(57)【要約】  従来に比べて、適切かつ容易に強度を向上させることが可能な樹脂成形体を提供することを目的とする。本発明における樹脂成形体は、樹脂断面にて任意に選択された５μｍ×５μｍの測定範囲（Ａ）内で観察される、略直線方向（Ｄ、Ｅ）に凹凸が延出した第１の相（２１、２４）が、５０％以上であることを特徴とする。第１の相は、結晶状態であることが好ましい。また、第１の相の間に、アモルファスからなる第２の相（２５）が介在することが好ましい。
2016088874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂断面にて任意に選択された５μｍ×５μｍの測定範囲内で観察される、略直線方向に凹凸が延出した第１の相が、５０％以上であることを特徴とする樹脂成形体。
【請求項２】
前記第１の相が、７０％以上を占めることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形体。
【請求項３】
前記第１の相は、結晶状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂成形体。
【請求項４】
前記第１の相の間に、アモルファスからなる第２の相が介在す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樹脂成形体。
【請求項５】
前記測定範囲が、前記樹脂断面の略中央に設定され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樹脂成形体。
【請求項６】
樹脂とフィラーとを有する樹脂成形体であって、
樹脂表面、或いは、樹脂断面にて任意に選択された５００μｍ×５００μｍの測定範囲内にて、長尺直線状の前記フィラーが観察されることを特徴とする樹脂成形体。
【請求項７】
前記樹脂断面は、レーザ顕微鏡にて観察されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の樹脂成形体。
【請求項８】
貫通孔を有し、前記貫通孔の一方の開口部が射出材料の流入口で、他方の開口部が前記射出材料の流出口であり、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た溶融器を内蔵した射出装置により成形されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の樹脂成形体。
【請求項９】
前記流入口側に、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た前記溶融器を内蔵した前記射出装置により成形されることを特徴とする請求項８に記載の樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶性に優れた樹脂成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、絶縁性や耐熱性、更には機械的強度に優れた樹脂成形体及びその製造方法に関する発明が開示されている。【０００３】
特許文献１では、ベース樹脂に、伝熱フィラーを含有した樹脂組成物にて樹脂成形体を形成している。また機械的強度を向上させるために、ガラスフィラーを添加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８４５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１の手法では、樹脂とガラスフィラーとの親和性や強度以外の特性等も考慮してフィラー添加量の調整が必要とされる。更に、強度向上用のフィラーが必要となることで、生産コストの向上も招く。また、特許文献１では、樹脂成形体内部の物質状態については特に言及していない。また、フィラーを樹脂に混在させた際の、フィラーの形状については特に言及がなされていない。【０００６】
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、結晶性を向上させること、また、強度を高めることが可能な樹脂成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、例えば本発明の射出装置を用いることで、従来に比べて、結晶性が高い樹脂成形体にできること、また、強度を高めることができることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち本発明は以下の通りである。【０００８】
本発明における樹脂成形体は、樹脂断面にて任意に選択された５μｍ×５μｍの測定範囲内で観察される、略直線方向に凹凸が延出した第１の相が、５０％以上であることを特徴とする。このように規則的配列の第１の相が、測定範囲内にて５０％以上の面積を占めることで、樹脂成形体の結晶性を高めることができる。これにより強度の高い樹脂成形体を得やすくなる。例えば本発明の樹脂成形体を部材間の接合体として用いることができるが、接合体の接合強度を効果的に高めることが可能である。【０００９】
本発明では、前記第１の相が、７０％以上を占めることが好ましい。これにより、より効果的に、樹脂成形体の結晶性を高めることができる。【００１０】
また本発明では、前記第１の相は、結晶状態であることが好ましい。第１の相は高分子が規則的に配列しており結晶化度が高い状態であり、これにより、より効果的に結晶性の向上を図ることができる。【００１１】
また本発明では、前記第１の相の間に、アモルファスからなる第２の相が介在することが好ましい。このように、規則的配列の第１の相の間に、アモルファスからなる第２の相が介在することで、結晶粒界が生じず、効果的に強度を高めることができる。【００１２】
また本発明では、前記測定範囲が、前記樹脂断面の略中央に設定されることが好適である。【００１３】
また本発明は、樹脂とフィラーとを有する樹脂成形体であって、樹脂表面、或いは、樹脂断面にて任意に選択された５００μｍ×５００μｍの測定範囲内にて、長尺直線状の前記フィラーが観察されることを特徴とする。【００１４】
また、前記樹脂断面は、レーザ顕微鏡にて観察されることが好ましい。【００１５】
また本発明では、貫通孔を有し、前記貫通孔の一方の開口部が射出材料の流入口で、他方の開口部が前記射出材料の流出口であり、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た溶融器を内蔵した射出装置により成形されることが好ましい。このとき、前記流入口側に、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た前記溶融器を内蔵した前記射出装置により成形されることがより好ましい。【００１６】
