JP2021020431A

JP2021020431A - 金型装置

Info

Publication number: JP2021020431A
Application number: JP2019140212A
Authority: JP
Inventors: 佑太勝田; Yuta Katsuta; 中村　信雄; Nobuo Nakamura; 信雄中村; 泰司野田; Taiji Noda
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2039-07-30
Also published as: JP7271359B2

Abstract

【課題】成形品にバリを発生させることなく、ポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）を含む生分解性樹脂を多数個取りする。【解決手段】本発明の金型装置（１０）では、ホットランナー（３）を備え、ゲート（４）の位置（Ａ）を起点として、キャビティ（２）における端部（Ｂ）までの生分解性樹脂の流動長が複数のキャビティ（２）において同じ長さである。【選択図】図１

Description

本発明は、金型装置に関する。

プラスチック等の熱可塑性樹脂を射出成形する樹脂成形金型として、コールドランナー式金型装置およびホットランナー式金型装置が知られている。

コールドランナー式金型装置は、成形品が成形されるキャビティに対し溶融樹脂を供給するランナー部分を固化する構成となっている。コールドランナー式金型装置では、金型から成形品およびランナー部分を取り出すことになる。このようなコールドランナー式金型装置は、例えばカトラリーといった物品の多数個取り出し（ファミリーモールド）成形に使用される。コールドランナー式金型装置は、例えば特許文献１に開示されている。

ホットランナー式金型装置は、ランナー部分を加熱し、当該ランナー部分を流れる樹脂を常に溶融状態に保つ構成となっている。ホットランナー式金型装置では、ランナー部分が加熱されているので、金型から成形品だけを取り出すことになる。このようなホットランナー式金型装置は、自動車の構成部材といった比較的大きな成形品の成形に使用される。ホットランナー式金型装置は、例えば特許文献２に開示されている。

また、近年、プラスチック廃棄物の地球環境への負荷の観点から、生分解性樹脂の開発が進んでいる。一般的に生分解性プラスチックは、１）ポリヒドロキシアルカノエート等の微生物生産系脂肪族ポリエステル、２）ポリ乳酸やポリカプロラクトン等の化学合成系脂肪族ポリエステル、３）澱粉または酢酸セルロース等の天然高分子といった、３種類に大別される。

ポリヒドロキシアルカノエートのなかでも、ポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）（以下Ｐ３ＨＡと略すことがある）は、ａ）好気性、嫌気性何れの環境下での分解性にも優れ、燃焼時には有毒ガスを発生しない、ｂ）植物原料を使用して微生物により生産され得るプラスチックで高分子量化が可能であり、地球上の二酸化炭素を増大させずカーボンニュートラルである、といった優れた特徴を有している。Ｐ３ＨＡを含む生分解性樹脂は、例えば特許文献３に開示されている。

特開平６−２３８７１３号公報特開２０１７−１２４４９６号公報特開２０１９−３４９８７号公報

しかしながら、コールドランナー式のファミリーモールド金型装置を用いてＰ３ＨＡを含む生分解性樹脂を射出成形すると、成形品にバリが発生するという問題が生じることが新たに判明した。

本発明の一態様は、成形品にバリを発生させることなく、Ｐ３ＨＡを含む生分解性樹脂を射出成形できるファミリーモールド金型装置を実現することを目的とする。

すなわち、本発明の一態様に係る金型装置は、ポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）を含む生分解性樹脂の成形に使用され、成形品を成形するキャビティを複数有する金型本体と、前記生分解性樹脂を加熱するホットランナーと、前記ホットランナーと前記金型本体とを連通するゲートとを備え、前記ゲートの位置を基点として、前記キャビティにおける最終充填位置までの生分解性樹脂の流動長が、前記複数のキャビティにおいて同じ長さである構成である。

