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WO2025028442A1 - 射出成形装置用の溶融器及びこれを用いた射出成形物 - Google Patents

射出成形装置用の溶融器及びこれを用いた射出成形物 Download PDF

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Publication number
WO2025028442A1
WO2025028442A1 PCT/JP2024/026819 JP2024026819W WO2025028442A1 WO 2025028442 A1 WO2025028442 A1 WO 2025028442A1 JP 2024026819 W JP2024026819 W JP 2024026819W WO 2025028442 A1 WO2025028442 A1 WO 2025028442A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
melting
melter
injection molding
melt
heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/026819
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敦生 浅霧
正徳 成冨
利夫 三國
光司 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Century Innovation Corp
Original Assignee
Century Innovation Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Century Innovation Corp filed Critical Century Innovation Corp
Priority to CN202480023364.3A priority Critical patent/CN120916881A/zh
Publication of WO2025028442A1 publication Critical patent/WO2025028442A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/58—Details
    • B29C45/62—Barrels or cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/72—Heating or cooling
    • B29C45/74—Heating or cooling of the injection unit

Definitions

  • the present invention relates to a melter for an injection molding device that melts resin material (resin pellets) in a plunger-type injection molding device that does not have a vertical resin extrusion screw.
  • a screw type injection molding equipment is mainly composed of a cylinder and a screw, and resin pellets fed from a hopper are heated and melted as they are pressed and transported toward the injection nozzle by the screw rotating inside the cylinder, and the molten resin is injected into a mold from the tip of the nozzle.
  • resin pellets fed from a hopper are heated and melted as they are pressed and transported toward the injection nozzle by the screw rotating inside the cylinder, and the molten resin is injected into a mold from the tip of the nozzle.
  • injection molding equipment tends to be large and its structure complicated. In addition, the burden of replacing the screw due to wear is also great.
  • plunger-type injection molding equipment is mainly composed of a melter including a heater in the shape of a truncated cone (the part remaining when the head of a cone such as a truncated cone or pyramid is cut off along a plane parallel to the base) with many through holes, an injection plunger, a supply tube, etc., and the injection plunger sends the resin raw material to the melter for injection, which has the advantage of being a relatively simple structure and easy to make small.
  • the resin material must melt while passing through multiple through holes in the melter, and the method of heating a truncated cone melter from the outer periphery with a heater has limitations in terms of uniformly and quickly heating a large amount of resin material up to the through holes near the center of the melter, so it was necessary to provide a melter structure or select a material suitable for melting a large amount of resin material (demands for larger size and reduced cycle time).
  • resin materials such as bioplastics that cannot melt at high temperatures
  • the melter must be highly resistant to wear.
  • the present invention was created in light of the above, and aims to provide a melter for a plunger-type injection molding device that does not have a vertical resin extrusion screw, is capable of uniform and rapid heat input while consuming little power, and is capable of large-volume injection molding of resin material.
  • the present invention relates to A melter for an injection molding device that melts a resin material (resin pellets) in a plunger-type injection molding device that does not have a vertical structure resin extrusion screw
  • the melter comprises: A fusion part having a rectangular parallelepiped housing structure, the fusion part having a plurality of fusion holes penetrating the casing structure from top to bottom, the area of the penetration part not increasing from top to bottom; a heater unit for a melter, the heater unit being disposed on an outer wall on one side so as to input heat to at least a lower portion of the outer wall on one side of the width length of the melting portion, and housing a heater; It is equipped with:
  • the melter for injection molding equipment of the present invention is a vertical structure plunger type melter for injection molding equipment in which the resin material (resin pellets) is fed from above, transported while melted in the melter, and then injected from below.
  • the melting section where the resin material melts as it is transported downward has a rectangular casing structure, and a heater section for the melter that houses a heater for heating the melting section is disposed on one or both sides of the outer wall on the longer width side.
  • melter for this injection molding device has a rectangular casing structure with a heater housing attached to the outer wall with a large surface area. This means that the distances from each heater to each melt hole are short and there is little variation in the distances, resulting in good thermal conduction and uniform heating, and a structure that makes it easy to upsize the device using a low-power heater.
  • the heater section for the melter is disposed on both outer walls of the long width of the melting section, so that the melting section is sandwiched from the short width side.
  • the heater parts for the melter By disposing the heater parts for the melter on both sides of the long outer walls of the melting part to sandwich each melting part from both sides, when multiple melters are arranged in parallel to form a large melting unit as described below, heat can be input from both sides of each melter at an equal distance near the internal melting hole, and the resin material can be melted uniformly and quickly even when unitized. It is also possible to dispose additional heater parts for the melter on one or both sides of the short outer walls of the melting part to input heat from the surroundings.
  • the heater section for the melter By arranging the heater section for the melter not only on the long outer wall but also on the short outer wall, heat can be input to the melt hole more uniformly, which is particularly effective for thick melt sections.
  • the melter has a plurality of melting sections and the melter heater sections sandwiching them from the narrow width direction, arranged in parallel with their outer walls facing each other in the narrow width direction.
  • the melter for this injection molding device is formed as a unit in which multiple melting parts are arranged in parallel (hereinafter, also simply referred to as "unit type"), and the melting parts are arranged in parallel, sandwiched between heater parts.
  • each melting part has a rectangular parallelepiped housing structure, and by arranging them in parallel facing each other, the number of melters arranged in parallel can be increased or decreased as appropriate depending on the amount of resin material desired to be melted, which is advantageous in that it is easy to change and respond to injection from small amounts to large amounts as needed.
  • the plurality of fusion holes in the fusion portion are Each of them has a substantially identical substantially rectangular horizontal cross section, and is arranged in a row along the width direction, and can be inclined so that the horizontal cross-sectional area of the lower part is equal to or smaller than the horizontal cross-sectional area of the upper part.
  • Each melting part has a rectangular housing structure, and the melting holes provided inside are arranged in a row (one or multiple rows) of openings with a horizontal cross section that is roughly rectangular (for example, including the rectangular shape of an R-shaped corner), so the partitions between the melting holes can be made as thin as possible and arranged closely together, resulting in a high opening rate.
  • the maximum inlet area for the resin material can be secured for the size of each melting part.
  • the melting holes are formed with a rectangular horizontal cross section and are inclined so that the area does not increase from top to bottom, it is relatively easy to form a smooth inner wall.
  • the plurality of fusion holes in the fusion portion are Each of the plates has a substantially identical rectangular horizontal cross section and is arranged in a row along the width direction. It is preferable that the fusion holes of adjacent fusion parts are arranged so as to be shifted from each other in the width direction.
  • the multiple melt holes in each melt section are arranged with a shift in the width direction. Therefore, the heat from the melt section heater section does not pass much through the space in the melt hole, but is mostly conducted through the melt section material to the adjacent melt section. In detail, the heat from the melt section heater section does not pass through the resin material with low thermal conductivity or the air layer in the melt hole, but is conducted through the melt section material with high thermal conductivity (typically cemented carbide). Therefore, even in the case of a unit type where multiple melt sections are arranged on top of each other, the resin material can be melted uniformly and efficiently.
  • the fusion portion comprises a main body having a plurality of grooves that are open on one side and extend vertically, with the opposite side being a closed outer wall, and a lid member that is attached to face the one side of the main body and closes the grooves of the main body, and when closed, the grooves of the main body and the lid form a fusion hole.
  • Each melting section in the melter for this injection molding device is composed of two parts (hereinafter, simply referred to as a "split melting section"): a main body with a groove that opens on one side of the side, and a lid that closes the groove by being attached opposite the open side of the main body, so that a melting hole can be formed simply by stacking and attaching the two parts.
  • a split melting section a main body with a groove that opens on one side of the side, and a lid that closes the groove by being attached opposite the open side of the main body, so that a melting hole can be formed simply by stacking and attaching the two parts.
  • the melting section is made of cemented carbide, it is preferable to stack the main body and lid and then attach them by adhesive heat treatment.
  • the main body can be manufactured simply by cutting the groove, which is an open channel, from a plate-shaped member or by manufacturing it in a mold, and a melting section with a melting hole inside can be made simply by closing it with a lid member.
  • This structure is particularly advantageous when a unit-type melter is used in which melting sections are arranged in parallel according to the amount of resin material to be injected as described above.
  • cover member of any of the melting parts may be the closed outer wall of the main body of another melting part, or the outer wall of the heater part for the melter.
  • the lid that closes the main body which has an open channel groove as a melting hole, is not a separate, independent part, but is made to double as the outer wall of the other melting parts and the outer wall of the heater housing part. This not only allows for a significant reduction in the number of parts, but also makes it possible to make the entire unit more compact.
  • the molten part is formed from a cemented carbide alloy.
  • Cemented carbide is a sintered body made of tungsten carbide (WC) powder and the binding metal cobalt (Co), and titanium carbide (TiC) or tantalum carbide (TaC) may also be added. If such cemented carbide is used to form the molten part, it has high wear resistance due to its high hardness, and is also excellent when injecting resin materials such as high-strength fibers.
  • cemented carbide has a high thermal conductivity, so the inside of the melting hole can be sufficiently heated without the heater being heated to an excessively high temperature, and it is advantageous in that it allows for rapid and uniform heating control.
  • cemented carbide is manufactured by compressing a uniform mixture of tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) powders, molding them with a press, etc., and sintering them, so even if it has a high hardness, it has the advantage of being easy to process if it has a structure consisting of a main body and a lid, like the split melter mentioned above.
  • melter for another injection molding apparatus, a melter for an injection molding apparatus that melts a resin material (resin pellets) in a plunger-type injection molding apparatus that does not have a vertical structure resin extrusion screw is provided,
  • the melter comprises: A cylindrical fusion part formed of a cemented carbide has a plurality of fusion holes penetrating vertically and having an inner diameter cross-sectional area that decreases or at least does not increase from the top to the bottom, a heater disposed on the outer periphery of the melting portion;
  • the melt holes have a hole diameter and number that obtains an opening ratio that is calculated in advance according to the resin material and the desired injection amount.
  • melter for another injection molding device
  • its material is a cemented carbide alloy.
  • melters have been manufactured from materials such as copper (Cu), which has a relatively high thermal conductivity, but in the case of resin materials such as high-strength fibers, as mentioned above, the melter must have high abrasion resistance. This requirement can be met by using a cemented carbide alloy, which has high strength and high thermal conductivity, as the melter material.
  • cemented carbide is a sintered body formed in a mold, and the melt holes must be drilled after the tubular molding.
  • this cylindrical melter is advantageous in that it provides a melter for high-strength resin materials, by calculating the appropriate aperture ratio according to the resin material and required injection amount, and controlling the hole diameter and number to ensure the required aperture ratio.
  • the resin material may be a long fiber thermoplastic resin, having a length of 3 mm or more, preferably 5 mm or more.
  • the melter described above has the advantage that it is small and capable of large-volume injection, yet can be used with a variety of resin materials (resin pellets), and it is also possible to provide injection-molded products that can be mass-produced as general-purpose products, something that was not possible before.
  • long-fiber thermoplastic resins have high mechanical strength and light weight, and are superior in many ways to metals and conventional resins, and it is expected that the market will expand in the future. Since this melter has a roughly rectangular casing made of cemented carbide and a melting hole with a square cross section, using this melter makes it easy to mass-produce such long-fiber thermoplastic resins.
  • injection-molded products of long-fiber thermoplastic resins of 3 mm or more, preferably 5 mm or more, are evidence that they are manufactured according to the present invention.
  • an injection molding apparatus using the melter for injection molding apparatus of the present invention includes a melt cone portion that receives the resin material discharged from the melt hole below the melt portion of the melter and discharges it below,
  • the melt corn portion is It is preferable that the inner diameter of the upper inlet that receives the resin material released from the melt hole is approximately square, and that the entire area or part of the area from the inlet to the lower outlet has a through hole that has an approximately square pyramid shape with the lower end at its apex.
  • the melter for the injection molding apparatus of the present invention described above is connected to a melt cone section that receives (confluent) the resin material molten in the melt section below and guides it to a nozzle section for discharging it into the mold.
  • This melt cone section has a through hole with an inverted pyramid-shaped section whose horizontal cross-sectional area decreases downward from a roughly square inlet on the melt hole side.
  • a melt cone section with this structure has the advantage that each melt section is roughly rectangular, so that the molten resin material from the melt hole can be converged without leakage at an inlet with a roughly square inner diameter and sent downward.
  • the melt corn part is It is preferable that the molten resin discharged from the melt holes of the multiple melting parts across adjacent melting parts arranged in parallel be merged at an inlet above the through hole and discharged from below the through hole.
  • melt cone part that receives molten resin material may be provided for each melter, but in this example, a melt cone part can be provided that is arranged below adjacent multiple melting parts and joins the molten resin material discharged from the multiple melting parts and sends it downward for discharge.
  • a configuration can be provided that makes it easy to customize an injection molding machine that manufactures injection molded products that require large volumes of resin by arranging multiple melting parts in parallel, while also making it easy to control the injection amount.
  • the through hole of the melt cone section may have a slit shape with its lower outlet extending in the width direction of the multiple melt sections.
  • the width of the slit-shaped outlet of the through hole of the melt cone section which has a lower outlet formed in a slit shape, may change midway along the length of the outlet.
  • the outlet (discharge port) of the melt cone section would typically be hole-shaped, but if the outlet (discharge port) of the melt cone section is hole-shaped, the outlet of the nozzle (described below) that connects to it will also be hole-shaped. Therefore, when molten resin material is injected from multiple injection holes in the nozzle, the injected resin material will first separate, then join together and cool and solidify, which can easily cause weld lines and result in undesirable strength and appearance. If the outlet of the melt cone section is shaped like a long slit, the resin material will not be separated when injected, preventing the occurrence of weld lines and making it possible to produce an injection-molded product with favorable strength and appearance.
  • the width can be changed along the way. For example, by widening the slit width in a part of the injection molded product where you want to increase its thickness, the molten resin material can be injected (fall) at the same speed (uniform) in the longitudinal direction, making it possible to produce a molded product with a uniform thickness that changes without the occurrence of weld lines.
  • melt cone heater section that houses a heater on both sides of the outer wall of each of the melt cone sections so that heat is introduced to the through hole.
  • a nozzle portion is provided at the lower end of the melt cone portion to receive the molten resin material from the outlet of the melt cone portion and inject it downward,
  • the nozzle portion is
  • the inner flow passage has a horizontal cross-sectional area that decreases from an upper inlet toward a lower outlet, and a counterbore portion is formed above the inner flow passage as a stopper for preventing the melt cone portion from entering downward, into which the lower end of the melt cone portion is inserted. It is preferable that the lower end of the melt cone portion and the upper end of the nozzle portion are connected to each other from their outer peripheries by a connecting jig.
