石鹸の成形型、製造装置及び製造方法
【課題】製造装置の大型化を招かずに、歪みや汚れの少ない高品質の石鹸を効率良く製造することができる石鹸の成形型、製造装置及び製造方法を提供すること。
【解決手段】石鹸の成形型１は、一組の割型１Ａ，１Ｂが組み付けられて内部に成形用のキャビティ１０が複数形成される。割型１Ａ，１Ｂを組み付けた状態において、複数のキャビティ１０が成形型１の上下方向Ｘに所定間隔を置いて列をなすように配されており、且つ複数のキャビティ１０それぞれの下部に該キャビティ１０に通ずる溶融石鹸の供給路１２が配され、該溶融石鹸が該供給路１２を通じて該キャビティ１０の該下部から上方へ向かって充填されるようになしてある。供給路１２が、キャビティ１０の前記下部から下方に延びるランナー１２Ａと、該ランナー１２Ａと直交し且つ割型１Ａ，１Ｂを組み付けるときの組み付け方向Ｚに延びるスプール１２Ｂとを有している。
【解決手段】石鹸の成形型１は、一組の割型１Ａ，１Ｂが組み付けられて内部に成形用のキャビティ１０が複数形成される。割型１Ａ，１Ｂを組み付けた状態において、複数のキャビティ１０が成形型１の上下方向Ｘに所定間隔を置いて列をなすように配されており、且つ複数のキャビティ１０それぞれの下部に該キャビティ１０に通ずる溶融石鹸の供給路１２が配され、該溶融石鹸が該供給路１２を通じて該キャビティ１０の該下部から上方へ向かって充填されるようになしてある。供給路１２が、キャビティ１０の前記下部から下方に延びるランナー１２Ａと、該ランナー１２Ａと直交し且つ割型１Ａ，１Ｂを組み付けるときの組み付け方向Ｚに延びるスプール１２Ｂとを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は石鹸の成形型、製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定形状のキャビティ及び該キャビティに通ずる溶融石鹸の供給路を備えた成形型を具備する石鹸の製造装置が知られている。本出願人は、斯かる製造装置の改良技術に関し、成形型への溶融石鹸の充填が完了した時点において、成形型の供給路内に溶融石鹸が滞留したり残存したりすることが無い石鹸の製造装置を先に提案している（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００３】
図１１には、前記製造装置の一実施形態の要部が模式的に示されている。図１１に示す製造装置は、一組の割型を組み付けてなる成形型５０と、該成形型５０の内部に溶融石鹸を注入する注入装置（図示せず）とを備え、該成形型５０が、所定形状のキャビティ５１及び該キャビティ５１に通ずる溶融石鹸の供給路５２を備えている。供給路５２は溶融石鹸の供給孔（スプール）５３及びゲート（ランナー）５４を含み、該ゲート５４内に、供給孔５３とキャビティ５１との連通を遮断させるゲートピン５５が進退可能に配されている。斯かる構成の製造装置５０においては、図１１に示すように、所定量の溶融石鹸のキャビティ５１内への注入が完了した時点でシリンダ５６を動作させてピストン５７をキャビティ５１へ押し出し、該ピストン５７に接続されているゲートピン５５をゲート５４内に進入させることによって、該ゲート５４内に残存している溶融石鹸をキャビティ５１内に注入する。これにより、成形型５０への溶融石鹸の充填が完了した時点において、供給路５２内に溶融石鹸が滞留したり残存したりすることが防止されるため、次回の成形に先立ち、供給路５２内で固化した石鹸を除去する必要が無く、生産性が高まると共に、均質な石鹸が得られるようになる。
【０００４】
しかし、上述したゲートピン方式の製造方法は、生産性を高める目的で、成形型内のキャビティを複数にして一度で複数個の石鹸が製造できるようにしようとすると、装置の大型化を招くという問題がある。即ち、ゲートピン方式の製造方法においては、前記のシリンダ５６及びピストン５７の如き、ゲートピンをゲート内で摺動させる摺動装置が必要であり、成形型内のキャビティを複数にする場合には、複数のキャビティそれぞれのゲートピンに対応した複数の摺動装置が必要であるため、成形型の大型化、延いては製造装置の大型化を招きやすい。成形型あるいは製造装置が大型化すると、重量も相当重くなるため、設置スペースを確保しにくくなるなどの不都合が生じる。
【０００５】
また、ゲートピン方式の製造方法で得られた石鹸は、上述したように、所定量の溶融石鹸のキャビティへの注入完了後にゲートピンによってゲート内に残存している溶融石鹸をキャビティに注入する工程を経て製造されているため、特に該石鹸におけるゲートの周辺に位置していた部位に、歪みやゲート内面の磨耗等による汚れが発生しやすく、品質の点でも改善の余地があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−８９６５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７６６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は、製造装置の大型化を招かずに、歪みや汚れの少ない高品質の石鹸を効率良く製造することができる石鹸の成形型、製造装置及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一組の割型が組み付けられて内部に成形用のキャビティが複数形成される石鹸の成形型であって、前記一組の割型を組み付けた状態において、複数の前記キャビティが前記成形型の上下方向に所定間隔を置いて列をなすように配されており、且つ複数の該キャビティそれぞれの下部に該キャビティに通ずる溶融石鹸の供給路が配され、該溶融石鹸が該供給路を通じて該キャビティの該下部から上方へ向かって充填されるようになしてあり、前記供給路が、前記キャビティの前記下部から下方に延びるランナーと、該ランナーと直交し且つ前記一組の割型を組み付けるときの組み付け方向に延びるスプールとを有している石鹸の成形型を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００９】
また本発明は、前記成形型と、該成形型の前記キャビティに溶融石鹸を注入する注入装置とを備えている石鹸の製造装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【００１０】
また本発明は、前記成形型を用いた石鹸の製造方法であって、複数の前記キャビティそれぞれに前記供給路を通じて溶融石鹸を充填して固化させる工程を備え、該キャビティに充填された溶融石鹸にかかる圧力が０．２ＭＰａ以下である石鹸の製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造装置の大型化を招かずに、歪みや汚れの少ない高品質の石鹸を効率良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき図面を参照して説明する。図１には、本発明の石鹸の成形型を備えた本発明の石鹸の製造装置の一実施形態の要部が示されている。図１に示す本実施形態の製造装置５は、成形型１と、該成形型１を開閉させる金型ユニット２と、該成形型１の内部（キャビティ）に溶融石鹸を注入する注入装置３と、溶融石鹸の循環装置４（図４参照）とを備えている。本実施形態の製造装置５は、気泡入りの石鹸の製造に好適に用いられる。
【００１３】
成形型１は、図２に示すように、二個一組の割型１Ａ及び割型１Ｂで構成されている。各割型は金属等の剛体からなる矩形ブロック状の形態をしており、それぞれのパーティング面ＰＬに凹状のキャビティの形成面１１Ａ及び１１Ｂがそれぞれ複数形成されている。各キャビティの形成面（以下、キャビティ形成面ともいう）１１Ａ，１１Ｂは、割型１Ａと割型１Ｂとをそれらのパーティング面ＰＬで突き合わせて組み合わせたとき、図３に示すように、製造すべき石鹸の形状に合致した形状のキャビティ１０が複数（本実施形態では１２個）形成されるように設けられている。