本発明の一態様によれば、成形品にバリを発生させることなく、ファミリーモールド金型を用いて、Ｐ３ＨＡを含む生分解性樹脂を成形することができる。

本発明の実施形態１に係る金型装置の概略構成を模式的に示す平面図である。本発明の実施形態１に係る金型装置の概略構成を模式的に示す断面図である。図１および図２に示す金型装置に備えられたホットランナーの別の構成例を示す断面図である。本発明の実施形態２に係る金型装置の概略構成を模式的に示す平面図である。本発明の実施形態２に係る金型装置の概略構成を模式的に示す断面図である。本発明の実施形態２に係る金型装置の変形例を模式的に示す平面図である。

〔本発明の一実施形態の概要〕
本願発明者が検討したところ、Ｐ３ＨＡを含む生分解性樹脂を、コールドランナー式のファミリーモールド金型装置を用いて成形する場合、多数個取り出しするための複数の成形品が成形されるキャビティに、Ｐ３ＨＡを含む生分解性樹脂が同時に充填されないことがわかった。このため、先にＰ３ＨＡを含む生分解性樹脂が充填されたキャビティの内圧が上昇しバリが発生するという課題が生じることが判明した。

ここで、ファミリーモールド金型装置にＰ３ＨＡを含む生分解性樹脂を射出成形する際に発生する前記課題は、Ｐ３ＨＡを含む生分解性樹脂の特性（溶融粘度、固化速度等）が、通常ファミリーモールド金型に使用される樹脂と大きく異なることに起因すると本願発明者は考えた。本課題は、本願発明が属する技術分野においてこれまで全く認識されてこなかった課題であり、新規な課題といえる。

そこで、本願発明者は、前記課題を解決すべく、鋭意検討した。その結果、本願発明者は、金型装置として、従来、ほとんどファミリーモールドに使用されなかったホットランナー式金型装置を用いて、バリが発生しにくい射出成型技術を完成させた。より具体的には、（ｉ）ホットランナー式金型装置を使用すること、（ｉｉ）Ｐ３ＨＡを含む生分解性樹脂の供給口であるゲートを基点として、複数の各キャビティまでの流動長を同じにすることにより、前記生分解性樹脂が複数のキャビティに同時に充填されることで、キャビティの内圧の上昇を抑制でき、バリの発生を防止できることを見出し、本願発明に至った。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

本実施形態に係る金型装置は、Ｐ３ＨＡを含む生分解性樹脂（以下、単に生分解性樹脂Ｃと記すこともある）の成形に使用される金型装置である。本実施形態に係る金型装置は、ホットランナー式であれば、従来公知の金型装置を採用することができる。例えば、図１および図２に示された金型装置１０が挙げられる。

図１は、本実施形態に係る金型装置１０の概略構成を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係る金型装置１０の概略構成を模式的に示す断面図である。

図１および図２に示されるように、金型装置１０は、金型本体１と、ホットランナー３と、ゲート４と、を備えている。金型本体１は、成形品を成形するキャビティ２が８つ有する。これらのキャビティ２は同じ形状となっている。また、ホットランナー３には、生分解性樹脂Ｃが充填される。ホットランナー３は、図示しない加熱ヒーターを備えており、当該加熱ヒーターにより生分解性樹脂Ｃを加熱する構成となっている。これにより、ホットランナー３を流れる生分解性樹脂Ｃは、常に溶融状態に保たれる。ホットランナー３は、生分解性樹脂Ｃを加熱した状態で金型本体１に供給するものと換言できる。ゲート４は、ホットランナー３と金型本体１とを連通する開口である。

金型装置１０では、ホットランナー３に充填された生分解性樹脂Ｃは、ゲート４を通過して金型本体１のキャビティ２へ流れる。金型装置１０では、ホットランナー３が加熱されているので、金型本体１から成形品だけが取り出される。