  • the melt cone portion described above is connected at its lower end to a nozzle portion for injecting the molten resin material.
  • the nozzle portion provided at the lower end of the melt cone portion has a countersunk groove above the inner flow path that acts as a stopper when the lower end of the melt cone is inserted, making it easy to position it vertically by simply inserting it and fastening it with a connecting jig (nut, etc.), and the horizontal cross-sectional area of the inner flow path is reduced toward the injection port, allowing the molten resin material to fully merge at the injection port and enabling rapid injection of large quantities.
  • the tip of the melt cone portion is short, it can be firmly fastened by simply inserting it above the nozzle portion, so the nozzle portion itself can be made short, and there is no need for elaborate surface processing to taper the inner flow path, reducing the cost of the nozzle portion.
  • the lower end of the melt cone section and the upper end of the nozzle section are fastened evenly from the outer periphery, so it can be manufactured by a process of bonding the connecting jig facing the central axis, and it is advantageous in that it can be manufactured without significantly increasing processing costs even when made from sintered carbide.
  • the outer peripheral wall of the nozzle portion tapers in a stepped manner in the vertical direction.
  • the nozzle section has an outer shape that reduces its horizontal cross-sectional area in a stepped manner, and the lower end of the through hole in the connecting jig (nut, etc.) between the melt cone section and the nozzle section is reduced in diameter, allowing the vertical fastening force to act approximately uniformly over the entire fastening portion of the connecting jig.
  • a tapered outer shape would result in tight tolerances, which would significantly increase costs, but a stepped outer shape does not have radial forces acting on it, so the above tolerance problems do not occur, and it has the advantage of also extending the life of the connecting jig.
  • washers made of a highly thermally conductive metal into the gap between the countersunk portion of the inner flow passage of the nozzle portion and the lower end of the melt cone portion, and into the gap between the reduced diameter portion of the lower end of the connecting jig and the stepped portion on the outer periphery of the nozzle portion.
  • heat transfer fins are provided on the outer wall of the connection jig.
  • the outer surface area increases, which is advantageous in that it increases the cooling and heating effect of the connecting jig.
  • the surface of the cemented carbide that houses the heater in the melting heater section and/or the melt cone heater section is It is preferable that an insulating layer made of ceramic produced by thermal spraying and a heater layer formed by nickel-based alloy plating are formed on the surface of the insulating layer.
  • the heater performance for melting the resin material is greatly improved by providing an insulating layer made of ceramics produced by thermal spraying on the surface of the heater section that houses (disposes) a heater such as an electric heating wire, and then providing a thin heater layer formed of a high-resistance nickel-based alloy plating on top of that.
  • band heaters were mainly used for heating containers in the past, but an air layer with low thermal conductivity was between the band heater and the melter, and this air layer caused problems with heat transfer to the resin material.
  • the injection molding melter of the present invention can provide a plunger-type injection molding device that does not have a vertical resin extrusion screw, which allows for uniform and rapid heat input while consuming little power, and can perform large-volume injection molding of resin material.
  • FIG. 1 shows a first melting device example 1 of the present invention, which is composed of three melting parts and a heater housing part.
  • the main body of the four-hole fuser of fuser example 1 is shown.
  • the main body of the four-hole fuser of fuser example 1 is shown.
  • the heater housing for melter example 1 is shown.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing each component of a melter example 2 of the first invention.
  • 1 shows a first melter example 3 of the present invention.
  • 1A and 1C show an example 1 of the melter according to the second aspect of the present invention, and 1B and 1D show an example 2 of the melter according to the second aspect of the present invention.
  • FIG. 1A is a perspective view of a melter example 1 according to the second aspect of the present invention, and FIG.
  • FIG. 1B is a perspective view of a melter example 2 according to the second aspect of the present invention.
  • 1 shows a bottom nozzle provided below the first and second exemplary melter embodiments of the present invention and a heater housing around the bottom nozzle.
  • FIG. 1A shows a top view of each melter constituting melter example 4 of the second invention
  • FIG. 1B shows a top view of melter example 4 formed by combining the melters shown in FIG. Photographs of a melter 710 as an embodiment of the fourth melter are shown, with (a) being a schematic top view of the melter, (b) being a schematic bottom view showing the opposite side of (a), and (c) being an oblique photograph in which the melter heater portion on the side of the melter 0 can be seen.
  • FIG. 12A and 12B are schematic vertical cross-sectional views showing a state in which a melt cone portion and a nozzle portion are connected to the melting portion of FIG. 11 , in which (a) shows connection example 1, and (b) shows connection example 2 which is an improvement over (a).
  • FIG. 13 is a perspective view showing a state in which the melt cone portion and the nozzle portion of FIG. 12 are connected to each other.
  • 14 shows a perspective view of the melt cone portion as viewed from diagonally above right in FIG. 13.
  • 14 shows a longitudinal cross-sectional view of FIG. 13.
  • 12A is a schematic top view of the single melter shown in FIG.
  • FIG. 11 (b) is a schematic top view showing a melt cone section arranged across the melter in (a), and (c) is a schematic side view of the melt cone section in (b).
  • a modified example of the outlet of the melt cone section in Figure 16 is shown from the same perspective and in the same manner as Figure 16, where (a) is a schematic top view of a single melter, (b) is a schematic top view showing a state in which the melt cone section is arranged across the melter in (a), and (c) is a schematic side view of the melt cone section in (b).
  • a plunger-type injection molding device that does not have a vertical resin extrusion screw, a collection of resin pellets is pressed by a plunger as shown in Patent Document 3 and the like, and the pellets are melted and passed through multiple melting holes in the melting section, and then injected downward.
  • the present invention provides a new melter and an injection molding device equipped with this melter. Specifically, the present invention provides two types of melters as described above, and a melt cone section and a nozzle section of an injection molding device equipped with this melter. Below, examples of the melters that are approximately rectangular, other examples of cylindrical melters made of cemented carbide, examples of melt cone sections, examples of nozzle sections, etc. are illustrated and explained.
  • Example 1 of a melter having a substantially rectangular parallelepiped shape for an injection molding device according to the present invention As a first example of a melter for an injection molding apparatus of the present invention, a melter 10 will be described below with reference to Figures 1 to 4 and 11.
  • Figure 1 shows the melter 10, which is composed of three melting sections 12 and a melter heater section 14, with (a) being a schematic diagram of the melting section 12a of the melter 10 as seen from the side, (b) being a schematic diagram of the melting section 12b of the melter 10 as seen from the side, (c) being a schematic diagram of the melter 10 as seen from the front, (d) being a schematic diagram of the melter 10 as seen from the top, and (e) being a schematic diagram of the heater housing section 14 of the melter 10 as seen from the side.
  • the melter 10 for the injection molding device is configured by stacking plate-shaped four-hole melting section 12a, three-hole melting section 12b, and four-hole melting section 12c facing each other in the short width direction (left and right direction in Fig. 1(c)) from the side to form a melter 12 with a single housing structure.
  • the outer wall side of the melting section 12 is sandwiched on both sides by melter heater section 14, the surface of which is coated with a plating layer (described below) containing heating wires 16.
  • the four-hole melting portion 12a, the three-hole melting portion 12b, and the four-hole melting portion 12c are each composed of a main body portion opened on one side and a lid member that closes it from the opposite side, as described later.
  • the melter 10 shown in FIG. 1 In the case of the melter 10 shown in FIG.
  • the four-hole melting portion 12a, the three-hole melting portion 12b, and the four-hole melting portion 12c are each composed of a lid member 22a, 22b, and 22c that is attached to the main body portion (in this specification, the main body portions of the four-hole melting portion 12a, 12c, and the three-hole melting portion 12b may be simply referred to as the four-hole melting portion 12a, 12c, and the three-hole melting portion 12b, or the main body portion 12a, 12c, and the main body portion 12b).
  • the four-hole melting portion 12a, 12c, the three-hole melting portion 12b, and the heater housing portion 14 will be described in detail.
  • Figure 2 shows the main body parts 12a and 12c of the four-hole fusion part
  • Figures 2(a), (c), and (d) are respectively viewed from approximately the same perspective as Figures 1(a), (c), and (d)
  • (a) showing a side view of the four-hole fusion part 12a and 12c
  • (c) showing a front view of the main body parts 12a and 12c of the four-hole fusion part
  • (d) showing a top view of the main body parts 12a and 12c of the four-hole fusion part (viewed from the same perspective as the top view of Figure 1(d) rotated 90° clockwise)
  • (f) showing a perspective view illustrating a groove part 24 as one of the four holes of the main body parts 12a and 12c of the four-hole fusion part.
  • the main body parts 12a and 12c of the four-hole melting part have grooves 24 (groove 24 may have a portion where the area does not change in the vertical direction) formed in the plate-like member so that the area of the horizontal cross section does not increase from top to bottom, forming four melting holes 20.
  • the grooves 24 (melting holes 20) are inclined at the same angle in opposite directions on both sides so that the width in the width direction (left and right direction in Figure 2(a)) narrows from above where the resin pellets are poured.
  • the grooves 24 (melting holes 20) also have rectangular recesses in the main body parts 12a and 12c, and each groove 24 is a square open channel with a horizontal cross section open to the side (downward in Figure 2(d)) as shown in Figure 2(d). Additionally, four grooves 24 are provided in a row along the width direction, with inner frames 18b on both sides of the width direction of the main body parts 12a and 12c and outer frames 18a that serve as partitions between the grooves 24.
  • a plate-shaped cover member 22 (see Figs. 1(a) and (c)) to the main body parts 12a and 12c from the side (below in Fig. 2(d)) and closing the groove part 24, four fusion holes 22 are formed in the width direction in the fusion parts 12a and 12c so that the horizontal cross section is square and the area does not increase from top to bottom (the horizontal cross section area at the bottom is equal to or less than the horizontal cross section area at the top).
  • the horizontal cross section area at the bottom is equal to or less than the horizontal cross section area at the top.
  • a cemented carbide is used that is formed in a mold from powder such as tungsten carbide (WC) and sintered, as described later, so that the fusion holes 20 can be made by providing an open groove part 24 in a plate-shaped member such as the main body parts 12a and 12c.
  • the melting hole 20 has the same length in the plate thickness direction (vertical direction in FIG. 2(d)) from the inlet opening 20a to the outlet opening 20b, because the main body parts 12a and 12c are plate-shaped members with grooves 24.
  • the width direction is linearly inclined from both sides to reduce the width direction, so that the opening area is gradually reduced from the inlet opening 20a with a rectangular cross section to the outlet opening 20b.
  • the area of the inlet opening 20a has a large effect on the amount of resin pellets that can be put into the melting part 12a, so in that sense it is necessary to make the opening ratio of the inlet opening 20a as large as possible, and it is necessary to make the thickness of the frame part 18 (inner frame 18a, outer frame 18b) at the position of the inlet opening 20a thin.
  • the melting part 12a it is made of cemented carbide as described later, and it is known that the opening ratio of the inlet opening 20a is about 58%.
  • the opening ratio is about the same, but when it is made from cemented carbide (WC, etc.), which will be described later, it is known that only a significantly smaller opening ratio (about 28%) can be achieved due to its low toughness. Therefore, the opening ratio of the entrance opening 20a of the melter 12a is large, and this is particularly noticeable when the material is cemented carbide.
  • These grooves 25 are also square-shaped open channels in the main body 12b whose horizontal cross sections are open to the side (downward in Figure 3(d)), and three of them are provided in a row along the width direction by the outsides 19b on both sides of the width direction of the main body 12b and the inner frames 19a that serve as partitions between the grooves 25.
  • a plate-shaped cover member 22 (see Figs. 1(a) and (c)) is attached to the main body 12b to close the groove 25, forming three melt holes 21 in the melting portion 12b that are rectangular in horizontal cross section and taper at equal angles in the width direction.
  • this configuration is suitable for use with cemented carbide that is molded and sintered in a mold.
  • the melting hole 21 has a main body 12b in which a groove 25 with a rectangular cross section is provided in a plate-like member, and since the length in the plate thickness direction (the vertical direction in FIG. 3(d)) is constant, it is necessary to make the opening ratio of the inlet opening 21a as large as possible in order to increase the amount of resin pellets put in, and it is also necessary to make the thickness of the frame 19 (inner frame 19a, outer frame 19b) at the position of the inlet opening 21a thin, which is similar to the main body 12a, 12c of the four-hole melting part in FIG. 2.
  • Fig. 4 shows the melter heater section 14.
  • Figs. 4(a), (c), and (d) are viewed from roughly the same perspective as Figs. 1(a), (c), and (d), respectively, with (a) showing a side view of the melter heater section 14, (c) showing a front view of the melter heater section 14, and (d) showing a cross-sectional view taken along line A-A in (a).
  • the melter heater section 14 is made of cemented carbide and is composed of a frame 14b along both the top and bottom edges and one edge of the plate-shaped member, and a heater mounting surface 14a that is a flat surface lower than the frame 14b.
  • An insulating layer is formed on the heater mounting surface 14a by spraying a ceramic such as alumina (aluminum oxide) onto the polished cemented carbide surface, and the surface of this insulating layer is plated with a nickel-based alloy with high electrical resistance, forming a heater layer (not shown) with a heating wire 16 attached as shown in Figure 1 (e).
  • Figs. 5 is an exploded perspective view showing each component of the melter 110 for the injection molding apparatus.
  • Fig. 6 shows the melter 210 for the injection molding apparatus, and Figs. 6(a), 6(c), and 6(d) are respectively from the same viewpoint as Figs.
  • FIG. 10A shows a top view of a melter 510 as a modified example of the melters 110 and 210 shown in FIGS. 5 and 6, and FIG. 10B shows a top view of a melter 610 as melter example 4, which is a further combination of the melter 510.
  • the melter 110 for the injection molding device is configured by stacking and combining, in order from the side (left side of Fig. 5) in the width-short direction, a three-hole melting section 112a that opens to the right, a heater accommodating section 114 that is composed of a receiving section 114 (1) that opens to the right and a plate-shaped cover member 114 (2) that closes it, and two three-hole melting sections 112b that open to the left.
  • the main body sections 112a and 112b of the three-hole melting section have a structure in which the area of the horizontal cross section does not increase from top to bottom, similar to the main body section 12b of the three-hole melting section in Fig.
  • the melting hole 120 is formed by a groove section that is a rectangular open channel that opens to the left side, and three melting holes 120 (groove sections) are provided in a row along the width-long direction by inner frames 118b on both sides of the width-long direction of the main body sections 112a and 112c and outer frames 118a that serve as partitions between the melting holes 120 (groove sections).
