2023-72968 成形品及びその製造方法、射出成形金型、成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023072968

(43)【公開日】2023-05-25

(54)【発明の名称】成形品及びその製造方法、射出成形金型、成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/16 20060101AFI20230518BHJP

   B29C 33/42 20060101ALI20230518BHJP

   B29C 45/37 20060101ALI20230518BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20230518BHJP

   B29C 45/56 20060101ALI20230518BHJP

【ＦＩ】

B29C45/16

B29C33/42

B29C45/37

B29C45/26

B29C45/56

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021185732

(22)【出願日】2021-11-15

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100113170

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 和久

(72)【発明者】

【氏名】須田 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】西野 彰馬

【テーマコード（参考）】

4F202

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F202AA01

4F202AB25

4F202AF10

4F202CA11

4F202CB01

4F202CK12

4F202CK23

4F202CK52

4F206AA01

4F206AB25

4F206AF10

4F206JA07

4F206JL02

4F206JM04

4F206JN11

4F206JQ02

4F206JQ81

4F206JQ90

4F206JT07

4F206JT40

(57)【要約】

【課題】任意の位置における濃淡模様の付与が容易である成形品を提供する。
【解決手段】本開示に係る成形品は、セルロース系繊維複合樹脂を用いた射出成形品であって、射出成形時のゲート跡と、セルロース系繊維複合樹脂で構成される第１領域と、ゲート跡から離間した位置を起点として、ゲート跡から離れる方向に延びる樹脂合流界面に沿って樹脂合流界面の両面にわたって構成される第２領域と、を有し、第１領域と第２領域とは、色調が異なる。
【選択図】図１Ｄ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セルロース系繊維複合樹脂を用いた射出成形品であって、
射出成形時のゲート跡と、
前記セルロース系繊維複合樹脂で構成される第１領域と、
前記ゲート跡から離間した位置を起点として、前記ゲート跡から離れる方向に延びる樹脂合流界面に沿って前記樹脂合流界面の両面にわたって構成される第２領域と、
を有し、
前記第１領域と前記第２領域とは、色調が異なる、成形品。

【請求項2】

前記ゲート跡と前記起点との間に、転写跡が形成される、請求項１に記載の成形品。

【請求項3】

前記第２領域は、前記第１領域よりも幅が狭く、線状の模様である、請求項１または２に記載の成形品。

【請求項4】

前記第２領域は、セルロース系繊維の炭化物を含む、請求項３に記載の成形品。

【請求項5】

ゲートから離間させて、金型の間のキャビティに向かって第１高さで突出する障害物を配置することと、
前記ゲートから前記キャビティにセルロース系繊維複合樹脂を射出成形して、前記セルロース系繊維複合樹脂による第１領域を構成するとともに、前記障害物から下流側に延びる樹脂合流界面に沿って前記樹脂合流界面の両面にわたって前記第１領域とは異なる色調の第２領域を構成することと、
前記障害物を、前記第１高さより小さい第２高さに、前記金型の内部に後退させることと、
を含む、成形品の製造方法。

【請求項6】

前記セルロース系繊維複合樹脂の射出圧力によって、前記第１高さから前記第２高さに前記障害物を後退させる、請求項５に記載の成形品の製造方法。

【請求項7】

前記障害物に接続された駆動源によって、前記第１高さから前記第２高さに前記障害物を後退させる、請求項５に記載の成形品の製造方法。

【請求項8】

キャビティを形成する金型と、
前記キャビティに突出した第１高さと、前記金型の内部に後退して、前記第１高さより小さい第２高さとの間で移動可能に設けた障害物と、
を有する、射出成形金型。

【請求項9】

前記障害物を、前記第２高さから前記第１高さに向かって付勢するバネをさらに有する、請求項８に記載の射出成形金型。

【請求項10】

前記障害物を、前記第１高さと前記第２高さとの間で移動させる駆動源をさらに有する、請求項８に記載の射出成形金型。

【請求項11】

請求項８から１０のいずれか一項に記載の射出成形金型と、
セルロース系繊維複合樹脂を射出する射出成形機と、
を有する、成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、成形品及びその製造方法、射出成形金型、成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、石油資源の枯渇、地球温暖化等の環境問題、または海洋プラスチック問題の観点より、天然資源の効率的な利用（ＳＤＧｓゴール１２）や、海洋汚染の防止および大幅な削減（ＳＤＧｓゴール１４）が国連の開発目標として定められている。そこで、石油由来の樹脂量の削減が世界的に求められている。

【0003】

石油由来の樹脂量を減らす研究開発活動において、天然由来成分であるセルロースファイバーを５５％濃度で樹脂に混ぜ込む複合加工技術が知られている。

【0004】

特許文献１には、セルロースの特性を活かした意匠性の高い成形品が開示されている。具体的に、特許文献１には、色の濃淡模様を有する成形品が開示されている。

【0005】

特許文献１では、セルロース系複合樹脂を使用し、成形品において、あえてウェルドラインが発生するように金型の構造及び成形時のゲート位置を設計する。ウェルドラインにおけるセルロースが変性することによって、褐色化成分のフルフラールが生成され、色の濃淡模様が形成される。そのため、複数種類のペレットの混合や着色剤等を使用しない場合においても、濃淡模様を有する成形品を提供できる。フルフラールの生成量を制御することで、天然の木の経年変化および成長によって生まれる自然な変色または色むらを成形品に形成しつつ、成形品の基本的な色味を維持できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－１１５９８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、色の濃淡模様を形成する障害物を製品外部に位置するタブゲートに設置し、成形後にタブゲートを除去する。そのため、成形品の任意の位置に色の濃淡を付与できないという課題がある。