金型装置１０は、８つのゲート４を有している。そして、これらのゲート４は、８つのキャビティ２それぞれに対応して配置されている。キャビティ２に対するゲート４の位置は、８つのキャビティ２間で同じである。ゲート４側から見た平面視において、ゲート４は、キャビティ２の一方の端部Ｘ側に位置している。さらに、平面視において、キャビティ２が線対称の形状である場合、ゲート４の中心は、キャビティ２の対称軸Ｙ上に配置されている。ゲート４の内径は、原理上、キャビティ２におけるゲート４との連通部分の寸法よりも小さく設計される。例えば、図１および図２に示されるように、スプーンを成形する金型装置１０の場合、ゲート４の径は、１ｍｍ〜５ｍｍである。

また、図１に示されるように、４つのキャビティ２は、対称軸Ｙの方向において、端部Ｘが同一の位置に配置されるように、対称軸Ｙに対して垂直な方向（以下、並列方向と称することもある）に並んでいる。金型本体１では、このように並んだ４つのキャビティ２のグループが２つ形成されており、これら２つのグループは、端部Ｘが互いに反対方向を向くように、対向して配置されている。

従来技術のように、複数のキャビティを有するコールドランナー式のファミリーモールド金型装置を用いて、生分解性樹脂Ｃを射出成形したとき、生分解性樹脂Ｃは、複数のキャビティに同時に充填されない。このため、先に生分解性樹脂Ｃの充填が完了したキャビティの内圧が高くなる。このため、全てのキャビティにて生分解性樹脂Ｃの充填が完了し、キャビティから成形品を取り出したとき、先に生分解性樹脂Ｃの充填が完了したキャビティから取り出した成形品は、バリが発生する。

ここで、金型装置１０は、ゲート４の位置を基点として、キャビティ２におけるゲート４と反対側の他方の端部Ｂ（最終充填位置）までの生分解性樹脂Ｃの流動長が８つのキャビティ２の間で同じである。図１に示す２つのキャビティ２ａおよび２ｂを例にして、射出成形時の生分解性樹脂Ｃの行程および流動長について、説明する。キャビティ２におけるゲート４と反対側、すなわち端部Ｘと反対側の他方の端部を端部Ｂとする。端部Ｂは、ゲート４から最も遠い遠位端であり、キャビティ２における生分解性樹脂Ｃの最終充填位置である。キャビティ２ａにおける生分解性樹脂Ｃの行程Ｐａは、ゲート４の位置Ａと端部Ｂとの間での生分解性樹脂Ｃの移動軌跡と規定することができる。同様に、キャビティ２ｂにおける生分解性樹脂Ｃの行程Ｐｂは、ゲート４の位置Ａと端部Ｂとの間での生分解性樹脂Ｃの移動軌跡と規定することができる。金型装置１０では、キャビティ２ａおよび２ｂ間で、ゲート４の位置Ａと端部Ｂとの間での生分解性樹脂Ｃの行程の長さ、すなわち流動長が同じになっている。すなわち、行程Ｐａの長さは、行程Ｐｂの長さと同じになっている。ここでいう「同じ」とは、行程の長さの測定限界内で同じを意味する。

金型装置１０によれば、上述のように、ゲート４の位置とキャビティ２におけるゲート４と反対側の他方の端部Ｂとの間の生分解性樹脂Ｃの行程の長さが８つのキャビティ２の間で同じである。このため、８つのキャビティ２で、略同時に生分解性樹脂Ｃの充填が完了する。それゆえ、従来技術と比較して、成形品のバリが発生しにくくなる。その結果、金型装置１０によれば、成形品にバリを発生させることなく、Ｐ３ＨＡを含む生分解性樹脂Ｃを射出成形できる。

また、金型装置１０は、ホットランナー式の装置であり、ランナーレスである。それゆえ、コールドランナー式の金型装置と比較して、ランナー部分での圧力損失がなくなり、低圧の射出成形が可能となる。つまり、全てのキャビティ内にバランス良く樹脂を充填させることができるので、バリが発生させることなく成形品を取得することができる。さらには、生分解性樹脂Ｃの廃材をほとんど発生させることなく樹脂成形品を得ることができる。

本実施形態に係る金型装置１０においては、ホットランナー３内にゲート４を開閉する構造を備えていてもよい。当該構造は、油圧、空圧、樹脂圧の何れかによりゲート４を開閉する構成であることが好ましい。