【００１４】
複数のキャビティ形成面１１Ａは、成形型の上下方向Ｘ及び該上下方向Ｘと直交する左右方向Ｙそれぞれに所定間隔を置いて列をなすように配されている。本実施形態では、上下方向Ｘに沿って２個のキャビティ形成面１１Ａを配してなる列が、左右方向Ｙに所定間隔を置いて６列並列に配されている。複数のキャビティ形成面１１Ｂもこれと同様に配されている。従って、図３に示す如く割型１Ａと割型１Ｂとをそれらのパーティング面ＰＬで突き合わせて組み付けた状態においては、複数（１２個）のキャビティが上下方向Ｘ及び左右方向Ｙそれぞれに所定間隔を置いて列をなすように配されている。
【００１５】
また、図３に示す如く割型１Ａ及び１Ｂを組み付けた状態においては、複数のキャビティ１０それぞれの下部に該キャビティ１０に通ずる溶融石鹸の供給路１２が配されている。供給路１２は、キャビティ１０の下部から下方に延びるランナー１２Ａと、該ランナー１２Ａと直交し且つ割型１Ａ及び１Ｂを組み付けるときの組み付け方向Ｚに延びるスプール１２Ｂとを有しており、成形型１の側面視において略Ｌ字状をしている。ランナー１２Ａは、キャビティ１０の最下部（底部）から成形型１の下端近傍まで略垂直に延びている。スプール１２Ｂは、ランナー１２Ａの下端から成形型１の外面（割型１Ｂの背面）まで略水平に延びている。後述するように溶融石鹸は、ランナー１２Ａ及びスプール１２Ｂからなる供給路１２を通じて、キャビティ１０の下部から上方へ向かって充填される。
【００１６】
図２に示すようにランナー１２Ａは、割型１Ａのパーティング面ＰＬの一部を切り欠いて形成されている。ランナー１２Ａは、円の一部が該パーティング面ＰＬに沿って切り欠かれた断面形状をしており、その径は、ランナー１２Ａの全長に亘って略一定となっている。ランナー１２Ａは一端（上端）がキャビティ形成面１１Ａで開口し、他端（下端）が閉じている。スプール１２Ｂは、割型１Ｂの所定部位に該割型１Ｂをその厚さ方向に貫通する貫通孔を穿設して形成されている。スプール１２Ｂの径は、割型１Ｂの背面側に向かうに連れ漸次縮径している。
【００１７】
図３に示すように、ランナー１２Ａが形成されている割型１Ａをそのパーティング面と反対側に位置する背面から見たときに、該ランナー１２Ａに対応する部位（ランナー形成面）に、該背面から該ランナー１２Ａに達する微細幅のスリット１３が形成されている。本実施形態においては、スリット１３は、ランナー１２Ａに対応する部位のみならず、キャビティ１０に対応する部位（キャビティ形成面１１Ａ及び１１Ｂ）にも形成されている。割型１Ａにおける複数のスリット１３は、それぞれ、キャビティ形成面１１Ａ又はランナー形成面から該割型１Ａの背面まで略水平に延びている。割型１Ｂにおける複数のスリット１３は、それぞれ、キャビティ形成面１１Ｂから該割型１Ｂの背面まで略水平に延びている。スリット１３は、後述するように、成形型１内で溶融石鹸を固化させて固形石鹸とした後に該成形型１を型開する際に利用されるもので、固形石鹸の一方の割型への吸引や空気の吹き出しに用いられる。スリット１３の幅は、好ましくは１０〜１００μｍである。
【００１８】
割型１Ａのパーティング面ＰＬ上の少なくともキャビティ形成面１１Ａを介してランナー１２Ａに対向する位置にはエアベント（図示せず）が設けられている。該エアベントは、キャビティに溶融石鹸を充填するときに該キャビティの空気を外部に排出するための脱気孔として機能する。該エアベントは割型１Ａに限らず、割型１Ｂに設置することもでき、また両割型１Ａ，１Ｂに設置することもできる。また図示していないが、両割型１Ａ，１Ｂを構成するブロックには冷却水の循環路が設けられている。
【００１９】
成形型１は、金型ユニット２に取り付けられる。具体的には、成形型１における割型１Ｂはその下部が、ベースプレート２０から立設された支持板２１に取り付けられており、固定型となっている。一方割型１Ａはその背面が、サーボモーター２２に送りねじ２３を介して接続された可動板２４に取り付けられている。サーボモーター２２は、送りねじ２３が可動板２４と直交する方向に摺動するように、ベースプレート２０から立設された支持板２５に取り付けられている。従って、割型１Ａは水平方向に移動可能な移動型となっている。成形型１は、各供給路１２が各キャビティ１０の下側に位置するように固定されている。これによって、溶融石鹸はキャビティ１０の下部から上方へ向かって充填される。
【００２０】
成形型１の型締めやキャビティ１０の圧力制御を行うサーボモーター２２は、図示しない制御装置と電気的に接続されている。該数値制御装置は、サーボモーター２２をはじめとする製造装置５全体を実質的に制御するマイクロコンピュータ等のＣＰＵと、該ＣＰＵにより実行される制御プログラムや各種データ等の必要な固定情報を格納したＲＯＭと、該ＣＰＵによる処理の実行時におけるワークエリアとして使用されるＲＡＭと、該数値制御装置のオペレーター用入力装置などを備えている。
【００２１】
割型１Ｂの背面側には、図１に示すように溶融石鹸の注入装置３が配されている。注入装置３は、複数の供給路１２それぞれに対応する複数（本実施形態では１２個）の溶融石鹸の注入部３９を備えている。複数の注入部３９は、成形型１の上下方向Ｘ及び左右方向Ｙそれぞれに所定間隔を置いて列をなすように配されており、成形型１を構成する割型１Ｂにおける複数（１２個）のスプール１２Ｂの開孔部に１対１で対応している。
【００２２】
複数の注入部３９は、それぞれ、一端が後述する循環装置４の循環管路４２に接続されている供給管３０を備えている。供給管３０の他端は、溶融石鹸の液溜まり部３１となっており、その液溜まり部３１に注入ノズル３２が突設されている。ノズル３２内には、該ノズル３２の内形状と同形状の外形を有する押し込みプラグ３３が配されている。プラグ３３は、その後端に取り付けられているエアーシリンダ３８によってノズル３２内を進退する。プラグ３３が後退することでノズル３２とプラグ３３との間に空隙が生じ、この空隙を通じて溶融石鹸が成形型１へ供給される。一方、プラグ３３が前進するとノズル３２とプラグ３３とが嵌り合って、両者間には空隙が無くなり溶融石鹸の供給が停止される。つまり、プラグ３３の進退によって、溶融石鹸が供給され、またその供給が遮断されるようになっている。
【００２３】
供給管３０における、溶融石鹸の流動方向（図１中矢印Ａで示す方向）に関して注入ノズル３２よりも上流側の位置には、定容量供給装置の一例であるシリンダ３４及びピストン３６が取り付けられている。シリンダ３４は、供給管３０と交差するように設けられている。シリンダ３４内には、該シリンダ３４を境として供給管３０の上流側又は下流側とシリンダ３４とを択一的に連通させる切り替え用のロータリーバルブ３５が配されている。これと共にシリンダ３４内には、該シリンダ内を進退可能になっているピストン３６が配されている。そして、シリンダ３４とピストン３６とによって、溶融石鹸の定容量供給装置が構成されている。ピストン３６の進退は、その後端に取り付けられているサーボモーター３７によって精密に制御されている。ピストン３６が後退することで、シリンダ３４内には、溶融石鹸を収容するための空間が形成される。この空間に溶融石鹸が充填されたのち、ピストン３６を押し込むことで、成形型１のキャビティ１０へ溶融石鹸が加圧下に充填される。キャビティ１０への溶融石鹸の供給体積は、ピストン３６の後退距離又は押し込み距離によって決定される。具体的には、１）後退前のピストン３６の位置を原点としてピストン３６の後退距離で供給体積を決定する方法、又は２）後退後のピストン３６の位置を原点としてピストン３６の押し込み距離で供給体積を決定する方法がある。計量される溶融石鹸が気泡入りである場合、これは圧縮性の流体であるので、前記１）の方法において、ピストン３６の原点の位置でシリンダ３４内に溶融石鹸ができるだけ残らないように原点を決めることが、製品重量の精度を高める点から好ましい。
