(57)【要約】【課題】成形時の高温が原因となって成形品に変色が生じた場合、この成形品の変色状態をより適切に評価することにある。【解決手段】成形材料の樹脂４と、樹脂４の成形温度以上の温度域において変色した樹脂４よりも基調色と区別しやすい色に変色する変色剤６とが混合されている変色評価剤８を用意し、変色評価剤８を樹脂４の成形温度で成形して成形品とする成形工程と、変色剤６によって基調色とは異なる色に着色された領域が成形品１０にある場合に、着色された領域を変色した領域とみなしてその変色状態を評価する評価工程とを行う。【選択図】図５
2020062803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の成形品に、前記成形品の基調色を呈する領域とは別に、成形時の高温で変色した領域が生じた場合にその変色状態を評価する成形品の変色評価方法において、
成形材料の樹脂と、前記樹脂の成形温度以上の温度域において変色した樹脂よりも前記基調色と区別しやすい色に変色する変色剤とが混合されている変色評価剤を用意し、
前記変色評価剤を前記樹脂の成形温度で成形して前記成形品とする成形工程と、
前記変色剤によって前記基調色とは異なる色に着色された領域が前記成形品にある場合に、前記着色された領域を前記変色した領域とみなしてその変色状態を評価する評価工程とを行う成形品の変色評価方法。
【請求項２】
前記成形工程において、前記変色評価剤を、前記成形工程の際に気体を発生する添加剤とともに前記樹脂の成形温度で成形して前記成形品とする請求項１に記載の成形品の変色評価方法。
【請求項３】
前記樹脂として熱可塑性樹脂を用いるとともに、前記変色剤は、温度上昇に伴って濃暗色に着色され且つ温度上昇に伴って明度が低下していく成分を含んでいる請求項１又は２に記載の成形品の変色評価方法。
【請求項４】
前記成分はセルロース系材料である請求項３に記載の成形品の変色評価方法。
【請求項５】
前記成形工程の際に、前記変色評価剤を成形型内に射出して成形する請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形品の変色評価方法。
【請求項６】
樹脂製の成形品に、前記成形品の基調色を呈する領域とは別に、成形時の高温で変色した領域が生じた場合にその変色状態を評価するための成形品の変色評価剤において、
成形材料の樹脂と、前記樹脂の成形温度以上の温度域において変色した樹脂よりも前記基調色とは明確に異なる色に変色する変色剤とを有している成形品の変色評価剤。
【請求項７】
前記変色評価剤の成形の際に気体を発生する添加剤を有している請求項６に記載の成形品の変色評価剤。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の変色評価剤を前記樹脂の成形温度で加熱して所定形状に成形してなる変色評価用の成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製の成形品に、成形時の高温で変色した領域が生じた場合にその変色状態を評価する成形品の変色評価方法、成形品の変色評価剤及び変色評価用の成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の成形品は、樹脂を加熱して所定形状に成形することで得られ、車両外装品や車両内装品などの各種用途に用いられている。そして成形品の分野においては、その優れた製品価値を維持する観点などから、成形時の高温が原因となって成形品が変色するといった事態は極力回避すべきである。このため成形品を適正な成形条件で成形するなどして、成形品が極力変色しないように配慮することが求められていた。
【０００３】
ところで成形条件の適正化の手法として、成形作業時の成形型の状態を把握する手法を例示できる。例えば特許文献１には、所定温度以上で色が変化するガス放出体が開示されている。このガス放出体は、塗料やリボンの状態に加工されているとともに、温度上昇によりガス化する低沸点化合物と、温度上昇により変色する示温顔料とを有している。そしてガス放出体を取付けた機器が想定外に加熱した場合に、低沸点化合物がガス化し且つ示温顔料の色が変化することにより、当該機器の温度異常を検知することができる。そこで成形型にガス放出体を取付けた状態で樹脂を成形することにより、成形型の温度をガス放出体の変色で把握し、その結果から成形条件を適正化することが考えられる。
【０００４】
しかし成形品の変色は、樹脂の成形方法や含有成分などの複合的な要因が原因となって生じるため、成形型の温度管理だけで成形条件の適正化を図ることは困難であった。例えば射出成形では、所定圧で射出された樹脂が成形型内で合流するのであるが、この合流箇所等で気体（ガス）が過度に圧縮されて高温となり、変色の原因となるガス焼けが起こることが懸念される。そして各種の添加剤が樹脂に含まれている場合、樹脂の種類や添加剤によって発生する気体の種類や量が異なるため、これら成分の含有量に応じて成形条件を設定する必要がある。もっとも成形型の温度や圧力などの管理を徹底して、各種の条件を把握することも考えられるが、そうすると成形型が大型化したり構成の複雑化を招いたりするおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−１８８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで成形型の管理に代わる簡便な手法として、実際に成形された成形品を基に変色状態を評価し、その評価結果を基に成形条件を適正化する手法が考えられる。しかし成形品を用いた評価手法においては、変色した領域とその他の領域との境が曖昧となるなどして、成形品のどの部分がどの程度変色しているのかが不明瞭となりがちであった。