  • the main body 112a of the leftmost three-hole melting part has the melting hole 120 open to the right side, and the receiving part 114(1) constituting the melter heater part 114 is arranged on top of it from the right side, with the side wall 114(1)c of the receiving part 114(1) closing the melting hole 120. In this way, the main body 112a of the three-hole melting part and the receiving part 114(1) form the melting part 112a with three melting holes 120 inside.
  • the melter heater section 114 is composed of the aforementioned receiving section 114(1) that opens to the right and is composed of a frame section 114(1)b that surrounds the three edges of the plate-like member and a heater arrangement surface 114(1)a that is lower than this, and a plate-like cover member 114(2) that closes it.
  • the heater arrangement surface 114(1)a of the receiving section 114(1) has an ultra-thin heater layer formed of an insulating layer, a plating layer, and an electric heating wire (not shown) on its surface, like the melter heater section 14 in Figure 4 described above, and the heat from the heater layer is conducted to the entire receiving section 114(1) and cover member 114(2) made of cemented carbide with high thermal conductivity, thereby functioning as a plate-like heater.
  • the main body 112b of the three-hole melting part is attached to the right of the melter heater part 114, and the main body 112b of the same three-hole melting part is placed on top of it to the right.
  • the side wall of the main body 112b of the three-hole melting part also serves as the cover member for the main body 112b of the three-hole melting part to the right of it, which again reduces the number of parts and makes the part smaller, and also improves heat conduction efficiency because the distance from the melter heater housing part 114 can be reduced.
  • Figure 6 shows a melter 210, which is the melter 110 of Figure 5 to which a melter heater section 114 and a three-hole melting section 112b have been further attached, as a third embodiment of the melter.
  • Figures 6(a), (c), and (d) are viewed from roughly the same viewpoint as Figures 1(a), (c), and (d), respectively, with (a) showing a side view of the main body sections 112a and 112b of the three-hole melting section of the melter 210, (c) showing a front view of the melter 210, and (d) showing a top view of the melter 210 (the same viewpoint as the top view of Figure 1(d) rotated 90° clockwise).
  • the melter 210 is arranged by stacking the open side of the receiving part 114(1) of the heater part 114 for the melter in FIG. 5, with the left and right side reversed, on the right side of the side wall of the main part 112b of the rightmost three-hole melting part of the melter 110 shown in FIG. 5. Furthermore, the main part 112b of the three-hole melting part is stacked on the right side wall (outer wall) of the receiving part 114(1) from the right side. In this melter 210, two units are stacked, each of which has the heater part 114 for the melter sandwiched between the three-hole melting parts 112a or 112b on both the left and right sides.
  • All of the melting holes 120 of the four three-hole melting parts 112a or 112b are equidistant from the heater housing part 114, and while achieving a reduction in the number of parts and a reduction in size as in FIG. 5, the thermal efficiency is further improved, making it possible to melt a large amount of resin pellets quickly and uniformly.
  • two heater parts 114 for the melter sandwich three melting parts 112b, 112c, 112c.
  • the main body part 112b of the three-hole melting part is attached together with the cover member 22 to the right side of the heater part 114 for the melter
  • the main body part 112c of the two-hole melting part is attached together with the cover member 22 to the right side of the cover member 22.
  • the main body part 112b of the three-hole melting part is attached together with the cover member 22 to the right side
  • the heater part 114 for the melter described above is attached to the right side of that.
  • the melting holes 120 in the melting parts 112b, 112c, 112c have approximately rectangular openings like the melting holes 120 in FIG.
  • the melting holes 120 between the adjacent melting parts 112b, 112c, 112c are arranged with a shift in the vertical and width directions.
  • the rows of melting holes in adjacent melting parts 112b, 112c, and 112 are offset from each other, so that the heat input from the heater housing part does not pass through the air layer or resin material in the melting hole 120 as shown by arrow A, but is conducted through the material of the melting part with high thermal conductivity, such as cemented carbide, which will be described later. Therefore, even if the arrangement is such that it is not directly adjacent to the melter heater part 114 as shown in Figure 10, sufficient heat can be conducted to the melting hole 120 in the central melting part 112c.
  • the melter 510 as a unit can be formed as shown in FIG. 10(b) by combining multiple of these to form an even larger melter unit 610. Even if the unit is enlarged, the thermal conductivity does not decrease, and it is possible to manufacture a melter for a large-capacity injection molding device using low power.
  • melter 710 shows a photograph of a melter 710, which is a modified example of the melters 10, 110, 210, and 510 described above as the fourth embodiment of the melter. Specifically, (a) shows a schematic top view of the melter 710 (similar to FIG. 1(d)), (b) shows a schematic bottom view showing the opposite side of (a), and (c) shows a perspective view in which the melter heater section 514 on the side of the melter 710 can be seen.
  • This melter 710 is made of cemented carbide, which will be described later, and it can be seen that a 7-hole melting section 712a, a 6-hole melting section 712b, and a 7-hole melting section 712c are arranged in parallel in the order of width and width from the side.
  • the melting parts 12, 112, 212, 712 of the melters 10, 110, 210, 510, 710 and the heater parts 14, 114, 714 for the melters are manufactured from cemented carbide. Specifically, a uniform mixture of tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) powder is pressed by a press or the like to form a rough shape, pre-sintered, and debindered.
  • WC tungsten carbide
  • Co cobalt
  • the melting holes 20, 21, 120, 712 and positioning pin holes are formed in the pre-sintered body, which is relatively easy to process, by a cutting process and a drilling process (machining), and the final sintering is performed at about 1300°C.
  • the melting holes 20, 21, 120, 720 and the mating surfaces of the sintered body are machined by a grinding and polishing process, and the mating surfaces are heated to cause mutual penetration of the cemented carbide, resulting in diffusion bonding, and forming the final product.
  • the melting parts 12, 112, 212, 712 and the melting heater parts 14, 114, 714 made of cemented carbide have high hardness, so they are highly wear-resistant and excellent when injecting resin materials such as high-strength fibers. They also have high thermal conductivity, so the inside of the melting holes 20, 21, 120, 720 can be sufficiently heated without the heat input from the heater layer formed of the heating wire and plating layer in the melting heater parts 14, 114, 714 being higher than necessary, and rapid and uniform heating control can be performed.
  • cemented carbide is manufactured by molding a powder mixture using a press or the like and sintering it, so in the case of the melting parts 12, 112, 212, 712 and the melting heater parts 14, 114, 714 with an open structure such as the main body and lid, they are easy to process and highly suitable for mass production, even though they have high hardness.
  • melters for injection molding equipment 1-2 Next, the melting portions 312, 412 of the melting portions 310, 410 as melting portions for other injection molding apparatuses will be described with reference to Figures 7 and 8.
  • Figure 7(a) shows a front view of the melting portion 312
  • Figure 7(b) shows a top view of the melting portion 312
  • Figure 7(c) shows a front view of the melting portion 412
  • Figure 7(d) shows a top view of the melting portion 412.
  • Figure 8(a) shows a perspective view of the melting portion 312 as seen from the top side
  • Figure 8(b) shows a perspective view of the melting portion 412 as seen from the top side.
  • the melting parts 312, 412 of these melters 310, 410 are each an integral vertically extending, approximately cylindrical shape, extending vertically, and extending cylindrically from the upper part in Figures 7 to 8, from the main body part 312a, 412a to the tip part 312c, 412c at the lower end, with a flange part 312b, 412b that expands in diameter in an annular shape between the two at the bottom and protrudes radially outward to secure space for mounting a heater (heater housing part) on the outer circumferential wall or to protect the heater.
  • melt holes 320 and 420 are provided with one at the axial center, and multiple melt holes are provided concentrically at equal distances from the axial center. There are more melt holes 420 than melt holes 320. Specifically, as shown in Figures 7(a) and (c), melt hole 320 has one melt hole at the axial center, and 5 and 11 holes are provided at equal intervals along two concentric circles radially outwardly from the melt hole at the axial center, while melt hole 420 has one melt hole at the axial center, and 5, 12, and 18 holes are provided at equal intervals along three concentric circles radially outwardly from the melt hole at the axial center.
  • each tip 312c, 412c is not flat, but has guide parts 312d, 412d that surround the melt holes 320, 420 and gently guide them to the melt holes 320, 420.
  • resin pellets resin material
  • the melting parts 312, 412 are each formed with a cemented carbide alloy and have melting holes 320, 420 drilled therein. Specifically, similar to the melting devices 10, 110, 210 for the injection molding device of the first present invention described above, a uniform mixture of tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) powder is pressed with a press or the like to form a rough cylindrical shape including a flange, pre-sintered, and debinding is performed. After pre-sintering, the melting holes 320, 420 and guide parts 312d, 412d are formed in the pre-sintered body, which is relatively easy to process, by a drilling process and a cutting process (machining), and the final sintering is performed at around 1300°C. The final sintered product is then polished to form the final product made of cemented carbide.
  • machining cutting process
  • cemented carbide has low toughness, it is necessary to avoid cracking by narrowing the distance between the molten holes too closely. For this reason, the appropriate aperture ratio is calculated in advance according to the resin material and the required injection amount, and the hole diameter and number of holes are controlled to ensure the required aperture ratio.
  • the opening ratios of the fusion holes 320 (15 holes) and 420 (37 holes) at the tip parts 312c and 412c, which are the entrance openings are approximately 28% and 54%, respectively. Therefore, it is understood that the fusion part 412 with a large number of holes has a larger opening ratio than the fusion part 312 with a small number of holes, and that the fusion part 412 is preferable from the viewpoint of increasing the injection amount.
  • the cemented carbide is a low toughness material, the fusion part 412 with a large number of holes is more difficult to drill or cannot be processed at all.
  • cemented carbide is formed from a mixed powder of tungsten carbide (WC) and cobalt (Co), and the higher the mixing ratio of tungsten carbide (WC) and the lower the mixing ratio of cobalt (Co), the higher the thermal conductivity tends to be, and it is also known that the mixing ratio and particle size of cobalt (Co) also affect the flexural strength (MPa). Therefore, the optimal design must be performed in advance or the optimal melting part must be selected to ensure the maximum possible opening rate that can be processed depending on the composition of the molten resin material and cemented carbide and the required injection amount.
  • FIG. 9 shows a melt cone section 30 provided below the approximately rectangular parallelepiped melter 10, 110, 210, 510, 610, 710 shown in FIGS. 1 to 6 and 10, and a melt cone heater section 40 disposed around the melt cone section 30.
  • FIG. 9 shows a schematic front vertical cross-sectional view of this, and FIG. 9 shows a schematic top view of the melt cone section 30.
  • the melt cone section 30 receives (combines) the molten resin material discharged from the multiple melt holes 20, 21, 120, 720 of the melters 10, 110, 210, 510, 610, 710, and guides it to the nozzle section (described later) that injects it to the outside.
  • melt cone portion 30 and the nozzle portion 60 that ejects the molten resin material discharged from the melt cone portion 30 to the outside is illustrated below.
  • Figure 12 is a schematic vertical cross-sectional view showing the state in which the melt cone portion 30 and the nozzle portion 60, 160 are connected by connecting jigs 50, 150 below the melting portion 712 in Figure 11, with (a) showing connection example 1 and (b) showing connection example 2 which is an improvement over (a).
  • Figure 13 is a perspective view showing the state in which the melt cone portion 30 and the nozzle portion 60 in Figure 12 are connected
  • Figure 14 is a perspective view of the melt cone portion 30 as seen from diagonally above and to the right in Figure 13
  • Figure 15 is a vertical cross-sectional view of Figure 13.
  • the melt cone section 30 receives (merges) the molten resin material discharged from the above-mentioned melt holes 20, 21, 120, 720 into the through hole 30b from the upper inlet 30d and guides it downward, but the upper part of this through hole 30b is an inverted cone inner hole 30b1 whose inner diameter is approximately a quadrangular pyramid shape (including a downward roof shape) and tapers downward with a smaller horizontal cross-sectional area, and at the lower end of the inverted cone inner hole 30b1, it connects to a cylindrical tubular inner hole 30b2 with the same inner diameter, and the molten resin material is discharged from the lower end.
  • the melt cone heater 40 is disposed on both outer walls of the melt cone section 30.
  • the melt cone heater 40 is made of cemented carbide and is composed of a frame 40b and a heater surface 40a that is lower than the frame 40b, as in the melter heater 14, 114, 714 described above.
  • the heater surface 40a is formed with an insulating layer sprayed with ceramics such as alumina (aluminum oxide), and a heater layer with a heating wire (not shown) attached to the surface of the insulating layer, which is plated with a nickel-based alloy and has a heating wire (not shown).
  • a heat-resistant insulating film is applied on the nickel-based alloy plating layer.
  • a plate-shaped piece 40c protrudes from the portion without the frame 40, and the plate-shaped piece 40c extends outward to connect power from a power source to the heating wire (not shown) on the heater layer, as in the melter heater 14, 114, 714 described above.
  • the molten resin material discharged from the melt cone section 30 is received in the nozzle sections 60, 160.
  • Both the nozzle section 60 in connection example 1 (Fig. 12(a), 13-15) and the nozzle section 160 in connection example 2 (Fig. 12(b), 13-14) have an internal flow path whose horizontal cross-sectional area decreases from the upper inlet 60e, 160e toward the lower outlet 60d, 160d, and the lower end of the melt cone section 30 is inserted into the upper part of the internal flow path to form a countersunk section 60a, 160a as a stopper to prevent downward intrusion.
  • the lower end of the melt cone section 30 and the upper end of the nozzle section 60, 160 are fastened from the outer periphery of both with nuts (connecting jigs) 50, 150.
  • connection example 1 (Fig. 12(a), Fig. 13 to Fig. 15)
  • the upper part 60b of the nozzle part 60 is a cylindrical shape with the same outer diameter up to the vicinity of the height of the countersunk part 60a, and the outer peripheral wall of the lower part 60c and the inner peripheral wall of the lower end part 50b of the nut 50 are tapered
  • connection example 2 (Fig. 12(b), Fig. 13 to Fig. 14)
  • the upper part 160b is a cylindrical shape with the same outer diameter up to the vicinity of the height of the countersunk part 160a, but the height dimension is shorter than connection example 1 (arrow Z1 ⁇ Z2 in Fig.
  • connection example 2 the fastening force of the nut 150 acts approximately uniformly in the vertical direction over the entire fastening part of the nut 150, and since no fastening force acts in the radial direction, the tolerance is not too tight.