【００２４】
複数の注入部３９は、ベースプレート６０から立設された枠体６１に取り付けられている。ベースプレート６０は、台座６２上に摺動自在に配されたスライダー６３の上に載置固定されている。スライダー６３は、台座６２上に載置されたサーボモーター６４に送りねじ６５を介して接続されており、サーボモーター６４の動作によって台座６２上を摺動する。これによって、複数の注入部３９が、金型ユニット２に取り付けられた成形型１に対して接離可能になっている。
【００２５】
溶融石鹸の循環装置４は、図４に示すように、貯蔵タンク４１、該貯蔵タンク４１に接続され且つ該貯蔵タンク４１内を経由するループを形成する循環管路４２、該循環管路４２の途中に介在された循環ポンプ４３を備えている。また貯蔵タンク４１には、発泡部（図示せず）において発泡された溶融石鹸の供給管路４４が接続されている。更に貯蔵タンク４１内には撹拌翼４５が設置されている。撹拌翼４５はモータ４６によって所定方向に回転する。循環管路４２には、上述した溶融石鹸の複数の注入部３９が、循環管路４２と開閉可能に連通するように接続されている。尚、図４では、各注入部３９が循環管路４２に直列に接続されているように記載されているが、両者の接続は必ずしもこのようになっているわけではない。貯蔵タンク４１及び循環管路４２を含む循環装置４並びに注入部３９には、何れも温水及びヒータなどの保温装置が取り付けられており、所定温度に保たれている。
【００２６】
以上の構成を有する製造装置５を用いた気泡入り石鹸の製造方法について説明する。先ず循環装置４による溶融石鹸の循環について図４を参照しながら説明すると、図示しない発泡部において発泡されて、無数の気泡が分散含有されている溶融石鹸は、供給管路４４を通じて貯蔵タンク４１内に貯えられる。貯蔵タンク４１内において溶融石鹸は、撹拌翼４５によって撹拌されて、気泡の分散状態が均一に保たれる。溶融石鹸の一部は、循環ポンプ４３によって循環管路４２内に送り込まれる。その結果、貯蔵タンク４１内に貯えられている溶融石鹸は、貯蔵タンク４１を経由して循環管路４２内を循環する。この循環によって、たとえ何らかのトラブルが発生して気泡入り石鹸製造の作業が停止しても、溶融石鹸が配管系内で停滞することがなくなり、溶融石鹸に剪断力が常に加わった状態が維持され、気泡と液体分とが分離状態となることが防止される。特に、本実施態様においては、溶融石鹸を循環させることで剪断力を加えるので、例えば溶融石鹸の流速を制御して溶融石鹸に剪断力を加える時間を制御できるという利点がある。つまり気泡を含む溶融石鹸のような保存安定性の低い圧縮性流体に長時間剪断力を加え続けることで気泡の状態を保持させることができる。一方、剪断力を加えないと、気泡の合一や気液の分離が起こることが避けられない。このように、溶融石鹸を循環させる場合に、剪断力を加える時間を制御することで、溶融石鹸に効果的に剪断力を加えることができ、その結果、貯蔵タンク４１内の気泡入り石鹸における気泡の分散状態を良好にすることができ、且つその良好な状態を長時間保つことができる。貯蔵タンク４１における撹拌翼４５による撹拌によっても、気泡と液体分との分離はある程度防止できるが十分とはいえない。撹拌翼４５によって気液分離や気泡の合一が発生しないように溶融石鹸を撹拌すると、溶融石鹸が気泡を巻き込みその比重が変動してしまう。従って、貯蔵タンク４１内では気泡を混入させない緩やかな撹拌を行い、気泡と液体分との分離防止は、循環管路４２内の循環によって行うことが好ましい。
【００２７】
無数の気泡を分散含有する溶融石鹸の調製方法としては、例えば本出願人の先に出願に係る特開平１１−４３６９９号公報の第２欄１５行〜第５欄１行に記載されている方法を用いることができる。溶融石鹸の発泡には各種気体を用いることができる。特に、不活性気体、とりわけ窒素ガス等の非酸化性の不活性ガスを用いることで、溶融石鹸の加熱に起因して、その配合成分が酸化分解することで発生する異臭等を効果的に防止することができる。発泡に不活性気体を用いることは、気泡入り石鹸の配合成分として、酸化分解し易い香料成分が配合されている場合に特に有効である。
【００２８】
成形開始前に、金型ユニット２のサーボモーター２２を動作させて送りねじ２３を押し出して、図５に示すように割型１Ａと割型１Ｂとを型閉する。両割型には、前述した冷却水の循環路に水を循環させておく。また、成形型１における割型１Ｂの背面側に注入装置３を配置し、該注入装置３のサーボモーター６４を動作させてスライダー６３を摺動させて、図５に示すように複数の注入部３９それぞれにおける注入ノズル３２の先端と、割型１Ｂにおける複数のスプール１２Ｂそれぞれの開孔部とを１対１で接続する。
【００２９】
図５に示す状態においては、各注入部３９におけるシリンダ３４と循環管路４２との連通が、ロータリーバルブ３５によって遮断されている。シリンダ３４内に配されているピストン３６は所定の位置に留まっている。またこの状態においては、図６に示すように、各注入部３９における押し込みプラグ３３はノズル３２内に完全に挿入されており、溶融石鹸が供給されないようになっている。
【００３０】
この状態下に、循環管路４２を循環する溶融石鹸は、その一部が、各注入部３９へ送り込まれる。溶融石鹸を各注入部３９へ送り込むには、ロータリーバルブ３５を所定角度回転させてシリンダ３４と循環管路４２とを連通させる。これと共にサーボモーター３７を作動させてピストン３６を後退させる。これによってシリンダ３４内に空間が形成され、その空間内に溶融石鹸が流入する。ピストン３６の後退は、所定量の溶融石鹸がシリンダ３４内に充填されるまで続けられる。
【００３１】
所定量の溶融石鹸がシリンダ３４内に充填されたら、サーボモーター３７の作動を停止し、ピストン３６の後退を停止する。次に、ロータリーバルブ３５を所定角度反転させてシリンダ３４と循環管路４２との連通を遮断し且つシリンダ３４とノズル３２とを連通させる。引き続き、エアーシリンダ３８を作動させてノズル３２内からプラグ３３を引き抜き、両者間に空隙を形成する。この状態を図７に示す。これによって、シリンダ３４、供給管３０、液溜まり部３１及びノズル３２並びにスプール１２Ｂ、ランナー１２Ａ及びキャビティ１０からなる溶融石鹸の供給路が形成される。この状態下にサーボモーター３７を作動させてシリンダ３４内のピストン３６を押し込む。これによって、シリンダ３４内に充填されていた溶融石鹸が前記供給路を通じて成形型１のキャビティ１０に加圧注入される。溶融石鹸の供給量がピストン３４のストローク量で決定されることは前述の通りであるが、そのストローク量はサーボモーター３７によって精密に制御される。このような溶融石鹸の注入操作は、複数のキャビティ１０それぞれにおいて略同時になされる。各キャビティ１０に溶融石鹸が満たされるにつれて、キャビティ１０の空気は前記エアベント（図示せず）から外部に排出され、溶融石鹸に置換されていく。成形型１において、溶融石鹸は供給路１２（ランナー１２Ａ及びスプール１２Ｂ）を通じてキャビティ１０の下部から上方へ向かって充填されるため、溶融石鹸の脱泡がより確実に行われる。
【００３２】
本実施態様においては、図８に示すように、溶融石鹸はキャビティ１０のみならずこれに通ずる供給路１２（ランナー１２Ａ及びスプール１２Ｂ）にも充填される。最終的に製品とされるのはキャビティ１０に充填された溶融石鹸のみであるが、このように溶融石鹸の注入量をキャビティ１０の容積よりも多くして供給路１２内にも溶融石鹸を充填することにより、その固化に際しての収縮やひけの発生が防止されると共に、特許文献１及び２に記載の如きゲートピン方式の製造方法において問題になっていた、石鹸の歪みや汚れの発生が防止され、高品質の石鹸が得られるようになる。