このためこの種の分野では、成形条件を簡便な手法で適正化する観点から、成形品の変色状態をより適切に評価できる手法が求められていた。本発明は上述の点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、成形時の高温が原因となって成形品に変色が生じた場合、この成形品の変色状態をより適切に評価することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段として、第１発明の成形品の変色評価方法では、樹脂製の成形品に、成形品の基調色を呈する領域とは別に、成形時の高温で変色した領域が生じた場合にその変色状態を評価する。そして本発明では、実際の成形品を用いてその変色状態を簡便に評価するのであるが、この種の変色評価方法においては、成形品の変色状態をより適切に評価できることが望ましい。
【０００８】
そこで本発明の成形品の変色評価方法では、成形材料の樹脂と、樹脂の成形温度以上の温度域において変色した樹脂よりも基調色と区別しやすい色に変色する変色剤とが混合されている変色評価剤を用意する。そして下記の成形工程と評価工程を行うことで、成形品の変色状態をより適切に評価することが可能となっている。すなわち成形工程では、変色評価剤を樹脂の成形温度で成形して成形品とし、評価工程では、変色剤によって基調色とは異なる色に着色された領域が成形品にある場合に、着色された領域を変色した領域とみなしてその変色状態を評価する。本発明では、成形時の高温が原因となって変色した領域（樹脂）が成形品に生じた場合、この変色した領域を変色剤で着色することにより、より明確に基調色と区別できるように可視化することができる。そして評価工程では、着色された領域を変色した領域とみなすことにより、当該領域の変色状態を、基調色を呈する成形品部分と区別して評価することができる。
【０００９】
第２発明の成形品の変色評価方法は、第１発明の成形品の変色評価方法において、成形工程において、変色評価剤を、成形工程の際に気体を発生する添加剤とともに樹脂の成形温度で成形して成形品とする。本発明では、添加剤の気体が原因で変色した領域が成形品に生じた場合、この変色した領域を変色剤で着色して、より明確に基調色と区別できるように可視化することができる。
【００１０】
第３発明の成形品の変色評価方法は、第１発明又は第２発明の成形品の変色評価方法において、樹脂として熱可塑性樹脂を用いるとともに、変色剤は、温度上昇に伴って濃暗色に着色され且つ温度上昇に伴って明度が低下していく成分を含んでいる。本発明では、成形品の基調色は、典型的に白系色又は透明の熱可塑性樹脂と、高明度の変色剤とで規定されるため、相対的に明るい色となりやすい。そして変色した領域が成形品に生じた場合、この変色した領域は、変色剤にて低明度の濃暗色（例えば茶系色や黒系色）に着色されるため、一層明確に基調色と区別することが可能となる。
【００１１】
第４発明の成形品の変色評価方法は、第３発明の成形品の変色評価方法において、成分はセルロース系材料である。本発明では、変色剤の成分に、温度上昇に伴って次第に黒系色に変色していくセルロース系材料を用いている。このため変色した領域が成形品に生じた場合、この変色した領域は低明度で黒系の濃暗色に着色されるため、更に明確に基調色と区別することが可能となる。
【００１２】
第５発明の成形品の変色評価方法は、第１発明〜第４発明のいずれかの成形品の変色評価方法において、成形工程の際に、変色評価剤を成形型内に射出して成形する。本発明では、成形型内における変色評価剤の合流が原因となるなどして変色した領域が成形品に生じた場合、この変色した領域を、変色剤で着色することが可能となる。
【００１３】
第６発明の成形品の変色評価剤は、樹脂製の成形品に、成形品の基調色を呈する領域とは別に、成形時の高温で変色した領域が生じた場合にその変色状態を評価するための成形品の変色評価剤である。そして変色評価剤は、成形材料の樹脂と、樹脂の成形温度以上の温度域において変色した樹脂よりも基調色とは明確に異なる色に変色する変色剤とを有している。本発明では、変色評価剤を成形品に成形することで、変色した領域が成形品に生じた場合、この変色した領域を変色剤で着色することにより、より明確に基調色と区別できるように可視化することができる。
【００１４】
第７発明の成形品の変色評価剤は、第６発明の成形品の変色評価剤において、変色評価剤の成形の際に気体を発生する添加剤を有している。本発明では、添加剤の気体が原因で変色した領域が成形品に生じた場合、この変色した領域を変色剤で着色して、より明確に基調色と区別できるように可視化することができる。
【００１５】
第８発明の変色評価用の成形品は、第６発明又は第７発明の変色評価剤を樹脂の成形温度で加熱して所定形状に成形してなる。本発明では、変色評価剤を成形することで得られた成形品によって、変色した領域の状態を実際に確認することが可能となり、例えば成形型に応じた成形条件の適正化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る第１発明によれば、成形時の高温が原因となって成形品に変色が生じた場合、この成形品の変色状態をより適切に評価することができる。また第２発明によれば、添加剤が原因となって成形品に変色が生じた場合、この成形品の変色状態をより適切に評価することができる。また第３発明によれば、成形品の変色状態を一層適切に評価することができる。また第４発明によれば、成形品の変色状態を更に適切に評価することができる。また第５発明によれば、射出成形時の高温が原因となって成形品に変色が生じた場合、この成形品の変色状態をより適切に評価することができる。また第６発明によれば、成形品の変色状態をより適切に評価できる変色評価剤を提供することができる。また第７発明によれば、添加剤が原因の成形品の変色状態をより適切に評価できる変色評価剤を提供することができる。そして第８発明によれば、成形品の変色状態を実際に評価できる成形品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】成形品の側面図である。
