズに導かれやすく、また流出口の開口幅を流入口の開口幅よりも狭くすることで、流出口側での熱量、気密性及び押し出し圧力を高めることができ、流出口から溶融された射出材料を適切に流出させることができる。そして、本発明では、流入口側を緩斜面とした。このように流入口から流出口にかけて緩やかな傾斜から急な傾斜に変化する形態とすることで、流入口側での間口を広げやすく、より一層、射出材料を貫通孔の流入口内に導きやすくできるとともに、流出口側での溶融効率を高めることができる。また流入口の縁部で射出材料が細断等される効果も期待でき、この結果、溶融器の流入口面上に留まる射出材料を減らすことができるともに、射出材料の溶け残りを抑制することが可能になる。以上により本発明の構成によれば、溶融効率の向上及び長寿命化を図ることができる。
 本発明では、前記傾斜面の開き角度をθ1、前記緩斜面の開き角度をθ2としたとき、θ1<θ2≦120°の関係を満たすことが好ましい。また本発明では、前記θ2は、30°~120°であることがより好ましい。また本発明では、前記θ2は、30°~90°であることがさらに好ましい。また本発明では、前記θ2は、30°~60°であることが最も好ましい。開き角度θ2が30°よりも小さくなると、開き角度θ1との差が小さくなり、溶融器の流入口面上に留まる射出材料を抑制する効果や射出材料に対する細断効果が低下する。また、開き角度θ2が少なくとも120°よりも大きくなると、流入口側に設けられた緩斜面が緩やかすぎて、射出材料が流入口側の緩やかな傾斜面の途中で堆積しやすくなり、また溶融器の大型化に繋がりやすい。これに対して本発明のように、開き角度θ2を上記範囲内にて規制することで、溶融器の小型化を確保しつつ、より効果的に、溶融効率を向上させることができる。
 また本発明における射出装置は、シリンダと、前記シリンダ内に配置された上記のいずれかに記載の溶融器と、前記溶融器の前記流出口側に配置されるノズル部と、前記溶融器を加熱するための加熱手段と、前記溶融器にて溶融された射出材料を前記ノズル部から外部に射出するための加圧手段と、を有することを特徴とする。本発明によれば、射出材料の溶け残りの発生を抑制することができるため、貫通孔内に溶け残りの蓄積による目詰まりの発生や溶融器を通り抜けて放出される溶け残りを抑制できる。この結果、溶融器からノズル部に向けて適切に溶融された射出材料を送り込むことができるとともに、ノズル部に適度な射出圧を加えることができ、射出効率を向上させることが可能である。
 また本発明における射出装置は、全自動により動作されることが好ましい。
 また本発明における射出成形品は、上記に記載の射出装置を用いて形成されたことを特徴とする。また本発明では、前記射出成形品は、エンジニアリングプラスチック、又は、スーパーエンジニアリングプラスチックから選ばれる樹脂からなることが好ましい。また本発明では、前記射出成形品は、ポリエーテルエーテルケトンにて成形されることが好ましい。
 また本発明における射出成形品の製造方法は、上記に記載の射出装置を用いて形成したことを特徴とする。また本発明における部材間の接合体の製造方法は、上記に記載の射出装置を用いて形成したことを特徴とする。本発明では品質に優れた射出成形品及び部材間の接合体を形成することが可能である。
 本発明における第1の溶融器は、貫通孔を有し、前記貫通孔の一方の開口部が流入口で、他方の開口部が流出口であり、前記貫通孔の前記流入口から前記流出口にかけて開口幅が狭くなるように、前記貫通孔の内壁面が傾斜面で形成されており、前記流入口の開口幅が、4.1mm~10mmであり、前記流出口の開口幅が1.0mm~4.5mmであることを特徴とする。このように、貫通孔が流入口から流出口に向けて傾斜する構成において、流入口と流出口のそれぞれの開口幅寸法を所定範囲内に規制することで、射出材料の溶け残りを従来に比べて抑制することが可能になる。したがって、溶け残りによる貫通孔の目詰まりや、溶融器を通り抜ける溶け残りを抑制することができ、溶融効率の向上及び長寿命化を図ることができる。
 また本発明における第2の溶融器は、貫通孔を有し、前記貫通孔の一方の開口部が流入口で、他方の開口部が流出口であり、前記貫通孔の前記流入口から前記流出口にかけて開口幅が狭くなるように、前記貫通孔の内壁面が傾斜面で形成されており、前記流入口側には、前記傾斜面と連続し前記傾斜面よりも緩やかな傾斜の緩斜面が形成されていることを特徴とする。このように流入口側に緩斜面を設けることで、流入口側での間口を広げやすく、より一層、射出材料を貫通孔の流入口内に導きやすくできる。また溶融器の流入口面に平坦な部分が形成されるのを抑制でき、各流入口の間に鋭いエッジ部を形成できる。したがって流入口の縁部で射出材料が細断される等の効果も期待でき、この結果、溶融器の流入口面上に留まる射出材料を減らすことができる。以上により本発明の構成によれば、溶融効率の向上及び長寿命化を図ることができる。
 また本発明における射出装置では、上記の溶融器を有することで、射出効率を向上させることが可能である。