【００３３】
各キャビティ１０及び各供給路１２への所定量の溶融石鹸の注入が完了したら、再び各注入部３９における押し込みプラグ３３をノズル３２内に完全に挿入する（図６参照）。そして、この状態下に成形型１内の溶融石鹸を冷却固化させる。上述した通り割型１Ａ，１Ｂは冷却水の循環によって所定温度に冷却されており、これによって各キャビティ１０及び各供給路１２内の溶融石鹸の冷却固化が促進される。
【００３４】
各キャビティ１０に充填された溶融石鹸にかかる圧力は特に制限されないが、好ましくは０．２ＭＰａ以下である。前記圧力は、例えばキャビティ１０に公知の圧力センサーを設けることで測定される。一般に、前記圧力が高くなると、溶融石鹸の固化速度が速まるため生産性は向上するが、溶融石鹸の固化に際して収縮やひけが発生し、所望の形状が得られなくなる場合がある。また、製造する石鹸の種類によっては前記圧力が低い方が好ましい場合があり、例えば本実施態様のように気泡入りの石鹸を製造する場合には、冷却固化後の成形型の型開時における石鹸の爆発の回避等の観点から、前記圧力を前記範囲に調整することが好ましい。
【００３５】
溶融石鹸が固化したら、図９に示すように、金型ユニット２を後退（図９中、右側に移動）させ、注入装置３を割型１Ｂから取り外すと共に、サーボモーター２２を動作させて送りねじ２３を引き込み、両割型１Ａ，１Ｂを型開する。このとき、割型１Ａのキャビティ形成面１１Ａ及び前記ランナー形成面に形成されているスリット１３（図３参照）を通じて吸引を行う。これと共に割型１Ｂのキャビティ形成面１１Ｂに形成されているスリット１３を通じて該キャビティ形成面１１Ｂから固形石鹸Ｓに向けて空気を吹き付け、該キャビティ形成面１１Ｂからの固形石鹸Ｓの離型を促進させる。これらの操作によって、各固形石鹸Ｓを割型１Ａのキャビティ形成面１１Ａ及び前記ランナー形成面に保持させる。
【００３６】
尚、溶融石鹸の冷却固化後に成形型を型開する時期に特に制限はないが、石鹸の内部までが固化してから型開するよりも、もっと早い段階、例えば石鹸の表層部は固化しているが内部は未固化の状態で型開する方が、石鹸は確実に割型１Ａ側に保持される。
【００３７】
引き続き、割型１Ａに保持されている各固形石鹸Ｓを所定の把持手段（図示せず）によって取り出す。このとき、割型１Ａに形成されているスリット１３を通じてキャビティ形成面１１Ａ及び前記ランナー形成面から固形石鹸Ｓに向けて空気を吹き付け、割型１Ａからの固形石鹸Ｓの離型を促進させる。こうして、固形石鹸Ｓが複数（本実施態様では１２個）同時に得られる。その後、割型１Ａと割型１Ｂとを型閉して図５に示す状態に復帰させ、これまでに述べた操作を繰り返す。
【００３８】
このようにして成形型１から取り出された固形石鹸Ｓは、図１０に示すように、キャビティ１０内で溶融石鹸が固化された部分Ｓ１と、供給路１２（ランナー１２Ａ及びスプール１２Ｂ）内で溶融石鹸が固化された部分Ｓ２とを含んでいる。これに対し、特許文献１及び２に記載の如きゲートピン方式の製造方法においては、溶融石鹸の冷却固化を開始する時点で既に供給路（ゲート）内の溶融石鹸はゲートピンによってキャビティ内に押し出されているため、成形型から取り出される固形石鹸は部分Ｓ１のみからなり、部分Ｓ２を含んでいない。このようなゲートピン方式で得られる石鹸は、上述したゲートピンによる残存溶融石鹸の押し出し操作に起因して、ゲート（ランナー）の周辺に位置していた部位に、歪みやゲート内面の磨耗等による汚れが発生しやすいという問題がある。本実施態様においては、成形型１から取り出される固形石鹸Ｓに部分Ｓ２を具備させることで、ゲートピン方式におけるこのような問題を解消している。
【００３９】
成形型１から固形石鹸Ｓを取り出した後、その部分Ｓ１と部分Ｓ２との境界部を所定の切断手段（図示せず）によって切断し、部分Ｓ１を最終製品とする。部分Ｓ２は回収して新たな石鹸の製造に利用することができる。
【００４０】
本実施形態の石鹸の製造装置５によれば、ひけや歪みや汚れが少なく均質に成形された高品質の気泡入り石鹸を、効率良く低コストで製造することができる。また、本実施形態の製造装置５は、従来の製造装置では必須とされていたゲートピンやその摺動装置を具備していないため、一度に多数個の石鹸を製造可能なものでありながら比較的コンパクトであり、設置スペースを確保しやすい。
【００４１】
気泡入りの石鹸を構成する配合成分としては、例えば、脂肪酸石鹸、非イオン系界面活性剤、無機塩、ポリオール類、非石鹸系のアニオン界面活性剤、遊離脂肪酸、香料、水等が挙げられる。更に、抗菌剤、顔料、染料、油剤、植物エキス等の添加物を必要に応じて適宜配合してもよい。
【００４２】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、成形型１における複数のキャビティ１０の数及び配列は前記実施形態に制限されず、適宜設定することができる。また、前記実施形態では固形石鹸の一方の割型への吸引や空気の吹き出し用にスリット１３を形成していたが、このようなスリットは形成しなくても良く、またスリット１３に代えて、あるいはスリット１３と共に、前記キャビティ形成面及び前記ランナー形成面に微小孔を形成しても良い。
【００４３】
また、固形石鹸Ｓを一方の割型１Ａにより確実に保持させるために、割型１Ａにおけるキャビティ形成面１１Ａの表面積を、割型１Ｂにおけるキャビティ形成面１１Ｂの表面積よりも大きくしても良い。両者の表面積に差を設ける方法としては、例えば両者で表面粗さを異ならせる方法が挙げられる。
【００４４】
また、前記実施形態は気泡入り石鹸の製造方法に係るものであったが、本発明はこれ以外の石鹸の製造にも同様に適用できることは言うまでもない。尤も、本発明は、気泡入り石鹸の製造に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の石鹸の製造装置の一実施形態における成形型、金型ユニット及び注入装置を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す製造装置における成形型の型開状態を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す成形型の割型を組み付けた状態で模式的に示す側面図である。
【図４】図４は、図１に示す製造装置における溶融石鹸の循環装置を示す模式図である。
【図５】図５は、図１に示す製造装置の成形開始時の状態を示す模式図である。
【図６】図６は、図５の要部拡大図である。
【図７】図７は、成形型の内部に溶融石鹸を注入する状態を模式的に示す図６相当図である。
【図８】図８は、図１に示す製造装置において成形型の内部への溶融石鹸の充填が完了した状態を示す模式図である。
【図９】図９は、図１に示す製造装置において成形型を型開した状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は、図１に示す製造装置を用いて製造された石鹸を模式的に示す側面図である。
【図１１】図１１は、従来の石鹸の製造装置の要部を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 成形型
１Ａ，１Ｂ 割型
２ 金型ユニット
３ 注入装置
４ 循環装置
５ 製造装置
１０ キャビティ
１２ 供給路
１２Ａ ランナー
１２Ｂ スプール
１３ スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は石鹸の成形型、製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定形状のキャビティ及び該キャビティに通ずる溶融石鹸の供給路を備えた成形型を具備する石鹸の製造装置が知られている。本出願人は、斯かる製造装置の改良技術に関し、成形型への溶融石鹸の充填が完了した時点において、成形型の供給路内に溶融石鹸が滞留したり残存したりすることが無い石鹸の製造装置を先に提案している（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００３】