【図２】成形品の斜視図である。
【図３】成形品の一部拡大側面図である。
【図４】変色評価剤を示す混合装置の概略図である。
【図５】成形型の概略図である。
【図６】成形工程時における成形型一部の概略断面図である。
【図７】評価工程用の成形品の斜視図である。
【図８】評価工程用の別の成形品の斜視図である。
【図９】成形温度と明度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図９を参照して説明する。図１〜図３に示す成形品１０は、所定の方向に長尺な板状の樹脂製の部材であり、車両のスライドドアの一部に使用することができる（各図では、便宜上、成形条件の適正化が図られていない場合の成形品を図示している）。この成形品１０は、優れた製品価値を維持する観点から、適正な成形条件で成形されることにより、所定の基調色を呈するように製造されることが望ましい。すなわち成形条件の適正化が図られていない場合、この成形品１０に、所定の基調色を呈する一般領域１１とは別に、成形時の高温で変色した変色領域１２〜１６が生じることが懸念される。このため本実施形態では、成形品の量産の前に、実際の成形品１０を用いて変色状態を評価し、その結果を基に成形条件の適正化を図ることとしている。この種の変色評価方法では、一般領域１１と変色領域１２〜１６をより明確に区別するなどして、成形品１０の変色状態をより適切に評価できることが望ましい。そこで本実施形態では、後述する変色評価剤８及び変色評価方法及び変色評価用の成形品によって、成形品１０の変色状態をより適切に評価することとした。以下、各構成について詳述する。
【００１９】
［変色評価剤］
図４に示す変色評価剤８は、必須成分として、成形材料となる樹脂４及び変色剤６を混合状態で有している。この変色評価剤８は、後述する変色評価方法の混合工程で製造することができ、変色評価方法に先立って製造しておくことも可能である。また変色評価剤８は、各種の添加剤５を任意成分として有することが可能であり、添加剤５に応じた成形品の変色状態を評価することも可能となっている。そして変色評価剤８は、各成分の物性に応じて、ペレット状や粒状や粉状などの固体状、ゲル状やゾル状を含む液体状の状態で作成しておくことができる。
【００２０】
［樹脂］
図４に示す樹脂４として、加熱により溶融又は軟化する各種の樹脂を使用でき、典型的には熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができる。この種の熱可塑性樹脂として、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ（エチレン−２，６−ナフタレート）、ナイロン（ポリアミド）等のポリエステル樹脂、プロピレン−エチレン共重合体、ポリスチレン樹脂、芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体、テレフタル酸−エチレングリコール−シクロヘキサンジメタノール共重合体、ポリメチルメタクリレート等の（メタ）アクリル樹脂を例示できる。また熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂を例示できる。そして熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂は単独で使用することができ、また２種以上を混合して使用することもできる。
【００２１】
ここで樹脂４の成形後の外観（ナチュラルカラー等）は、成形品の基調色の要素であるため、高明度の白系色や淡系色を呈しているか又は透明や半透明であることが望ましい。そして熱可塑性樹脂の外観は、乳白色などの白系色を呈しているか又は透明であることが多く、樹脂４として好適に使用することができる。例えばポリオレフィン樹脂やポリスチレン樹脂のナチュラルカラーは典型的に乳白色などの白系色であり、ポリカーボネート樹脂やポリエステル樹脂（非結晶性）は透明性に優れている。また熱硬化性樹脂においても、メラミン樹脂や尿素樹脂やシリコン樹脂のナチュラルカラーは典型的に白系色であり、エポキシ樹脂は薄黄色（淡系色）を呈した透明である。
【００２２】
［変色剤］
図４に示す変色剤６は、樹脂４とともに成形品の基調色（詳細後述）をなす要素であり、さらに成形品に図１等に示す変色領域１２〜１６が生じた場合には当該領域を着色することができる。この図４に示す変色剤６は、樹脂４の成形温度以上の温度域において変色した樹脂よりも基調色と区別しやすい色に変色する成分で構成することができ、また当該成分を主成分として有することができる。ここで変色とは、色相と彩度と明度（色の三属性）の少なくとも一つが変化することを意味し、蛍光発色による明度や彩度の変化であってもよい。そして変色剤６では、成形材料となる樹脂４の種類に応じて、使用すべき成分（主成分）を選定することが可能である。例えば熱可塑性樹脂を樹脂４に使用する場合を想定すると、この熱可塑性樹脂は、典型的に白系色又は透明な外観を有する。この場合には、変色剤６の成分として、温度上昇に伴って濃暗色（茶褐色や暗褐色や黒色等）に変色し且つ温度上昇に伴って明度が次第に低下していく成分を用いることが望ましい。
【００２３】