  • a first washer 70a and a second washer 70b made of a highly thermally conductive metal are inserted into the gap Z3 between the countersunk portion 160a of the inner flow path of the nozzle portion 160 and the lower end of the melt cone portion 30, and into the gap Z4 between the reduced diameter portion of the lower end portion 150b of the nut 150 and the stepped reduced diameter lower portion 160c of the outer periphery of the nozzle portion 160, to prevent leakage of the molten resin material.
  • the materials for the first washer 70a and the second washer 70b are typically inexpensive tough pitch copper or pure copper, which has high thermal conductivity and is soft, so that the interface fits well and does not retain heat.
  • the nuts 50, 150 both have grooves on their outer walls to increase their external surface area, forming heat transfer fins 50a, 150b that increase the heating and cooling effect.
  • the materials selected for the nuts 50, 150 are chromium copper, which is a strong Cu alloy with high thermal conductivity, or cemented carbide, which has lower thermal conductivity than chromium copper but high wear resistance. Furthermore, the melt cone portion 30 does not require much wear resistance and thermal conductivity compared to the molten resin material, so instead of cemented carbide, inexpensive high speed steel may be selected.
  • melt cone section 30 described with reference to Figures 12 to 15 has been an example in which a single melt cone section 30 is connected to each single melter 710, but when forming a melter 810 in which multiple (three) melters 710 are arranged in parallel as shown in Figures 16 to 18, the melt cone section 30 may be connected across adjacent melters 710, and the molten resin material from the melt holes 720 of the three melters 710 may be received (merged) together.
  • Fig. 16(a) is a schematic top view of a single melter 710 shown in Fig. 11.
  • Fig. 16(b) is a schematic top view showing three melters 710 of (a) arranged in parallel, with the melt cone section 130 arranged across the three melters 710, in which the melter 710 is shown in perspective, and the melt cone section 130 is shown with its through hole 130b and outlet 130c indicated by thick lines.
  • Fig. 16(c) is a schematic side view shown to help understand the position and size of the melt cone section 130 shown in the schematic top view in (b).
  • the molten resin discharged from the melt holes 720 of three adjacent melt sections 710 is merged into an inlet 130d above the through inner hole 130b of one melt cone section 130 and guided downward through inner hole 130b.
  • the through inner hole 130b has a reduced horizontal area in an inverted cone shape, and at the bottom has a downward roof shape that is closed vertically, with two outlets 130c (first outlet 130c1, second outlet 130c2) provided at both ends of the ridge of the roof.
  • the molten resin material is discharged from the first outlet 130c1 and second outlet 130c2 to a nozzle section (not shown).
  • melt cone unit 130 When using such a melt cone unit 130, several melt cone units 130 are prepared, the melter 710 is connected according to the desired injection amount, and the melt cone units 130 are arranged across them, making it possible to easily manufacture injection molded products while customizing a large volume of resin to the desired injection amount.
  • a melt cone section 230 with a slit-shaped outlet and a modified melt cone section 330 are provided.
  • Figures 17 and 18 show the melt cone sections 230 and 330 from the same perspective and in the same manner as in Figure 16. Specifically, Figures 17(a) and 18(a) show schematic top views of a single melter 710, Figures 17(b) and 18(b) show schematic top views of a melt cone section 130 arranged across three melters 710, and Figures 17(c) and 18(c) show schematic side views to help understand the position and size of the melt cone section 130.
  • melt cone section 230 a single melt cone section 230 is connected across three melters 710, as in the case of Figure 16, but the inlet 230c of the through hole 230b of the melt cone section 230 is shaped like a slit of approximately the same width that extends along the entire downward roof of the bottom of the through hole 230b.
  • outlet port 230c is shaped like this, when the molten resin material is injected, it is released without separating, so that the molded product is less likely to have weld lines and has high strength.
  • the outlet 330c of the melt cone section 330 also forms a slit shape, but as shown in Figures 19(b) and (c), the slit width of the outlet 330c changes midway in the longitudinal direction. Specifically, it can be seen that the outlet 330c is formed of a first outlet 330c1, which is a narrow slit width that is roughly the same width, and a second outlet 330c2, which is a slit width wider than the first outlet 330c. Although not shown, there are also cases where the slit width of the outlet 330c is changed continuously.

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Abstract

本発明は、竪型構造の樹脂押し出しスクリューを持たないプランジャタイプの射出成形装置における樹脂材料（樹脂ペレット）を溶融する射出成形装置用の溶融器を提供することを目的とする。本射出成形装置用の溶融器は、直方体状の筐体構造を形成し、その内部には上下に貫通し、下端より上端の水平断面積が小さい溶融孔を複数有する溶融部と、少なくとも該溶融部の幅長の外側壁の一方とその下部に対向配設され、加熱ヒータを有するヒータ収容部と、を備える。

Description

射出成形装置用の溶融器及びこれを用いた射出成形物
　本発明は、竪型構造の樹脂押し出しスクリューを持たないプランジャタイプの射出成形装置における樹脂材料（樹脂ペレット）を溶融する射出成形装置用の溶融器に関する。
　一般に、樹脂の射出成形装置は、特許文献１に示すようなスクリュータイプと特許文献２に示すようなプランジャタイプのものとが存在する。スクリュータイプの射出成形装置は、主にシリンダとスクリューとから構成されており、ホッパから投入された樹脂製のペレットがシリンダの内部でスクリューが回転することによって射出ノズル側に押圧移送させられる過程で加熱されて溶融し、溶融樹脂をノズルの先端から金型に射出するものであるが、一般に樹脂のペレットの熱伝導率や、押圧工程でのペレット溶融効率の悪さ、大量のペレット確保の必要性等により射出成形装置が大型化、構造が複雑化する。また、スクリューの摩耗による交換作業の負担も大きい。
　その一方、プランジャタイプの射出成形装置の場合、主に多数の貫通孔を有する截頭錐体（円錐台・角錐台のような錐体の頭部を底面に平行な面で切り取ったときの残りの部分）の加熱器を含む溶融器と、射出プランジャと、供給筒等から構成され、射出プランジャにより樹脂原料が溶融器に送り出され、射出が行われるもので、比較的簡単な構造で小型化し易い点で有利である。このようなプランジャタイプの射出成形装置であっても、プランジャの先端と溶融器の間隙やプランジャの先端部分と供給筒の間隙には広い容積の空隙室が存在し、樹脂原料が溶融器の貫通孔に効率良く流入することができず、空隙室に残留して新たな樹脂原料の送り出しの障害になり、又、長期間残留し劣化した樹脂と新たな樹脂の混合に問題もあった。
　この問題を改善すべく本発明者らは、特許文献３等に示すようなペレットの集合体を、プランジャにて押圧するのみで、ペレットが溶融器の多数の錐状孔を通過することでペレットの樹脂溶融工程から溶融樹脂の射出工程を効率良く達成し得る射出成形装置を開発し、さらに特許文献４等に示すような溶融速度と射出時間の迅速化を達成してきた。
特開平６－２４６８０２号公報 特公昭３６－９８８４号公報 特許第４８８００８５号公報 国際公開公報ＷＯ２０１４／特許第１８５５１４
　しかしながら、上記特許文献３～４等の射出成形装置であっても、さらなる改善点を有していた。具体的には、樹脂材料は溶融器に設けた複数の貫通孔を通過する間に溶融しなければならず、截頭錐体の溶融器を外周側からヒータで加熱する方式では、大量の樹脂材料を溶融器の中心付近の貫通孔まで均一かつ迅速に加熱するには限界があり、大量の樹脂材料の溶融に適した溶融器の構造の提供又は材質の選定を行う必要があった（大型化の要請及びサイクルタイムの低減）。とりわけバイオプラスティックのような高温で溶融できない樹脂材料の場合、いかに低温で溶融しながら大量の射出を行う構造の提供又は材質の選定が要求される。また、高強度繊維のような樹脂材料の場合、溶融器には高い摩耗性が要求される。
　以上に鑑みて本発明は創作されたものであり、小電力でありながら均一かつ迅速な入熱が可能で大容量に樹脂材料の射出成形を成形し得る竪型構造の樹脂押し出しスクリューを持たないプランジャタイプの射出成形装置用の溶融器を提供することを目的とする。
　本発明は、