【0008】

したがって、特許文献１に記載の方法では、成形品の任意の位置における濃淡模様の付与が困難であるといった点で未だ改善の余地がある。

【0009】

本開示は、前記課題を解決することにあって、任意の位置における濃淡模様の付与が容易である成形品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示に係る成形品は、セルロース系繊維複合樹脂を用いた射出成形品であって、射出成形時のゲート跡と、セルロース系繊維複合樹脂で構成される第１領域と、ゲート跡から離間した位置を起点として、ゲート跡から離れる方向に延びる樹脂合流界面に沿って樹脂合流界面の両面にわたって構成される第２領域と、を有し、第１領域と第２領域とは、色調が異なる。

【0011】

本開示に係る成形品の製造方法は、ゲートから離間させて、金型の間のキャビティに向かって第１高さで突出する障害物を配置することと、ゲートからキャビティにセルロース系繊維複合樹脂を射出成形して、セルロース系繊維複合樹脂による第１領域を構成するとともに、障害物から下流側に延びる樹脂合流界面に沿って樹脂合流界面の両面にわたって第１領域とは異なる色調の第２領域を構成することと、障害物を、第１高さより小さい第２高さに、金型の内部に後退させることと、を含む。

【0012】

本開示に係る射出成形金型は、キャビティを形成する金型と、キャビティに突出した第１高さと、金型の内部に後退して、第１高さより小さい第２高さとの間で移動可能に設けた障害物と、を有する。

【0013】

本開示に係る成形装置は、射出成形金型と、セルロース系繊維複合樹脂を射出する射出成形機と、を有する。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、任意の位置における濃淡模様の付与が容易である成形品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1A】実施の形態１に係る成形品の製造方法の一工程を示す概略斜視図である。

【図1B】実施の形態１に係る成形品の製造方法の一工程を示す概略斜視図である。

【図1C】実施の形態１に係る成形品の製造方法の一工程を示す概略斜視図である。

【図1D】実施の形態１に係る成形品の製造方法の一工程を示す概略斜視図である。

【図2A】セルロース系繊維複合樹脂の流動を詳細に示す平面図である。

【図2B】セルロース系繊維複合樹脂の流動を詳細に示す平面図である。

【図3A】成形品の製造方法の一工程を示す概略斜視図である。

【図3B】成形品における障害物の動作を示す断面図である。

【図3C】成形品における障害物の動作を示す断面図である。

【図3D】成形品における障害物の動作を示す断面図である。

【図4】実施の形態１に係る射出成形装置の断面構成を示す模式断面図である。

【図5A】射出成形装置の金型に設けられた障害物の動作を示す断面図である。

【図5B】射出成形装置の金型に設けられた障害物の動作を示す断面図である。

【図5C】射出成形装置の金型に設けられた障害物の動作を示す断面図である。

【図6】実施の形態２に係る射出成形装置の断面構成を示す模式断面図である。

【図7A】射出成形装置の金型に設けられた障害物の動作を示す模式図である。

【図7B】射出成形装置の金型に設けられた障害物の動作を示す模式図である。

【図8A】実施の形態３に係る成形品及び障害物を示す斜視図である。

【図8B】図８Ａに示す障害物の斜視図である。

【図8C】実施の形態３に係る成形品の製造方法の一工程を示す平面図である。

【図8D】実施の形態３に係る成形品の製造方法の一工程を示す断面図である。

【図8E】実施の形態３に係る成形品の製造方法の一工程を示す断面図である。

【図8F】実施の形態３に係る成形品の製造方法の一工程を示す平面図である。

【図9】成形品の線状の模様を示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本開示の第１態様に係る成形品は、セルロース系繊維複合樹脂を用いた射出成形品であって、射出成形時のゲート跡と、セルロース系繊維複合樹脂で構成される第１領域と、ゲート跡から離間した位置を起点として、ゲート跡から離れる方向に延びる樹脂合流界面に沿って樹脂合流界面の両面にわたって構成される第２領域と、を有し、第１領域と第２領域とは、色調が異なる。

【0017】

このような構成により、ゲート跡から離間した成形品の任意の位置において、第１領域と第２領域による濃淡模様を形成できる。

【0018】

本開示の第２態様に係る成形品において、ゲート跡と起点との間に、転写跡が形成されてもよい。

【0019】

このような構成により、射出成形時に障害物を任意の位置に配置し、障害物の周りでセルロース系繊維複合樹脂の流動の分岐と合流が生じることによって、任意の位置で濃淡模様を形成できる。

【0020】

本開示の第３態様に係る成形品において、第２領域は、第１領域よりも幅が狭く、線状の模様であってもよい。

【0021】

このような構成により、線状の模様を形成できる。

【0022】

本開示の第４態様に係る成形品において、第２領域は、セルロース系繊維の炭化物を含んでもよい。

【0023】

このような構成により、本物の木材に近い印象の濃淡模様を形成できる。

【0024】

本開示の第５態様に係る成形品の製造方法は、ゲートから離間させて、金型の間のキャビティに向かって第１高さで突出する障害物を配置することと、ゲートからキャビティにセルロース系繊維複合樹脂を射出成形して、セルロース系繊維複合樹脂による第１領域を構成するとともに、障害物から下流側に延びる樹脂合流界面に沿って樹脂合流界面の両面にわたって第１領域とは異なる色調の第２領域を構成することと、障害物を、第１高さより小さい第２高さに、金型の内部に後退させることと、を含む。