そして変色剤６の成分（主成分）として、加熱により化学反応を起こして変色する物質、炭化などの熱分解によって変色する物質、加熱により蛍光発色する物質を用いることができる。例えば蛍光発色する物質として、フッ化カルシウム（蛍石）や方解石などの鉱物を例示できる。また化学反応を起こして変色する物質として、キャラメル反応によって変色する糖類、メイラード反応によって変色する糖類及びタンパク質、酸化還元反応によって変色するロイコ染料を用いることができる。特に糖類は、樹脂４の成形温度以上で生じるキャラメル反応によって白系色から濃暗色（茶褐色や暗褐色）に変色していくため、白系色又は透明な熱可塑性樹脂と明確に区別することができる。また変色剤６に糖類を用いる場合、樹脂４の成形温度に応じて、キャラメル反応が低温で起こる果糖や、キャラメル反応が高温で起こるショ糖（砂糖）やブドウ糖やマルトースなどを選択して使用することができる。
【００２４】
［セルロース系材料］
また熱分解によって変色する物質として、炭化する各種の炭素化合物を用いることができ、なかでもセルロース系材料を用いることが望ましい。このセルロース系材料は、樹脂４の成形温度以上で炭化することよって、淡系色（茶色）から濃暗色（茶褐色や暗褐色）を経て黒色に変化するとともに、温度上昇に伴って明度も低下していく。このためセルロース系材料を用いることにより、変色剤６にて着色された変色領域の色度（色相，彩度）と明度とを基にして、当該領域の変色状態を更に適切に評価することが可能となる。この種のセルロース系材料として、天然セルロース系材料、再生セルロース系材料、精製セルロース系材料、半合成セルロース系材料などの各種セルロース系材料を例示できる。
【００２５】
そして原料調達の利便性から天然セルロース系材料や再生セルロース系材料を用いることが望ましい。例えば天然セルロース系材料として、木材破砕物や木粉やセルロース繊維、樹木から得られるセルロースナノファイバ（ＣＮＦ）やセルロースナノクリスタル（ＣＮＣ）を例示でき、原材料として、スギやヒノキやマツなどの針葉樹、ケヤキやブナなどの広葉樹を例示できる。また再生セルロース系材料として、パルプから得られるセルロース繊維を例示できる。ここでパルプからセルロース繊維を得る手法を説明すると、所定量（例えば固形分含量が０．５重量％以上となる量）のパルプを水に投入したのち、これらがスラリー状となるまで撹拌して原液とする。そして原液を、所定の水分含量まで乾燥させることにより、セルロース繊維を得ることができる。なおパルプとして、化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ及び非木材パルプを１種単独で又は２種以上を組み合わせて使用でき、特にリサイクル性の観点などから古紙パルプを用いることが望ましい。
【００２６】
［変色剤の副成分］
ここで変色剤６には、主成分とともに高温で変色する副成分が含まれていてもよい。例えば主成分としてパルプから得られるセルロース繊維を用いる場合、変色剤６は、アルケニル無水コハク酸（ＡＳＡ）系サイズ剤を副成分として含むことができる。このアルケニル無水コハク酸系サイズ剤には、製造時の未反応物である無水マレイン酸などが残存している場合があり、この無水マレイン酸の熱分解物又はその副反応物によって図１等に示す変色領域１２〜１６の着色が助長される。そしてアルケニルコハク酸無水物系サイズ剤を図４の変色評価剤８に含ませる場合、無水マレイン酸等の過度の着色を抑える観点から同サイズ剤の含量を０．５重量％〜５重量％の範囲に設定することが望ましい。また主成分としてロイコ染料を用いる場合には、ロイコ染料の変色を安定化させるために、フェノール化合物などの顕色剤を副成分として用いることができる。
【００２７】
［変色剤の大きさ］
また変色剤６（主成分）の大きさは、成形品の変色状態を確認可能である限り特に限定しないが、目視による評価を想定した場合には１００μｍ以上に設定できる。そして変色剤６（主成分）の大きさの上限値は、樹脂とのスムーズな混合が可能である限り特に限定しないが、典型的に２０００μｍ以下とすることが望ましい。例えば変色剤６に粒子状の主成分（木粉等）を用いる場合、その平均粒径を１００μｍ以上に設定することが望ましく、典型的には平均粒径を１００μｍ〜１０００μｍの範囲に設定できる。また変色剤６に繊維状の主成分（セルロース繊維等）を用いる場合、その平均繊維長を１００μｍ以上に設定することが望ましく、典型的には平均繊維長を１００μｍ〜１０００μｍの範囲に設定できる。なお主成分の平均粒径又は平均繊維長は、例えばＪＩＳ-Ｚ-８８０１に準拠した「篩分け」にて測定でき、動的光散乱法周波数解析や画像解析にて平均粒径又は平均繊維長を測定することもできる。
【００２８】
［変色剤の水分含量］
また変色剤６は、後述する変色評価方法の成形工程時に気体となる揮発性成分を極力含まないことが望ましい。すなわち変色剤６は、その成分に応じて揮発性成分を含むことがあるため、十分に乾燥させて揮発性成分を極力除去しておくことが望ましい。例えばパルプから得られるセルロース繊維を変色剤６として使用する場合、このセルロース繊維の水分含量が５重量％以下となるまで乾燥させておくことが望ましく、典型的には１重量％〜５重量％の範囲となるまで乾燥させておくことが望ましい。このように変色剤６（主成分）を、水分含量が５重量％以下となるまで乾燥することで、不要な揮発性成分を極力除去することが可能となる。
【００２９】
［添加剤］