 また本発明における射出成型品及び部材間の接合体は上記に記載の射出装置を用いて形成されたものであり、これにより、品質に優れた射出成形品及び部材間の接合体を形成することが可能である。
本実施の形態における射出装置の断面模式図である。 図1に示す射出装置に樹脂ペレットを供給した状態を示す射出装置の断面模式図である。 本実施の形態における射出装置を用いて部材間を接合する接合工程を説明するための断面模式図である。 本実施の形態における射出装置を用いた射出成形工程により製造された射出成形品を説明するための断面模式図である。 本実施の形態における溶融器の斜視図である。 図5に示すA-A線に沿って高さ方向に切断して現れる、第1の実施の形態としての溶融器の縦断面図である。 図5に示すA-A線に沿って高さ方向に切断して現れる、第2の実施の形態としての溶融器の縦断面図である。 図1とは別の実施の形態における射出装置の断面模式図であり、樹脂ペレットを供給した状態を示す。 図8の状態から上下移動(往復移動)可能な溶融器を上方に移動させた状態を示す射出装置の断面模式図である。 図9の状態から溶融器を下方に移動させ、ノズル部から溶融樹脂が外部に射出される状態を示す射出装置の断面模式図である。
 以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施の形態における射出装置の断面模式図である。図2は、図1に示す射出装置に樹脂ペレットを供給した状態を示す射出装置の断面模式図である。図3は、本実施の形態における射出装置を用いて部材間を接合する接合工程を説明するための断面模式図である。
 射出装置1は、シリンダ2と、シリンダ2内に配置された溶融器3と、射出装置1の先端に位置するノズル部4と、溶融器3を加熱するための加熱手段と、溶融樹脂を加圧してノズル部4から外部に射出するための加圧手段と、を有して構成される。
 図1に示す溶融器3はシリンダ2内に固定されている。溶融器3はシリンダ2の先端2a側(図1の下方側)に配置されている。またシリンダ2内には、加圧手段としてのプランジャ5が設けられている。図1では、プランジャ5は、溶融器3よりもシリンダ2の後端2b側(図1の上方側)に配置されている。図1に示すように、溶融器3とプランジャ5との間には所定の間隔が空いている。プランジャ5は、駆動手段により上下移動(往復移動)が可能に支持されている。上下移動が可能なプランジャ5は、図1、図2では、シリンダ2の後端方向に最も後退した位置にあり、図3は、図2の状態からシリンダ2の先端方向(図1の下方向)に移動した状態を示している。
 シリンダ2は先端2aから後端2bに向けて略一定の内径及び外径を有する細長い円筒状で形成されているが、特に形状を限定するものではない。すなわちシリンダ2内で溶融器3を固定でき、加圧手段としてのプランジャ5を上下移動させることが可能な形態のシリンダ2であれば特に形状を限定しない。例えばシリンダ2を内部が空洞の角形とすることもできる。
 またシリンダ2の材質を特に限定するものでないが、加熱が迅速に行われる必要性から、鉄又は鉄の含有量の多いステンレスなどを用いることが好適である。
 図1に示すように、シリンダ2には、ペレット供給口2cが設けられている。ペレット供給口2cは、シリンダ2の先端2a側に固定された溶融器3と、シリンダ2の後端2b方向(図示上方向)に後退した状態のプランジャ5との間に位置するように、シリンダ内部の空間に連通する孔形状で形成される。そして、ペレット供給口2cには、管状の供給管12が接続されている。
 供給管12の上端は、多数の樹脂ペレット(射出材料)を保管する保管部18と連通しており、樹脂ペレットは、保管部18から供給管12を通じてペレット供給口2cへ供給される。保管部18は例えばホッパである。また保管部18には、スクリュー搬送や空気圧装置が具備されており、樹脂ペレットを強制的に供給管12へ投入することもできる。なお保管部を設けず、スクリュー搬送や空気圧送により遠方からパイプで供給することもできる。
 プランジャ5は、押圧部5aと、押圧部5aの周囲に設けられ、シリンダ2の後端2b方向に向けて形成された筒状の外周側面部5bとを有して構成される。図1に示すように、押圧部5aの大きさは、シリンダ2の内径に一致しており、押圧部5aからシリンダ2の後端2bにかけてのシリンダ2の空間領域がプランジャ5により塞がれた状態とされている。なお、押圧部5aの前面(図示下面側)には、硬質耐熱性の合成樹脂が必要に応じて固着されている。これによって、溶融器3とプランジャ5との間を断熱して溶融器3の熱がプランジャ5に奪われないように、また、プランジャ5が加熱して駆動部8に熱が伝導しないようにすることができる。