【0025】

このような方法により、ゲートから離間した成形品の任意の位置において、第１領域と第２領域による濃淡模様を形成できる。

【0026】

本開示の第６態様に係る成形品の製造方法は、セルロース系繊維複合樹脂の射出圧力によって、第１高さから第２高さに障害物を後退させてもよい。

【0027】

このような方法により、成形品に障害物が転写されることを抑制できる。

【0028】

本開示の第７態様に係る成形品の製造方法は、障害物に接続された駆動源によって、第１高さから第２高さに障害物を後退させてもよい。

【0029】

このような方法により、成形品に障害物が転写されることを抑制できる。

【0030】

本開示の第８態様に係る射出成形金型は、キャビティを形成する金型と、キャビティに突出した第１高さと、金型の内部に後退して、第１高さより小さい第２高さとの間で移動可能に設けた障害物と、を有する。

【0031】

このような構成により、キャビティの任意の位置において、第１領域と第２領域による濃淡模様を形成できる。

【0032】

本開示の第９態様に係る射出成形金型は、障害物を、第２高さから第１高さに向かって付勢するバネをさらに有してもよい。

【0033】

このような構成により、障害物に加わる力に応じて、障害物は第１高さと第２高さとの間で移動できる。

【0034】

本開示の第１０態様に係る射出成形金型は、障害物を、第１高さと第２高さとの間で移動させる駆動源をさらに有してもよい。

【0035】

このような構成により、成形品に障害物が転写されることを抑制できる。

【0036】

本開示の第１１態様に係る射出成形装置は、射出成形金型と、セルロース系繊維複合樹脂を射出する射出成形機と、を有する。

【0037】

このような構成により、射出成形金型が形成するキャビティの任意の位置において、濃淡模様を形成できる。

【0038】

以下に、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0039】

（実施の形態１）
図１Ａ～図１Ｄは、実施の形態１に係る成形品１００の製造方法の一工程を示す概略斜視図である。図２Ａ及び図２Ｂは、セルロース系繊維複合樹脂１０１の流動を詳細に示す平面図である。

【0040】

［成形品の構成］
実施の形態１に係る成形品１００は、セルロース系繊維複合樹脂１０１を射出成形樹脂として用いた射出成形品である。図１Ｄに示すように、成形品１００は、射出成形時のゲート跡１１２と、セルロース系繊維複合樹脂１０１で構成される第１領域と、樹脂合流界面１０４に沿って樹脂合流界面１０４の両面にわたって構成される第２領域１０７とを有する。樹脂合流界面１０４は、ゲート跡１１２から離間した位置を起点として、ゲート跡１１２から離れる方向に延びる。第１領域１０１と第２領域１０７とは、色調が異なる。

【0041】

第２領域１０７は、第１領域１０１よりも幅が狭く、連続した線状の模様、例えば、線状木目模様である。

【0042】

［セルロース系繊維複合樹脂の構成］
セルロース系繊維複合樹脂１０１は、母材となるベース樹脂と、セルロース系繊維とを含む。より具体的に、セルロース系繊維複合樹脂１０１の全質量の４０％以上は、セルロース系繊維によって構成される。

【0043】

セルロース系繊維の平均アスペクト比、即ち繊維長と繊維径との比は、５以上である。セルロース系繊維の繊維径は、μｍオーダーからｎｍオーダーの範囲で自由に選定されてもよい。また、セルロース系繊維の種類は、針葉樹、広葉樹、竹等、セルロース繊維が抽出できる素材であればよい。例えば、セルロース系繊維として、紙などの原料となるパルプを用いる。

【0044】

セルロース系繊維は、漂白され、リグニン成分が除去されたものであってもよい。このようなセルロース系繊維を射出成形樹脂として用いることで、成形品１００において幅広い色味を再現することができる。

【0045】

成形品１００を構成するセルロース系繊維複合樹脂１０１は、例えば、ベース樹脂としてプロピレン、及びセルロース系繊維として木材から抽出された漂白済みの針葉樹パルプを含む。針葉樹パルプは、平均直径が５０μｍ、平均長さ３００μｍになるように予備粉砕された粉末である。

【0046】

［成形品の製造方法］
ここで、図１Ａ～図１Ｄを参照しながら、セルロース系繊維複合樹脂１０１を用いた成形品１００の製造方法の一例について説明する。

【0047】

まず、ベース樹脂と針葉樹パルプとを、１９０℃において混練機で混ぜ合わせて混練し、セルロース系繊維複合樹脂からなる射出成形樹脂を製造する。混練温度を１９０℃に設定することで、加熱による針葉樹パルプの変色を抑制できる。また、混練機内で生じるせん断力により繊維の解繊が生じるため、混練前の針葉樹パルプと比べ、混練後のセルロース系繊維複合樹脂内における針葉樹パルプのアスペクト比は大きくなる。

【0048】

続いて、図１Ａに示すように、セルロース系繊維複合樹脂１０１を金型内部のゲート１０２から射出する。射出成形条件として、樹脂温度は１８０℃以上、金型温度は２０以上１００℃以下の範囲を用いてもよい。実施の形態１において、樹脂温度を２００℃、金型温度を６０℃、さらに射出速度を１００ｍｍ／ｓ、保圧力を８０ＭＰａ及び保圧時間５ｓとして射出成形が行われる。