図４に示す添加剤５は、成形品１０の品質や性能向上に寄与する成分であり、固体又は液体の状態で変色評価剤８に含ませることが可能である。そして添加剤５（その主成分又は副成分）には、加熱により気化する揮発性成分が含まれており、気体化した揮発性成分は、後述する変色領域の発生原因となることがある。この種の添加剤５（主成分）として、難燃剤、フィラー、顔料、酸化防止剤、耐候剤、金属不活性剤、酸変性ポリプロピレンを例示できる。例えば難燃剤として、臭素化芳香族化合物や塩素化芳香族化合物などのハロゲン系難燃剤、メラミンやメラミンシアヌレートなどの窒素系難燃剤、トリメチルホスフェートやトリエチルホスフェートなどのリン系難燃剤、ジメチルシリコンやアミノ変性シリコンなどのシリコン系難燃剤を例示でき、これらの中には揮発性に富む成分が存在する。また添加剤５は、主成分のほかに副成分を有していてもよく、この種の副成分として、主成分の間を埋める充填剤や希釈剤、粘度調整のための増粘剤などを例示できる。
【００３０】
［変色評価剤中の変色剤と添加剤の含有比率］
変色評価剤８に対する変色剤６の含量は、成形品１０の変色状態を確認可能である限り特に限定しない。例えば変色評価剤８は、目視による評価を想定した場合に５重量％以上の変色剤６を含むことができ、１０重量％〜３０重量％の範囲の変色剤６を含むことが望ましい。ここで変色剤６の含量が５重量％未満の場合には、目視による成形品１０の変色状態の評価に支障をきたすおそれがある。また変色剤６の含量が３０重量％を超える場合には、後述する混合工程の際に支障をきたすおそれがある。そして変色剤６の含量が１０重量％〜３０重量％の範囲であると、樹脂４との混合をスムーズに行うことができ、さらに変色領域１２〜１６の状態を目視で良好に評価することが可能となる。また変色評価剤８（又は成形品）に対する添加剤５の含量は、成形品に所望の性能を付与できる限り特に限定しないが、典型的には１重量％〜３０重量％の範囲に設定できる。なお添加剤５による影響をより確実に評価する目的等から、上述の通常の含量よりも多量の添加剤５を変色評価剤８に付与することも可能である。
【００３１】
［成形品の変色評価方法］
図４〜図６を参照して、本実施形態の成形品の変色評価方法では、成形条件を適正化する目的から、上述の変色評価剤８を用いて成形品１０を実際に成形する。すなわち変色評価試験では、混合工程にて変色評価剤８を作成したのち、後述の成形工程と評価工程をこの順で行うことにより、実際の成形品１０を用いてその変色状態をより適切に評価することとしている。
【００３２】
［混合工程］
図４に示す混合工程は、変色評価剤８を製造する工程であり、撹拌装置ＳＭを用いて樹脂４と変色剤６を混合する。例えば本実施形態では、樹脂４としての粒状の熱可塑性樹脂（例えばポリプロピレン）と、変色剤６としてのパルプから得られるセルロース繊維とを混合しつつ練り合わせていく場合を想定する。なお添加剤５は、図４に示すように変色評価剤８に予め含ませておいてもよく、適宜のタイミングで成形品１０に含ませることも可能である。例えば変色評価剤８に添加剤５を予め含ませておく場合、粒状の添加剤５を、混合工程において樹脂４及び変色剤６に混合することができ、混合工程前の樹脂４や変色剤６に含ませておくこともできる。また変色評価剤８と添加剤５とを個別に用意し、これらを後述する成形工程に用いることも可能である。
【００３３】
ここで図４に示す撹拌装置ＳＭは、樹脂４と変色剤６を収容可能な攪拌用容器２ｓと、攪拌用容器２ｓの内容物を攪拌可能な攪拌機構４ｓとを備えている。この種の攪拌機構４ｓとして、本実施形態では攪拌翼を攪拌用容器２ｓ内に設置しているが、攪拌翼の代わりに攪拌用容器２ｓ自体を回転等させる機構を採用することも可能である。なお攪拌翼の形状は、図示している形状に限らず、固体同士の混合や、固液混合を想定して各種の形状を採用できる。そして本実施形態の撹拌装置ＳＭにおいては、撹拌翼の回転数を調整することにより、混合工程が所定時間内に完了するように設定されている。
【００３４】
ところで上述の混合工程では、変色評価剤８と攪拌機構４ｓ（撹拌翼）との間に生じる摩擦熱によって、変色剤６に意図しない変色が生じないように配慮する必要がある。例えば変色剤６としてパルプから得られるセルロース繊維を用いると、このセルロース繊維には若干の水分が含まれているため、樹脂４（熱可塑性樹脂）に比して粘性が低い状態となっている。このため変色剤６の含有比率が大きくなるほど変色評価剤８の粘性抵抗が少ない状態となり、混合工程において撹拌翼の回転数が想定外に上がり摩擦熱が生じることがある。そこで本実施形態では、変色評価剤８に対する変色剤６の含量を３０重量％以下に抑えて、変色評価剤８に適宜の粘性抵抗を持たせることにより、撹拌翼の過回転を極力阻止することができる。このため本実施形態によれば、混合工程の作業性の向上を図りつつ、変色評価剤８の意図しない変色を極力回避することが可能となる。
【００３５】
［成形工程］
図５に示す成形工程では、成形装置ＭＭを用いて、変色評価剤８の樹脂４を所定の成形温度で成形して成形品１０とする。そして成形工程における成形温度は、樹脂４としての熱可塑性樹脂を溶融可能な温度であるとともに、熱可塑性樹脂が極力変色しない温度域に設定されている。例えば樹脂４として、熱可塑性樹脂の一種であるポリプロピレン（ＰＰ、融点１６５℃）を用いる場合、典型的には２００℃〜２６０℃の範囲に成形温度を設定することで、樹脂４が本来のナチュラルカラー（乳白色）を備えた状態で成形される。なお成形品１０に添加剤５を含ませる場合は、成形時の流動性を確保する観点から成形温度を高めに設定する必要がある。そしてポリプロピレンの変色（成形焼け等）は、上述の成形温度の範囲以上で生じる可能性があり、例えば３００℃以上の温度域で灰色や黒色に変色する可能性が高まることとなる。
【００３６】
［成形型］