 プランジャ5は駆動部8と接続されており、駆動部8の駆動力により、プランジャ5はシリンダ2内を上下移動(往復移動)できるように支持されている。なお図1に示すように、駆動部8とプランジャ5との間には駆動伝達軸(竿)9が配置されており、駆動部8と駆動伝達軸9とを含めて「駆動手段」を構成している。例えば、駆動部8はモータ駆動部、駆動伝達軸9はラック軸であり、モータ駆動部とラック軸との間にピニオンギア(図示しない)が配置されており駆動手段が、モータ駆動部、ラック軸及びピニオンギアを有して構成されている。なお駆動伝達軸(竿)9の断面形状は例えば円形であるが形状を限定するものでない。
 図1に示すように、シリンダ2の外周には溶融器3を加熱するための加熱手段6が設けられている。このように加熱手段6は、シリンダ2の外周面から溶融器3を加熱する構成部材であり、溶融器3への熱伝導性が良好となるように筒状に構成されていることが好適である。加熱手段6は、溶融器3と相対向する位置に(溶融器3の外周を囲むように)設けられる。
 例えば、加熱手段6は、IHヒータ等が巻き線状に構成されたものである。具体的には、加熱手段6は、電磁誘導装置つまりIH(インダクションヒーティング)コイルが好適であり、樹脂又はセラミック製の断熱材コイルボビンにIHコイルを巻いたものである。なお、ボビンを使わなくて両端を断熱材のホルダーで保持しても良い。また加熱手段6の別のタイプとして、バンドヒーターが使用されることもある。さらに、加熱手段6は、上記したものに限定されるものではなく、その他の本発明に使用可能な加熱装置であれば何れのものが使用されても構わない。なおシリンダ2には、熱電対が取り付けられており、シリンダ2の温度を設定値に調整できることが好適である。
 溶融器3については後で詳しく説明するが、溶融器3には高さ方向に複数の貫通孔(溶融孔)10が設けられている。また、溶融器3の外周面全体は、シリンダ2の内壁面に接するように、溶融器3の外周面の形状と、シリンダ2の内壁面の形状とが一致している。よって例えば、シリンダ2の内壁面(中空部)が円柱状であれば、溶融器3の外周面も同じ径からなる円柱状で形成される。
 図1に示すように各貫通孔10の溶融器3の上面側の開口部が流入口であり、各貫通孔10の溶融器3の下面側の開口部が流出口である。
 溶融器3の材質は、熱容量が大きく、且つ熱伝導の良いもの、あるいは耐熱性に優れた金属が好適である。具体的には、銅、ベリリウム銅、真鍮、ステンレス鋼、金、クロム鋼、ニッケルクロム鋼、モリブデン鋼、タングステン項等が使用されるが特に材質を限定するものでない。そして溶融器3を後述する寸法にて形成することで樹脂ペレットP(射出材料)の溶け残りを効果的に抑制することが可能になる。
 図1に示すように、シリンダ2の先端2aには、ノズル部4を備えるヘッド部11が設けられている。ヘッド部11は、ノズル部4と、漏斗部13と、接続部14とから構成されている。ヘッド部11は接続部14を介してシリンダ2に接続されている。ヘッド部11の材質は、熱伝導の良いものが好適で、具体的には、ベリリウム銅あるいは銅が望ましい。
 図2に示すように、多数の固体状の樹脂ペレット(射出材料)Pが、保管部18から供給管12を通じてシリンダ2内に供給される。
 樹脂ペレットPの材質を特に限定するものでないが、ポリプロピレン(PP)、ABS、ポリカーボネート(PC)/ABS、ポリアセタール(POM)、塩化ビニール、ポリオレフィン、ナイロン等の各種樹脂が好ましく適用される。また本発明では、樹脂ペレットPの樹脂として、エンジニアリングプラスチック、又は、スーパーエンジニアリングプラスチックを用いることができる。なお樹脂ペレットPは例えば、1~1.5mm程度の径、あるいは長辺を有する大きさである。
 樹脂ペレットPが溶融器3上に到達すると、樹脂ペレットPは、溶融器3の各貫通孔(溶融孔)内に流入口(図示上面)から入り込む。各貫通孔10内に入り込んだ樹脂ペレットPは、あとから流入する樹脂ペレットPによって、各貫通孔10の流出口側(図示下面側)に押圧される。このとき、溶融器3は、加熱手段6を介して樹脂ペレットPを溶融する温度に維持されている。
 図2に示すように、各貫通孔10に流入した樹脂ペレットPは、溶融器3からの熱により一部軟化される。
 図3に示すように、駆動手段を駆動させて加圧手段としてのプランジャ5をノズル部4の方向(図示下方向)に駆動させる。これにより溶融器3の流入口側面(図示上面)とプランジャ5の押圧部5aの下面との間に位置する多数の樹脂ペレットP全体が相互に押圧される。図3に示すように、プランジャ5の下方向への移動によりペレット供給口2cはプランジャ5により塞がれた状態になる。
 プランジャ5の移動により溶融器3の各貫通孔10内に流入した樹脂ペレットPも加圧される。このように樹脂ペレットPは、各貫通孔10内で加圧されて気密状態となり、さらに溶融器3からの熱により溶融し、溶融樹脂qが、溶融器3の流出口(下面側)からヘッド部11内に流れ込む。そして溶融樹脂qは高い気密状態を保ちつつ加圧されて、ノズル部4から外部に射出される。