図３は、ゲート４を開閉する構造を有するホットランナー３の構成例を示す断面図である。図３に示されるように、ホットランナー３は、バルブピン５を備えた構成であってもよい。

バルブピン５は、ホットランナー３における生分解性樹脂Ｃの流路に設けられている。また、バルブピン５における金型本体１側の先端部の外径は、ゲート４の内径とほぼ同一、または、それより僅かに小さく形成されている。

バルブピン５の前記先端部がゲート４を閉止すると、生分解性樹脂Ｃがゲート４から排出されなくなる。また、金型装置１０には、バルブピン５を往復運動する機構（不図示）が備えられている。そして、バルブピン５は、当該機構により、ホットランナー３における生分解性樹脂Ｃの流路内を上下に往復運動するように構成されている。バルブピン５の上下の往復運動により、ホットランナー３のゲート４は開閉する。このように、バルブピン５によりゲート４の開閉が切り替えられるので、ゲート４からの生分解性樹脂Ｃの排出を停止したとき、生分解性樹脂Ｃのゲート４からの切れが良好である。このため、ホットランナー３からの生分解性樹脂Ｃの排出量をより厳密に制御することができる。

（キャビティ２について）
キャビティ２にて成形される成形品は、特に限定されないが、ファミリーモールドに適した成形品であることが好ましい。キャビティ２にて成形される成形品としては、使用後に廃棄される成形品であり、例えば、スプーン、フォーク、ナイフ、マドラー、コーヒーカプセル、トレー、コップ、ジャー、結束バンド、ボトル用キャップ、ペン用キャップ、ペン、農業用クリップ、団扇の骨組み部分、等が挙げられる。これらの中でも、前記成形品は、食品用で使い捨てとされる成形品であることが好ましく、例えば、スプーン、フォーク、ナイフ、マドラー、コーヒーカプセル、トレー、コップが挙げられる。さらに、前記成形品は、カトラリーであることがより好ましい。当該カトラリーとして、スプーン（例えば図１および図２に示すキャビティ２にて成形されるスプーン）、フォーク、ナイフ、マドラー、等が挙げられる。なお、フォークのような先端部が複数に枝分かれする形状の場合、上述したゲートから最も距離の遠い端部は、複数個存在することになる。このようなフォーク形状の場合は、複数のキャビティにおいて、それぞれ対応する先端部までの距離が同じになるように調整すればよい。

さらに、図１に示される構成では、キャビティ２は、８つ設けられていた。しかし、キャビティ２の数は、特に限定されず、金型装置１０の寸法等の成形品の生産設計に応じて、適宜設定可能である。また、キャビティ２の容積は、ファミリーモールドに適した容積であればよく、好ましくは、２０ｃｃ／ｓｅｃ未満、より好ましくは１０ｃｃ／ｓｅｃ未満、特に好ましくは５ｃｃ／ｓｅｃ未満である。

（生分解性樹脂Ｃについて）
金型装置１０に使用される生分解性樹脂Ｃは、Ｐ３ＨＡを含む。本明細書において、「Ｐ３ＨＡ」とは、生分解性を有する脂肪族ポリエステル（好ましくは、芳香環を含まないポリエステル）を意味する。Ｐ３ＨＡは、一般式：〔−ＣＨＲ−ＣＨ_２−ＣＯ−Ｏ−〕で示される３−ヒドロキシアルカン酸繰り返し単位（式中、Ｒは、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１で表されるアルキル基で、ｎは、１以上１５以下の整数である。）を必須の繰り返し単位として含む、ポリヒドロキシアルカノエートである。中でも、当該繰り返し単位を、全モノマー繰り返し単位（１００モル％）に対して５０モル％以上含むものが好ましく、より好ましくは７０モル％以上含む。