【0049】

セルロース系繊維複合樹脂１０１は、ゲート１０２から金型によって形成されるキャビティＲ１（点線）に流入する。金型には、ゲート１０２から離間した位置において、キャビティＲ１に突出する障害物１０３が配置される。セルロース系繊維複合樹脂１０１は、障害物１０３に向かって流れる。

【0050】

障害物１０３は、セルロース系繊維複合樹脂１０１の流動方向と交差する方向に、金型からキャビティＲ１に向かって突出する部材である。障害物１０３の形状は、円柱型、楕円柱型、多角柱型、またはそれらの中空形状等であってもよい。

【0051】

図１Ｂに示すように、セルロース系繊維複合樹脂１０１は、障害物１０３に当たり、セルロース系繊維複合樹脂１０１の流動が二手に分岐する。

【0052】

図１Ｃに示すように、分岐したセルロース系繊維複合樹脂１０１は、障害物１０３の下流側で樹脂合流界面１０４にて合流する。合流において、金型内部の残留空気圧縮による圧縮発熱と、樹脂合流によるせん断発熱とが生じる。圧縮発熱とせん断発熱とによって、樹脂合流界面１０４の近傍に位置する複合樹脂中のセルロース系繊維は熱変性され、セルロース系繊維の炭化物であるフルフラールを生成する。フルフラールの生成によって、障害物１０３の下流側に、セルロース系繊維複合樹脂１０１と異なる色調を有する線状の模様１０７が形成される。

【0053】

図１Ｄに示すように、セルロース系繊維複合樹脂１０１の流動方向に沿って、障害物１０３の下流側に線状の模様１０７が形成される。線状の模様１０７は、ゲート１０２から障害物１０３に向かう方向に沿って延びてもよい。

【0054】

濃淡模様として、セルロース系繊維複合樹脂１０１によって構成される第１領域とは異なる色調の線状の模様１０７が形成される。

【0055】

続いて、射出成形樹脂を硬化させて、成形品１００を金型から取り出す。取り出した成形品１００には、ゲート１０２の位置においてゲート跡１１２が形成される。ゲート跡１１２は、ゲート１０２に対応した模様であり、ゲート１０２の外周に沿った模様であってもよい。ゲート跡１１２は、成形品１００の表面に沿っている白色化した模様であってもよい。さらに、障害物１０３の位置において転写跡１１３が形成されてもよい。転写跡１１３は、障害物１０３が後退したことによる転写形状である。転写跡１１３は、障害物１０３の外周面に沿った立体形状であってもよく、成形品１００の表面に沿った模様であってもよい。

【0056】

以上によって、線状の模様１０７を有する成形品１００が得られる。

【0057】

上記の製造方法において、ゲート１０２の数、位置及び大きさは、金型の内部に配置できる範囲で設定してもよい。障害物１０３の数、位置及び大きさは、金型の内部に配置できる範囲で設定してもよい。また、障害物１０３の数はゲート１０２の数より多くてもよく、例えば、１つのゲート１０２と複数の障害物１０３を設けてもよい。このような構成において、ゲート１０２の数の増加による充填バランス悪化やコスト増大を抑制しつつ、成形品１００の意匠の自由度を向上できる。

【0058】

ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら、成形品１００の製造方法において、線状の模様１０７が得られるメカニズムについて説明する。

【0059】

図２Ａに示すように、障害物１０３を境に二手に分岐した樹脂に、障害物１０３の後方へ回りこむ内向きの流動２０１が生じる。

【0060】

図２Ｂに示すように、樹脂合流界面１０４にて合流したセルロース系繊維複合樹脂１０１に、絶えず内向きの力２０２、２０３が連続的にかかることで、フルフラールが形成され、線状の模様１０７が形成される。

【0061】

ここで、図３Ａ～図３Ｄを参照しながら、射出成形における障害物１０３の動作についてより詳細に説明する。

【0062】

図３Ａは、成形品１００の製造方法の一工程を示す概略斜視図である。図３Ｂ～図３Ｄは、成形品１００における障害物１０３の動作を示す断面図である。

【0063】

図３Ａに示すように、断面Ａは、ゲート１０２の中心から障害物１０３の中心に向かうベクトルＹと、障害物１０３の動作方向Ｘとがなす無限平面ＸＹにより成形品を切断した断面であり、法線方向３０１を有する。以降、この断面Ａを用いて、障害物１０３の動作について説明する。

【0064】

図３Ｂに示すように、成形機のシリンダから射出されたセルロース系繊維複合樹脂１０１は金型内部のゲート１０２から射出され、障害物１０３に向かって流動する。障害物１０３は成形品の中に第１高さＤ１（＞０）で突出した状態で存在する。第１高さＤ１は、成形品高さＤ０（＞０）より小さい（Ｄ０≧Ｄ１）。

【0065】

障害物１０３より上方（＋Ｘ側）の流路高さとなるＤ０－Ｄ１は、セルロース系繊維複合樹脂１０１の流動の妨げにならない範囲で設定してもよい。セルロース系繊維複合樹脂１０１の流動性を踏まえると、Ｄ０－Ｄ１≧１ｍｍの関係が望ましい。さらに、成形品１００の全体の充填バランス等も加味した上で第１高さＤ１の値を設計してもよく、流動解析による充填性確認を行ってもよい。