　竪型構造の樹脂押し出しスクリューを持たないプランジャタイプの射出成形装置における樹脂材料（樹脂ペレット）を溶融する射出成形装置用の溶融器であって、
　該溶融器は、
　直方体状の筐体構造を形成し、その内部には上下に貫通し、貫通部の面積が上方から下方に向けて面積が増えない溶融孔を複数有する溶融部と、
　少なくとも該溶融部の幅長の外側壁の一方側の下部にわたるまでを入熱するように該一方側の外側壁に配設され、加熱ヒータを収容する溶融器用ヒータ部と、
　を備えている。
　本発明の射出成形装置用の溶融器では、樹脂材料（樹脂ペレット）を上方から投入して溶融器内で溶融しながらに移送して下方から射出する竪型構造のプランジャタイプの射出成形装置用の溶融器である。とりわけ樹脂材料を下方まで移送する途中で溶融する溶融部を直方体状の筐体構造とし、幅が長い側の外壁の片側又は両側に溶融部を加熱するヒータを収容する溶融器用ヒータ部を配設している。
　従来の筒形状で複数の貫通孔を有する溶融器では、その外周にヒータを取り付けて周囲から溶融器を加熱していたため、外周近傍の貫通孔（本発明の溶融孔に相当）と中心近傍の貫通孔とでは熱伝導が大きく異なり、均一な加熱が難しく大型化の障害になっていたが、本射出成形装置用の溶融器では、直方体状の筐体構造とし表面積の大きい外壁にヒータ収容部を装着する構造にしているためそれぞれのヒータから各溶融孔までの距離が近く各距離のバラつきも少ないため熱伝導が良く且つ均一に加熱することができ、小電力のヒータで大型化し易い構造となっている。
　さらに前記溶融器用ヒータ部は、前記溶融部の幅長の外側壁の両方に配設することで前記溶融部の幅短方向側から挟む、ことが好ましい。
　溶融器用ヒータ部が溶融部の幅長の外側壁の両方に配設してそれぞれの溶融部を両側から挟むことで、後述するように複数の溶融器を並列配設して大型の溶融ユニットを構成する場合には、各溶融器ごとに両側から内部の溶融孔の近くで等距離で入熱することができ、ユニット化しても樹脂材料を均一かつ迅速に溶融することができる。なお、溶融器用ヒータ部は、溶融部の幅短の外側壁の一方側又は両側にも追加配設し、周囲から入熱することも考えられる。
　溶融器用ヒータ部は幅長の外側壁のみならず、幅短の外側壁にも配設すると、溶融孔をより均一に入熱することができ、特にぶ厚い溶融部の場合には効果的である。
　また、前記溶融器は、複数の前記溶融部及びこれを幅短方向側から挟む前記溶融器用ヒータ部を、その幅短方向に外側壁を対向させて並列配設する、ことが好ましい。
　本射出成形装置用の溶融器は、複数の溶融部を並列配設したユニットとして形成し（以下、単に「ユニット式」とも称する）、溶融部をヒータ部で挟んで並列配設している。上述したように各溶融部は、直方体状の筐体構造を有しており、互いに対向させて並列配設することで、溶融が所望される樹脂材料の量に応じて適宜並列配設する溶融器の数を増減させることができ、少量の射出から大量の射出まで必要に応じて変化・対応させることが容易となる点で有利である。この場合、ヒータ収容部で溶融部を挟み込むことで両側のヒータからの熱を溶融器に伝導させることで省電力のヒータで溶融孔内の樹脂材料を十分に加熱することができ、むしろ過加熱になり難いのでヒータ収容部や溶融部を長寿命にし得ることとなり、交換負担が小さくなる点で有利である。なお、複数の溶融部を並列配設することで、隣接する溶融部の間、具体的には溶融部と溶融部との境界や溶融部とヒータ収容部との境界に樹脂材料が侵入して溜まらない構成になっている。これにより樹脂材料が上記境界に溜まることにより射出量の適正な制御が難しくなったり、過去の射出工程に使用した樹脂材料が現在の樹脂材料に混入したり、することを回避している。
　また、前記溶融部がその内部に有する複数の溶融孔は、
　それぞれ略同一の略四角形状の水平方向断面を有して、互いに幅長方向に沿って列をなして配列されており、それぞれ下部の水平断面積が上部の水平方向断面積以下になるように傾斜する、こともできる。
　各溶融部は直方体状の筐体構造であり、内部に設ける溶融孔は略四角形状（例えば、Ｒ形状の角部が有する四角形状を含む）の水平断面を有する開口が列（一列又は複数列）をなして配列しているため溶融孔間の仕切りは最小限までも薄くして詰めて配設することができ、開口率が高い。すなわち、各溶融部の大きさに対して最大の樹脂材料の入口面積を確保することができる。さらに、水平断面の四角形状で上方から下方に向かって面積が大きくならないように傾斜した溶融孔を形成しているため比較的簡単かつ滑面の内壁を形成することができる。
　また、前記溶融部がその内部に有する複数の溶融孔は、
　それぞれ略同一の略四角形状の水平方向断面を有して、互いに幅長方向に沿って列をなして配列されており、
　隣接する溶融部の溶融孔は、互いに幅長方向にずれて配列されている、ことが好ましい。
　このユニット式の射出成型用の溶融器の場合、互いの溶融部内の複数の溶融孔が幅長方向にずれて配列されている。したがって、溶融部用ヒータ部からの熱は溶融孔内の空間をあまり通らず、概ね溶融部素材を通って隣の溶融部まで伝導されることとなる。詳細には溶融部用ヒータ部からの熱が溶融孔内の熱伝導率の低い樹脂材料や空気層を通らず、熱伝導率の高い溶融部素材（代表的には超硬合金）を伝導する。このため複数の溶融部を重ねて配設するユニット式の場合であっても均一且つ効率よく樹脂材料を溶融することができる。
　また、前記溶融部は、一方の側面側に開放して上下にわたって延びる複数の溝部を設け、逆の側面側を閉鎖した外壁とする本体部と、該本体部の前記側面一方向側に対向装着して前記本体部の溝部を閉鎖する蓋部材と、を備えて閉鎖時に前記本体部の溝部と前記蓋部とにより溶融孔を形成する、場合もある。
　この射出成形装置用の溶融器における各溶融部は、側面一方向側に開放する溝部を有する本体部と、本体部の開放側に対向として取り付けることで溝部を閉鎖する蓋部と、の二部材で構成（以下、単に「分割式溶融部」とも称する）されて、両者を互いに重ねて装着するだけで溶融孔を形成できるようにしている。なお、溶融部を超硬合金で製造する場合には、本体部と蓋部とを重ねてから接着熱処理により装着することが好ましい。このような構造を採用すれば、開渠である溝部を板状部材から削り出したり、鋳型で製造したりするだけで本体部を製造でき、これに蓋部材で閉鎖するだけで内部に溶融孔を有する溶融部を作ることができる。特に、上述したような射出したい樹脂材料の量に応じて溶融部を並列配設するユニット式の溶融器とする場合、有利な構造である。
　また、任意の前記溶融部の蓋部材は、他の溶融部の本体部の閉鎖した外壁である、又は前記溶融器用ヒータ部の外壁である、こともある。
　上述したようなユニット式の射出成形装置用の分割式の溶融器の場合、溶融孔としての開渠の溝部を設けた本体部を閉鎖する蓋部を、別途独立の部材を準備せず、他の溶融部の外壁やヒータ収容部の外壁に兼務させることとしている。これにより部品点数が大幅に削減できるばかりでなく、ユニット全体としても小型化することができる。
　さらに、前記溶融部は、超硬合金で形成される。
　超硬合金は、炭化タングステン（WC）の粉末を結合金属であるコバルト（Co）を用いた焼結体であり、炭化チタン（TiC）や炭化タンタル（TaC）が添加される場合もある。このような超硬合金を用いて溶融部を形成することにすれば、高硬度であるため耐摩耗性が高く、高強度繊維のような樹脂材料を射出する場合にも優れている。
　また、超硬合金は熱伝導率も高いためヒータを必要以上に高温にしなくても溶融孔内を十分に加熱することができ迅速かつ均一な加熱制御を行うことができる点でも有利である。さらに、超硬合金は炭化タングステン（WC）及びコバルト（Co）の粉末を均一に混合したものをプレス等で加圧して成形し、焼結させて製造するため、たとえ高硬度であっても上述した分割式溶融器のような本体部と蓋部とで構成するような構造であれば加工し易いという利点もある。
　なお、他の射出成形装置用の溶融器として、竪型構造の樹脂押し出しスクリューを持たないプランジャタイプの射出成形装置における樹脂材料（樹脂ペレット）を溶融する射出成形装置用の溶融器が提供され、
　該溶融器は、
　内部には上下に貫通し、上方から下方に向けて内径断面積が減少する又は少なくとも増加しない溶融孔を複数有し、超硬合金で形成された筒形状の溶融部と、
　該溶融部の外周に配設された加熱ヒータと、
　を備え、前記溶融孔は樹脂材料及び所望の射出量に応じて予め算出された開口率を得る孔径及び数を有する。
　上記他の射出成形装置用の溶融器例では、従来同様に筒形状の溶融器を採用し、その材質を超硬合金としている。従来は、熱伝導率が比較的高い銅（Cu）などで溶融器を製造していたが、高強度繊維のような樹脂材料の場合、上述したように溶融器に高い耐摩耗性が要求される。この要求は、高強度で熱伝導率の高い超硬合金を溶融器の材質に採用することで達成し得る。
　但し、超硬合金は、鋳型で成形する焼結体であり溶融孔を筒形状成形後に穴あけして作る必要がある一方、低靭性であるため溶融孔間の距離を詰め過ぎて割れることを避ける必要がある。このためこの筒形状の溶融器では、樹脂材料と必要な射出量に応じた適正な開口率を算出しておき、必要な開口率だけ確保できる孔径及び孔数を設けるようコントロールし、超硬合金の低靭性の欠点を回避しつつ、高強度樹脂材料用の溶融器を提供している点で有利である。
　上述してきた本発明の射出成形装置用の溶融器によって成形された樹脂材料を用いた射出成形物も提供される。
　前記樹脂材料は、長繊維熱可塑性樹脂でも良く、３ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上である。
　上述してきた溶融器は、小型で大容量射出が可能でありながら種々の樹脂材料（樹脂ペレット）に適宜対応し得る点で有利あり、この溶融器によりこれまでできなかった大量生産の汎用品として成形された射出成型物も提供可能である。とりわけ、長繊維熱可塑性樹脂は、機械的強度が高く軽量であり、金属や従来の樹脂より優れている点が多く、今後、市場が拡大すると予想されている。本溶融器は超硬合金製の略直方体筐体及び四角形断面の溶融孔であるため本溶融器を用いるとこのような長繊維熱可塑性樹脂を容易に量産可能となる。特に３ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上の長繊維熱可塑性樹脂の射出成形物は本発明により製造されたものであることの証左であるといえよう。
　また、上記本発明の射出成形装置用の溶融器を用いた射出成形装置は、溶融器の前記溶融部の下方で溶融孔から放出される樹脂材料を受容して下方で放出するメルトコーン部を備え、
　該メルトコーン部は、
　前記溶融孔から放出される樹脂材料を受容する上方の流入口の内径が略四角形状であり、該流入口から下方の流出口に至るまでの全域又は途中までが下方を頂部とする略四角錘形状を有する貫通内孔を有する、ことが好ましい。
　上述してきた本発明の射出成形装置用の溶融器では、溶融部で溶融された樹脂材料を下方で受容（合流）させて型に放出するためのノズル部まで案内するメルトコーン部が連結されている。このメルトコーン部は、溶融孔側の略四角形状の流入口から下方に向かって水平断面積が小さくなる逆四角錘形状部分を有する貫通内孔を有している。このような構造のメルトコーン部の場合、各溶融部が略直方体なので略四角形状の内径を有する流入口で溶融孔からの溶融樹脂材料を漏れなく合流させて下方に送り出すことができる点で有利である。
　また、上述した射出成形装置用の溶融器を有する射出成形装置において、
　前記メルトコーン部は、
　並列配設された前記溶融部のうち隣接する複数の溶融部をまたいで該複数の溶融部の溶融孔から放出される溶融樹脂を前記貫通内孔の上方の流入口に合流させて該貫通内孔の下方から放出する、ことが好ましい。
　本射出成形装置において複数の溶融部を幅短方向に並列配設した構造を有する場合に、それぞれの溶融器ごとに溶融樹脂材料を受容するメルトコーン部を設けても良いが、この例では、隣接する複数の溶融部をまたいで下方に配設し、その複数の溶融部から放出する溶融樹脂材料を合流させて下方に送り出して放出するメルトコーン部を提供することもできる。このようなメルトコーン部の例では、複数の溶融部を並列して大容量の樹脂を必要とする射出成形物を製造するような射出成形器に容易にカスタマイズしながらその射出量を制御し易い構成を提供することができる。
　前記メルトコーン部の貫通内孔は、その下方の流出口が複数の溶融部の幅短方向に延伸するスリット形状を形成しても良い。
　この場合、下方の流出口がスリット形状に形成された前記メルトコーン部の貫通内孔は、該スリット形状の流出口の幅は、該流出口の長手方向の途中で変化する、こともある。
　上述するメルトコーン部では代表的にその流出口（放出口）が孔形状である場合を想定していたが、メルトコーン部の流出口（放出口）が孔形状であるとこれと連結するノズル（後述）の放出口も孔形状になるので、ノズルの複数の射出孔から溶融樹脂材料を射出した場合には射出された樹脂材料が一旦分離し、合流して冷却・固化されるのでウェルドラインが発生し易く、強度、見た目も好ましくないことがある。この点がメルトコーン部の流出口を幅の長いスリット形状にすると樹脂材料が分離して射出されることがなく、ウェルドラインの発生を防止し、最終的な射出成形物の強度や見た目が好適なものを製造することができる。
　また、このようなメルトコーン部の流出口をスリット形状にした場合、スリットの途中で幅を変化させることもできる。例えば射出成形品の厚みを大きくしたい部分でスリット幅を拡大させると溶融樹脂材料を長手方向に同速度（均一）で射出（落下）し、均一でウェルドラインを発生させずに厚み変化した成形品を製造することができる。
　また、前記メルトコーン部それぞれの外側壁の両側に前記貫通内孔まで入熱するように加熱ヒータを収容するメルトコーン用ヒータ部を設ける、ことが好ましい。
　上記例では、メルトコーン部にも外側壁に溶融部同様のヒータ部を設けることで、溶融部からノズル（後述）で射出するまでの溶融樹脂材料の流路全域で入熱されるため溶融樹脂材料が常に粘度が上がることを防止することができ、結果、溶融部で必要以上の熱を与える必要もなく射出成形装置を低電力化でき、熱伝達のムラも低減することができる。
　また、前記メルトコーン部の下端には該メルトコーン部の流出口からの溶融された樹脂材料を受容して下方で射出するノズル部を備え、
　該ノズル部は、
　上方の流入口から下方の射出口に向かって水平断面積が縮小する内流路を有し、該内流路の上方は前記メルトコーン部の下端が挿入されて下方への侵入のストッパとしての座グリ部が形成され、
　前記メルトコーン部の下端と前記ノズル部の上端とを両者の外周から連結治具で連結する、ことが好ましい。
　上述してきたメルトコーン部はその下端で溶融樹脂材料を射出するためのノズル部と連結されている。このメルトコーン部の下端に設けるノズル部によれば、その内流路の上方をメルトコーンの下端を挿入した際のストッパになるような座グリを設けることで挿入し連結治具（ナット等）で締結するだけで上下方向の位置決めが容易になり、内流路は射出口に向かって水平断面積が縮小されることで射出口に溶融樹脂材料が十分に合流し、大量迅速な射出が可能となっている。また、メルトコーン部の先端を短くしてもノズル部の上方に挿入するだけでしっかりと締結できるためノズル部自体も短くでき、内流路をテーパにするような精緻な表面加工もいらずノズル部のコストを低減できる。