より詳しくは、Ｐ３ＨＡとしては、例えば、ポリ（３−ヒドロキシブチレート）（Ｐ３ＨＢ）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシバレレート）（Ｐ３ＨＢ３ＨＶ）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシヘキサノエート）（Ｐ３ＨＢ３ＨＨ）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシバレレート−コ−３−ヒドロキシヘキサノエート）（Ｐ３ＨＢ３ＨＶ３ＨＨ）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−４−ヒドロキシブチレート）（Ｐ３ＨＢ４ＨＢ）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシオクタノエート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシデカノエート）等が挙げられる。

なお、微生物により産生されるＰ３ＨＡ（微生物産生Ｐ３ＨＡ）は、通常、Ｄ体（Ｒ体）のポリヒドロキシアルカン酸モノマー単位のみから構成されるＰ３ＨＡである。微生物産生Ｐ３ＨＡの中でも、工業的生産が容易である点から、Ｐ３ＨＢ、Ｐ３ＨＢ３ＨＨ、Ｐ３ＨＢ３ＨＶ、Ｐ３ＨＢ３ＨＶ３ＨＨ、Ｐ３ＨＢ４ＨＢが好ましく、Ｐ３ＨＢ、Ｐ３ＨＢ３ＨＨ、Ｐ３ＨＢ３ＨＶ、Ｐ３ＨＢ４ＨＢがより好ましい。

本発明の一実施形態において、Ｐ３ＨＡは、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシバレレート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシヘキサノエート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシバレレート−コ−３−ヒドロキシヘキサノエート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−４−ヒドロキシブチレート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシオクタノエート）およびポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−３−ヒドロキシデカノエート）からなる群より選択される少なくとも１種である。

Ｐ３ＨＡ（特に、微生物産生Ｐ３ＨＡ）が３−ヒドロキシブタン酸（３ＨＢ）繰り返し単位を必須のモノマー単位として含むものである場合、そのモノマー組成比は、柔軟性と強度のバランスの観点から、全繰り返し単位（１００モル％）中、３−ヒドロキシブタン酸（３ＨＢ）繰り返し単位が８０モル％〜９９モル％であることが好ましく、より好ましくは８５モル％〜９７モル％である。３ＨＢ繰り返し単位の組成比が８０モル％以上であることにより、Ｐ３ＨＡの剛性がより向上し、また、結晶化度が低くなり過ぎず精製が容易となる傾向がある。一方、３ＨＢ繰り返し単位の組成比が９９モル％以下であることにより、柔軟性がより向上する傾向がある。なお、Ｐ３ＨＡのモノマー組成比は、ガスクロマトグラフィー等によって測定することができる（例えば、国際公開第２０１４／０２０８３８号参照）。

微生物産生Ｐ３ＨＡを生産する微生物としては、Ｐ３ＨＡ類の生産能を有する微生物であれば特に限定されない。例えば、Ｐ３ＨＢ生産菌としては、１９２５年に発見されたＢａｃｉｌｌｕｓｍｅｇａｔｅｒｉｕｍが最初で、他にもカプリアビダス・ネケイター（Ｃｕｐｒｉａｖｉｄｕｓｎｅｃａｔｏｒ）（旧分類：アルカリゲネス・ユートロファス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｅｕｔｒｏｐｈｕｓ、ラルストニア・ユートロフア（Ｒａｌｓｔｏｎｉａｅｕｔｒｏｐｈａ））、アルカリゲネス・ラタス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｌａｔｕｓ）等の天然微生物が挙げられる。これらの微生物ではＰ３ＨＢが菌体内に蓄積されることが知られている。