 図3では、例えばノズル部4が、部材21、22間に設けられた接続空間部23に位置しており、ノズル部4から射出された溶融樹脂qが接続空間部23内に充填される。充填された溶融樹脂qは、その後、冷されて固体状となり、部材21、22間を接合する接合樹脂24となる。このように本実施の形態の射出装置1を用いることで、部材21、22間を接合する接合樹脂24を備えた部材間の接合体25を得ることができる。射出装置1による溶融樹脂qの射出時間は数百ミリ秒から数秒(例えば1秒程度)である。また図示しないが、接合体24の形成の際には、アダプタと称される型を用いて部材21、22間に適切に溶融樹脂qを充填させる。
 あるいは本実施の形態の射出装置1を用いて、図4に示すように、溶融樹脂を金型、シリコン型、あるいは、樹脂型等の上型30及び下型31内に注入して射出成形品32を製造することができる。
 次に、本実施の形態における溶融器3について説明する。既に記載したように、溶融器3には複数の貫通孔10が設けられている。溶融器3は、樹脂ペレットPを各貫通孔10に通して、樹脂ペレットPを溶融させるための機能を備える。このとき、樹脂ペレットPの溶け残りが発生すると、貫通孔10の目詰まりが生じやすくなる。また、樹脂ペレットPの溶け残りが溶融器3から放出されると、溶融器3の先端側に位置するノズル部4での目詰まりや部材間の接合体及び樹脂成形品の品質に影響を与える結果となる。このため、溶融器3には、溶融樹脂を生成する際に樹脂ペレットPの溶け残りが発生するのを効果的に抑制できる形態が求められる。
 図5は、本実施の形態における溶融器の斜視図である。図6は、図5に示すA-A線に沿って高さ方向に切断して現れる、第1の実施の形態としての溶融器の縦断面図である。
 図5に示すように溶融器3は円柱状であるが、既に説明したように、シリンダ2の内壁面の形状に合わせて溶融器3の外周面形状を適宜変更することができる。
 溶融器3は、上面3aと、下面3bと、上面3aと下面3bとの間に位置する外周面3cと、を有する。上面3aと下面3bとは、相対向し互いに平行な面である。
 図5に示すように溶融器3には上面3aから下面3bにかけて(高さ方向(Z)に向けて)設けられた貫通孔10が複数、形成されている。各貫通孔10の上面3aでの開口部は、流入口10aであり、下面3bでの開口部は、流出口10b(図6参照)である。
 貫通孔10の数は任意に設定することができるが、貫通孔10は複数であることが好適である。また例えば、溶融器3の上面3a(流入口面)の面積に対して、各貫通孔10の流入口10aの合計面積の比率が、50%以上となるように、貫通孔10の数を設定することが好適である。
 また、複数の貫通孔10は規則的に配置されてもよいしランダムに配置されてもよいが、上面(流入口面)3a全体及び下面(流出口面)3b全体に、万遍なく各貫通孔10を散在させることで溶融効率を上げることができる。
 図6は、図5に示すA-A線に沿って高さ方向に切断して現れる、第1の実施の形態としての溶融器の縦断面図である。
 図6に示すように、各貫通孔(溶融孔)10は、流入口10aから流出口10bにかけて開口幅が徐々に狭くなるように、貫通孔10の内壁面10cが傾斜面で形成されている。各貫通孔10は、流入口10aから流出口10bにかけて高さ方向(Z)と平行な方向に形成されることが好適である。各貫通孔10は、截頭錐体の形状であることが好ましく、具体的には円錐台や角錐台を提示できる。図5、図6では、各貫通孔10は円錐台形状である。
 図6に示すように、各貫通孔10の流入口10aの開口幅はT1であり、各貫通孔10の流出口10bの開口幅はT2である。そして、開口幅T1は開口幅T2よりも大きくなっている。各貫通孔10が円錐台形状であるとき、開口幅T1及び開口幅T2は、開口径として求めることができる。また、貫通孔10が角錐台形状であるとき、開口幅T1及び開口幅T2は、辺あるいは対角線のうち最も長い直線幅を指す。
 図6では、開口幅T1は、4.1mm~10mmの範囲内で調整され、開口幅T2は、1.0mm~4.5mmの範囲内で調整される。なお本明細書において「下限値~上限値」の表記は、下限値及び上限値を含むものとする。
 図6に示す溶融器3の各貫通孔10の流入口10aから樹脂ペレットPが溶融器3内に流入され、加熱且つ加圧されて溶融状態となり、溶融樹脂が各貫通孔10の流出口10bから流出される。
 図6に示すように、各貫通孔10の流入口10aは流出口10bよりも大きく開口している。このため、樹脂ペレットP(射出材料)を貫通孔10の流入口10a内に導きやすい。流入口10aの開口幅T1を4.1mm~10mmの範囲内で調整したことで、市販されている種々の樹脂ペレットのサイズをほぼカバーでき、適切に樹脂ペレットPを流入口10a内に導くことができる。また樹脂ペレットPは溶融器3内で溶融され、流出口10bから外部に放出されるが、貫通孔10の内壁面10cは傾斜面であるので、溶融樹脂を流出口10b方向へスムーズに導くことができ、また流出口10bの開口幅T2を流入口10aの開口幅T1よりも狭くすることで、流出口10b側での熱量及び押し出し圧力を高めることができ、流出口10bから溶融樹脂を適切に流出させることができる。そして図6に示す実施の形態では、流入口10aの開口幅T1を、4.1mm~10mmとし、流出口10bの開口幅T2を1.0mm~4.5mmとした。このように、貫通孔10が流入口10aから流出口10bに向けて傾斜する構成において、流入口10aと流出口10bのそれぞれの開口幅寸法を所定範囲内に規制することで、樹脂ペレットP(射出材料)の溶け残りを従来に比べて抑制することが可能になる。