本発明における射出装置を用いることで、溶融効率を高め、大きな圧力をかけずに樹脂成形体を得ることができ、規則的配列の第１の相が、５μｍ×５μｍの測定範囲内にて５０％以上観察される樹脂成形体を容易に得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の樹脂成形体によれば、結晶性を高めることができる。これにより強度の高い樹脂成形体を得やすくなる。したがって例えば本発明の樹脂成形体を部材間の接合体として用いた場合、接合体の接合強度を効果的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態の樹脂成形体を示す縦断面図である。
【図２】本実施の形態の樹脂成形体を用いた接続構造体の縦断面図である。
【図３】本実施の形態の樹脂成形体を用いた、図２とは異なる構造の接続構造体の縦断面図である。
【図４】本実施の形態の樹脂成形体内部の物質状態を分析する方法を説明するための斜視図である。
【図５】本実施の形態の樹脂成形体内部にて観察される物質状態を説明するための模式図である。
【図６】本実施の形態における射出装置の断面模式図である。
【図７】図６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８】本実施の形態における射出装置を用いて接続構造体の成形工程を説明するための断面模式図である。
【図９】本実施の形態における溶融器の縦断面図である。
【図１０】図９とは別の実施の形態における溶融器の縦断面図である。
【図１１】図６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１２】図１１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１３】図１２の状態から溶融器を下方に移動させて接続構造体の成形工程を説明するための断面模式図である。
【図１４】実施例１を１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。
【図１５】図１４に示す測定範囲内の模式図である。
【図１６】比較例１を１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。
【図１７】図１６に示す測定範囲内の模式図である。
【図１８】実施例２を１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。
【図１９】比較例２を１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。
【図２０】実施例３を１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。
【図２１】図２０のレーザ顕微鏡写真の３Ｄ写真である。
【図２２】図２１に示す３Ｄ写真の一部を示す部分模式図である。
【図２３】比較例３を１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。
【図２４】図２３のレーザ顕微鏡写真の３Ｄ写真である。
【図２５】図２４に示す３Ｄ写真の一部を示す部分模式図である。
【図２６】比較例４の成形体表面のレーザ顕微鏡写真である。
【図２７】図２６の一部を示す模式図である。
【図２８】実施例４の成形体表面のレーザ顕微鏡写真である。
【図２９】図２８の一部を示す模式図である。
【図３０】比較例５の縦断面のレーザ顕微鏡写真である。
【図３１】図３０の一部を示す模式図である。
【図３２】比較例６の縦断面のレーザ顕微鏡写真である。
【図３３】図３２の一部を示す模式図である。
【図３４】実施例５の縦断面のレーザ顕微鏡写真である。
【図３５】図３４の一部を示す模式図である。
【図３６】実施例６の縦断面のレーザ顕微鏡写真である。
【図３７】図３６の一部を示す模式図である。
【図３８】実験に使用した樹脂成形体の切断方向を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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、本実施の形態の樹脂成形体を示す縦断面図である。図２は、本実施の形態の樹脂成形体を用いた接続構造体の縦断面図である。図３は、本実施の形態の樹脂成形体を用いた、図２とは異なる構造の接続構造体の縦断面図である。なお、本明細書中において、「縦断面」とは、水平面に対して直交する高さ方向に沿って切断した断面、射出装置１の駆動伝達軸９の軸方向に沿って切断した断面、射出装置のノズル部からの樹脂の流動方向（射出方向）に沿って切断した断面を指す。
【００２０】
図１に示すように、樹脂成形体１５は、溶融樹脂を金型の上型１６と下型１７内に注入して製造される。また図２に示す接続構造体３０は、複数本の導電材３１、３２と、導電材３１、３２同士が電気的に接続される接続部３３と、接続部３３を埋設してなる樹脂成形体３４と、を有して構成される。また図３では、異なる種類の導電材４５、４６同士を電気的に接続させている。例えば導電材４５は、ビニール被覆電線であり、導電材４６は、エナメル線である。そして導電材４５、４６の先端には導体が露出しており、各導電材４５、４６の導体間を例えば、半田付けして電気的に接続している。これにより接続部４７が形成される。そして接続部４７を樹脂成形体３４にて埋設して接続部４７の外部に対する電気的絶縁性を確保している。このように本実施の形態における接続構造体は、同種の導電材を電気的に接続することができるし、異なる種類の導電材同士を電気的に接続させることもできる。
【００２１】
図１、図２及び図３に示す各樹脂成形体１５、３４は、必要とされる大きさにて適宜成形されるものであり、したがって大きさを限定するものでないが、本実施の形態によれば、幅寸法、長さ寸法及び高さ寸法を、例えば、数ｍｍ〜数ｃｍ程度の小型にて成形することができる。
【００２２】
また、樹脂成形体１５、３４の材質を限定するものでないが、樹脂成形体１５、３４は、熱可塑性樹脂で形成されることが好ましい。特に接続構造体に用いられる樹脂成形体３４として用いられる材質は、電気的絶縁性が高く且つ耐熱性に優れることが好ましい。樹脂成形体１５、３４の材質の一例を示すと、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポニ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）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等である。本実施の形態の樹脂成形体１５、３４は、プラスチック射出成形体であることが好適である。プラスチックは、高分子（ポリマー）や超高分子を主原料し人工的に形作られた固体である。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。
【００２３】
図４は、本実施の形態の樹脂成形体内部の物質状態を分析する方法を説明するための斜視図である。
【００２４】