ここで図５に示す成形装置ＭＭは、射出成形によって成形品１０を成形する装置であり、射出部ＸＭと、成形品１０を成形する成形型ＹＭと、型締部ＺＭとをこの順で備えている。射出部ＸＭは、モータ２ｘによって軸周りに回転する円筒状のスクリュー４ｘと、このスクリュー４ｘが挿設された円筒状のシリンダ６ｘと、シリンダ６ｘに連通するホッパ８ｘとを有する。シリンダ６ｘの金型側の端部は円錐状に引締められており、その先端に、後述する成形型ＹＭに連通する射出口１４ｘが設けられ、さらにシリンダ６ｘの射出口１４ｘ側には逆流防止弁１２ｘが嵌装されている。またシリンダ６ｘの外周面にはヒーター１０ｘが配設されており、このヒーター１０ｘにて、変色評価剤８中の樹脂４を加熱して溶融させることができる。また成形型ＹＭは、固定型２ｙと、可動型４ｙと、キャビティ６ｙと、タイバー８ｙを有する。キャビティ６ｙは、成形品１０の外形形状に倣った成形空間であり、型閉め状態の固定型２ｙと可動型４ｙの間に形成されている。また固定型２ｙと可動型４ｙは、これらの周囲に配置する棒状のタイバー８ｙに沿って離間方向に相対移動可能に配置されている。そして固定型２ｙには、射出口１４ｘから送られた変色評価剤８をキャビティ６ｙ内に射出するスプルー３ｙ（通路）が複数設けられており、可動型４ｙには、後述する型締部ＺＭのエジェクタロッド３ｚが相対移動可能に挿設されている（図５では、便宜上、一つのスプルーのみ図示している）。また型締部ＺＭは、成形型ＹＭを型閉じ状態とする部位であり、成形後の成形品１０を取外すエジェクタ機構２ｚと、このエジェクタ機構２ｚに設けられたエジェクタロッド３ｚと、固定型２ｙに対して可動型４ｙを進退させるクロスヘッド４ｚが設けられている。
【００３７】
そして図５に示す成形工程では、混合工程後の変色評価剤８をホッパ８ｘからシリンダ６ｘ内に投入する。この変色評価剤８（樹脂４）は、所定温度に加熱されたシリンダ６ｘ内で溶融されながらスクリュー４ｘで混練されたのち、スプルー３ｙを通じてキャビティ６ｙ内に射出されて成形品１０に成形される。こうして成形品１０を所定形状に成形したのちに、この成形品１０を、エジェクタロッド３ｚを介して成形型ＹＭから取出すことができる。ところで上述の射出成形の際には、変色評価剤８が、図６に示すように複数のスプルー３ｙから射出され、キャビティ６ｙ内で合流しつつその中に満たされていく。この種の射出成形においては、変色評価剤８の合流箇所（ウエルドラインＷＬ）や型の閉合わせ面付近などにおいて、キャビティ６ｙ内の温度が相対的に上昇することが懸念される。すなわちキャビティ６ｙ内に気体ＧＳが発生した場合、この気体ＧＳが、変色評価剤８の合流箇所（ウエルドラインＷＬ）などで圧縮されることにより、キャビティ６ｙ内が局所的に樹脂４の成形温度以上の高温となってしまう。このような事態は、図４及び図５に示すように添加剤５を変色評価剤８（成形品１０）に含ませた場合において、この添加剤５から発生する気体によって生じやすいことが知られている。
【００３８】
［評価工程］
評価工程では、図１〜図３を参照して、変色剤６によって基調色とは異なる色に着色された領域が成形品１０にある場合に、着色された領域を変色した領域（変色領域）とみなしてその変色状態を評価する。ここで成形品１０の変色状態の評価は、目視による評価や、分光計や色彩計などの色差計を用いた機械的評価で行うことが可能である。そして図１〜図３に示す成形品１０では、その基調色を呈する一般領域１１とは別に、着色された領域（変色領域１２〜１６）が生じている。一般領域１１の基調色は、白系色又は透明の熱可塑性樹脂と、高明度の変色剤６とで規定され、例えばポリプロピレンとセルロース繊維の場合には相対的に明るい茶色となる。また各変色領域１２〜１６は、変色剤６にて着色されることにより、一般領域１１の基調色との区別が容易な状態となっている。例えば本実施形態の変色剤６はパルプから得られたセルロース繊維を含んでおり、このセルロース繊維は、樹脂４の成形温度以上の高温で濃暗色を経て黒色に変化するとともに、温度上昇に伴って明度も低下していく。このため各変色領域１２〜１６は、変色剤６にて低明度で黒系の濃暗色に着色されるため、目視等による評価の際に、一層明確に基調色と区別することが可能となっている。
【００３９】
［変色評価用の成形品］
こうして本実施形態では、図１〜図３に示す各変色領域１２〜１６を変色剤６で着色することにより、より明確に基調色と区別できるように可視化することができる。そして成形品１０を変色評価用の成形品に用いて、各変色領域１２〜１６の状態を実際に確認することにより、図５に示す成形型ＹＭに応じた成形条件の適正化を図ることが可能となっている。例えば図３に示す成形品１０の変色領域１２，１３は、図６に示す変色評価剤８の合流箇所（ウエルドラインＷＬ）に相当する位置に生じていたとする。このような場合には、図６に示すキャビティ６ｙ内で気体ＧＳの過度の圧縮が生じたことが推測されるため、成形条件の適正化のために射出圧を低減すべきであることがわかる。こうして成形品１０の変色状態を評価して、その結果を基に成形条件を適正化することにより、成形品１０（開発材料）の開発の短期化に貢献できるとともに、不具合の未然防止を図ることで開発材料の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
また図４及び図５に示すように変色評価剤８（成形品１０）に添加剤５を含ませておくことで、この添加剤５の変色に対する影響を評価することもできる。例えば図３に示す各変色領域１２（１３）には、比較的広範囲に茶褐色又は暗褐色の濃暗色部分１２ａ（１３ａ）が生じ、さらに部分的に黒系色の黒色部分１２ｂ（１３ｂ）が生じていたとする。このような場合には、添加剤から発生する気体の量が多く、濃暗色部分１２ａ（１３ａ）から徐々に気体が圧縮され、さらに黒色部分１２ｂ（１３ｂ）において気体が過度に圧縮されて高温となっていたことが推察される。このため図４及び図５に示す変色評価剤８（成形品１０）に添加剤５を含ませる場合には、成形条件の適正化のために添加剤量を抑えたり成形温度を低めに設定したりするべきであることがわかる。なお仮に成形品をポリプロピレンだけで成形した場合、上述の濃暗色部分（１２ａ，１３ａ）に相当する位置が薄っすら変色するだけの不明瞭な状態となり、基調色との区別が困難となるおそれがある。こうして本実施形態では、実際の成形品１０を用いることで、成形品１０のどの部分に変色領域１２〜１６が生じているのかを容易に判別でき、また各変色領域１２〜１６がどの程度変色しているのかをより明確に評価することが可能となる。