 以上により、樹脂ペレットの溶け残りによる貫通孔10の目詰まり等を抑制することができ、溶融効率の向上及び溶融器3ひいては射出装置1の長寿命化を図ることができる。ここで「溶融効率」とは、例えば、射出装置1のノズル部4からの射出量で規定することができ、一定期間、一定した射出量を得ることができる状態は、溶融効率に優れた状態といえる。あるいは溶融器3内に蓄積される樹脂ペレットの溶け残りや溶融器3から流出する溶け残りを一定期間測定し、溶け残り量が一定値以内(好ましくは0)に収められた状態を指す。
 本発明者は、開口幅T1、T2を上記範囲内で調整し、樹脂ペレットPにポリプロピレン(PP)を用いて、シリンダ温度を約230℃として樹脂ペレットPの溶け残りが発生するか否かを測定した。その結果、樹脂ペレットPの溶け残りが発生しないことがわかった。また、射出装置1のノズル部4からの射出量が連続使用において数g/sec程度でほぼ一定であることがわかった。なおシリンダ温度を約190℃とした場合でも樹脂ペレットPの溶け残りが生じないことを確認した。
 また樹脂ペレットPとして、ポリプロピレン(PP)以外に、ABS、ポリカーボネート(PC)/ABS、ポリアセタール(POM)、塩化ビニール、ポリオレフィン、ナイロンを用いて同様の実験を試みたところ、ポリプロピレン(PP)の場合と同様、樹脂ペレットPの溶け残りがなく、適切に溶融樹脂を生成できることがわかった。
 また、貫通孔10の流入口10aから流出口10bまでの長さ寸法H1が、30mm~200mmであることが好ましい。長さ寸法H1は、流入口10aから流出口10bに至る高さ方向(Z)と平行な方向への寸法で決められる。上記の実験でも、各貫通孔10の長さ寸法H1を30mm~200mmの範囲内として実施した。これにより優れた溶融効率を得ることができる。すなわち、長さ寸法が短すぎると、流入口から流出口に至る溶融経路が短くなることで、樹脂ペレットPの溶け残りが生じやすくなる。また貫通孔10の長さ寸法が長すぎると、貫通孔10の内壁面が傾斜面から垂直面に近づき流出口10b側での熱量及び押し出し圧力の、流入口側に対する相対的な上昇は低下しやすくなる。また、長さ寸法が長すぎると溶融器3の大型化に繋がる。長さ寸法H1は、70mm~150mmであることがより好ましい。
 本実施の形態では、貫通孔10の流入口10a及び流出口10bの各開口幅とともに、貫通孔10の長さ寸法も適切に調整することで、より効果的に、樹脂ペレットPの溶け残りがなくなり、溶融効率の向上を図ることが可能になる。
 本実施の形態では、流入口10aの開口幅T1が、4.1mm~6mmであることが好ましい。また、流出口10bの開口幅T2が1.0mm~2.9mmであることが好ましい。また、流出口10bの開口幅T2の下限値は、1.6mmであることがより好ましい。
 流出口10bの開口幅T2を3mmで実験したところ、樹脂ペレットPの溶け残りがわずかに見られることがあった。このため、流出口10bの開口幅T2は2.9mm以下とすることが溶け残りを抑制するうえで好適である。
 また各貫通孔10の流入口10aの開口幅T1、及び流出口10bの開口幅T2がそれぞれ一定でなく、上記した数値範囲内であれば多少のばらつきがあってもよいが、一定としたほうが、各貫通孔10を通過する樹脂ペレットPの溶融条件を一律にでき、安定して高い溶融効率を得ることが可能である。ここで「一定」とは、各流入口10aの開口幅T1の平均値、及び各流出口10bの開口幅T2の平均値に対して、夫々、±10%以内のばらつき範囲内を指す。
 図7は、図5に示すA-A線に沿って高さ方向に切断して現れる、第2の実施の形態としての溶融器の縦断面図である。
 図7に示す実施の形態でも、図6と同様に、溶融器3を構成する各貫通孔(溶融孔)10は、流入口10aから流出口10bにかけて開口幅が徐々に狭くなるように、貫通孔10の内壁面10cが傾斜面で形成されている。
 図7に示す実施の形態では、流入口10a側に、各貫通孔10を構成する傾斜面と連続し前記傾斜面よりも緩やかな傾斜の緩斜面が形成されている。より具体的に説明すると、各貫通孔10は、開き角度θ1の傾斜面(第1の傾斜面)35で形成され、流入口10a側に開き角度θ2の緩斜面(第2の傾斜面)36が形成されている。そして、θ1<θ2≦120°の関係を満たしている。なお開き角度θ1は、図6でも同様の開き角度を有しており、開き角度θ1は、流入口10aと流出口10bとの関係により決められる。
 ここで「開き角度」とは、図7に示す断面にて相対向する傾斜面間の角度を指し、各傾斜面の傾き角度を高さ方向(Z)からの角度と規定したとき、開き角度は、傾き角度の略2倍となる。