図４の上図に示すように、樹脂成形体２０を、図４に示す点線に沿って切断する。切断方法を特に限定するものでないが、切断機、カッター、打ち抜き、ウォータカット等を例示できる。
【００２５】
また樹脂成形体２０に対する切断場所について特に限定するものでないが、図４の上図に示すように、樹脂成形体２０を幅方向Ｗに沿って高さ方向Ｈに向けて切断してもよいし、長さ方向Ｌに沿って高さ方向Ｈに向けて切断、あるいは幅方向Ｗに沿って長さ方向Ｌに向けて切断することもできる。また斜め方向に切断してもよい。このように切断場所や切断方向を規定するものではない。なお各方向Ｗ、Ｌ、Ｈは夫々直交した関係にある。図４の上図のように、樹脂成形体２０を幅方向Ｗに沿って高さ方向Ｈに向けて切断する場合には、長さ方向Ｌのちょうど略中心を通るように、すなわち樹脂成形体がちょうど真ん中付近から二分されるように切断することが好適である。ただし、樹脂成形体２０を略真ん中から二分しようとしたときに、分断できない部材が略真ん中に位置する場合等、切断箇所をずらしたほうがよい場合には、適宜切断場所を変更することができる。
【００２６】
図４の下図は、図４の上図の樹脂成形体２０を切断した際の一方の樹脂成形体を示す。図４の下図に示す斜線部分が樹脂断面（切断面）２０ａである。さて本実施の形態では、樹脂断面２０ａ内にて任意に選択された５μｍ×５μｍの範囲を、物質状態を観測するための測定範囲Ａと定める。５μｍ×５μｍの測定範囲Ａとしたのは、これよりも小さくなると、物質状態の観察・分析が行いにくくなるためである。また測定範囲Ａが広すぎても、観察・分析時間が長くなる。したがって観察・分析に要する時間を適度な長さにでき、且つ精度良い分析結果を得るために、５μｍ×５μｍの測定範囲Ａとした。
【００２７】
ここで「任意に選択された」とは、観察者が適宜、測定範囲Ａを選択し得る状態にあって、少なくともいずれか１の測定範囲Ａに、後述する本実施の形態の特徴的部分である物質状態を含んでいれば足りることを指す。このように本実施の形態では、樹脂断面２０ａ内での測定範囲Ａの位置を限定するものでないが、樹脂断面２０ａの外側に位置する端部領域Ｂは、外的影響等で正確な物質状態を得にくい場合があるので、端部領域Ｂよりも内側の領域Ｃにて測定範囲Ａを決定することが好ましい。ここで端部領域Ｂの幅寸法Ｗ１は、樹脂断面２０ａの幅寸法の１/１０〜１/４程度であることが好適である。また内側の領域Ｃ内のうち、より内側に測定範囲Ａを設定することが好ましく、図４の下図に示すように、測定範囲Ａは、樹脂断面２０ａの略中央に設定されることが好ましい。「略中央」とは中央及びその周辺を含めた幅広の範囲を指す。
【００２８】
図５は、本実施の形態の樹脂成形体内部にて観察される物質状態を説明するための模式図である。樹脂断面２０ａの観察手法については、レーザ顕微鏡（光学顕微鏡；ＬＳＭ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）等を例示できる。このうちレーザ顕微鏡を用いることが好ましい。図５に示す模式図は、図４の下図に示した測定範囲Ａをレーザ顕微鏡により撮像した画像を模式化したものである。
【００２９】
図５に示すように５μｍ×５μｍの測定範囲Ａ内には、略直線方向Ｄに、凹凸が延出した第１の相２１が観察される。図５では第１の相２１を点線で囲んだ。図５に示すように第１の相２１は、複数の凸部２２が略直線方向Ｄに沿って形成されている。また凸部２２の間には凹部２３が介在しており、複数の凹部２３も略直線方向Ｄに沿って形成されている。このように複数の凸部２２と複数の凹部２３とが略直線方向Ｄに延出するとともに、各凸部２２と各凹部２３とが交互に、略直線方向Ｄに直交する方向に向けて配列されている。図５では、凸部２２を細い線状にて図示したが、実際には幅を有している。ここで「略直線方向」とは、正確に直線方向でなくてもよく、多少の曲がりくねりがあっても複数の凸部２２及び凹部２３の延出方向がほぼ揃った状態では、凹凸が、略直線方向Ｄに延出していると定義される。例えば、凸部２２の幅寸法の約３倍以内の幅内にて直線状に延びる帯状内に凸部２２が延出していれば、その幅内にて曲がりくねっていても、凹凸は略直線方向Ｄに延出していると定義される。
【００３０】
図５に示すように、５μｍ×５μｍの測定範囲Ａ内には略直線方向がＤ方向でなくＥ方向に凹凸が延出した第１の相２４が形成されていてもよい。すなわち本実施の形態にいう略直線方向は、一方向に限定されず複数方向であってもよい。
【００３１】
第１の相２１、２４を構成する凸部２２あるいは凹部２３のアスペクト比（縦長さ／横幅）は、１０以上であることが好適である。あまり短いと、第１の相を構成しているように見えても、たまたま非晶質の一部がそのように見えているだけである等、長い分子が適切に折り畳まれてそれを繰り返すことで、規則的な配列となる構造を構成しているわけでなく、結晶状態を適切に構成していない。したがって、第１の相２１、２４を構成する凸部２２あるいは凹部２３のアスペクト比（縦長さ／横幅）を１０以上とした。換言すれば、アスペクト比が１０以上である領域を第１の相と規定し、アスペクト比が１０よりも小さい領域を第１の相とは見做さないとすることができる。
【００３２】
第１の相２１、２４は、結晶状態であることが好ましい。結晶化度は、例えばＸ線回折法により測定できるが、結晶化度は、第１の相２１、２４のほうが、その周囲に占める第１の相以外の相（後述する第２の相２５等）よりも高い。上記したように、第１の相２１、２４は規則的配列の相であり、換言すれば、高分子（ポリマー）が規則的に配列した結晶状態を構成している。なお「結晶状態」とは、完全な結晶相である場合のほか、上記のように結晶化度が高く、一部に非晶質が混在していてもよい状態を指す。ただし、割合としては非晶質部分よりも結晶部分のほうが大きくなっている。
【００３３】
また図５に示すように、第１の相２１の間には、アモルファス（非晶質）からなる第２の相２５が介在している。なお、第２の相２５は、測定範囲Ａ内にて観察されなくてもよい。第２の相２５は、第１の相２１、２４に比べて結晶化度が低い領域である。
【００３４】
本実施の形態では、任意に選択された５μｍ×５μｍの測定範囲Ａ内で観察される第１の相２１、２４は、５０％以上の面積範囲を占めている。このように規則的に配列した第１の相２１、２４が広い面積を占めることで、樹脂成形体２０の結晶性を高めることができる。また、結晶性が高まることで強度の向上を期待できる。例えば、強度は引張り強度、曲げ強度、衝撃強度、切断強度等の機械的強度であり、後述する本実施例の樹脂成形体は比較例（第１の相が５０％より低い）の樹脂成形体よりも切断しにくかった。したがって実施例の樹脂成形体のほうが比較例の樹脂成形体より切断強度が高いことがわかった。本実施の形態では、図２、図３に示すように樹脂成形体３４を部材間の接合体として用いることができ、接合体の接合強度を効果的に高めることができる。
【００３５】