また、ヒドロキシブチレートとその他のヒドロキシアルカノエートとの共重合体の生産菌としては、Ｐ３ＨＢ３ＨＶおよびＰ３ＨＢ３ＨＨ生産菌であるアエロモナス・キヤビエ（Ａｅｒｏｍｏｎａｓｃａｖｉａｅ）、Ｐ３ＨＢ４ＨＢ生産菌であるアルカリゲネス・ユートロファス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｅｕｔｒｏｐｈｕｓ）等が知られている。特に、Ｐ３ＨＢ３ＨＨに関し、Ｐ３ＨＢ３ＨＨの生産性を上げるために、Ｐ３ＨＡ合成酵素群の遺伝子を導入したアルカリゲネス・ユートロファスＡＣ３２株（ＡｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｅｕｔｒｏｐｈｕｓＡＣ３２，ＦＥＲＭＢＰ−６０３８）（Ｔ．Ｆｕｋｕｉ，Ｙ．Ｄｏｉ，Ｊ．Ｂａｔｅｒｉｏｌ．，１７９，ｐ４８２１−４８３０（１９９７））等がより好ましく、これらの微生物を適切な条件で培養して菌体内にＰ３ＨＢ３ＨＨを蓄積させた微生物菌体が用いられる。また上記以外にも、生産したいＰ３ＨＡに合わせて、各種Ｐ３ＨＡ合成関連遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物を用いても良いし、基質の種類を含む培養条件の最適化をすればよい。

Ｐ３ＨＡの分子量は、目的とする用途で実質的に十分な物性を示すものであればよく、特に限定されない。Ｐ３ＨＡの重量平均分子量の範囲は、５０万〜２０万が好ましく、より好ましくは４０万〜２０万、さらに好ましくは３０万〜２０万である。重量平均分子量を２０万未満にすると機械的強度の低下が大きくなり好ましくない。

前記重量平均分子量の測定方法は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）（昭和電工社製「ＳｈｏｄｅｘＧＰＣ−１０１」）を用い、カラムにポリスチレンゲル（昭和電工社製「ＳｈｏｄｅｘＫ−８０４」）を用い、クロロホルムを移動相とし、ポリスチレン換算した場合の分子量として求めることができる。この際、検量線は重量平均分子量３１，４００、１９７，０００、６６８，０００、１，９２０，０００のポリスチレンを使用して作成する。当該ＧＰＣにおけるカラムとしては、前記分子量を測定するのに適切なカラムを使用すればよい。

本発明の一実施形態において、Ｐ３ＨＡは、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。

本発明の一実施形態に使用されるポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）を含む生分解性樹脂は、本実施形態の効果を損なわない範囲で、ポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）系樹脂以外の他の樹脂が含まれていてもよい。そのような他の樹脂としては、例えば、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸などの脂肪族ポリエステル系樹脂や、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリブチレンセバテートテレフタレート、ポリブチレンアゼレートテレフタレートなどの脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂等が挙げられる。他の樹脂としては１種のみが含まれていてもよいし、２種以上が含まれていてもよい。

前記他の樹脂の含有量は、特に限定されないが、ポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）系樹脂１００重量部に対して、１００重量部以下が好ましく、より好ましくは７０重量部以下である。さらに好ましくは５０重量部以下である。他の樹脂の含有量の下限は特に限定されず、０重量部であってもよい。

また、本発明のポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）系熱成形用樹脂シートには、本発明の効果を阻害しない範囲で、ポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）系樹脂と共に使用可能な添加剤が含まれていてもよい。そのような添加剤としては、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、シリカなどの無機充填剤、顔料、染料などの着色剤、活性炭、ゼオライト等の臭気吸収剤、バニリン、デキストリン等の香料、可塑剤、酸化防止剤、抗酸化剤、耐候性改良剤、紫外線吸収剤、結晶核剤、滑剤、離型剤、撥水剤、抗菌剤、摺動性改良剤等が挙げられる。添加剤としては１種のみが含まれていてもよいし。２種以上が含まれていてもよい。これら添加剤の含有量は、その使用目的に応じて当業者が適宜設定可能である。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図４は、本実施形態に係る金型装置の概略構成を模式的に示す平面図である。図５は、本実施形態に係る金型装置の概略構成を模式的に示す断面図である。なお、図４および図５では、簡略化のため、キャビティ２、ホットランナー３、およびゲート４の位置関係だけを示している。