 図7に示すように、隣接する貫通孔10の流入口10aの縁部10dが近付いて縁部10d同士が接触し、あるいは近接触した形状部分では、縁部10dが刃状、あるいは刃状に近い形状となり、樹脂ペレットPが縁部10d上に位置したときは、樹脂ペレットPが破砕され、細かく分離されて貫通孔10内へ一層、入りやすく、かつ、貫通孔10内での詰まりが抑制される。
 図7に示すように、傾斜が急な傾斜面35は流出口10bから流入口10aに近い位置まで形成されており、流入口10a付近にのみ傾斜が緩やかな緩斜面36が形成されている。
 なお、傾斜面は、3段以上で形成されてもよい。なお、貫通孔の大部分は傾斜が急な傾斜面35で形成され、流入口10a付近のみ緩斜面36が形成された2段の傾斜構造で形成されることが好適である。
 以上のように図7ではまず、貫通孔10の流入口10aから流出口10bにかけて開口幅が狭くなるように、貫通孔10の内壁面が傾斜面で形成されている。このように流入口10aが流出口10bよりも大きく開口しているので、樹脂ペレットPを貫通孔10の流入口10a内に導きやすい。そして樹脂ペレットPは溶融器3内で溶融され、流出口10bから流出するが、このとき貫通孔10の内壁面は傾斜面であるので、流出口方向へスムーズに導かれやすく、また流出口10bの開口幅を流入口10aの開口幅よりも狭くすることで、流出口側での熱量及び押し出し圧力を高めることができ、流出口10bから溶融樹脂を適切に外部に流出させることができる。そして、図7に示す実施の形態では、流入口10a側に緩斜面36を形成した。これにより、より一層、樹脂ペレットPを貫通孔10の流入口10a内に導きやすくできる。また溶融器の流入口面に平坦な部分が形成されるのを抑制でき、各流入口の間に鋭いエッジ部を形成できる(図7参照)。したがって流入口10aの縁部10dで樹脂ペレットPが細断される等の効果も期待でき、この結果、溶融器3の上面(流入口面)3a上に留まる樹脂ペレットPを減らすことができる。
 なお従来では、溶融器3の分野において、図7に示すような傾きの異なる多段の傾斜面を備える貫通孔を備えた溶融器3は存在しなかった。例えば、貫通孔の内壁面を垂直面(高さ方向(Z)に沿った面)で形成し、流入口部分を面取りして傾斜面を設けた構成は従来存在したが、このような構成の場合、貫通孔10の内壁面全体を傾斜面にして樹脂ペレットPの溶け残りを減らす効果が低下しやすい。これに対して本実施の形態では、あくまでも貫通孔10の内壁面全体を傾斜面で構成するが、このとき、一律の傾き角度で傾斜面を形成するのではなく、流入口10a側を緩やかな傾斜面とすることで、樹脂ペレットPの流入口10aへの導入効果や細断効果を高めつつ、樹脂ペレットPの溶け残りを抑制することが可能になるのである。
 特に本実施の形態では、θ1<θ2≦120°の関係を満たしている。また、θ2は、30°~120°であることが好ましい。また、θ2は、30°~90°であることがより好ましい。また、θ2は、30°~60°であることがさらに好ましい。なお、開き角度θ1は、流入口10aと流出口10bのサイズで決まり、少なくとも開き角度θ1よりも小さい角度とされる。具体的にはθ1は0°~20°程度、あるいは0°~10°程度である。θ2が30°よりも小さくなると、開き角度θ1との差が小さくなり、溶融器3の上面(流入口面)3a上に留まる樹脂ペレットPを抑制する効果や樹脂ペレットPに対する細断効果が低下する。また、開き角度θ2が少なくとも120°よりも大きくなると、流入口側の緩斜面36が緩やかすぎて、樹脂ペレットPが流入口側の緩やかな傾斜面の途中で堆積しやすくなり、また溶融器3の大型化に繋がりやすい。これに対して本実施の形態のように、開き角度θ2を上記範囲内にて規制することで、溶融器3の小型化を確保しつつ、より効果的に、溶融効率を向上させることができる。
 図7に示す実施の形態において、図6で示した流入口10a及び流出口10bの開口幅T1、T2を採用することが好ましい。すなわち、流入口10aの開口幅T1は、4.1mm~10mmであり、流出口10bの開口幅T2は、1.0mm~4.5mmであることが好ましい。また、流入口10aの開口幅T1は、4.1mm~6mmであり、流出口10bの開口幅T2は1.0mm~2.9mmであることがより好ましい。また開口幅T2の下限値は1.6mmであることがさらに好ましい。
 また本実施の形態では、貫通孔10の流入口10aから流出口10bまでの長さ寸法H1が、30mm~200mmであることが好ましい。また長さ寸法H1は、70mm~150mmであることがより好ましい。
 また本実施の形態における溶融器3は、図1に示すように射出装置1内にて固定して用いるほか、次に説明するようにシリンダ内を上下移動(往復移動)する構成とすることもできる。
 図8は、図1とは別の実施の形態における射出装置の断面模式図であり、樹脂ペレットを供給した状態を示す。図9は、図8の状態から上下移動(往復移動)可能な溶融器を上方に移動させた状態を示す射出装置の断面模式図である。図10は、図9の状態から溶融器を下方に移動させ、ノズル部から溶融樹脂が外部に射出される状態を示す射出装置の断面模式図である。