また本実施の形態では、第１の相２１、２４は、測定範囲Ａ内に７０％以上を占めることが好ましい。より効果的に、樹脂成形体の結晶性を高めることができ、ひいては樹脂成形体の強度を高めることができる。第１の相２１、２４の測定範囲Ａ内に占める割合は８０％以上であることがより好ましい。
【００３６】
また第１の相２１、２４は、結晶状態であることが好ましい。第１の相２１、２４は規則的に配列しており、これは結晶状態であるためと推察できる。またＸ線回折法等を用いることで、結晶状態を知ることができる。
【００３７】
また図５に示すように第１の相２１の間には、アモルファスからなる第２の相２５が介在することが好ましい。第２の相２５（アモルファス相）が第１の相２１間に介在することで、結晶粒界が生じず、より効果的に樹脂成形体の強度を高めることができる。
【００３８】
本実施の形態では、樹脂成形体の内部にフィラーが含有されていてもよい。ただし、フィラーの含有量は、測定範囲Ａ内に占める第１の相の面積範囲が５０％以上を維持できるように規制される。
【００３９】
本実施の形態では、図１〜図４に示す樹脂成形体１５、２０、３４を以下に示す溶融器を内蔵した射出装置を用いて成形することができる。
【００４０】
図６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７は、図６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８は、本実施の形態における射出装置を用いて接続構造体の成形工程を説明するための断面模式図である。
【００４１】
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６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。
【００４２】
図６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６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６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６の上方側）に配置されている。図６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６、図７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８は、図７の状態からシリンダ２の先端方向に移動した状態を示している。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
図６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。
【００４６】
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。
【００４７】
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６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。
【００４８】
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６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。
【００４９】
図６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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
図６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。
【００５３】
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。
【００５４】
図６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、真鍮、ベリリウム銅あるいは銅が望ましい。
【００５５】
図７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。
【００５６】
樹脂ペレットＰの材質を特に限定するものでないが、樹脂ペレットＰとしては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポニ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）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等を例示できる。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。
【００５７】
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。
【００５８】
図７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。
【００５９】
図８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８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。
【００６０】
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。
【００６１】
図８では、ノズル部４が、成形型を構成する上型２７の供給口２７ａに位置しており、溶融樹脂ｑを成形型の上型２７及び下型２８内に注入する。充填された溶融樹脂ｑは、その後、冷されて固体状となる。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。図８に示すように、成形型内には、例えば、複数の導電材を電気的に接続してなる導電接続体６２が予め配置されており、溶融樹脂ｑの注入により導電接続体６２の周囲を樹脂成形体６４により埋設することができ、これにより、導電接続体６２の接続部６３の外部に対する電気的絶縁性を確保することができる。
【００６２】
次に、本実施の形態における溶融器３について詳しく説明する。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続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。
【００６３】
図９は、第１の実施の形態としての溶融器の縦断面図である。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。
【００６４】