実施形態１に係る金型装置１０では、ゲート４は、キャビティ２それぞれに対応して配置されていた。しかし、ゲート４とキャビティ２との対応関係は、前記実施形態１の対応関係に限定されない。ゲート４は、偶数個のキャビティ２に対応して配置されていてもよい。

図４および図５に示されるように、本実施形態に係る金型装置は、１つのゲート４が２つのキャビティ２に対応して配置されている（ゲート４とキャビティ２との対応比が１：２）点が実施形態１と異なる。本実施形態に係る金型装置は、ホットランナー３とキャビティ２との間にコールドランナー６ａを備えている。コールドランナー６ａは、８つのキャビティ２のうち並列方向に隣り合う２つのキャビティ２を接続するように構成されている。コールドランナー６ａは、並列方向に伸びる線状の流路であり、ホットランナー３よりも低温の流路である。それゆえ、コールドランナー６ａに充填された生分解性樹脂Ｃは、キャビティ２に充填された生分解性樹脂Ｃと同様に固化する。

本実施形態に係る金型装置では、平面視において、ホットランナー３は、ゲート４がコールドランナー６ａの中心に位置するように、設けられている。このため、ゲート４の位置とキャビティ２におけるゲート４と反対側の他方の端部Ｂとの間の生分解性樹脂Ｃの行程の長さが８つのキャビティ２の間で同じである。図４に示す２つのキャビティ２ａおよび２ｂを例にして、射出成形時の生分解性樹脂Ｃの行程について、説明する。キャビティ２におけるゲート４と反対側、すなわち端部Ｘと反対側の他方の端部を端部Ｂとする。キャビティ２ａにおける生分解性樹脂Ｃの行程Ｐａは、ゲート４の位置Ａからキャビティ２ａ側のコールドランナー６ａを通過しキャビティ２ａの端部Ｂへ向かう生分解性樹脂Ｃの移動軌跡と規定することができる。同様に、キャビティ２ｂにおける生分解性樹脂Ｃの行程Ｐｂは、ゲート４の位置Ａとからキャビティ２ｂ側のコールドランナー６ａを通過しキャビティ２ｂの端部Ｂへ向かう生分解性樹脂Ｃの移動軌跡と規定することができる。行程Ｐａの長さは、行程Ｐｂの長さと同じになっている。このため、８つのキャビティ２で、略同時に生分解性樹脂Ｃの充填が完了する。それゆえ、従来技術と比較して、成形品のバリが発生しにくくなる。

（変形例）
本実施形態に係る金型装置の構成において、図４および図５に示す構成の変形例について説明する。図６は、本実施形態に係る金型装置の変形例を模式的に示す平面図である。なお、図６では、簡略化のため、キャビティ２、ホットランナー３、およびゲート４の位置関係だけを示している。

図６に示されるように、変形例の金型装置は、１つのゲート４が４つのキャビティ２に対応して配置されている（ゲート４とキャビティ２との対応比が１：４）点が図４および図５に示す構成と異なる。変形例の金型装置は、金型本体にコールドランナー６ａ〜６ｃが設けられている。平面視において、コールドランナー６ｂは、コールドランナー６ａと同様に並列方向に伸びる流路であり、コールドランナー６ａよりも外側に配されている。また、平面視において、コールドランナー６ｃは、並列方向に対して垂直な方向に伸びる流路である。コールドランナー６ａ〜６ｃは、並列方向に並んだ４つのキャビティ２に対して、トーナメント構造の流路を構成している。すなわち、隣り合う２つのキャビティ２同士を接続した２つのコールドランナー６ａが設けられている。そして、この２つのコールドランナー６ａに対して１つのコールドランナー６ｂがコールドランナー６ｃを介して連結している。このコールドランナー６ｃは、２つのコールドランナー６ａそれぞれの中心からコールドランナー６ｂに向かって伸びている。コールドランナー６ａ〜６ｃは、ホットランナー３よりも低温の流路である。それゆえ、コールドランナー６ａ〜６ｃに充填された生分解性樹脂Ｃは、キャビティ２に充填された生分解性樹脂Ｃと同様に固化する。