 図8~図10において、図1~図3と同じ部分は同じ符号を付した。図8に示すように、溶融器3と駆動部8とが、駆動伝達軸9を介して接続されている。図8に示すように、溶融器3よりもシリンダ2の後端2b側には塞ぎ部材40が設けられている。塞ぎ部材40の平面面積は、シリンダ2内の内壁面で囲まれた空間の平面面積と一致している。塞ぎ部材40はシリンダ2内に固定されている。
 図8に示すように、駆動伝達軸9は、塞ぎ部材40を貫通して、溶融器3に接続されている。
 図8に示すように、溶融器3の中央部分に駆動伝達軸9が貫通して、溶融器3と駆動伝達軸9とが固定接続されている。
 また図8に示すように溶融器3の下面(流出口面)3b側には開閉部材41が設けられている。開閉部材41は、溶融器3の上下移動に基づいて、溶融器3の各貫通孔10の流出口を塞いだり解放するように支持されている。例えば図示しない弾性部材を用いて常に開閉部材41が溶融器3の下面(流出口面)に付勢されている。そして、駆動部8及び駆動伝達軸9の作用により、開閉部材41を溶融器3の下面3bから解放することを可能とする。
 開閉部材41は、溶融器3よりも小さい面積で形成されている。また、開閉部材41には貫通孔が形成されていてもよい。このとき、開閉部材41に形成された貫通孔は、溶融器3の各貫通孔10の流出口10bとは重ならないように位置及び大きさが規制されている。
 図8に示すように、溶融器3がシリンダ2の先端2a側に位置しており、図8の初期状態では、多数の固体状の樹脂ペレット(射出材料)Pが、保管部18から供給管12を通じてシリンダ2内に供給される。
 樹脂ペレットPは、溶融器3の各貫通孔(溶融孔)10内に流入口(図示上面)から入り込む。各貫通孔10内に入り込んだ樹脂ペレットPは、あとから流入する樹脂ペレットPによって、各貫通孔10の流出口側(図示下面側)に押圧される。このとき、溶融器3は、加熱手段6を介して樹脂ペレットPを溶融する温度に維持されている。
 図8に示すように、各貫通孔10に流入した樹脂ペレットPは、溶融器3からの熱により一部軟化される。
 次に、図9に示すように、駆動手段を駆動させて溶融器3を塞ぎ部材40の方向(図示上方向)に駆動させる(溶融工程)。これにより溶融器3の流入口側面(図示上面)と塞ぎ部材40の下面との間に位置する多数の樹脂ペレットP全体が相互に押圧される。
 図9に示すように、加熱手段6は、シリンダ2の外周に固定されているが、溶融器3の熱容量的には、駆動手段にて上下方向に往復移動させても、十分に熱源を保つようにできる。なお溶融器3の熱が駆動伝達軸9へ伝わらないように、溶融器3と駆動伝達軸9との間に断熱構造が設けられていることが好ましい。
 溶融器3の各貫通孔(溶融孔)10に充填された樹脂ペレットPは加熱されるとともに気密状態となりつつ加圧もされて溶融を開始する。このとき溶融器3の下面(流出口)3b側に位置する開閉部材41は、溶融器3から解放された状態にある。これにより、溶融器3から下方向に流出した溶融樹脂qは、溶融器3とノズル部4との間に溜まる。
 続いて、図10では、駆動手段を作用させて溶融器3をノズル部4の方向(図示下方向)に移動させる(射出工程)。このとき、開閉部材41は溶融器3の下面3bに当接し、溶融器3の各貫通孔10の流出口10bを塞いだ状態とされる。これにより、溶融器3とノズル部4との間に溜まった溶融樹脂qは気密状態を保ちながら加圧されてノズル部4から射出される。そして溶融樹脂qにより、図3で説明した部材間の接合体25を形成でき、あるいは、図4に示した射出成形品32を形成することができる。
 図8~図10に示した射出装置においても、図6に示した流入口10aの開口幅T1が、4.1mm~10mmであり、流出口10bの開口幅T2が1.0mm~4.5mmである溶融器3を用い、あるいは、図7に示した各貫通孔10の流入口10a側を緩斜面で形成した溶融器3を用いることで、従来に比べて効果的に、溶融効率を向上させることが可能である。
 本実施の形態では、射出装置の全動作の自動化を図ることができる。例えばテーブルトップ型ロボットを用いて、射出装置のXYZ軸方向(X軸、Y軸及びZ軸は互いに直交する方向)に対する全自動化を図ることができる。ここで全自動とは、射出動作とともにステージ上での射出装置の移動を含む。なお、射出装置側は固定でステージ側が移動する場合も「全自動化」に含まれる。また、この際、射出成形品を金型により成形する形態のほか、金型を用いずに自然冷却により立体造形でき、3Dプリンターのような使い方が可能である。
 また本実施の形態では、射出成形品は、エンジニアリングプラスチック、又は、スーパーエンジニアリングプラスチックから選ばれる樹脂にて成形できる。エンジニアリングプラスチックには、ポリアミド、ポリアセタール(POM)、ポリエチレンブチレンテレフタレート(PBT)等が選択される。また、スーパーエンジニアリングプラスチックには、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等が選択される。本実施の形態では、射出成形品に劣化物が入ることなく、成形することが可能である。特に本実施の形態では、射出成形品を、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)にて成形することが可能である。