図９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である。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
図９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９では、各貫通孔１０は円錐台形状である。
【００６８】
図９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。
【００６９】
図９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。
【００７０】
図９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。
【００７１】
図９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９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の溶け残りを従来に比べて抑制することが可能になる。
【００７２】
また、貫通孔１０の流入口１０ａから流出口１０ｂまでの長さ寸法Ｈ２が、３０ｍｍ〜２００ｍｍであることが好ましい。長さ寸法Ｈ２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。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Ｈ２は、７０ｍｍ〜１５０ｍｍであることがより好ましい。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
図１０は、第２の実施の形態としての溶融器の縦断面図である。図１０に示す実施の形態でも、図９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。
【００７６】
図１０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）７０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）７１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９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。
【００７７】
ここで「開き角度」とは、図１０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。
【００７８】
図１０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。
【００７９】
図１０に示すように、傾斜が急な傾斜面７０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７１が形成されている。
【００８０】
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７０で形成され、流入口１０ａ付近のみ緩斜面７１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。
【００８１】
以上のように図１０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１０に示す実施の形態では、流入口１０ａ側に緩斜面７１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１０参照）。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。
【００８２】
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７１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。
【００８３】
図１０に示す実施の形態において、図９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。
【００８４】
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ＨＩが、３０ｍｍ〜２００ｍｍであることが好ましい。また長さ寸法ＨＩは、７０ｍｍ〜１５０ｍｍであることがより好ましい。
【００８５】
また本実施の形態における溶融器３は、図６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。
【００８６】
図１１は、図６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１２は、図１１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１３は、図１２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。
【００８７】
図１１〜図１３において、図６〜図８と同じ部分は同じ符号を付した。図１１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１１に示すように、溶融器３よりもシリンダ２の後端側には塞ぎ部材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。
【００８８】
図１１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１１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。
【００８９】
また図１１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。
【００９０】
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。
【００９１】
図１１に示すように、溶融器３がシリンダ２の先端側に位置しており、図１１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。
【００９２】
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。
【００９３】
図１１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。
【００９４】
次に、図１２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。
【００９５】
図１２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。
【００９６】
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。