【0066】

図３Ｃに示すように、障害物１０３を通過するセルロース系繊維複合樹脂１０１は、障害物１０３に衝突せずに直進する流動３０２と、障害物１０３に衝突する流動３０３とに分岐する。流動３０２においては、線状の模様１０７は形成されないが、流動３０３においては、障害物１０３の下流で線状の模様１０７が形成される。

【0067】

障害物１０３の第１高さＤ１が成形品高さＤ０に近いと、流動３０３の発生が促進され、線状の模様１０７の形成が促進される。

【0068】

図３Ｄに示すように、障害物１０３を移動量Ｄ１－Ｄ２だけ金型内に引っ込み、セルロース系繊維複合樹脂１０１の充填が完了すると、障害物１０３は成形品の中に第２高さＤ２（≧０）で突出した状態で存在する。ここで、０≦Ｄ２≦Ｄ１かつ０＜Ｄ１≦Ｄ０の関係が成り立つ。図示の状態で成形品１００が冷却固化することで、第２高さＤ２の障害物１０３の形状が成形品１００にそのまま転写される。

【0069】

第２高さＤ２は、成形品高さＤ０の０％以上１０％以下であってもよい。このような構成によって、即ち、障害物１０３の第２高さＤ２を小さくすることで、成形品への障害物１０３の形状転写を抑制できる。例えば、第２高さＤ２は０である。この場合において、障害物１０３の先端面形状３０４は成形品１００の表面に一致する。そのため、成形品への障害物１０３の形状転写をさらに抑制し、転写跡１１３は成形品１００の表面に沿った模様である。

【0070】

また、障害物１０３の先端面形状３０４は特に限定されない。簡単のため平面として図示しているが、曲面や斜面形状などでも構わない。図３Ｄで示す先端投影面積Ａ１は、先端面形状３０４を示す障害物１０３の投影図である。先端投影面積Ａ１を小さくすることで、成形品への障害物１０３の形状転写をさらに抑制できる。

【0071】

ここで、図４を参照しながら、上記製造方法を実現する射出成形装置４００について説明する。

【0072】

図４は、射出成形装置４００の断面構成を示す模式断面図である。

【0073】

図４に示すように、実施の形態１に係る射出成形装置４００は、射出成形機４０１と、固定金型４０２と、可動金型４０３とを含む。射出成形機４０１は、セルロース系繊維複合樹脂１０１を固定金型４０２と可動金型４０３との間に画成されるキャビティ内に射出する。固定金型４０２と、可動金型４０３とは、互いに嵌合し、嵌合した状態で、射出されたセルロース系繊維複合樹脂１０１が流入するキャビティＲ１を形成する。固定金型４０２と、可動金型４０３とは併せて射出成形金型４４０と総称する。

【0074】

射出成形金型４４０は、障害物１０３と、障害物１０３を支持するバネ４０４とをさらに有する。障害物１０３は、固定金型４０２または可動金型４０３を貫通して、キャビティＲ１の内部に突出した第１高さＤ１と、第１高さＤ１から射出成形金型４４０の内部に後退した第２高さＤ２との間で移動可能に設けられている。障害物１０３は、シャフト１０３Ａと、ベース１０３Ｂとを有する。シャフト１０３Ａと、ベース１０３Ｂとは一体的に構成されてもよく、ボルト等で締結されていてもよい。バネ４０４は、ベース１０３Ｂの後方に設けられており、第２高さＤ２から第１高さＤ１に向かって障害物１０３を付勢する。言い換えれば、ベース１０３Ｂはバネ４０４の反力を受ける。ベース１０３Ｂの後方の距離Ｄ３が障害物１０３の最大移動量となる。

【0075】

障害物１０３は、キャビティＲ１に向かって突出することができれば、任意の場所及び個数において配置してもよい。

【0076】

続いて、図５Ａ～図５Ｃを参照しながら、射出成形装置４００の動作について説明する。

【0077】

図５Ａ～図５Ｃは、射出成形装置４００の射出成形金型４４０に設けられた障害物１０３の動作を示す断面図である。

【0078】

図５Ａに示すように、セルロース系繊維複合樹脂１０１が射出成形機４０１を介してゲート１０２から射出されると、障害物１０３に向かう流動５０１が生じる。そのため、障害物１０３の側面には、流動５０１に沿った射出圧力が加わる。時間経過とともに、障害物１０３の周囲はセルロース系繊維複合樹脂１０１で満たされ、障害物１０３の突出面全体に射出圧力が加わる。具体的には、障害物１０３の先端面形状３０４に作用する射出圧力５０２と、障害物１０３の側面に作用する射出圧力５０３とが加わる。成形品高さＤ０と第１高さＤ１との差が大きいと、障害物１０３の先端面形状３０４の上方にセルロース系繊維複合樹脂１０１が多く存在し、射出圧力５０２が大きくなる。この状態において、より大きい力で押されるため、障害物１０３は金型へ後退しやすくなる。

【0079】

図５Ｂにおいて、障害物１０３には射出圧力が作用していない状況を示す。バネ４０４の自然長をＤ４とすると、バネ４０４は障害物１０３を支持することによって長さＤ５まで縮む。この場合、バネ定数ｋを用いて、バネ反力Ｆ１はｋ×（Ｄ４－Ｄ５）で算出される。