図１１には、前記製造装置の一実施形態の要部が模式的に示されている。図１１に示す製造装置は、一組の割型を組み付けてなる成形型５０と、該成形型５０の内部に溶融石鹸を注入する注入装置（図示せず）とを備え、該成形型５０が、所定形状のキャビティ５１及び該キャビティ５１に通ずる溶融石鹸の供給路５２を備えている。供給路５２は溶融石鹸の供給孔（スプール）５３及びゲート（ランナー）５４を含み、該ゲート５４内に、供給孔５３とキャビティ５１との連通を遮断させるゲートピン５５が進退可能に配されている。斯かる構成の製造装置５０においては、図１１に示すように、所定量の溶融石鹸のキャビティ５１内への注入が完了した時点でシリンダ５６を動作させてピストン５７をキャビティ５１へ押し出し、該ピストン５７に接続されているゲートピン５５をゲート５４内に進入させることによって、該ゲート５４内に残存している溶融石鹸をキャビティ５１内に注入する。これにより、成形型５０への溶融石鹸の充填が完了した時点において、供給路５２内に溶融石鹸が滞留したり残存したりすることが防止されるため、次回の成形に先立ち、供給路５２内で固化した石鹸を除去する必要が無く、生産性が高まると共に、均質な石鹸が得られるようになる。
【０００４】
しかし、上述したゲートピン方式の製造方法は、生産性を高める目的で、成形型内のキャビティを複数にして一度で複数個の石鹸が製造できるようにしようとすると、装置の大型化を招くという問題がある。即ち、ゲートピン方式の製造方法においては、前記のシリンダ５６及びピストン５７の如き、ゲートピンをゲート内で摺動させる摺動装置が必要であり、成形型内のキャビティを複数にする場合には、複数のキャビティそれぞれのゲートピンに対応した複数の摺動装置が必要であるため、成形型の大型化、延いては製造装置の大型化を招きやすい。成形型あるいは製造装置が大型化すると、重量も相当重くなるため、設置スペースを確保しにくくなるなどの不都合が生じる。
【０００５】
また、ゲートピン方式の製造方法で得られた石鹸は、上述したように、所定量の溶融石鹸のキャビティへの注入完了後にゲートピンによってゲート内に残存している溶融石鹸をキャビティに注入する工程を経て製造されているため、特に該石鹸におけるゲートの周辺に位置していた部位に、歪みやゲート内面の磨耗等による汚れが発生しやすく、品質の点でも改善の余地があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−８９６５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７６６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は、製造装置の大型化を招かずに、歪みや汚れの少ない高品質の石鹸を効率良く製造することができる石鹸の成形型、製造装置及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一組の割型が組み付けられて内部に成形用のキャビティが複数形成される石鹸の成形型であって、前記一組の割型を組み付けた状態において、複数の前記キャビティが前記成形型の上下方向に所定間隔を置いて列をなすように配されており、且つ複数の該キャビティそれぞれの下部に該キャビティに通ずる溶融石鹸の供給路が配され、該溶融石鹸が該供給路を通じて該キャビティの該下部から上方へ向かって充填されるようになしてあり、前記供給路が、前記キャビティの前記下部から下方に延びるランナーと、該ランナーと直交し且つ前記一組の割型を組み付けるときの組み付け方向に延びるスプールとを有している石鹸の成形型を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００９】
また本発明は、前記成形型と、該成形型の前記キャビティに溶融石鹸を注入する注入装置とを備えている石鹸の製造装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【００１０】
また本発明は、前記成形型を用いた石鹸の製造方法であって、複数の前記キャビティそれぞれに前記供給路を通じて溶融石鹸を充填して固化させる工程を備え、該キャビティに充填された溶融石鹸にかかる圧力が０．２ＭＰａ以下である石鹸の製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造装置の大型化を招かずに、歪みや汚れの少ない高品質の石鹸を効率良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき図面を参照して説明する。図１には、本発明の石鹸の成形型を備えた本発明の石鹸の製造装置の一実施形態の要部が示されている。図１に示す本実施形態の製造装置５は、成形型１と、該成形型１を開閉させる金型ユニット２と、該成形型１の内部（キャビティ）に溶融石鹸を注入する注入装置３と、溶融石鹸の循環装置４（図４参照）とを備えている。本実施形態の製造装置５は、気泡入りの石鹸の製造に好適に用いられる。
【００１３】
成形型１は、図２に示すように、二個一組の割型１Ａ及び割型１Ｂで構成されている。各割型は金属等の剛体からなる矩形ブロック状の形態をしており、それぞれのパーティング面ＰＬに凹状のキャビティの形成面１１Ａ及び１１Ｂがそれぞれ複数形成されている。各キャビティの形成面（以下、キャビティ形成面ともいう）１１Ａ，１１Ｂは、割型１Ａと割型１Ｂとをそれらのパーティング面ＰＬで突き合わせて組み合わせたとき、図３に示すように、製造すべき石鹸の形状に合致した形状のキャビティ１０が複数（本実施形態では１２個）形成されるように設けられている。
【００１４】
複数のキャビティ形成面１１Ａは、成形型の上下方向Ｘ及び該上下方向Ｘと直交する左右方向Ｙそれぞれに所定間隔を置いて列をなすように配されている。本実施形態では、上下方向Ｘに沿って２個のキャビティ形成面１１Ａを配してなる列が、左右方向Ｙに所定間隔を置いて６列並列に配されている。複数のキャビティ形成面１１Ｂもこれと同様に配されている。従って、図３に示す如く割型１Ａと割型１Ｂとをそれらのパーティング面ＰＬで突き合わせて組み付けた状態においては、複数（１２個）のキャビティが上下方向Ｘ及び左右方向Ｙそれぞれに所定間隔を置いて列をなすように配されている。
【００１５】
また、図３に示す如く割型１Ａ及び１Ｂを組み付けた状態においては、複数のキャビティ１０それぞれの下部に該キャビティ１０に通ずる溶融石鹸の供給路１２が配されている。供給路１２は、キャビティ１０の下部から下方に延びるランナー１２Ａと、該ランナー１２Ａと直交し且つ割型１Ａ及び１Ｂを組み付けるときの組み付け方向Ｚに延びるスプール１２Ｂとを有しており、成形型１の側面視において略Ｌ字状をしている。ランナー１２Ａは、キャビティ１０の最下部（底部）から成形型１の下端近傍まで略垂直に延びている。スプール１２Ｂは、ランナー１２Ａの下端から成形型１の外面（割型１Ｂの背面）まで略水平に延びている。後述するように溶融石鹸は、ランナー１２Ａ及びスプール１２Ｂからなる供給路１２を通じて、キャビティ１０の下部から上方へ向かって充填される。
【００１６】
図２に示すようにランナー１２Ａは、割型１Ａのパーティング面ＰＬの一部を切り欠いて形成されている。ランナー１２Ａは、円の一部が該パーティング面ＰＬに沿って切り欠かれた断面形状をしており、その径は、ランナー１２Ａの全長に亘って略一定となっている。ランナー１２Ａは一端（上端）がキャビティ形成面１１Ａで開口し、他端（下端）が閉じている。スプール１２Ｂは、割型１Ｂの所定部位に該割型１Ｂをその厚さ方向に貫通する貫通孔を穿設して形成されている。スプール１２Ｂの径は、割型１Ｂの背面側に向かうに連れ漸次縮径している。