【００９７】
続いて、図１３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が成形型を構成する上型２７と下型２８との間に注入される。図１３に示すように、成形型内には、予め複数の導電材を電気的に接続してなる導電接続体６２が配置されており、溶融樹脂ｑの注入により導電接続体６２の周囲を樹脂成形体６４により埋設することができ、これにより、導電接続体６２の接続部６３の外部に対する電気的絶縁性を確保することができる。
【００９８】
図１１〜図１３に示した射出装置においても、図９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１０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。
【００９９】
図６〜図１３に示す射出装置を用いることで、溶融効率を高め、大きな圧力をかけずに樹脂成形体を得ることができる。特に金型を小さくでき、小型の樹脂成形体を得ることができる。そして図６〜図１３に示す射出装置を用いることで、樹脂断面にて任意に選択された５μｍ×５μｍの測定範囲内にて、略直線方向に凹凸が延出した第１の相が５０％以上観察される樹脂成形体を容易に得ることができる。ただし、本実施の形態の射出成形体は、第１の相が測定範囲内にて５０％以上占める要件を満たせば、図６〜図１３に示す射出装置以外の射出装置を用いて製造されてもよい。
【実施例】
【０１００】
以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例及び比較例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。【０１０１】
なお以下では複数の実施例及び比較例を用いて各樹脂成形体の樹脂断面の物質状態を分析するが、樹脂断面の写真には、切断の際の刃の跡のような部分も見受けられる。明らかな刃の跡については刃の跡を除いてその領域内での分析が可能である。あるいは刃の跡か否か不明である場合は、その不明領域を除いて分析が行われる。【０１０２】
［実施例１］
樹脂ペレット（射出材料）Ｐにポリプロピレン（ＰＰ）を用い、図６〜図８に示す射出装置及び図１０に示す溶融器を用いて樹脂成形体を得た。そして得られた樹脂成形体を、切断機を用いてほぼ真ん中から切断し、切断断面の略中央をレーザ顕微鏡にて撮像した。レーザ顕微鏡には、株式会社キーエンス製のレーザ顕微鏡ＶＸ−２５０を用いた。図１４は、実施例１を１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。【０１０３】
図１４に示すレーザ顕微鏡写真内にて、５μｍ×５μｍの測定範囲Ａを任意に選択した。図１５は、図１４に示す測定範囲Ａ内の模式図である。図１４、図１５に示すように、測定範囲Ａには、略直線方向Ｆに凹凸が延出した第１の相Ｊが観察された。図１５に示す実線４８は、凸部かあるいは凹部の一方を示している。また図１４、図１５に示すように、測定範囲には、略直線方向Ｇに凹凸が延出した第１の相も観察された。図１５に示す点線４９は、凸部かあるいは凹部の一方を示している。すなわち実施例１における第１の相は、略直線方向Ｆか、略直線方向Ｇ、あるいは、略直線方向Ｆ及びＧに凹凸が延出した領域である。このように５μｍ×５μｍの測定範囲内に規則的配列の領域が見受けられ、高分子（ポリマー）が結晶化していることがわかった。【０１０４】
なお図１４、図１５に示すように、測定範囲内には第１の相を構成しているのか否か不明な領域も存在するが、このような領域はアモルファス相（非晶質相；第２の相）Ｋであると推測される。アモルファス相Ｋは第１の相の間に介在している。【０１０５】
図１４、図１５に示す実施例１では、凹凸が略直線方向に延出した第１の相が、約７０％以上を占めていることがわかった。【０１０６】
［比較例１］
従来の射出装置（成形機）で製造された市販品の成形体を用いた。成形体の材質は、ポリプロピレン（ＰＰ）が主体であった。市販品を、切断機を用いてほぼ真ん中から切断し、切断断面の略中央をレーザ顕微鏡にて撮像した。用いたレーザ顕微鏡は、実施例１と同様である。図１６は、比較例１を１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。【０１０７】
図１６に示すように、レーザ顕微鏡写真内にて、５μｍ×５μｍの測定範囲を任意に選択した。図１７は、図１６に示す測定範囲内の模式図である。図１６、図１７に示すように、測定範囲内にて略直線方向に凹凸が延出する第１の相が占める割合は小さいことがわかった。また、フィラーの影響なのか、略同心円状に渦を巻くような模様が観察された。【０１０８】
このように図１４、図１５の実施例１と、図１６、図１７の比較例１とを対比すると、両者は明らかに樹脂断面の物質状態が異なっていることがわかった。すなわち実施例１では測定範囲内に結晶構造が見られたが、比較例１では明確な結晶構造は見られなかった。【０１０９】
そして実施例１及び比較例１の各樹脂成形体を切断した際、比較例１に比べて実施例１のほうが切断の際の力を要し、切断強度が高いことがわかった。【０１１０】
［実施例２と比較例２］
図１８は、実施例２のレーザ顕微鏡写真であり、図１９は、比較例２のレーザ顕微鏡写真である。図１８及び図１９は共に樹脂断面の端部領域（図４の下図の端部領域Ｂ参照）での写真である。なお図１８、図１９は、実施例２及び比較例２を夫々１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。【０１１１】
図１８の実施例２と、図１９の比較例２とを対比すると、両者は明らかに樹脂断面の物質状態が異なっていることがわかった。図１８の実施例２では、測定範囲内に略直線方向に凹凸が延出した第１の相が見られるが、図１９の比較例２では、ほとんど第１の相が見られず、あるいは第１の相が存在するのか不明であった。また比較例２では、略同心円状に渦を巻くような模様が見られた。なお図１８の実施例２では、５μｍ×５μｍの測定範囲内に占める第１の相の面積割合は約５０％以上であることがわかった。【０１１２】
ただし図１４の実施例１と図１８の実施例２とを対比すると、樹脂断面を略中央にて観察した実施例１のほうが、樹脂断面を端部付近にて観察した実施例２に比べて、略直線方向に凹凸が延出した第１の相を明確に区別できることがわかった。しかも実施例１は、実施例２よりも第１の相が広い面積を占めていることがわかった。これは、樹脂断面の端部のほうが内部よりも外的影響等を受けやすく、結晶化は、樹脂成形体の内部のほうが端部よりも促進されているためであり、したがって物質状態の測定は、樹脂断面の端部領域を除いた内側の領域で行い、特に樹脂断面の略中央で行うことが好適であるとわかった。【０１１３】
［実施例３］