【００４１】
なお上述の評価工程では、図１〜図３に示す成形品１０と、図７及び図８に示す予め用意した別の変色評価用の成形品（第一基準成形品１０Ａ，第二基準成形品１０Ｂ）とを比較して評価することもできる。図７の第一基準成形品１０Ａは、変色評価剤で構成された長方形状で平板状の成形品である。この第一基準成形品１０Ａは、意図的に高温（例えば２８０℃）で成形された成形品であり、成形温度に応じた着色がなされている。また図８の第二基準成形品１０Ｂは、変色評価剤で構成された方形状で平板状の成形品である。この第二基準成形品１０Ｂは、第一基準成形品１０Ａよりも高温（例えば３００℃）で成形された成形品であり、成形温度に応じた着色がなされている。このため成形品１０の各変色領域１２〜１６の色度や明度を、第一基準成形品１０Ａや第二基準成形品１０Ｂと比較することにより、各変色領域１２〜１６がどの程度の温度で成形されていたのかをより正確に評価することが可能となる。
【００４２】
以上説明したとおり本実施形態の変色評価方法では、成形時の高温が原因となって変色した領域（樹脂）が成形品１０に生じた場合、この変色した領域を変色剤６で着色することにより、より明確に基調色と区別できるように可視化することができる。そして評価工程では、着色された領域を変色した領域とみなすことにより、当該領域の変色状態を、基調色を呈する成形品部分（一般領域１１）と区別して評価することができる。また本実施形態では、添加剤５の気体が原因で変色した領域が成形品１０に生じた場合、この変色した領域を変色剤６で着色して、より明確に基調色と区別できるように可視化することができる。また本実施形態では、成形品１０の基調色は、典型的に白系色又は透明の熱可塑性樹脂と、高明度の変色剤６とで規定されるため、相対的に明るい色となりやすい。そして変色した領域が成形品１０に生じた場合、この変色した領域は、変色剤６にて低明度の濃暗色（例えば茶系色や黒系色）に着色されるため、一層明確に基調色と区別することが可能となる。特に本実施形態では、変色剤６の成分に、温度上昇に伴って次第に黒系色に変色していくセルロース系材料を用いている。このため変色した領域が成形品１０に生じた場合、この変色した領域は低明度で黒系の濃暗色に着色されるため、更に明確に基調色と区別することが可能となる。また本実施形態では、成形型内における変色評価剤８の合流が原因となるなどして変色した領域が成形品１０に生じた場合、この変色した領域を、変色剤６で着色することが可能となる。このため本実施形態によれば、成形時の高温が原因となって成形品１０に変色が生じた場合、この成形品１０の変色状態をより適切に評価することができる。
【００４３】
また本実施形態の変色評価剤８は、成形品１０に成形することで、変色した領域が成形品１０に生じた場合、この変色した領域を変色剤６で着色することにより、より明確に基調色と区別できるように可視化することができる。また本実施形態の変色評価剤８では、添加剤５の気体が原因で変色した領域が成形品１０に生じた場合、この変色した領域を変色剤６で着色して、より明確に基調色と区別できるように可視化することができる。そして本実施形態では、変色評価剤８を成形することで得られた成形品１０，１０Ａ，１０Ｂによって、変色した領域の状態を実際に確認することが可能となり、例えば成形型に応じた成形条件の適正化を行うことが可能となる。
【００４４】
［試験例］
以下、本実施形態を試験例に基づいて説明するが、本発明は試験例に限定されない。下記の［表１］は、実施例１〜実施例５の成形品において、成形温度と明度及び色度の関係を示す表である。また［表２］は、実施例６〜実施例１０の成形品において、成形温度と明度及び色度の関係を示す表である。そして図９には、［表１］と［表２］中の成形温度と明度の関係を示すグラフを図示している。
【００４５】
［実施例１〜実施例５］
実施例１の成形品は、図７に示す成形品１０Ａと同形の成形品であり、変色評価剤（樹脂：８０重量％、変色剤：２０重量％）を成形して得られている。この実施例１では、樹脂として熱可塑性樹脂であるポリプロピレン（住友化学社製、商品名：ＡＺ８６４）を使用した。また変色剤の主成分として、パルプから得られたセルロース繊維（平均繊維長：１００μｍ、水分含量：５重量％）を使用し、さらに５重量％のアルケニル無水コハク酸系サイズ剤を副成分として含ませておいた。そして実施例１の成形品を、上述の混合工程と成形工程を経て製造し、その際の成形温度を１８０℃に設定した。また実施例２〜実施例５の成形品は、実施例１と同一の変色評価剤を用いるとともに、成形温度以外は実施例１と同一条件で製造した。すなわち実施例２では成形温度を２００℃とし、実施例３では成形温度を２２０℃とし、実施例４では成形温度を２３０℃とし、実施例５では成形温度を２４０℃とした。
【００４６】
［実施例６〜実施例１０］
実施例６の成形品は、図８に示す成形品１０Ｂと同形の成形品であり、変色評価剤（樹脂：８０重量％、変色剤：２０重量％）を成形して得られている。そして実施例６では、樹脂として、実施例１と同一のポリプロピレンを使用した。また変色剤として、スギの木粉（平均粒子径：１００μｍ、水分含量：５重量％）を使用した。そして実施例６の成形品を、上述の混合工程と成形工程を経て製造し、その際の成形温度を１８０℃に設定した。また実施例７〜実施例１０の成形品は、実施例６と同一の変色評価剤を用いるとともに、成形温度以外は実施例６と同一条件で製造した。すなわち実施例７では成形温度を２００℃とし、実施例８では成形温度を２２０℃とし、実施例９では成形温度を２３０℃とし、実施例１０では成形温度を２４０℃とした。