図６に示された行程Ｐａおよび行程Ｐｂからわかるように、変形例の金型装置では、ゲート４の位置Ａとキャビティ２におけるゲート４と反対側の他方の端部Ｂとの間の生分解性樹脂Ｃの行程の長さが８つのキャビティ２の間で同じである。このため、８つのキャビティ２で、略同時に生分解性樹脂Ｃの充填が完了する。それゆえ、従来技術と比較して、成形品のバリが発生しにくくなる。

本実施形態に係る金型装置は、ホットランナー式とコールドランナー式とを兼用した金型装置であるといえる。このような金型装置であっても、８つのキャビティ２で、略同時に生分解性樹脂Ｃの充填が完了し、成形品のバリが発生しにくくなる。本実施形態に係る金型装置において、１つのゲート４に対応するキャビティ２の個数が多くなるほど、キャビティ２同士を接続するコールドランナーのトーナメント構造の段数が多くなり、生分解性樹脂Ｃの廃材が多くなる。射出成形において許容される範囲に生分解性樹脂Ｃの廃材の量を抑える観点では、ゲート４とキャビティ２との対応比は、１：２または１：４であることが好ましい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る金型装置１０は、ポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）を含む生分解性樹脂Ｃの成形に使用され、前記生分解性樹脂Ｃを加熱溶融するホットランナー３と、前記ホットランナーにて加熱溶融された溶融樹脂が射出充填される複数のキャビティ２と、前記ホットランナー３と前記キャビティ２とを連通するゲート４と、を備え、前記ゲート４の位置を基点として、前記キャビティ２における最終充填位置（端部Ｂ）での生分解性樹脂Ｃの流動長が、前記複数のキャビティ２において同じ長さである構成である。

本発明の態様２に係る金型装置１０は、態様１において、前記ホットランナー３内に油圧、空圧、樹脂圧の何れかによりゲート４を開閉する構造を備える構成であることが好ましい。

本発明の態様３に係る金型装置１０は、態様１または２において、前記ゲート４は、前記キャビティ２それぞれに対応して配置されている構成であってもよい。

本発明の態様４に係る金型装置１０は、態様１または２において、前記ホットランナー３と前記キャビティ２との間にコールドランナー６ａ〜６ｃを備え、
前記コールドランナー６ａ〜６ｃは、前記ホットランナー３と少なくとも２つの前記キャビティ２とを接続する構成であってもよい。

本発明の態様５に係る金型装置１０は、態様１〜４の何れかにおいて、前記成形品は、カトラリーであることが好ましい。

１金型本体
２、２ａ、２ｂキャビティ
３ホットランナー
４ゲート
５バルブピン
６ａ、６ｂ、６ｃコールドランナー
１０金型装置
Ｂ端部（最終充填位置）
Ｐａ、Ｐｂ行程

Claims

ポリ（３−ヒドロキシアルカノエート）を含む生分解性樹脂の射出成形に使用され、
前記生分解性樹脂を加熱溶融するホットランナーと、
前記ホットランナーにて加熱溶融された溶融樹脂が射出充填される複数のキャビティと、
前記ホットランナーと前記キャビティとを連通するゲートと、を備え、
前記ゲートの位置を基点として、前記キャビティにおける最終充填位置までの生分解性樹脂の流動長が、前記複数のキャビティにおいて同じ長さである、金型装置。
前記ホットランナー内に油圧、空圧、樹脂圧の何れかによりゲートを開閉する構造を備える、請求項１に記載の金型装置。
前記ゲートは、前記キャビティそれぞれに対応して配置されている、請求項１または２に記載の金型装置。
前記ホットランナーと前記キャビティとの間にコールドランナーを備え、
前記コールドランナーは、前記ホットランナーと少なくとも２つの前記キャビティとを接続する、請求項１または２に記載の金型装置。
前記成形品は、カトラリーである、請求項１〜４の何れか１項に記載の金型装置。