実施例１とは別に、樹脂ペレット（射出材料）Ｐにポリプロピレン（ＰＰ）を用い、図６〜図８に示す射出装置及び図１０に示す溶融器を用いて樹脂成形体を得た。そして得られた樹脂成形体を、切断機を用いてほぼ真ん中から切断し、切断断面の略中央をレーザ顕微鏡にて撮像した。用いたレーザ顕微鏡は実施例１と同様である。図２０は、実施例３を１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。【０１１４】
図２１は、図２０のレーザ顕微鏡写真の３Ｄ写真である。また図２２は、図２１に示す３Ｄ写真の一部を示す部分模式図である。【０１１５】
図２１、図２２に示すように、樹脂断面には、複数の凸部が存在することがわかった。図２０の樹脂断面を平面で見たレーザ顕微鏡写真では、筋状に複数の影が映り、その部分は凸部か凹部かを構成していると推測されたが、図２１の３Ｄ写真により樹脂断面に凹凸が存在することが明らかとなった。【０１１６】
なお図２２の部分模式図には、高さが約０．１５μｍ以上の凸部が図示されており、それよりも低い凸部は図示していない。したがって図２２に図示したものよりも実際には、多数の凸部が存在するが高さの低い凸部については図面上割愛した。【０１１７】
図２２に示すように多数の凸部が略直線方向に延出して形成されていることがわかった。凸部の間は凹部を構成しているため凹部も凸部と同様に略直線方向に延出しており、したがって図２２に示す略直線方向に延出する複数の凸部はその両側の凹部の部分も含めて規則的に配列した第１の相を構成していることがわかった。上記したように、図２２には、高さが高く目立つ凸部のみを図示しており、高さが低くややぼやけて見える凸部も含めれば、測定領域の広範囲にわたって略直線方向に凹凸が延出した第１の相が存在することがわかった。図２１の四角で囲った５μｍ×５μｍの測定範囲に占める第１の相の割合は、約６０％程度であることがわかった。【０１１８】
［比較例３］
従来の射出装置（成形機）で製造された、比較例１とは別の市販品の成形体を用いた。成形体の材質は、ポリプロピレン（ＰＰ）が主体であった。市販品を、切断機を用いてほぼ真ん中から切断し、切断断面の略中央をレーザ顕微鏡にて撮像した。用いたレーザ顕微鏡は、実施例１と同様である。図２３は、比較例１を１５０００倍にて撮像したレーザ顕微鏡写真である。【０１１９】
図２４は、図２３のレーザ顕微鏡写真の３Ｄ写真である。また図２５は、図２４に示す３Ｄ写真の一部を示す部分模式図である。【０１２０】
図２４、図２５に示すように、樹脂断面に、複数の凸部が存在するものの、実施例３と異なって略直線方向に向けて延出する凸部は少なく、曲がりくねっていたり、フィラーの影響か略同心円状の模様が多数観察された。【０１２１】
このように、比較例３では、実施例３に比べて第１の相の割合が低く、５μｍ×５μｍの測定範囲内にて第１の相が５０％以上を占める領域が存在しないことがわかった。以上により、実施例３は比較例３に比べて規則的配列の第１の相が広い範囲にわたり広がっていることが３Ｄ写真からも立証され、高分子が規則的に配列されて結晶状態とされた領域が広範囲にわたっていることがわかった。【０１２２】
３Ｄ写真は、実施例３と比較例３のみに適用したが、他の実施例及び比較例も実施例３及び比較例３と似たレーザ顕微鏡写真であることから、各レーザ顕微鏡写真に見る筋状の部分が凹凸であることを証明でき、これにより、実施例においては、任意に選択した５μｍ×５μｍの測定範囲に占める第１の相が少なくとも５０％以上であることが明らかとなった。【０１２３】
続いて、樹脂内にフィラーを混合させてなる樹脂成形体について観察を行った。樹脂にはポリアセタール（ＰＯＭ）を用い、フィラーにはガラス繊維（ｇｌａｓｓ  ｆｉｂｅｒ）を用いた。なおガラス繊維を２５％含有した。また、実験では、図３８に示すように、射出装置のノズル部６０から射出されたフィラー含有樹脂６１を金型に通すことなく、固化した長尺状の樹脂成形体６２について観察した。実験では、得られた樹脂成形体６２の表面を、株式会社キーエンス製のレーザ顕微鏡ＶＸ−２５０にて１００倍で撮像し観察した。【０１２４】
［比較例４］
従来の射出装置（成形機）を用いて、比較例４の樹脂成形体を得た。従来の射出装置としては、東洋機械金属（株）の型名：Ｓｉ−５０−６（スクリューのφは２４、理論出力能力は４３ｃｃ）を用いた。図２６は、比較例４の成形体表面のレーザ顕微鏡写真である。また図２７は、図２６の一部を示す模式図である。【０１２５】
図２６に示す、任意に選択した５００μｍ×５００μｍの測定範囲を観察し、図２７に模式図として示した。図２６、図２７に示すように、測定範囲内には、複数のガラス繊維が観察されたが、切断されて長さが短かったり、あるいは、折れ曲がったガラス繊維が観察された。【０１２６】
［実施例４］
図６〜図８に示す射出装置及び図１０に示す溶融器を用いて樹脂成形体を得た。図２８は、実施例４の成形体表面のレーザ顕微鏡写真である。また、図２９は、図２８の一部を示す模式図である。【０１２７】
図２８に示す、任意に選択した５００μｍ×５００μｍの測定範囲を観察し、図２９に模式図として示した。図２８、図２９に示すように、測定範囲内には、複数のガラス繊維が観察され、比較例４に比べて、ガラス繊維は、長尺直線状にて現れることがわかった。なお、樹脂成形体に含まれるガラス繊維の長さの好ましい範囲は、ペレット中に含有されたガラス繊維の長さの、５％以上を保つことが好ましい。また上限値としては特に限定されるものでないが、例えば、１０％以下である。【０１２８】
本実施例では、従来の射出装置で成形された樹脂成形体に比べて、切断されて長さの短くなったフィラー数を少なくできる。そして、任意に選択した５００μｍ×５００μｍの測定範囲を観察されるフィラーの平均長さは、本実施例のほうが、従来よりも長くできる。よって、本実施例では、従来よりも長尺状のフィラーが表面に現れている。【０１２９】
また、図２８、図２９に示すように、実施例４では、比較例４のように折れ曲がったガラス繊維が観察されなかった。【０１３０】
本実施例では、任意に選択した５００μｍ×５００μｍの測定範囲にて観察される複数のフィラーのうち、５０％以上のフィラーが長尺直線状であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。【０１３１】
従来の射出装置の場合、成形器内のスクリューにて、フィラーが裁断されたり、折れ曲がってしまうものと考えられる。一方、本実施例の射出装置では、従来の射出装置と異なってスクリューによる裁断はなく、フィラーの一部が切断されても細分化はされないため、フィラー長さを長く保つことができ、長尺直線性に優れたフィラーを成形体に混在させることが出来る。本実施例において、フィラーの両端部同士を結んだ直線の長さをＬ１とし、前記直線に直交する直交線の、前記直線からフィラーまでの距離をＬ２としたとき、Ｌ２／Ｌ１は、０．０５以下、好ましくは、０．０２以下であると、直線性に優れたフィラーと言える。【０１３２】
上記では、樹脂成形体の表面に現れるフィラーについて観察したが、次に、樹脂成形体の内部に存在するフィラーについて観察した。【０１３３】