 従来の射出成形品を用いてPEEKからなる射出成形品を成形した際、ノズル内部に樹脂等の劣化物が沈着し、この劣化物が成形品(溶融樹脂が固化した状態のもの)に混じることがわかった。なお従来の射出装置としては、ノズルが鉄/クロム系にて形成されたものを用いた。
 これに対して、本実施の形態では、溶融器及びノズルを銅あるいは真鍮にて形成した射出装置を用いてPEEKからなる射出成形品を成形した際、従来のように劣化物が成形品内部に入らず、異物混入を防ぐことができることがわかった。これは、溶融樹脂に対する触媒作用の違いや装置内部の環境(例えば酸素濃度)の違い等に起因するものであると推測される。
 このように本実施の形態では、PEEKからなる射出成形品を異物混入なく成形でき、本実施の形態の射出装置を用いることで、所望のPEEK成形品を安定して成形することができる。
 本発明は、樹脂ペレットの溶け残りの発生を抑制でき、溶融効率に優れた溶融器を提供でき、この溶融器を射出装置に組み込むことが可能である。そして本発明の射出装置を用いて、射出成形品や部材間の接合体を良好な品質で得ることができる。
 本出願は、2014年9月25日出願の特願2014-194922に基づく。この内容は全てここに含めておく。
 

Claims (17)

  1.  貫通孔を有し、前記貫通孔の一方の開口部が流入口で、他方の開口部が流出口であり、前記貫通孔の前記流入口から前記流出口にかけて開口幅が狭くなるように、前記貫通孔の内壁面が傾斜面で形成されており、
     前記流入口の開口幅が、4.1mm~10mmであり、前記流出口の開口幅が1.0mm~4.5mmであることを特徴とする溶融器。
  2.  前記流入口の開口幅が、4.1mm~6mmであり、前記流出口の開口幅が1.0mm~2.9mmであることを特徴とする請求項1に記載の溶融器。
  3.  前記流出口の開口幅の下限値は、1.6mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の溶融器。
  4.  前記貫通孔の前記流入口から前記流出口までの長さ寸法が、30mm~200mmであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の溶融器。
  5.  前記流入口側には、前記傾斜面と連続し前記傾斜面よりも緩やかな傾斜の緩斜面が形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の溶融器。
  6.  貫通孔を有し、前記貫通孔の一方の開口部が流入口で、他方の開口部が流出口であり、前記貫通孔の前記流入口から前記流出口にかけて開口幅が狭くなるように、前記貫通孔の内壁面が傾斜面で形成されており、
     前記傾斜面は、前記流入口側には、前記傾斜面と連続し前記傾斜面よりも緩やかな傾斜の緩斜面が形成されていることを特徴とする溶融器。
  7.  前記傾斜面の開き角度をθ1、前記緩斜面の開き角度をθ2としたとき、θ1<θ2≦120°の関係を満たすことを特徴とする請求項5又は6に記載の溶融器。
  8.  前記θ2は、30°~120°であることを特徴とする請求項7に記載の溶融器。
  9.  前記θ2は、30°~90°であることを特徴とする請求項7に記載の溶融器。
  10.  前記θ2は、30°~60°であることを特徴とする請求項7に記載の溶融器。
  11.  シリンダと、前記シリンダ内に配置された請求項1ないし10のいずれかに記載の溶融器と、前記溶融器の前記流出口側に配置されるノズル部と、前記溶融器を加熱するための加熱手段と、前記溶融器にて溶融された射出材料を前記ノズル部から外部に射出するための加圧手段と、を有することを特徴とする射出装置。
  12.  全自動により動作されることを特徴とする請求項11に記載の射出装置。
  13.  請求項11又は12に記載の射出装置を用いて形成されたことを特徴とする射出成形品。
  14.  前記射出成形品は、エンジニアリングプラスチック、又は、スーパーエンジニアリングプラスチックから選ばれる樹脂からなることを特徴とする請求項13に記載の射出成形品。
  15.  前記射出成形品は、ポリエーテルエーテルケトンにて成形されることを特徴とする請求項14に記載の射出成形品。
  16.  請求項11又は12に記載の射出装置を用いて形成したことを特徴とする射出成形品の製造方法。
  17.  請求項11又は12に記載の射出装置を用いて形成したことを特徴とする部材間の接合体の製造方法。
     
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