【0080】

図５Ｃにおいて、障害物１０３に射出圧力Ｍ１が作用している状況を示す。射出圧力Ｍ１は、セルロース系繊維複合樹脂１０１の成形性や転写性を考慮するとおおよそ４００～９００ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲である。射出圧力により障害物１０３が押される力は、射出圧力Ｍ１と先端投影面積Ａ１（図３Ｄ）との積である。射出圧力Ｍ１×Ａ１の力がバネ反力Ｆ１より大きいと、障害物１０３はキャビティＲ１から後退する。

【0081】

障害物１０３が後退している状態において、障害物１０３の周囲で流動するセルロース系繊維複合樹脂１０１が増加すると射出圧力Ｍ１は増加し、さらに、バネ４０４が縮むことによってバネ反力も増加する。バネ４０４の最小長さ、即ち、ベース１０３Ｂが可動金型４０３に当たった状態のバネ４０４の長さをＤ６とすると、最大のバネ反力Ｆ２はｋ×（Ｄ４－Ｄ６）によって算出される。障害物１０３が押される力Ｍ１×Ａ１がバネ反力Ｆ２より充分大きい（Ｍ１×Ａ１＞＞Ｆ２）と、障害物１０３は、ベース１０３Ｂが可動金型４０３に当たるまで後退できる。この状態において、障害物１０３は第２高さＤ２を有する。

【0082】

図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、移動量Ｄ１－Ｄ２はベース１０３Ｂの後方の距離Ｄ３と等しい。ベース１０３Ｂの後方の距離Ｄ３を調整することにより、障害物１０３の移動量Ｄ１－Ｄ２を調整することができる。そのため、障害物１０３が成形品に形状を転写する第２高さＤ２を制御することが可能となる。

【0083】

［効果］
実施の形態１に係る成形品１００、成形品１００の製造方法、射出成形金型４４０、及び射出成形装置４００によれば、以下の効果を奏することができる。

【0084】

実施の形態１に係る成形品１００は、セルロース系繊維複合樹脂１０１を用いた射出成形品である。成形品１００は、射出成形時のゲート跡１１２と、セルロース系繊維複合樹脂１０１で構成される第１領域と、樹脂合流界面１０４に沿って構成される第２領域１０７と、を有する。樹脂合流界面１０４は、ゲート跡１１２から離間した位置を起点として、ゲート跡１１２から離れる方向に延びる。第１領域１０１と第２領域１０７とは、色調が異なる。

【0085】

このような構成によって、ゲート跡１１２から離間した成形品１００の任意の位置において、線状の模様１０７を形成できる。

【0086】

実施の形態１に係る成形品１００において、第２領域１０７は、第１領域１０１よりも幅が狭く、線状の模様である。

【0087】

このような構成によって、線状の模様１０７を形成できる。

【0088】

実施の形態１に係る成形品１００において、第２領域１０７は、半炭化状態におけるセルロース系繊維であるフルフラールを含む。

【0089】

このような構成によって、木の経年変化および成長によって生まれる自然な変色または色むらを有する線状の模様１０７を成形品１００に付与できる。したがって、成形品１００によって、本物の木材に近い印象を実現できる。

【0090】

実施の形態１に係る成形品１００の製造方法は、ゲート１０２から離間させて、金型４０２、４０３の間のキャビティＲ１に向かって第１高さＤ１で突出する障害物１０３を配置することを含む。また、製造方法は、ゲート１０２からキャビティＲ１にセルロース系繊維複合樹脂１０１を射出成形することを含む。また、製造方法は、セルロース系繊維複合樹脂１０１による第１領域を構成するとともに、障害物１０３から下流側に延びる樹脂合流界面１０４に沿って樹脂合流界面１０４の両面にわたって第１領域とは異なる色調の第２領域１０７を構成することを含む。また、製造方法は、障害物１０３を、第１高さＤ１より小さい第２高さＤ２に、金型４０２、４０３の内部に後退させることを含む。

【0091】

このような方法によって、セルロース系繊維複合樹脂１０１は、突出した障害物１０３によって流動を阻害され、障害物１０３の上流側で分岐し、下流側で合流する。そのため、障害物１０３の下流側を起点とする線状の模様１０７を形成することができる。したがって、障害物１０３を配置することによって、成形品１００の任意の位置において、線状の模様１０７を形成できる。また、その後に障害物１０３を第２高さＤ２までに後退させることによって、障害物１０３の形状を成形品１００に転写することを抑制できる。

【0092】

実施の形態１に係る成形品１００の製造方法において、セルロース系繊維複合樹脂１０１の射出圧力Ｍ１によって、第１高さＤ１から第２高さＤ２に障害物１０３を後退させる。

【0093】

このような方法によって、複雑な機構を用いない場合においても、線状の模様１０７が形成された後、障害物１０３を後退させて、成形品１００に障害物１０３が転写されることを抑制できる。

【0094】

実施の形態１に係る射出成形金型４４０は、キャビティＲ１を形成する金型４０２、４０３と、キャビティＲ１に突出した第１高さＤ１と、金型４０２、４０３の内部に後退した第２高さＤ２との間で移動可能に設けた障害物１０３と、を有する。

【0095】

このような構成によって、第１高さＤ１における障害物１０３によって、セルロース系繊維複合樹脂１０１を分岐及び合流させて線状の模様１０７を形成することができる。また、第２高さＤ２における障害物１０３によって、障害物１０３の先端面形状３０４の上方により多くのセルロース系繊維複合樹脂１０１が存在でき、障害物１０３の形状を成形品１００に転写することを抑制できる。