　さらに上記ノズル部の場合、メルトコーン部の下端とノズル部の上端とを外周側から均一に締結していく構造になっているため、連結治具を中心軸線に対して対向させて貼り合わせる工程で製造することができ、超硬焼結体で製造しても加工コストを大幅に増加させることなく提供できる点でも有利である。
　また、前記ノズル部の外周壁は、上下方向に階段状に縮径する、ことが好ましい。
　この場合、ノズル部の外形を階段状に水平断面積を縮小させる形状にし、メルトコーン部とノズル部との連結治具（ナット等）の貫通孔の下端を縮径することで、連結治具の締結部分全域にわたって略均一に上下方向の締結力が作用し得る。テーパ外形だと公差がきつすぎてコストが大幅に上昇してしまうが、その点、階段状外形だと径方向に力が作用しないため上記公差の問題が発生せず、連結治具の長寿命化をも図ることができる点で有利である。
　また、前記ノズル部の内流路の座グリ部と前記メルトコーン部の下端との隙間、及び前記連結治具の下端の縮径部と前記ノズル部の外周の階段状部の隙間、に高熱伝導金属製のワッシャを挿入配設する、ことが好ましい。
　メルトコーン部とノズル部の隙間、及びノズル部と連結治具（ナット等）の隙間にワッシャを挿入することで溶融樹脂材料の漏れが抑制され、熱伝達性も高い構造を提供することができる。
　なお、好適には前記連結治具の外壁には伝熱用のフィンが配設される。
　連結治具の外壁に伝熱用のフィンを配設することで外表面積が増加し、連結治具による冷暖効果が増大する点で有利である。
　さらに、溶融用ヒータ部、及び／又はメルトコーン用ヒータ部において加熱ヒータを収容する超硬合金の表面は、
　溶射で生成されたセラミックス製の絶縁層と、該絶縁層の表面上にニッケル系合金めっきで形成されるヒータ層とが形成される、ことが好ましい。
　電熱線等の加熱ヒータを収容（配設）するヒータ部の表面に、溶射で生成されたセラミックス製の絶縁層を設け、その上に高抵抗のニッケル系合金めっきで形成される薄型のヒータ層を設けることで、樹脂材料の溶融に対するヒータ性能が大幅に向上する。具体的には、従来、容器加熱としてバンドヒータが主だったが、バンドヒータと溶融器の間に熱伝達性の低い空気層が介在し、この空気層により樹脂材料に対する伝熱性の問題が生じていたが、これに対して本溶融器用ヒータ部及びメルトコーン用ヒータ部における上記絶縁層の上に熱源となる電熱線等と高抵抗のニッケル系合金めっきで形成されるヒータ層を設けることにより、ヒータ層と超硬部材の間に空気層が介在せず、伝熱性に優れ、超薄型（ex.10ミクロン）のヒータ層を形成できるので溶融器やメルトコーンの小型化、ひいては狭小スぺースでの大容量射出成形器を提供し得る点で大きく有利である。
　本発明の射出成型用の溶融器では、小電力でありながら均一かつ迅速な入熱が可能で大容量に樹脂材料の射出成形を成形し得る竪型構造の樹脂押し出しスクリューを持たないプランジャタイプの射出成形装置を提供することができる。
３つの溶融部とヒータ収容部とで構成された第一の本発明の溶融器例１を示している。 溶融器例１の４孔溶融部の本体部が示されている。 溶融器例１の４孔溶融部の本体部が示されている。 溶融器例１のヒータ収容部が示されている。 第一の本発明の溶融器例２の各構成部材を示す組立分解斜視図を示している。 第一の本発明の溶融器例３を示している。 （ａ）（ｃ）に第二の本発明の溶融器例１、（ｂ）（ｄ）に第二の本発明の溶融器例２を示している。 （ａ）に第二の本発明の溶融器例１の斜視図、（ｂ）に第二の本発明の溶融器例２の斜視図を示している。 第一及び第二の本発明の溶融器例の下方に設けられる底部ノズルと底部ノズルの周囲のヒータ収容部とを示している。 （ａ）は第二の本発明の溶融器例４を構成する各溶融器の天面図、（ｂ）には（ａ）に示す溶融器を組み合わせた溶融器例４の天面図を示している。 第４の溶融器の実施形態としての溶融器７１０の写真図が示されており、（ａ）に溶融器の略天面写真図、（ｂ）に（ａ）の反対側を示す略底面写真図、（ｃ）に溶融器０の側方の溶融器用ヒータ部が視認可能な斜視写真図、が示されている。 図１１の溶融部にメルトコーン部とノズル部を連結した様子を示す略縦断面図であり、（ａ）に連結例１、（ｂ）に（ａ）を改良した連結例２が示されている。 図１２のメルトコーン部とノズル部とを連結した状態を示す斜視図を示している。 メルトコーン部を図１３の右斜め上方から見た斜視図を示している。 図１３の縦断面図、を示している。 （ａ）は、図１１に示した単一の溶融器の略天面摸式図、（ｂ）は（ａ）の溶融器をまたいでメルトコーン部が配設された様子を示す略天面摸式図、（ｃ）は、（ｂ）のメルトコーン部の略側面摸式図である。 図１６のメルトコーン部の流出口の変形例を図１６と同視点及び同手法で示しており、（ａ）は、単一の溶融器の略天面摸式図、（ｂ）は（ａ）の溶融器をまたいでメルトコーン部が配設された様子を示す略天面摸式図、（ｃ）は、（ｂ）のメルトコーン部の略側面摸式図である。 図１７の変形例であり、（ａ）は、単一の溶融器の略天面摸式図、（ｂ）は（ａ）の溶融器をまたいでメルトコーン部が配設された様子を示す略天面摸式図、（ｃ）は、（ｂ）のメルトコーン部の略側面摸式図である。
　竪型構造の樹脂押し出しスクリューを持たないプランジャタイプの射出成形装置における樹脂ペレットを溶融する射出成形装置は、特許文献３等に示すような樹脂ペレットの集合体を、プランジャにて押圧し、溶融部の複数の溶融孔内を溶融させながら通過させて下方に射出するものであり、本発明では新たな溶融器及びこの溶融器を備える射出成形装置を提供している。具体的には本発明では上述するように２つのタイプの溶融器とこの溶融器を備える射出成形器のメルトコーン部やノズル部とが提供されており、以下、その溶融器のうち略直方体形状の溶融器の例、その他の筒状の超硬合金製の溶融器例、メルトコーン部例、ノズル部例、等を例示説明する。
《本発明の射出成形装置用の略直方体形状の溶融器例１》
　以下、本発明の射出成形装置用の溶融器の第１の例として、溶融器１０について図１～図４及び図１１を参照しつつ説明する。まず図１は、３つの溶融部１２と溶融器用ヒータ部１４とで構成された本溶融器１０を示しており、（ａ）は溶融器１０の溶融部１２ａを側面から見た略図、（ｂ）は溶融器１０の溶融部１２ｂを側面から見た略図、（ｃ）は溶融器１０を正面から見た略図、（ｄ）は溶融器１０を天面から見た略図、（ｅ）は溶融器１０のヒータ収容部１４を側面から見た略図、を示している。
　射出成形装置用の溶融器１０は、正面図（図１（ｃ））及び天面面図（図１（ｄ））に示すように、側方から幅短方向（図１（ｃ）の左右方向）順に板状の４孔溶融部１２ａと３孔溶融部１２ｂと４孔溶融部１２ｃとを互いに対向させて重ね合わせて１つの筐体構造の溶融器１２を形成している。また、溶融部１２は、図１（ｅ）に示すように外壁側を電熱線１６を内蔵しためっき層（後述）を表面に施した溶融器用ヒータ部１４で両側から挟み込んでいる。また、４孔溶融部１２ａと３孔溶融部１２ｂと４孔溶融部１２ｃとは、後述するようにそれぞれ一方の側面側に開放された本体部とこれを逆側から閉鎖する蓋部材とで構成されており、図１に示す溶融器１０の場合、４孔溶融部１２ａと３孔溶融部１２ｂと４孔溶融部１２ｃとはそれぞれ蓋部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃが本体部に貼り付けられることで構成されている（本明細書では、４孔溶融部１２ａ、１２ｃ及び３孔溶融部１２ｂの本体部を単に４孔溶融部１２ａ、１２ｃ、３孔溶融部１２ｂや、本体部１２ａ、１２ｃ、本体部１２ｂと表記することもある）。以下、それぞれの４孔溶融部１２ａ、１２ｃ、３孔溶融部１２ｂ、ヒータ収容部１４、について具体的に説明する。
　図２には４孔溶融部の本体部１２ａ、１２ｃが示されており、図２（ａ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ図１（ａ）（ｃ）（ｄ）と略同視点であり、（ａ）は４孔溶融部１２ａ、１２ｃを側面図、（ｃ）は４孔溶融部の本体部１２ａ、１２ｃの正面図、（ｄ）は４孔溶融部の本体部１２ａ、１２ｃの天面図（図１（ｄ）の天面図を時計回り９０°回転させたものと同視点）、（ｆ）は４孔溶融部の本体部１２ａ、１２ｃの４孔の１つとしての溝部２４を例示するための斜視図、を示している。
　４孔溶融部の本体部１２ａ、１２ｃは、図２（ａ）や（ｆ）からもわかるように板状部材において水平断面が上方から下方に向かって面積が増えないように形成された溝部２４（溝部２４は上下方向で面積が変化しない部分があっても良い）を設けて４つの溶融孔２０を形成している。この溝部２４（溶融孔２０）は、樹脂ペレットを投入する上方から幅長方向（図２（ａ）の左右方向）の幅が狭くなるよう両側が互いに逆方向に同角度で傾斜している。また、溝部２４（溶融孔２０）は本体部１２ａ、１２ｃに矩形の凹部を設けており、各溝部２４は図２（ｄ）に示すように水平方向断面が側方（図２（ｄ）の下方）に開放された四角形状の開渠となっている。また、溝部２４はそれぞれ本体部１２ａ、１２ｃの幅長方向両側の内枠１８ｂと溝部２４同士の仕切りとなる外枠１８ａとによって幅長方向に沿って列状に４つ設けられている。
　そして、本体部１２ａ、１２ｃに側方（図２（ｄ）の下方）から板状の蓋部材２２（図１（ａ）（ｃ）参照））を取り付けて溝部２４を閉鎖することで溶融部１２ａ、１２ｃ内に水平断面が四角で水平断面が上方から下方に向かって面積が増えない構造（下方の水平断面積が上方の水平断面積以下）になるよう形成された溶融孔２２を幅長方向に４つ形成することとなる。特に図１～図２の４孔溶融部１２ａ、１２ｃの例では、後述するように炭化タングステン（WC）等の粉末から鋳型により成形して焼結する超硬合金を用いるため、本体部１２ａ、１２ｃのような板状部材に開放された溝部２４を設けることで溶融孔２０を作ることができる。
　また溶融孔２０は、本体部１２ａ、１２ｃが板状部材に溝部２４を設けたものであるため板厚方向（図２（ｄ）の上下方向）の長さは入口開口２０ａから出口開口２０ｂまで同一長さであり、図２（ａ）に示すように幅長方向を両側から直線傾斜させて幅長方向の長さを小さくしていくことで四角形状断面の入口開口２０ａから出口開口２０ｂに至るまでに開口面積を漸次小さくしている。このとき入口開口２０ａの面積が、溶融部１２ａへの樹脂ペレットの投入可能量に大きな影響を与えるため、その意味では入口開口２０ａの開口率をできる限り大きくする必要があり、入口開口２０ａの位置での枠部１８（内枠１８ａ、外枠１８ｂ）の厚みを薄くする必要がある。溶融部１２ａの場合、後述するように超硬合金で製造されており、その入口開口２０ａの開口率は、５８％程度であることがわかっている。これに対して従来の代表的な筒型形状の溶融部において、銅(Ｃｕ)で製造する場合は同程度の開口率であり、後述する超硬合金(ＷＣ等)で製造する場合はその低靭性ゆえに大幅に小さい開口率（28％程度）しか達成できないことがわかっている。したがって、溶融器１２ａの入口開口２０ａの開口率は大きく、とりわけ超硬合金を素材とする場合には顕著である。
　次に、図３には３孔溶融部の本体部１２ｂが示されており、図２同様に図３（ａ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ図１（ａ）（ｃ）（ｄ）と略同視点であり、（ａ）は３孔溶融部の本体部１２ｂの側面図、（ｃ）は３孔溶融部の本体部１２ｂの正面図、（ｄ）は（ｄ）は３孔溶融部の本体部１２ｂの天面図（図２（ｄ）と同視点）、を示している。
なお、３孔溶融部の本体部１２ｂの３の１つとしての溝部２５を例示するための斜視図は、省略し、４孔溶融部の本体部１２ａ、１２ｃの溝部２４の斜視図を示す図２（ｆ）を参照することで替える。
　３孔溶融部の本体部１２ｂは、４孔溶融部の本体部１２ａ、１２ｃと同様に板状部材の上下方向にわたって幅長方向（図３（ａ）の左右方向）の幅が狭くなるように両側が互いに逆方向に同角度の傾斜面を作って水平断面が上方から下方に向かって面積が増えない構造（下方の水平断面積が上方の水平断面積以下）になるよう形成された溝部２５を設けて３つの溶融孔２０を形成している。この溝部２５（溶融孔２１）も同様に本体部１２ｂに水平方向断面が側方（図３（ｄ）の下方）に開放された四角形状の開渠となっており、それぞれ本体部１２ｂの幅長方向両側の外部１９ｂと溝部２５同士の仕切りとなる内枠１９ａとによって幅長方向に沿って列状に３つ設けられている。
　そして、本体部１２ｂに板状の蓋部材２２（図１（ａ）（ｃ）参照））を取り付けて溝部２５を閉鎖することで溶融部１２ｂ内に水平断面が四角で幅長方向に等傾斜角で先細りする溶融孔２１を３つ形成しており、この構成が鋳型により成形して焼結する超硬合金を用いる場合に適している点も上述した通りである。
　また溶融孔２１は、本体部１２ｂが板状部材に四角形状断面の溝部２５を設けたものであり、板厚方向（図３（ｄ）の上下方向）の長さは一定であるため樹脂ペレットの投入量を増やすために入口開口２１ａの開口率をできる限り大きくする必要があり、入口開口２１ａの位置での枠部１９（内枠１９ａ、外枠１９ｂ）の厚みを薄くする必要がある点も図２の４孔溶融部の本体部１２ａ、１２ｃと同様である。
　また、図４には溶融器用ヒータ部１４が示されている。図４は、図２～図３同様に図４（ａ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ図１（ａ）（ｃ）（ｄ）と略同視点であり、（ａ）は溶融器用ヒータ部１４の側面図、（ｃ）は溶融器用ヒータ部１４の正面図、（ｄ）は（ａ）のラインＡ－Ａ断面図、を示している。
　溶融器用ヒータ部１４は、板状部材の上下の両縁部と側部一方の縁部とに沿って枠部１４ｂと、その枠部１４ｂよりも低い平面となったヒータ配設面１４ａとで構成される超硬合金製である。ヒータ配設面１４ａには研磨された超硬合金表面にアルミナ（酸化アルミニウム）等のセラミックスを溶射して絶縁層を設け、この絶縁層の表面に高電気抵抗のニッケル系合金めっきをし、図１（ｅ）に示すような電熱線１６を装着したヒータ層（図示せず）を形成している。このような構造を採用することによりヒータ層と超硬部材の間に空気層が介在せず、伝熱性に優れ、超薄型（ex.10ミクロン）のヒータ層を形成できる。
　さらに、上記ヒータ層では、通電面の露出による短絡や感電を避けるためニッケル系合金めっき層の上に耐熱絶縁膜が塗装されている。なお、電熱線１６の端部は、枠部１４ｂのない側部他方（図４（ａ）の右方）から外部に板状片（図１１（ｃ）の板状片７１４ｃ参照）が突出しており、この板状片（７１４ｃ）が外部電源（図示せず）に接続することで、電熱線１６及びめっき層が発熱してその熱が溶融器用ヒータ部１４全体に伝導することで超薄型のヒータ層として機能する。
《本発明の射出成形装置用の略直方体形状の溶融器例２～４》
　次に、上述してきた図１～図４等に示す本発明の射出成形装置用の溶融器の第１の実施形態の変形例として、第２の実施形態の溶融器１１０及び第３の実施形態の溶融器２１０について、それぞれ図５、図６及び図１０を参照しつつ説明する。なお、図５は射出成形装置用の溶融器１１０の各構成部材を示す組立分解斜視図である。また、図６は射出成形装置用の溶融器２１０が示されており、図６（ａ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ図１（ａ）（ｃ）（ｄ）と略同視点であり、（ａ）は溶融器２１０の３孔溶融部を側面図、（ｃ）は溶融器２１０の正面図、（ｄ）は溶融器２１０の天面図、を示している。また、図１０は、（ａ）に図５及び図６に示す溶融器１１０，２１０の変形例としての溶融器５１０の天面図、（ｂ）にこの溶融器５１０をさらに組み合わせた溶融器例４としての溶融器６１０の天面図を示している。