【００１７】
図３に示すように、ランナー１２Ａが形成されている割型１Ａをそのパーティング面と反対側に位置する背面から見たときに、該ランナー１２Ａに対応する部位（ランナー形成面）に、該背面から該ランナー１２Ａに達する微細幅のスリット１３が形成されている。本実施形態においては、スリット１３は、ランナー１２Ａに対応する部位のみならず、キャビティ１０に対応する部位（キャビティ形成面１１Ａ及び１１Ｂ）にも形成されている。割型１Ａにおける複数のスリット１３は、それぞれ、キャビティ形成面１１Ａ又はランナー形成面から該割型１Ａの背面まで略水平に延びている。割型１Ｂにおける複数のスリット１３は、それぞれ、キャビティ形成面１１Ｂから該割型１Ｂの背面まで略水平に延びている。スリット１３は、後述するように、成形型１内で溶融石鹸を固化させて固形石鹸とした後に該成形型１を型開する際に利用されるもので、固形石鹸の一方の割型への吸引や空気の吹き出しに用いられる。スリット１３の幅は、好ましくは１０〜１００μｍである。
【００１８】
割型１Ａのパーティング面ＰＬ上の少なくともキャビティ形成面１１Ａを介してランナー１２Ａに対向する位置にはエアベント（図示せず）が設けられている。該エアベントは、キャビティに溶融石鹸を充填するときに該キャビティの空気を外部に排出するための脱気孔として機能する。該エアベントは割型１Ａに限らず、割型１Ｂに設置することもでき、また両割型１Ａ，１Ｂに設置することもできる。また図示していないが、両割型１Ａ，１Ｂを構成するブロックには冷却水の循環路が設けられている。
【００１９】
成形型１は、金型ユニット２に取り付けられる。具体的には、成形型１における割型１Ｂはその下部が、ベースプレート２０から立設された支持板２１に取り付けられており、固定型となっている。一方割型１Ａはその背面が、サーボモーター２２に送りねじ２３を介して接続された可動板２４に取り付けられている。サーボモーター２２は、送りねじ２３が可動板２４と直交する方向に摺動するように、ベースプレート２０から立設された支持板２５に取り付けられている。従って、割型１Ａは水平方向に移動可能な移動型となっている。成形型１は、各供給路１２が各キャビティ１０の下側に位置するように固定されている。これによって、溶融石鹸はキャビティ１０の下部から上方へ向かって充填される。
【００２０】
成形型１の型締めやキャビティ１０の圧力制御を行うサーボモーター２２は、図示しない制御装置と電気的に接続されている。該数値制御装置は、サーボモーター２２をはじめとする製造装置５全体を実質的に制御するマイクロコンピュータ等のＣＰＵと、該ＣＰＵにより実行される制御プログラムや各種データ等の必要な固定情報を格納したＲＯＭと、該ＣＰＵによる処理の実行時におけるワークエリアとして使用されるＲＡＭと、該数値制御装置のオペレーター用入力装置などを備えている。
【００２１】
割型１Ｂの背面側には、図１に示すように溶融石鹸の注入装置３が配されている。注入装置３は、複数の供給路１２それぞれに対応する複数（本実施形態では１２個）の溶融石鹸の注入部３９を備えている。複数の注入部３９は、成形型１の上下方向Ｘ及び左右方向Ｙそれぞれに所定間隔を置いて列をなすように配されており、成形型１を構成する割型１Ｂにおける複数（１２個）のスプール１２Ｂの開孔部に１対１で対応している。
【００２２】
複数の注入部３９は、それぞれ、一端が後述する循環装置４の循環管路４２に接続されている供給管３０を備えている。供給管３０の他端は、溶融石鹸の液溜まり部３１となっており、その液溜まり部３１に注入ノズル３２が突設されている。ノズル３２内には、該ノズル３２の内形状と同形状の外形を有する押し込みプラグ３３が配されている。プラグ３３は、その後端に取り付けられているエアーシリンダ３８によってノズル３２内を進退する。プラグ３３が後退することでノズル３２とプラグ３３との間に空隙が生じ、この空隙を通じて溶融石鹸が成形型１へ供給される。一方、プラグ３３が前進するとノズル３２とプラグ３３とが嵌り合って、両者間には空隙が無くなり溶融石鹸の供給が停止される。つまり、プラグ３３の進退によって、溶融石鹸が供給され、またその供給が遮断されるようになっている。
【００２３】
供給管３０における、溶融石鹸の流動方向（図１中矢印Ａで示す方向）に関して注入ノズル３２よりも上流側の位置には、定容量供給装置の一例であるシリンダ３４及びピストン３６が取り付けられている。シリンダ３４は、供給管３０と交差するように設けられている。シリンダ３４内には、該シリンダ３４を境として供給管３０の上流側又は下流側とシリンダ３４とを択一的に連通させる切り替え用のロータリーバルブ３５が配されている。これと共にシリンダ３４内には、該シリンダ内を進退可能になっているピストン３６が配されている。そして、シリンダ３４とピストン３６とによって、溶融石鹸の定容量供給装置が構成されている。ピストン３６の進退は、その後端に取り付けられているサーボモーター３７によって精密に制御されている。ピストン３６が後退することで、シリンダ３４内には、溶融石鹸を収容するための空間が形成される。この空間に溶融石鹸が充填されたのち、ピストン３６を押し込むことで、成形型１のキャビティ１０へ溶融石鹸が加圧下に充填される。キャビティ１０への溶融石鹸の供給体積は、ピストン３６の後退距離又は押し込み距離によって決定される。具体的には、１）後退前のピストン３６の位置を原点としてピストン３６の後退距離で供給体積を決定する方法、又は２）後退後のピストン３６の位置を原点としてピストン３６の押し込み距離で供給体積を決定する方法がある。計量される溶融石鹸が気泡入りである場合、これは圧縮性の流体であるので、前記１）の方法において、ピストン３６の原点の位置でシリンダ３４内に溶融石鹸ができるだけ残らないように原点を決めることが、製品重量の精度を高める点から好ましい。
【００２４】
複数の注入部３９は、ベースプレート６０から立設された枠体６１に取り付けられている。ベースプレート６０は、台座６２上に摺動自在に配されたスライダー６３の上に載置固定されている。スライダー６３は、台座６２上に載置されたサーボモーター６４に送りねじ６５を介して接続されており、サーボモーター６４の動作によって台座６２上を摺動する。これによって、複数の注入部３９が、金型ユニット２に取り付けられた成形型１に対して接離可能になっている。
【００２５】
溶融石鹸の循環装置４は、図４に示すように、貯蔵タンク４１、該貯蔵タンク４１に接続され且つ該貯蔵タンク４１内を経由するループを形成する循環管路４２、該循環管路４２の途中に介在された循環ポンプ４３を備えている。また貯蔵タンク４１には、発泡部（図示せず）において発泡された溶融石鹸の供給管路４４が接続されている。更に貯蔵タンク４１内には撹拌翼４５が設置されている。撹拌翼４５はモータ４６によって所定方向に回転する。循環管路４２には、上述した溶融石鹸の複数の注入部３９が、循環管路４２と開閉可能に連通するように接続されている。尚、図４では、各注入部３９が循環管路４２に直列に接続されているように記載されているが、両者の接続は必ずしもこのようになっているわけではない。貯蔵タンク４１及び循環管路４２を含む循環装置４並びに注入部３９には、何れも温水及びヒータなどの保温装置が取り付けられており、所定温度に保たれている。
【００２６】