【0096】

実施の形態１に係る射出成形金型４４０は、障害物１０３を、第２高さＤ２から第１高さＤ１に向かって付勢するバネ４０４をさらに有する。

【0097】

このような構成によって、第１高さＤ１における障害物１０３に加わる力がバネ反力Ｆ１より小さいと、障害物１０３は第１高さＤ１を維持できる。障害物１０３に加わる力が増加することによって、障害物１０３は第１高さＤ１から第２高さＤ２に後退する。

【0098】

実施の形態１に係る射出成形装置４００は、射出成形金型４４０と、セルロース系繊維複合樹脂１０１を射出する射出成形機４０１と、を有する。

【0099】

このような構成によって、障害物１０３の形状を成形品１００に転写することを抑制しつつ、成形品１００の任意の位置において、線状の模様１０７を形成できる。

【0100】

なお、実施の形態１において、ベース樹脂としてプロピレンを用いた例について説明したが、これに限定されない。混錬工程においてセルロース系繊維が炭化しない範囲で複合樹脂化できる樹脂であればよい。

【0101】

なお、実施の形態１において、障害物１０３の第１高さＤ１が成形品高さＤ０より小さい例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１高さＤ１と成形品高さＤ０は等しくてもよい。この場合、障害物１０３に衝突しない流動３０２は生じず、障害物１０３に衝突する流動３０３のみとなる。

【0102】

（実施の形態２）
図６、図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら、本開示の実施の形態２に係る射出成形金型６４０及び射出成形装置６００について説明する。なお、実施の形態２では、主に、実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態２においては、実施の形態１と同一または同等の構成については同じ符号を付して、重複する説明を省略する。

【0103】

図６は、実施の形態２に係る射出成形装置の断面構成を示す模式断面図である。図７Ａ及び図７Ｂは、射出成形装置の金型に設けられた障害物の動作を示す模式図である。

【0104】

実施の形態２では、射出成形装置６００がバネ４０４の代わりに駆動源６０１を有する点において、実施の形態１と異なる。

【0105】

図６に示すように、射出成形装置６００は、射出成形機４０１と、射出成形金型６４０とを有する。射出成形金型６４０は、障害物１０３と、障害物１０３を支持する駆動源６０１とをさらに有する。駆動源６０１は、ベース１０３Ｂの後方に設けられており、第１高さＤ１と第２高さＤ２との間で障害物１０３を移動可能に支持する。より具体的には、駆動源６０１は、ホルダー部品６０２を介してベース１０３Ｂに接続され、障害物１０３を駆動方向６０３に移動させる。ホルダー部品６０２の後方の距離Ｄ７が障害物１０３の最大移動量となる。例えば、駆動源６０１として、油圧または空圧シリンダを採用してもよい。

【0106】

図７Ａに示すように、セルロース系繊維複合樹脂１０１は金型４０２、４０３の内部のゲート１０２から射出され、障害物１０３に向かう樹脂流動５０１を生じる。このとき、駆動源６０１は押出力Ｆ３の方向に障害物１０３を押し続けている。そのため、障害物１０３に接続されたホルダー部品６０２が可動金型４０３の平面７０２に当接することで、成形品６１０の中の障害物１０３の第１高さＤ１が維持される。駆動源６０１の押出力Ｆ３は、射出圧力と障害物１０３の自重及び摺動抵抗を組み合わせた力より大きい。

【0107】

図７Ｂに示すように、図７Ａの状態から時間が経過すると、障害物１０３の周囲がセルロース系繊維複合樹脂１０１で満たされる。この状態において、駆動源６０１は引き込み力Ｆ４の方向に障害物１０３を引っ張り続ける。障害物１０３を可動金型４０３内に引き込み、ホルダー部品６０２が可動金型４０３の平面７０４に当接することで、成形品６１０の中の障害物１０３の第２高さＤ２が維持される。

【0108】

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、ホルダー部品６０２の後方の距離Ｄ７を調整することにより、障害物１０３の移動量Ｄ１－Ｄ２を調整することができる。そのため、障害物１０３が成形品に形状を転写する第２高さＤ２を制御することが可能となる。

【0109】

［効果］
実施の形態２に係る成形品６１０の製造方法、及び射出成形金型６４０によれば、以下の効果を奏することができる。

【0110】

実施の形態２に係る成形品６１０の製造方法において、障害物１０３に接続された駆動源６０１によって、第１高さＤ１から第２高さＤ２に障害物１０３を後退させる。

【0111】

このような方法によって、線状の模様１０７が形成された後、障害物１０３を後退させて、成形品１００に障害物１０３が転写されることを抑制できる。

【0112】

実施の形態１に係る射出成形金型６４０は、障害物１０３を、第１高さＤ１と第２高さＤ２との間で移動させる駆動源６０１をさらに有する。

【0113】

このような構成によって、線状の模様１０７が形成された後、障害物１０３を後退させて、成形品１００に障害物１０３が転写されることを抑制できる。

【0114】

なお、実施の形態２において、ホルダー部品６０２が平面７０２、７０４に当接することで駆動源６０１の動作を制御する例について説明したが、これに限定されない。駆動源６０１自体が位置制御機構を有し、位置制御により、自由に移動量Ｄ１－Ｄ２を調整してもよい。さらに、駆動源６０１の移動のタイミングは電気信号により自由に制御してもよく、したがって、障害物１０３の移動のタイミングを自由に制御できる。