　まず、射出成形装置用の溶融器１１０は、図５に示すように、側方（図５の左側）から幅短方向順に、右側に開放する３孔溶融部１１２ａと、右側に開放する受容部１１４（１）及びこれを閉鎖する板状の蓋部材１１４（２）で構成されるヒータ収容部１１４と、左側に開放する２つの３孔溶融部１１２ｂと、を重ねて組み合わせることで構成される。３孔溶融部の本体部１１２ａ、１１２ｂは、図３（ａ）等の３孔溶融部の本体部１２ｂと同様に水平断面が上方から下方に向かって面積が増えない構造であり左側方に開放する四角形状の開渠である溝部で溶融孔１２０を形成しており、溶融孔１２０（溝部）はそれぞれ本体部１１２ａ、１１２ｃの幅長方向両側の内枠１１８ｂと溶融孔１２０（溝部）同士の仕切りとなる外枠１１８ａとによって幅長方向に沿って列状に３つ設けられている。
　最左側の３孔溶融部の本体部１１２ａは、溶融孔１２０が右側方に開放されており、右側方から溶融器用ヒータ部１１４を構成する受容部１１４（１）が重ねて配設されて受容部１１４（１）の側壁１１４（１）ｃが溶融孔１２０を閉鎖する。これにより３孔溶融部の本体部１１２ａと受容部１１４（１）とで内部に３つの溶融孔１２０を有する溶融部１１２ａが構成される。
　次に溶融器用ヒータ部１１４は、図４の溶融器用ヒータ部１４と同様に、板状部材の三方の縁部を囲む枠部１１４（１）ｂとこれよりも低いヒータ配設面１１４（１）ａとで構成される右側に開放する前述の受容部１１４（１）と、これを閉鎖する板状の蓋部材１１４（２）とで構成されいる。受容部１１４（１）のヒータ配設面１１４（１）ａは、その表面に上述した図４の溶融器用ヒータ部１４と同様に、絶縁層、めっき層及び電熱線（図示せず）で形成された超薄型のヒータ層を設け、ヒータ層からの熱が高熱伝導性を有する超硬合金製の受容部１１４（１）及び蓋部材１１４（２）全体に伝導することで板状のヒータとして機能する。
　また、ヒータ収容部１１４の右側から３孔溶融部の本体部１１２ｂが重ねて配設される。この３孔溶融部の本体部１１２ｂは、上述した３孔溶融部の本体部１１２ａと同じ構造の開放側を左右逆転させたものであり、左側に開放する３つ溶融孔１２０が溶融器用ヒータ部１１４の蓋部材１１４（２）で閉鎖されることで内部に３つの溶融孔１２０を有する溶融部１１２ｂが構成される。したがって、溶融器用ヒータ部１１４は、左右両側の３孔溶融部１１２ａ、１１２ｂで挟み込まれながら両者の蓋部材を兼用し、両溶融部１１２ａ、１１２ｂの近くで熱伝導するため熱効率が良く、さらに部材点数の削減及び小型化を達成している。
　また、図５の例では、溶融器用ヒータ部１１４の右側に取り付けた３孔溶融部の本体部１１２ｂのさらに右側に同じ３孔溶融部の本体部１１２ｂを重ねて配設している。この場合、３孔溶融部の本体部１１２ｂの側壁がその右側の３孔溶融部の本体部１１２ｂの蓋部材を兼用することとなっており、ここでも部材点数の削減及び小型化を達成され、且つ溶融器用ヒータ収容部１１４からの距離も小さくできるため熱伝導効率を良好にしている。
　図６には、第３の溶融器の実施形態として図５の溶融器１１０にさらに溶融器用ヒータ部１１４及び３孔溶融部１１２ｂを組付けた溶融器２１０が示されている。なお、図６（ａ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ図１（ａ）（ｃ）（ｄ）と略同視点であり、（ａ）は溶融器２１０の３孔溶融部の本体部１１２ａ、１１２ｂの側面図、（ｃ）は溶融器２１０の正面図、（ｄ）は溶融器２１０の天面図（図１（ｄ）の天面図を時計回り９０°回転させたものと同視点）、を示している。
　溶融器２１０は、図６（ｃ）の正面図に示すように図５に示す溶融器１１０の最右側の３孔溶融部の本体部１１２ｂの側壁の右側に図５の溶融器用ヒータ部１１４の受容部１１４（１）の開放側を左右逆転させたものを重ねて配設している。さらにこの受容部１１４（１）の右側の側壁（外壁）に右側から３孔溶融部の本体部１１２ｂが重ねて配設されている。この溶融器２１０では、溶融器用ヒータ部１１４を左右両側の３孔溶融部１１２ａ又は１１２ｂで挟み込まんだユニットを２つ重ねて配設していることとなり、４つの３孔溶融部１１２ａ又は１１２ｂの溶融孔１２０は、全てヒータ収容部１１４から等距離であり、図５同様に部材点数の削減及び小型化を達成しつつ、さらに熱効率を向上させ大量の樹脂ペレットを迅速・均一に溶融可能にしている。
　また、図１０の例では、（ａ）に示すように２つの溶融器用ヒータ部１１４で３つの溶融部１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｃを挟む構造となっている。具体的には、溶融器用ヒータ部１１４の右側に３孔溶融部の本体部１１２ｂを蓋部材２２とともに取り付け、その蓋部材２２の右側に２孔溶融部の本体部１１２ｃをその蓋部材２２とともに貼り付けている。さらに右側に３孔溶融部の本体部１１２ｂを蓋部材２２とともに貼り付け、その右側に上述してきた溶融器用ヒータ部１１４が取り付けられている。また、溶融部１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｃ内の溶融孔１２０は、図５及び図６の溶融孔１２０と同様に略矩形の開口を有し、上下方向（幅長方向）に沿って配列されており、隣接する溶融部１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｃ間では互いの溶融孔１２０が上下方向幅長方向にずれて配列されている。このように隣接する溶融部１１２ｂ、１１２ｃ、１１２の溶融孔列が互いにずれていることにより矢印Ａに示すようにヒータ収容部からの入熱が溶融孔１２０内の空気層や樹脂材料を通過せず、後述する超硬合金のような熱伝導率の高い溶融部の素材を伝導していく。このため図１０のような溶融器用ヒータ部１１４に直接隣接しないような配列をしても中心の溶融部１１２ｃ内の溶融孔１２０にも十分な熱を伝導することができる。
　また、上述したような溶融孔１２０をずらして配列して溶融部全体を溶融器用ヒータ部１１４で挟み込むような構造にすると、図１０（ｂ）に示すようにユニットとしての溶融器５１０は、これらを複数組み合わせてさらに大きなユニットしての溶融器６１０を形成することも可能であり、ユニットが大型化しても熱伝導性が低下せず、小電力で大容量の射出成形装置用の溶融器を製造することができる。
　図１１には、第４の溶融器の実施形態として上述してきた溶融器１０、１１０、２１０、５１０の変形例である溶融器７１０の写真図が示されている。具体的には、（ａ）に溶融器７１０の略天面写真図（図１（ｄ）と略同視点）、（ｂ）に（ａ）の反対側を示す略底面写真図、（ｃ）に溶融器７１０の側方の溶融器用ヒータ部５１４が視認可能な斜視写真図、が示されている。この溶融器７１０は後述する超硬合金製であり、側方から幅短方向順に７孔溶融部７１２ａ、６孔溶融部７１２ｂ、７孔溶融部７１２ｃが並列配設していることがわかる。また、上述してきたように図１１（ａ）と図１１（ｂ）とを比較すると天面の各溶融孔７２０の入口開口（流入口）７２０ａの水平断面積が底部の出口開口（流出口）７２０ａに向かって小さくなっていることがわかる。
《本発明の射出成形装置用の第１～第４の実施形態に示す溶融器の素材例》
　上述してきた溶融器１０，１１０，２１０，５１０、７１０の溶融部１２，１１２，２１２、７１２及び溶融器用ヒータ部１４，１１４、７１４は、超硬合金で製造されている。具体的には、炭化タングステン（WC）及びコバルト（Co）の粉末を均一に混合したものをプレス等で加圧して荒形状にして仮焼結させて脱バインダー処理を実行し、仮焼結させた後、比較的加工容易な仮焼結体に溶融孔２０，２１，１２０、７１２や位置決め用のピン穴（図示せず）を切削工程及び穿孔工程（機械加工）により形成し、１３００℃前後で本焼結する。その後、本焼結体をされたものの溶融孔２０，２１，１２０、７２０や合わせ面を研削・研磨工程により機械加工を行った後、合わせ面を加熱することで超硬合金の相互浸透が生じて拡散接合され、最終製品を形成する。
　このように超硬合金で製造された溶融部１２，１１２，２１２、７１２及び溶融器用ヒータ部１４，１１４、７１４の場合、高硬度であるため耐摩耗性が高く、高強度繊維のような樹脂材料を射出する場合にも優れ、熱伝導率も高いため溶融器用ヒータ部１４，１１４、７１４内の電熱線及びめっき層で形成された上述するヒータ層による入熱を必要以上に高温にしなくても溶融孔２０，２１，１２０、７２０内を十分に加熱することができ迅速かつ均一な加熱制御を行うことができる。また、超硬合金はプレス等で粉末混合体を成形し、焼結させて製造するため本体部及び蓋部のような開放構造の溶融部１２，１１２，２１２、７１２及び溶融器用ヒータ部１４，１１４、７１４の場合、高硬度であっても加工が容易で量産性も高い。
《その他の射出成形装置用の溶融器例１～２》
　次にその他の射出成形装置用の溶融器として溶融器３１０，４１０の溶融部３１２，４１２について図７～図８を参照しつつ説明する。図７（ａ）は溶融部３１２の正面図、図７（ｂ）は溶融部３１２の天面図、図７（ｃ）は溶融部４１２の正面図、図７（ｄ）は溶融部４１２の天面図を示している。図８（ａ）は溶融部３１２の天面側から見た斜視図、図８（ｂ）は溶融部４１２の天面側から見た斜視図、を示している。
　これらの溶融器３１０，４１０の溶融部３１２，４１２は、いずれも上下方向に延びる一体の竪型の略円筒形状であり、図７～図８上の上方から本体部３１２ａ，４１２ａから下端の先端部３１２ｃ，４１２ｃまで円筒状に延びており、下方で両者の間に環状に拡径して外周壁にヒータ（ヒータ収容部）を取り付ける又はヒータを保護するスペース確保するために径方向外側に突出させたツバ部３１２ｂ，４１２ｂが設けられている。また、溶融部３１２，４１２は上端から下端にわたって貫通して漸次先細りする截頭錐体状の溶融孔３２０，４２０が複数設けられている。なお、図７（ｂ）及び図８（ｄ）に示す側面図における溶融部３１２，４１２の上下方向は実際には上下逆方向であり、図７（ａ）及び図８（ｃ）は溶融部３１２，４１２の天面図を示しているが、以下の記載では図面上の上下位置で説明する。
　溶融孔３２０，４２０は、いずれも軸線中心に１つ設け、その軸線中心から径方向に等距離開けてそれぞれ同心円状に複数設けられている。また、溶融孔３２０よりも溶融孔４２０が多数設けられている。具体的には図７（ａ）（ｃ）にも示すように、溶融孔３２０では軸線中心に溶融孔を１孔、軸線中心の溶融孔の径方向外側に径方向に等距離あけた２つの同心円状に沿って等間隔にそれぞれ５孔、１１孔設けられ、溶融孔４２０では軸線中心に溶融孔を１孔、軸線中心の溶融孔の径方向外側に径方向に等距離あけた３つの同心円状に沿って等間隔にそれぞれ５孔、１２孔、１８孔設けられている。また、それぞれの先端部３１２ｃ，４１２ｃの下面は、平面にはなっておらず溶融孔３２０，４２０それぞれの周囲を囲んでなだらかに溶融孔３２０，４２０まで案内する案内部３１２ｄ，４１２ｄが設けられている。この案内部３１２ｄ，４１２ｄにより樹脂ペレット（樹脂材料）を各溶融孔３２０，４２０に投入した際に均一に溶融孔３２０，４２０内に侵入して略等圧に移送される。
　上記溶融部３１２，４１２は、それぞれ超硬合金で外形が成形され、溶融孔３２０，４２０が穿孔されている。具体的には上述した第一の本発明の射出成形装置用の溶融器１０，１１０，２１０と同様に、炭化タングステン（WC）及びコバルト（Co）の粉末を均一に混合したものをプレス等で加圧してツバ部を含む筒型の粗形状にして仮焼結させて脱バインダー処理を実行し、仮焼結させた後、比較的加工容易な仮焼結体に溶融孔３２０，４２０及び案内部３１２ｄ，４１２ｄを穿孔工程及び切削工程（機械加工）により形成し、１３００℃前後で本焼結する。その後、本焼結されたものを研磨工程して超硬合金製の最終製品を形成する。
　但し、超硬合金は、低靭性であるため溶融孔間の距離を詰め過ぎて割れることを避ける必要がある。このため樹脂材料と必要な射出量に応じた適正な開口率を算出しておき、必要な開口率だけ確保できる孔径及び孔数を設けるようコントロールする。
　溶融部３１２，４１２の場合、その入口開口である先端部３１２ｃ，４１２ｃの溶融孔３２０（孔数15），４２０（孔数37）の開口率は、それぞれ２８％程度、５４％程度であることがわかっている。したがって、孔数の多い溶融部４１２の方が孔数の少ない溶融部３１２よりも開口率が大きく、射出量を増加させる観点からは溶融部４１２の方が好ましいことがわかる。その一方、超硬合金が低靭性材料であることを考慮すると、孔数の多い溶融部４１２の方が穿孔加工の難易度が高い又は加工不能である。また、超硬合金は炭化タングステン（WC）及びコバルト（Co）の混合粉末で成形され、炭化タングステン（WC）の混合割合が大きく、コバルト（Co）の混合割合が小さいほど熱伝導率が高い傾向にあり、コバルト（Co）の混合割合や粒径が抗析力(MPa)にも影響を与えることもわかっている。したがって、溶融する樹脂材料と超硬合金の組成と必要とされる射出量に応じて加工可能な最大限の開口率を確保すべく予め最適設計しておく又は最適な溶融部を選定しておくこととなる。
《本発明の射出成形装置用の溶融器の周辺装置（メルトコーン部及びノズル部）》
　図９には、図１～図６、図１０に示す略直方体形状の溶融器１０，１１０，２１０、５１０、６１０、７１０の下方に設けられるメルトコーン部３０と、メルトコーン部３０の周囲にわたって配設されるメルトコーン用ヒータ部４０とを備えており、（ａ）にはこれを模式的に表示した略正面縦断面図、（ｂ）にはメルトコーン部３０の略天面図、が示されている。
　メルトコーン部３０は、溶融器１０，１１０，２１０，５１０、６１０、７１０それぞれの複数の溶融孔２０，２１，１２０，７２０から放出された溶融後の樹脂材料を受容して（合流させて）させて外部に射出させるノズル部（後述）まで案内するものであり、溶融器１０，１１０，２１０、５１０、６１０、７１０の下方でナット等の連結治具（詳細例は後述の符号５０参照）で装着される外周壁３０ａと、溶融孔２０，２１，１２０，７２０から放出された樹脂材料を上方の流入口３０ｄから受容（合流）させて下方に向かって案内し、下方中心等に位置する流出口３０ｃから外部（後述するノズル部６０）に放出する貫通内孔３０ｂと、で構成される。
　このメルトコーン部３０とメルトコーン部３０から放出された溶融樹脂材料を外部に射出するノズル部６０について、その具体的構造を以下、例示説明する。
　図１２は、図１１の溶融部７１２の下方にメルトコーン部３０とノズル部６０，１６０を連結治具５０、１５０で連結した様子を示す略縦断面図であり、（ａ）に連結例１、（ｂ）に（ａ）を改良した連結例２が示されている。また、図１３は図１２のメルトコーン部３０とノズル部６０とを連結した状態を示す斜視図、図１４はメルトコーン部３０を図１３の右斜め上方から見た斜視図、図１５は図１３の縦断面図、を示している。