以上の構成を有する製造装置５を用いた気泡入り石鹸の製造方法について説明する。先ず循環装置４による溶融石鹸の循環について図４を参照しながら説明すると、図示しない発泡部において発泡されて、無数の気泡が分散含有されている溶融石鹸は、供給管路４４を通じて貯蔵タンク４１内に貯えられる。貯蔵タンク４１内において溶融石鹸は、撹拌翼４５によって撹拌されて、気泡の分散状態が均一に保たれる。溶融石鹸の一部は、循環ポンプ４３によって循環管路４２内に送り込まれる。その結果、貯蔵タンク４１内に貯えられている溶融石鹸は、貯蔵タンク４１を経由して循環管路４２内を循環する。この循環によって、たとえ何らかのトラブルが発生して気泡入り石鹸製造の作業が停止しても、溶融石鹸が配管系内で停滞することがなくなり、溶融石鹸に剪断力が常に加わった状態が維持され、気泡と液体分とが分離状態となることが防止される。特に、本実施態様においては、溶融石鹸を循環させることで剪断力を加えるので、例えば溶融石鹸の流速を制御して溶融石鹸に剪断力を加える時間を制御できるという利点がある。つまり気泡を含む溶融石鹸のような保存安定性の低い圧縮性流体に長時間剪断力を加え続けることで気泡の状態を保持させることができる。一方、剪断力を加えないと、気泡の合一や気液の分離が起こることが避けられない。このように、溶融石鹸を循環させる場合に、剪断力を加える時間を制御することで、溶融石鹸に効果的に剪断力を加えることができ、その結果、貯蔵タンク４１内の気泡入り石鹸における気泡の分散状態を良好にすることができ、且つその良好な状態を長時間保つことができる。貯蔵タンク４１における撹拌翼４５による撹拌によっても、気泡と液体分との分離はある程度防止できるが十分とはいえない。撹拌翼４５によって気液分離や気泡の合一が発生しないように溶融石鹸を撹拌すると、溶融石鹸が気泡を巻き込みその比重が変動してしまう。従って、貯蔵タンク４１内では気泡を混入させない緩やかな撹拌を行い、気泡と液体分との分離防止は、循環管路４２内の循環によって行うことが好ましい。
【００２７】
無数の気泡を分散含有する溶融石鹸の調製方法としては、例えば本出願人の先に出願に係る特開平１１−４３６９９号公報の第２欄１５行〜第５欄１行に記載されている方法を用いることができる。溶融石鹸の発泡には各種気体を用いることができる。特に、不活性気体、とりわけ窒素ガス等の非酸化性の不活性ガスを用いることで、溶融石鹸の加熱に起因して、その配合成分が酸化分解することで発生する異臭等を効果的に防止することができる。発泡に不活性気体を用いることは、気泡入り石鹸の配合成分として、酸化分解し易い香料成分が配合されている場合に特に有効である。
【００２８】
成形開始前に、金型ユニット２のサーボモーター２２を動作させて送りねじ２３を押し出して、図５に示すように割型１Ａと割型１Ｂとを型閉する。両割型には、前述した冷却水の循環路に水を循環させておく。また、成形型１における割型１Ｂの背面側に注入装置３を配置し、該注入装置３のサーボモーター６４を動作させてスライダー６３を摺動させて、図５に示すように複数の注入部３９それぞれにおける注入ノズル３２の先端と、割型１Ｂにおける複数のスプール１２Ｂそれぞれの開孔部とを１対１で接続する。
【００２９】
図５に示す状態においては、各注入部３９におけるシリンダ３４と循環管路４２との連通が、ロータリーバルブ３５によって遮断されている。シリンダ３４内に配されているピストン３６は所定の位置に留まっている。またこの状態においては、図６に示すように、各注入部３９における押し込みプラグ３３はノズル３２内に完全に挿入されており、溶融石鹸が供給されないようになっている。
【００３０】
この状態下に、循環管路４２を循環する溶融石鹸は、その一部が、各注入部３９へ送り込まれる。溶融石鹸を各注入部３９へ送り込むには、ロータリーバルブ３５を所定角度回転させてシリンダ３４と循環管路４２とを連通させる。これと共にサーボモーター３７を作動させてピストン３６を後退させる。これによってシリンダ３４内に空間が形成され、その空間内に溶融石鹸が流入する。ピストン３６の後退は、所定量の溶融石鹸がシリンダ３４内に充填されるまで続けられる。
【００３１】
所定量の溶融石鹸がシリンダ３４内に充填されたら、サーボモーター３７の作動を停止し、ピストン３６の後退を停止する。次に、ロータリーバルブ３５を所定角度反転させてシリンダ３４と循環管路４２との連通を遮断し且つシリンダ３４とノズル３２とを連通させる。引き続き、エアーシリンダ３８を作動させてノズル３２内からプラグ３３を引き抜き、両者間に空隙を形成する。この状態を図７に示す。これによって、シリンダ３４、供給管３０、液溜まり部３１及びノズル３２並びにスプール１２Ｂ、ランナー１２Ａ及びキャビティ１０からなる溶融石鹸の供給路が形成される。この状態下にサーボモーター３７を作動させてシリンダ３４内のピストン３６を押し込む。これによって、シリンダ３４内に充填されていた溶融石鹸が前記供給路を通じて成形型１のキャビティ１０に加圧注入される。溶融石鹸の供給量がピストン３４のストローク量で決定されることは前述の通りであるが、そのストローク量はサーボモーター３７によって精密に制御される。このような溶融石鹸の注入操作は、複数のキャビティ１０それぞれにおいて略同時になされる。各キャビティ１０に溶融石鹸が満たされるにつれて、キャビティ１０の空気は前記エアベント（図示せず）から外部に排出され、溶融石鹸に置換されていく。成形型１において、溶融石鹸は供給路１２（ランナー１２Ａ及びスプール１２Ｂ）を通じてキャビティ１０の下部から上方へ向かって充填されるため、溶融石鹸の脱泡がより確実に行われる。
【００３２】
本実施態様においては、図８に示すように、溶融石鹸はキャビティ１０のみならずこれに通ずる供給路１２（ランナー１２Ａ及びスプール１２Ｂ）にも充填される。最終的に製品とされるのはキャビティ１０に充填された溶融石鹸のみであるが、このように溶融石鹸の注入量をキャビティ１０の容積よりも多くして供給路１２内にも溶融石鹸を充填することにより、その固化に際しての収縮やひけの発生が防止されると共に、特許文献１及び２に記載の如きゲートピン方式の製造方法において問題になっていた、石鹸の歪みや汚れの発生が防止され、高品質の石鹸が得られるようになる。
【００３３】
各キャビティ１０及び各供給路１２への所定量の溶融石鹸の注入が完了したら、再び各注入部３９における押し込みプラグ３３をノズル３２内に完全に挿入する（図６参照）。そして、この状態下に成形型１内の溶融石鹸を冷却固化させる。上述した通り割型１Ａ，１Ｂは冷却水の循環によって所定温度に冷却されており、これによって各キャビティ１０及び各供給路１２内の溶融石鹸の冷却固化が促進される。
【００３４】
各キャビティ１０に充填された溶融石鹸にかかる圧力は特に制限されないが、好ましくは０．２ＭＰａ以下である。前記圧力は、例えばキャビティ１０に公知の圧力センサーを設けることで測定される。一般に、前記圧力が高くなると、溶融石鹸の固化速度が速まるため生産性は向上するが、溶融石鹸の固化に際して収縮やひけが発生し、所望の形状が得られなくなる場合がある。また、製造する石鹸の種類によっては前記圧力が低い方が好ましい場合があり、例えば本実施態様のように気泡入りの石鹸を製造する場合には、冷却固化後の成形型の型開時における石鹸の爆発の回避等の観点から、前記圧力を前記範囲に調整することが好ましい。
【００３５】
溶融石鹸が固化したら、図９に示すように、金型ユニット２を後退（図９中、右側に移動）させ、注入装置３を割型１Ｂから取り外すと共に、サーボモーター２２を動作させて送りねじ２３を引き込み、両割型１Ａ，１Ｂを型開する。このとき、割型１Ａのキャビティ形成面１１Ａ及び前記ランナー形成面に形成されているスリット１３（図３参照）を通じて吸引を行う。これと共に割型１Ｂのキャビティ形成面１１Ｂに形成されているスリット１３を通じて該キャビティ形成面１１Ｂから固形石鹸Ｓに向けて空気を吹き付け、該キャビティ形成面１１Ｂからの固形石鹸Ｓの離型を促進させる。これらの操作によって、各固形石鹸Ｓを割型１Ａのキャビティ形成面１１Ａ及び前記ランナー形成面に保持させる。
【００３６】