【0115】

（実施の形態３）
図８Ａ～図８Ｆ及び図９を参照しながら、本開示の実施の形態３に係る成形品８０１について説明する。なお、実施の形態３では、主に、実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態３においては、実施の形態１と同一または同等の構成については同じ符号を付して、重複する説明を省略する。

【0116】

図８Ａは、実施の形態３に係る成形品８０１及び障害物８０３を示す斜視図である。図８Ｂは、図８Ａに示す障害物８０３の先端部分を示す斜視図である。図８Ｃ～図８Ｆは、実施の形態３に係る成形品８０１の製造方法の一工程を示す平面図である。図９は、成形品８０１の線状の模様を示す写真である。

【0117】

実施の形態３では、成形品１００と異なる成形品８０１及び障害物１０３と異なる障害物８０３を有する点において、実施の形態１と異なる。

【0118】

図８Ａに示すように、成形品８０１はお椀の形状を有する。また、障害物８０３が４つ設けられている。

【0119】

図８Ｂに示すように、障害物８０３は円柱型であり、先端の曲面形状８０３Ａは成形品８０１の表面の曲面形状と同一形状を有する。

【0120】

図８Ｃに示すように、実施の形態３では、４つのゲート８０２を採用している。それぞれのゲート８０２から射出流入した溶融樹脂８０５は円状に広がり、フローフロント８０６が障害物８０３に到達する直前に位置する。フローフロント８０６は、溶融樹脂８０５の流れの先端における境界である。なお、実施の形態３では４つのゲート８０２を採用しているため、ゲート間には樹脂合流部８０７が生じる。

【0121】

図８Ｄに示すように、射出時において、障害物８０３は金型間のキャビティに突出している。図示していないが、障害物８０３はバネ４０４または駆動源６０１によって支持されている。

【0122】

図８Ｅに示すように、障害物８０３（図８Ｃ）に到達した溶融樹脂８０５は、障害物８０３を境に二手に分岐して後方で樹脂合流界面８０４に沿って合流し、線状の模様８０９を形成する。完成した成形品８０１は、ゲート８０２（図８Ｃ）の間の樹脂合流部８０７と障害物８０３の後方の線状の模様８０９とによって構成された濃淡模様を有する。さらに、成形品８０１において、ゲート８０２の位置にはゲート跡８１２が形成され、障害物８０３の位置には障害物８０３の転写跡８１３が形成される。

【0123】

図８Ｆに示すように、充填時において、障害物８０３の上方の流動隙間８０８に樹脂が流動する。樹脂の流動による射出圧力が先端に印可されることで障害物８０３が後退する。障害物８０３の先端の曲面形状８０３Ａは成形品８０１の表面と同一形状であるため、図示の通り、後退後は成形品８０１の表面と障害物８０３の先端の曲面形状８０３Ａが一致する。この状態で冷却固化されると、成形品８０１の表面に、障害物８０３に対応した形状を有した転写跡８１３（図９）が形成される。転写跡８１３は、成形品８０１の表面に沿って形成された模様である。転写跡８１３は、周囲と異なる色調を有してもよい。

【0124】

図９に示すように、成形品８０１には、線状の模様８０９と、転写跡８１３とが形成される。

【0125】

実施の形態３に係る成形品８０１においては、ゲート跡８１２と樹脂合流界面８０４の起点との間に、射出成形時において、転写跡８１３が形成される。

【0126】

このような構成によって、転写跡８１３の下流側において、セルロース系繊維複合樹脂１０１が線状の模様８０９を形成する。したがって、障害物８０３の配置によって、成形品１００の任意の位置において、線状の模様８０９を形成できる。

【0127】

なお、実施の形態３において、ゲート８０２が４つ及び障害物８０３が４つの例について説明したが、これに限定されない。ゲート８０２及び障害物８０３の数は金型に配置できる範囲で、任意に設定してもよい。また、ゲート８０２の数と障害物８０３の数は異なっていてもよい。

【0128】

なお、実施の形態３において、転写跡８１３が成形品８０１の表面に沿って形成された模様である例について説明したが、これに限定されない。転写跡８１３は、凹凸等の立体形状を有し、成形品８０１の表面から突出または凹んでいてもよい。

【0129】

本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0130】

本開示の成形品及びその製造方法、射出成形金型、成形装置は、成形品に対する模様及び着色の付与において有用である。本開示の成形品は、射出成形と同等のサイクルで濃淡模様を再現できる。例えば、木目模様を再現したら、長時間かかる木材の削出し加工で適用されていた商品の置換えや、耐久性の問題で採用が困難とされていた水周り等の本物の木材を採用できない部品にも適用できる。また１点ゲートでの成形が可能であるため、樹脂材料ロスの削減にもつながり、環境に貢献できる。

【符号の説明】

【0131】

１００ 成形品
１０１ セルロース系繊維複合樹脂
１０２ ゲート
１１２ ゲート跡
１０３ 障害物
１１３ 転写跡
１０４ 樹脂合流界面
１０７ 線状の模様
３０４ 先端面形状
４０１ 射出成形機
４０２ 固定金型
４０３ 可動金型
４０４ バネ
４４０ 射出成形金型
６０１ 駆動源
６０２ ホルダー部品
８０１ 成形品
８０２ ゲート
８０３ 障害物
８１３ 転写跡
８０５ 溶融樹脂
８０６ フローフロント
８０７ 樹脂合流部
８０９ 線状の模様

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図8F】

【図9】