　連結例１（図１２（ａ）、図１３～図１５参照）及び連結例２（図１２（ｂ）、図１３～図１４参照）では、共にメルトコーン部３０が、上述の溶融孔２０，２１，１２０，７２０から放出される溶融樹脂材料を上方の流入口３０ｄから貫通内孔３０ｂ内に受容（合流）させて下方に案内されていくが、この貫通内孔３０ｂの上方は、その内径が略四角錘形状（下向きの屋根形状も含む）の逆錘内孔３０ｂ１になって下方に向かって水平断面積が小さく先細りしており、逆錘内孔３０ｂ１の下端で同一内径で円筒状の筒状内径３０ｂ２に繋がって溶融樹脂材料を下端から放出する。
　また、メルトコーン部３０は図１３に示すように、その両側の外側壁にメルトコーン用ヒータ部４０を配設している。このメルトコーン用ヒータ部４０は、上述した溶融器用ヒータ部１４、１１４、７１４と同様に、枠部４０ｂと、その枠部４０ｂよりも低いヒータ配設面４０aとで構成される超硬合金製であり、ヒータ配設面４０ａにはアルミナ（酸化アルミニウム）等のセラミックスを溶射した絶縁層と、その表面にニッケル系合金めっきをし、電熱線（図示せず）を装着したヒータ層を形成している。さらに、ニッケル系合金めっき層の上に耐熱絶縁膜が塗装されている。なお、枠部４０のない部分から外部に板状片４０ｃが突出しており、この板状片４０ｃが外部延びて電源からの電力をヒータ層上の電熱線（図示せず）に接続している点も、上述した溶融器用ヒータ部１４、１１４、７１４と同様である。
　また、メルトコーン部３０から放出された溶融樹脂材料はノズル部６０、１６０内に受容される。連結例１（図１２（ａ）、図１３～図１５）におけるノズル部６０及び連結例２（図１２（ｂ）、図１３～図１４）のノズル部１６０は共に、上方の流入口６０ｅ、１６０ｅから下方の射出口６０ｄ、１６０ｄに向かって水平断面積が縮小する内流路を有し、内流路の上方はメルトコーン部３０の下端が挿入されて下方への侵入のストッパとしての座グリ部６０ａ、１６０ａが形成されている。また、メルトコーン部３０の下端とノズル部６０、１６０の上端とを両者の外周からナット（連結治具）５０，１５０で締結している。
　次に、連結例１（図１２（ａ）、図１３～図１５）では、ノズル部６０の上部６０ｂが座グリ部６０ａの高さ近傍まで外径が同一の筒形状であり、下部６０ｃの外周壁及びナット５０の下端部５０ｂの内周壁がテーパ状に先細りしているのに対して、連結例２（図１２（ｂ）、図１３～図１４）のノズル部１６０では、上部１６０ｂが座グリ部１６０ａの高さ近傍まで外径が同一の筒形状であるが連結例１よりも高さ寸法が短く（図１２の矢印Ｚ１＜Ｚ２）、下部１６０ｃの外周壁は上部１６０ｂに対して階段状に外径が縮小し、これに従ってナット１５０の下端部１５０ｂの内周壁も縮径している。したがって、連結例２では、ナット１５０の締結力がナット１５０の締結部分全域にわたって略均一に上下方向に作用し、径方向に締結力が作用しないため公差がきつ過ぎない構造になっている。
　また、連結例２（図１２（ｂ）、図１３～図１４）では、ノズル部１６０の内流路の座グリ部１６０ａとメルトコーン部３０の下端との隙間Ｚ３と、ナット１５０の下端部１５０ｂの縮径部とノズル部１６０の外周の階段状に縮径した下部１６０ｃの隙間Ｚ４と、にそれぞれ高熱伝導金属製の第１ワッシャ７０ａ、第2ワッシャ７０ｂを挿入配設し、溶融樹脂材料の漏れが抑制している。なお、第１ワッシャ７０ａ、第2ワッシャ７０ｂの材質は、安価なタフピッチ銅その他、純銅が代表的であり、熱伝導が高く、軟質ゆえ界面のなじみが良好で熱滞留させない特長を有する。
　なお、ナット５０、１５０は共にその外壁に溝形状が施されることで外表面積を増加させ、冷暖効果を増大させる伝熱用のフィン５０ａ、１５０ｂを形成している。また、ナット５０、１５０の材質は、熱伝導性が高いＣｕのうち強度も大きいクロム銅や、熱伝導はクロム銅より低いが耐摩耗の高い超硬合金が選定される。さらにメルトコーン部３０は、溶融樹脂材料に対して耐摩耗性、熱伝導性の要求が小さいので超硬合金以外に安価なハイスが選定されることもある。
　また、図１２～図１５を参照して説明してきたメルトコーン部３０は、単一の溶融器７１０ごとに単一のメルトコーン部３０が連結される例を示してきたが、メルトコーン部３０は、図１６～図１８に示すように複数（３つ）の溶融器７１０が並列配設された溶融器８１０を形成するときに隣接する溶融器７１０をまたいで連結され、その３つの溶融器７１０の溶融孔７２０からの溶融樹脂材料をまとめて受容（合流）させる場合もある。
　まず図１６（ａ）は、図１１に示した単一の溶融器７１０の略天面摸式図である。図１６（ｂ）は（ａ）の溶融器７１０を３つ並列配設した状態で、メルトコーン部１３０を３つの溶融器７１０をまたいで配設している様子を示す略天面摸式図であり、溶融器７１０を透視的に示し、メルトコーン部１３０をその貫通内孔１３０ｂと流出口１３０ｃを太線で略示している。さらに、図１６（ｃ）は、（ｂ）で略天面摸式図で示したメルトコーン部１３０の位置及び大きさの理解を助けるために示す略側面摸式図である。
　このメルトコーン部１３０では隣接する３つ溶融部７１０の溶融孔７２０から放出される溶融樹脂を１つのメルトコーン部１３０の貫通内孔１３０ｂの上方の流入口１３０ｄに合流させて貫通内孔１３０ｂの下方に案内する。貫通内孔１３０ｂは逆錐形状に水平面積が縮小され、底部では縦方向に閉じた下向きの屋根形状になっており、屋根の尾根の両端に２つの流出口１３０ｃ（第１流出口１３０ｃ１、第２流出口１３０ｃ２）が設けられている。この第１流出口１３０ｃ１、第２流出口１３０ｃ２からノズル部（図示せず）に溶融樹脂材料が放出される。このようなメルトコーン部１３０を採用した場合、メルトコーン部１３０をいくつか準備し、所望の射出量に応じて溶融器７１０を連結し、これをまたぐメルトコーン部１３０を配設すれば大容量の樹脂を所望の射出量にカスタマイズしながら射出成形物を容易に製造できる。
　また、メルトコーン部が隣接する複数の溶融器７１０をまたいで連結される他の例として流出口がスリット形状を形成するメルトコーン部２３０及びその変形例のメルトコーン部３３０も提供される。図１７と図１８にはそれぞれのメルトコーン部２３０，３３０が図１６と同視点及び同手法で示され、具体的には、図１７（ａ）及び図１８（ａ）には単一の溶融器７１０の略天面摸式図、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）には３つ溶融器７１０をメルトコーン部１３０がまたいで配設されている様子を示す略天面摸式図、図１７（ｃ）及び図１８（ｃ）にはメルトコーン部１３０の位置及び大きさの理解を助けるための略側面摸式図、が示されている。
　まず、メルトコーン部２３０では図１７（ｂ）（ｃ）に示すように、図１６の場合と同様に３つの溶融器７１０をまたいで単一のメルトコーン部２３０が連結しているが、メルトコーン部２３０の貫通内孔２３０ｂの流入口２３０ｃが貫通内孔２３０ｂの底部の下向き屋根全域に沿った略同幅のスリット形状となって延びている。
　このようなスリット形状の流出口２３０ｃの形状にすると、溶融樹脂材料を射出した場合には射出された樹脂材料が一旦分離せず放出されるため成形品にウェルドラインが発生し難く高強度となる。
　一方、メルトコーン部３３０も同様に流出口３３０ｃがスリット形状を形成するが、図１９（ｂ）（ｃ）に示すように流出口３３０ｃのスリット幅が、長手方向の途中で変化している。具体的には、流出口３３０ｃは概ね同じ幅の細いスリット幅である第1流出口３３０ｃ１と第１流出口３３０ｃより太いスリット幅である第２流出口３３０ｃ２とで形成されていることがわかる。また、図示しないが流出口３３０ｃのスリット幅を連続的に変化させる場合もある。
　このようにスリット幅を変化させた場合、溶融樹脂材料を速度を均一にしても成形品の厚みを大きくしたい部分ではスリット幅が拡大している部分を配置し、他の部分ではスリット幅の細い部分を配置して成形品の厚みを小さくするような成形品を均一でウェルドラインを発生させず製造することができる。
　以上、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本明細書及び図面に示す実施形態は、本発明の一例であり、特許請求の範囲の考え方や教示から他の種々の改良例、変形例が存在することは当業者に明白であろう。
　１０，１１０，２１０，３１０，４１０,５１０，６１０，７１０，８１０　溶融器
　１２，１１２，２１２，３１２，４１２，７１２、　溶融部　
１４，１１４，７１４　溶融器用ヒータ部
　１４ａ，７１４ａ　ヒータ配設面
１６　電熱線（ヒータ）
１８，１９，１１８　枠部
２０，２１，１２０，３２０，４２０，７２０　溶融孔
３０，１３０，２３０，３３０　メルトコーン部　
　３０ｂ，１３０ｂ，２３０ｂ，３３０ｂ　貫通内孔
　３０ｃ，１３０ｃ，２３０ｃ，３３０ｃ，　流出口
　　１３０ｃ１　第１流出口
　　１３０ｃ２　第２流出口
　　３３０ｃ１　幅細部
　　３３０ｃ２　幅太部
　３０ｄ，１３０ｄ，２３０ｄ，３３０ｄ　流入口
４０　メルトコーン用ヒータ部
５０、１５０　連結治具（ナット）
　５０ａ，１５０ａ　フィン
６０．１６０　ノズル部　
７０　ワッシャ
８０　加熱手段
Ｚ３、Ｚ４　隙間

Claims (20)

  1. 　竪型構造の樹脂押し出しスクリューを持たないプランジャタイプの射出成形装置における樹脂材料を溶融する射出成形装置用の溶融器であって、
    　該溶融器は、
    　直方体状の筐体構造を形成し、その内部には上下に貫通し、貫通部の面積が上方から下方に向けて面積が増えない溶融孔を複数有する溶融部と、
    　少なくとも該溶融部の幅長の外側壁の一方側の下部にわたるまでを入熱するように該一方側の外側壁に配設され、加熱ヒータを収容する溶融部用ヒータ部と、
    　を備えることを特徴とする射出成形装置用の溶融器。
  2. 　前記溶融部は、超硬合金で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置用の溶融器。
  3. 　さらに前記溶融器用ヒータ部は、前記溶融部の幅長の外側壁の両方に配設することで前記溶融部を幅短方向側から挟む、ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置用の溶融器。
  4. 　前記溶融器は、複数の前記溶融部及びこれを幅短方向側から挟む前記溶融器用ヒータを、その幅短方向に外側壁を対向させて並列配設する、ことを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置用の溶融器。
  5. 　前記溶融部がその内部に有する複数の溶融孔は、
    　それぞれ略同一の略四角形状の水平方向断面を有して、互いに幅長方向に沿って列をなして配列されており、それぞれ下部の水平断面積が上部の水平断面積以下になるように傾斜する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の射出成形装置用の溶融器。
  6. 　前記溶融部がその内部に有する複数の溶融孔は、
    　それぞれ略同一の略四角形状の水平方向断面を有して、互いに幅長方向に沿って列をなして配列されており、
    　隣接する溶融部の溶融孔は、互いに幅長方向にずれて配列されている、ことを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置用の溶融器。
  7. 　前記溶融部は、一方の側面側に開放して上下にわたって延びる複数の溝部を設け、逆の側面側を閉鎖した外壁とする本体部と、該本体部の前記側面一方向側に対向装着して前記本体部の溝部を閉鎖する蓋部材と、を備えて閉鎖時に前記本体部の溝部と前記蓋部とにより溶融孔を形成する、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の射出成形装置用の溶融器。
  8. 　任意の前記溶融部の蓋部材は、他の溶融部の本体部の閉鎖した外壁である、又は前記溶融器用ヒータ部の外壁である、ことを特徴とする請求項７に記載の射出成形装置用の溶融器。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の射出成形装置用の溶融器によって成形された樹脂材料を用いた射出成形物。
  10. 　前記樹脂材料は、長繊維熱可塑性樹脂である、ことを特徴とする請求項９に記載の射出成形物。
  11. 　請求項１～８のいずれか1項に記載の射出成形装置用の溶融器の前記溶融部の下方で溶融孔から放出される樹脂材料を受容して下方で放出するメルトコーン部を備え、
    　該メルトコーン部は、
    　前記溶融孔から放出される樹脂材料を受容する上方の流入口の内径が略四角形状であり、該流入口から下方の流出口に至るまでの全域又は途中までが下方を頂部とする略四角錘形状又は下向き屋根形状を有する貫通内孔を有する、ことを特徴とする射出成形装置。
  12. 　請求項４に記載の射出成形装置用の溶融器を有する射出成形装置において、
    　前記メルトコーン部は、
    　並列配設された前記溶融部のうち隣接する複数の溶融部をまたいで該複数の溶融部の溶融孔から放出される溶融樹脂を前記貫通内孔の上方の流入口に合流させて該貫通内孔の下方から放出する、ことを特徴とする請求項１１に記載の射出成形装置用の溶融器。
  13. 　前記メルトコーン部の貫通内孔は、その下方の流出口が複数の溶融部の幅短方向に延伸するスリット形状を形成する、ことを特徴とする請求項１２に記載の射出成形装置。
  14. 　下方の流出口がスリット形状に形成された前記メルトコーン部の貫通内孔は、該スリット形状の流出口の幅は、該流出口の長手方向の途中で変化する、ことを特徴とする請求項１３に記載の射出成形装置。
  15. 　前記メルトコーン部それぞれの外側壁の両側に前記貫通内孔まで入熱するように加熱ヒータを収容するメルトコーン用ヒータ部を設ける、ことを特徴とする請求項１１～１４のいずれか1項に記載の射出成形装置。
  16. 　前記メルトコーン部の下端には該メルトコーン部の流出口からの溶融された樹脂材料を受容して下方で射出するノズル部を備え、
    　該ノズル部は、
    　上方の流入口から下方の射出口に向かって水平断面積が縮小する内流路を有し、該内流路の上方は前記メルトコーン部の下端が挿入されて下方への侵入のストッパとしての座グリ部が形成され、
    　前記メルトコーン部の下端と前記ノズル部の上端とを両者の外周から連結治具で連結する、ことを特徴とする請求項１１～１５のいずれか1項に記載の射出成形装置。
  17. 　前記ノズル部の外周壁は、上下方向に階段状に縮径する、ことを特徴とする請求項１６に記載の射出成形装置。
  18. 　前記ノズル部の内流路の座グリ部と前記メルトコーン部の下端との隙間、及び前記連結治具の下端の縮径部と前記ノズル部の外周の階段状部の隙間、に高熱伝導金属製のワッシャを挿入配設する、ことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の射出成形装置。
  19. 　前記連結治具の外壁には伝熱用のフィンが配設される、ことを特徴とする請求項１６～１８のいずれか1項に記載の射出成形装置。
  20. 　請求項１に記載の溶融用ヒータ部、及び／又は請求項１５に記載のメルトコーン用ヒータ部において加熱ヒータを収容する超硬合金の表面は、
    　溶射で生成されたセラミックス製の絶縁層と、該絶縁層の表面上にニッケル系合金めっきで形成されるヒータ層とが形成される、ことを特徴とする射出成形装置。
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