実験では、図３８にて得られた樹脂成形体６２を、樹脂の流動方向Ｙに切断し、その切断面（縦断面）を観察した。すなわち、樹脂の流動方向とは直交する横方向Ｘから樹脂成形体６２を切断しなかった。それは、フィラー６３は、樹脂の流動方向（射出方向）に揃っていると推測されるため、横方向Ｘに切断してしまうと、フィラー６３を幅方向に切断した極小断面が現れるだけであり、適切に樹脂内部のフィラー６３の状態を観察できないためである。【０１３４】
以下の樹脂成形体の縦断面の実験では、樹脂にはポニフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フィラーには炭素繊維が含まれる、出光ライオンコンポジット（株）製の素材を用いた。実験では、得られた樹脂成形体６２の表面を、株式会社キーエンス製のレーザ顕微鏡ＶＸ−２５０にて観察した。【０１３５】
［比較例５］
従来の射出装置（成形機）を用いて、比較例５の樹脂成形体を得た。従来の射出装置としては、東洋機械金属（株）の型名：Ｓｉ−５０−６（スクリューのφは２４、理論出力能力は４３ｃｃ）を用いた。図３０は、比較例５の縦断面のレーザ顕微鏡写真である。図３１は、図３０の一部を示す模式図である。【０１３６】
図３０、図３１に示すように、比較例５の断面には、ボイドＶの発生が観察された。また、炭素繊維ＣＦの長さが１００μｍ程度であった。これは、ペレット状態の時の約１／５０〜１/６０である。また、複数の炭素繊維ＣＦの向いている方向もばらばらであった。【０１３７】
［比較例６］
図３２は、比較例６の縦断面のレーザ顕微鏡写真である。図３３は、図３２の一部を示す模式図である。図３２は、図３０とは異なった場所にて切断した縦断面である。【０１３８】
比較例６も比較例５と同様に、断面にボイドＶの発生が観察された。また。炭素繊維ＶＦの長さも１００μｍ程度であり、比較例５と変わらなかった。【０１３９】
［実施例５］
図６〜図８に示す射出装置及び図１０に示す溶融器を用いて樹脂成形体を得た。図３４は、実施例５の縦断面のレーザ顕微鏡写真である。また、図３５は、図３４の一部を示す模式図である。【０１４０】
図３４、図３５に示すように、比較例５、及び比較例６と違って、ボイドＶの発生は見られなかった。また、炭素繊維ＣＦの長さは約５００μｍ程度であり、比較例５、及び比較例６よりも長い炭素繊維ＣＦが残されることがわかった。【０１４１】
［実施例６］
図３６は、実施例６の縦断面のレーザ顕微鏡写真である。図３７は、図３６の一部を示す模式図である。図３６は、図３４とは異なった場所にて切断した縦断面である。【０１４２】
実施例６も実施例５と同様に、断面にボイドＶの発生は観察されなかった。また、炭素繊維ＣＦの長さも実施例５と同様に約５００μｍ程度であった。【０１４３】
比較例５及び比較例６において、ボイドＶが発生した理由は、従来の射出装置では、シリンダー内が大気圧であり、樹脂が加熱される際に分解ガスが発生し、空気と共に樹脂に混練されたためと考えられる。【０１４４】
また、比較例５及び比較例６では、炭素繊維ＣＦが１００μｍ程度に裁断されているが、これは、比較例４と同様に、成形器内のスクリューにて、炭素繊維が短く裁断されたためと考えられる。【０１４５】
これに対して、実施例５及び実施例６では、断面にボイドが観察されなかった。これは、本実施例の射出装置では、樹脂が加圧密閉状態で溶融されるため、樹脂からの脱ガスが抑制され、且つ空気とも混練されないことによる。本実施例では、ボイドを圧縮する必要がなく、このように、射出圧が低くても品質の良い樹脂成形体を形成することが出来る。
また実施例５及び実施例６にて観察された炭素繊維の長さは約５００μｍと比較的長く、また各炭素繊維の方向も概ね揃っていることがわかった。【０１４６】
以上により、フィラー含有の樹脂成形体において、本実施例では、比較例に比べて、フィラーによる強度増強効果が大きいものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明は、物質状態が規則的に配列し結晶化度が高い樹脂成形体を提供できる。これにより例えば樹脂成形体を部材間の接合体に用いた場合、接合強度が高い接合体にできる。【０１４８】
本出願は、２０１４年１２月５日出願の特願２０１４−２４６６２８に基づく。この内容は全てここに含めておく。
【図１】
2016088874.tif 000003
【図２】
2016088874.tif 000004
【図３】
2016088874.tif 000005
【図４】
2016088874.tif 000006
【図５】
2016088874.tif 000007
【図６】
2016088874.tif 000008
【図７】
2016088874.tif 000009
【図８】
2016088874.tif 000010
【図９】
2016088874.tif 000011
【図１０】
2016088874.tif 000012
【図１１】
2016088874.tif 000013
【図１２】
2016088874.tif 000014
【図１３】
2016088874.tif 000015
【図１４】
2016088874.tif 000016
【図１５】
2016088874.tif 000017
【図１６】
2016088874.tif 000018
【図１７】
2016088874.tif 000019
【図１８】
2016088874.tif 000020
【図１９】
2016088874.tif 000021
【図２０】
2016088874.tif 000022
【図２１】
2016088874.tif 000023
【図２２】
2016088874.tif 000024
【図２３】
2016088874.tif 000025
【図２４】
2016088874.tif 000026
【図２５】
2016088874.tif 000027
【図２６】
2016088874.tif 000028
【図２７】
2016088874.tif 000029
【図２８】
2016088874.tif 000030
【図２９】
2016088874.tif 000031
【図３０】
2016088874.tif 000032
【図３１】
2016088874.tif 000033
【図３２】
2016088874.tif 000034
【図３３】
2016088874.tif 000035
【図３４】
2016088874.tif 000036
【図３５】
2016088874.tif 000037
【図３６】
2016088874.tif 000038
【図３７】
2016088874.tif 000039
【図３８】
2016088874.tif 000040
【国際調査報告】
2016088874.tif 000041
2016088874.tif 000042
2016088874.tif 000043
2016088874.tif 000044