【００４７】
［変色評価方法］
実施例１〜実施例１０の成形品の変色状態の評価として、目視による評価と、機械的評価を行った。目視による評価では、自然昼光の下において１ｍ離れた位置から成形品を観察したが、「ＪＩＳ  ５６００−４−３（色の目視比較）」に基づいて行うこともできる。また機械的評価では、色差計（コニカミノルタ社製、商品名：ＣＭ−５１２Ｍ３−Ａ）を用い、ＪＩＳＺ８７８１−４で規定される明度（Ｌ＊）および色度（ａ＊、ｂ＊）を測定した。
【００４８】
【表１】
2020062803.tif 000003
【００４９】
【表２】
2020062803.tif 000004
【００５０】
［結果及び考察］
実施例１〜実施例５の成形品の色を目視によって評価したところ、成形温度の上昇に伴って、淡系色（薄茶色）から濃暗色（茶褐色）に近づいていくことがわかった。そして実施例１〜実施例５の目視による評価は、［表１］及び図９に示す機械的評価による評価と一致するものであった。また同様に実施例６〜実施例１０の色を目視によって評価したところ、成形温度の上昇に伴って、淡系色（茶色）から濃暗色（暗褐色）に近づいていくことがわかった。そして実施例６〜実施例１０の目視による評価も、［表２］及び図９に示す機械的評価による評価と一致するものであった。そして成形品をポリプロピレンだけで成形した場合、成形品のナチュラルカラーは、上述の温度域（通常の成形温度）では実質的に変化しないものである。このため本実施例によれば、成形時の高温が原因となって変色した領域（樹脂）が成形品に生じた場合、この変色した領域を変色剤で着色することにより、より明確に基調色と区別できるように可視化できることが容易に推察された。特に実施例１〜実施例５のようにパルプから得られたセルロース繊維（及びアルケニルコハク酸無水物系サイズ剤）を用いると、成形温度の差による色度と明度の違いが明白となり、目視による評価に適していることがわかった。以上の結果から、本実施例によれば、成形時の高温が原因となって成形品に変色が生じた場合、この成形品の変色状態をより適切に評価できることがわかった。
【００５１】
本実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その他各種の実施形態を取り得る。例えば本実施形態では、成形品１０の構成（形状，寸法，用途など）を例示したが、成形品の構成を限定する趣旨ではない。例えば成形品は、車両内装品や車両外装品などの車両用部材のほか、各種の構造物や家庭用品などに用いることが可能である。また成形品は、使用目的に応じて板状や棒状やブロック状などの各種形状を取り得る。
【００５２】
また本実施形態では、変色評価剤の構成及び変色評価方法の手法を例示したが、変色評価剤の構成と変色評価方法の手法を限定する趣旨ではない。例えば変色評価剤は、樹脂と変色剤とを有しておればよく、このとき混合状態で有していてもよく、予め混合されて一体化された状態で有していてもよく、分割された状態で有していてもよい。なお樹脂と変色剤とを分割して有している場合には、変色評価方法を実施する前に樹脂と変色剤とを混合することとなる。また変色剤は、成形品の基調色に応じて適宜の色に変色する成分を有すればよく、当該成分は、茶系色、黒系色、緑系色、青系色などの濃暗色のほかにも適宜の色に変色することが可能である。また変色評価方法の成形工程においては、成形品の形状や樹脂の種類に応じて成形手法を選択でき、射出成形、押出成形、圧縮成形、ブロー成形、トランスファー成形、キャスト成形、インフレーション成形などの各種成形手法を採用できる。また評価工程における変色状態の評価には、成形品に着色された領域があるか否かを確認するだけの評価も含まれる。また成形工程と評価工程とは、一連の作業で行うことが可能であり、両工程の間に他の工程を行うことも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
４        樹脂
５        添加剤
６        変色剤
８        変色評価剤
１０     成形品（変色評価用の成形品）
１１     一般領域
１２〜１６  変色領域
１２ａ，１３ａ  濃暗色部分
１２ｂ，１３ｂ  黒色部分
ＷＬ   ウエルドライン
ＧＳ   気体
ＳＭ   撹拌装置
２ｓ   攪拌用容器
４ｓ   攪拌機構
ＭＭ   成形装置
ＸＭ   射出部
２ｘ   モータ
４ｘ   スクリュー
６ｘ   シリンダ
８ｘ   ホッパ
１０ｘ ヒーター
１２ｘ 逆流防止弁
１４ｘ 射出口
ＹＭ   成形型
２ｙ   固定型
３ｙ   スプルー
４ｙ   可動型
６ｙ     キャビティ
８ｙ   タイバー
ＺＭ   型締部
２ｚ   エジェクタ機構
３ｚ   エジェクタロッド
４ｚ   クロスヘッド
１０Ａ 第一基準成形品（変色評価用の成形品）
１０Ｂ 第二基準成形品（変色評価用の成形品）
【図１】
2020062803.tif 000005
【図２】
2020062803.tif 000006
【図３】
2020062803.tif 000007
【図４】
2020062803.tif 000008
【図５】
2020062803.tif 000009
【図６】
2020062803.tif 000010
【図７】
2020062803.tif 000011
【図８】
2020062803.tif 000012
【図９】
2020062803.tif 000013