尚、溶融石鹸の冷却固化後に成形型を型開する時期に特に制限はないが、石鹸の内部までが固化してから型開するよりも、もっと早い段階、例えば石鹸の表層部は固化しているが内部は未固化の状態で型開する方が、石鹸は確実に割型１Ａ側に保持される。
【００３７】
引き続き、割型１Ａに保持されている各固形石鹸Ｓを所定の把持手段（図示せず）によって取り出す。このとき、割型１Ａに形成されているスリット１３を通じてキャビティ形成面１１Ａ及び前記ランナー形成面から固形石鹸Ｓに向けて空気を吹き付け、割型１Ａからの固形石鹸Ｓの離型を促進させる。こうして、固形石鹸Ｓが複数（本実施態様では１２個）同時に得られる。その後、割型１Ａと割型１Ｂとを型閉して図５に示す状態に復帰させ、これまでに述べた操作を繰り返す。
【００３８】
このようにして成形型１から取り出された固形石鹸Ｓは、図１０に示すように、キャビティ１０内で溶融石鹸が固化された部分Ｓ１と、供給路１２（ランナー１２Ａ及びスプール１２Ｂ）内で溶融石鹸が固化された部分Ｓ２とを含んでいる。これに対し、特許文献１及び２に記載の如きゲートピン方式の製造方法においては、溶融石鹸の冷却固化を開始する時点で既に供給路（ゲート）内の溶融石鹸はゲートピンによってキャビティ内に押し出されているため、成形型から取り出される固形石鹸は部分Ｓ１のみからなり、部分Ｓ２を含んでいない。このようなゲートピン方式で得られる石鹸は、上述したゲートピンによる残存溶融石鹸の押し出し操作に起因して、ゲート（ランナー）の周辺に位置していた部位に、歪みやゲート内面の磨耗等による汚れが発生しやすいという問題がある。本実施態様においては、成形型１から取り出される固形石鹸Ｓに部分Ｓ２を具備させることで、ゲートピン方式におけるこのような問題を解消している。
【００３９】
成形型１から固形石鹸Ｓを取り出した後、その部分Ｓ１と部分Ｓ２との境界部を所定の切断手段（図示せず）によって切断し、部分Ｓ１を最終製品とする。部分Ｓ２は回収して新たな石鹸の製造に利用することができる。
【００４０】
本実施形態の石鹸の製造装置５によれば、ひけや歪みや汚れが少なく均質に成形された高品質の気泡入り石鹸を、効率良く低コストで製造することができる。また、本実施形態の製造装置５は、従来の製造装置では必須とされていたゲートピンやその摺動装置を具備していないため、一度に多数個の石鹸を製造可能なものでありながら比較的コンパクトであり、設置スペースを確保しやすい。
【００４１】
気泡入りの石鹸を構成する配合成分としては、例えば、脂肪酸石鹸、非イオン系界面活性剤、無機塩、ポリオール類、非石鹸系のアニオン界面活性剤、遊離脂肪酸、香料、水等が挙げられる。更に、抗菌剤、顔料、染料、油剤、植物エキス等の添加物を必要に応じて適宜配合してもよい。
【００４２】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、成形型１における複数のキャビティ１０の数及び配列は前記実施形態に制限されず、適宜設定することができる。また、前記実施形態では固形石鹸の一方の割型への吸引や空気の吹き出し用にスリット１３を形成していたが、このようなスリットは形成しなくても良く、またスリット１３に代えて、あるいはスリット１３と共に、前記キャビティ形成面及び前記ランナー形成面に微小孔を形成しても良い。
【００４３】
また、固形石鹸Ｓを一方の割型１Ａにより確実に保持させるために、割型１Ａにおけるキャビティ形成面１１Ａの表面積を、割型１Ｂにおけるキャビティ形成面１１Ｂの表面積よりも大きくしても良い。両者の表面積に差を設ける方法としては、例えば両者で表面粗さを異ならせる方法が挙げられる。
【００４４】
また、前記実施形態は気泡入り石鹸の製造方法に係るものであったが、本発明はこれ以外の石鹸の製造にも同様に適用できることは言うまでもない。尤も、本発明は、気泡入り石鹸の製造に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の石鹸の製造装置の一実施形態における成形型、金型ユニット及び注入装置を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す製造装置における成形型の型開状態を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す成形型の割型を組み付けた状態で模式的に示す側面図である。
【図４】図４は、図１に示す製造装置における溶融石鹸の循環装置を示す模式図である。
【図５】図５は、図１に示す製造装置の成形開始時の状態を示す模式図である。
【図６】図６は、図５の要部拡大図である。
【図７】図７は、成形型の内部に溶融石鹸を注入する状態を模式的に示す図６相当図である。
【図８】図８は、図１に示す製造装置において成形型の内部への溶融石鹸の充填が完了した状態を示す模式図である。
【図９】図９は、図１に示す製造装置において成形型を型開した状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は、図１に示す製造装置を用いて製造された石鹸を模式的に示す側面図である。
【図１１】図１１は、従来の石鹸の製造装置の要部を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 成形型
１Ａ，１Ｂ 割型
２ 金型ユニット
３ 注入装置
４ 循環装置
５ 製造装置
１０ キャビティ
１２ 供給路
１２Ａ ランナー
１２Ｂ スプール
１３ スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組の割型が組み付けられて内部に成形用のキャビティが複数形成される石鹸の成形型であって、
前記一組の割型を組み付けた状態において、複数の前記キャビティが前記成形型の上下方向に所定間隔を置いて列をなすように配されており、且つ複数の該キャビティそれぞれの下部に該キャビティに通ずる溶融石鹸の供給路が配され、該溶融石鹸が該供給路を通じて該キャビティの該下部から上方へ向かって充填されるようになしてあり、
前記供給路が、前記キャビティの前記下部から下方に延びるランナーと、該ランナーと直交し且つ前記一組の割型を組み付けるときの組み付け方向に延びるスプールとを有している石鹸の成形型。
【請求項２】
前記一組の割型を組み付けた状態において、複数の前記キャビティが前記上下方向及び該上下方向と直交する左右方向それぞれに所定間隔を置いて列をなすように配されている請求項１記載の石鹸の成形型。
【請求項３】
前記ランナーが形成されている割型をそのパーティング面と反対側に位置する背面から見たときに、該ランナーに対応する部位に、該背面から該ランナーに達する微細幅のスリット及び／又は微小孔が形成されている請求項１又は２記載の石鹸の成形型。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の成形型と、該成形型の前記キャビティに溶融石鹸を注入する注入装置とを備えている石鹸の製造装置。
【請求項５】
前記注入装置が、複数の前記供給路それぞれに対応する複数の溶融石鹸の注入部を備えており、複数の該注入部が、前記成形型の上下方向に所定間隔を置いて列をなすように配されている請求項４記載の石鹸の製造装置。
【請求項６】
請求項１〜３の何れかに記載の成形型を用いた石鹸の製造方法であって、
複数の前記キャビティそれぞれに前記供給路を通じて溶融石鹸を充填して固化させる工程を備え、該キャビティに充填された溶融石鹸にかかる圧力が０．２ＭＰａ以下である石鹸の製造方法。
【請求項７】
前記溶融石鹸を固化させて固形石鹸とした後、前記成形型を型開して該固形石鹸を取り出す工程を備え、該成形型から取り出される固形石鹸が、前記供給路内で該溶融石鹸が固化された部分を含んでいる請求項６記載の石鹸の製造方法。
【請求項１】
一組の割型が組み付けられて内部に成形用のキャビティが複数形成される石鹸の成形型であって、
前記一組の割型を組み付けた状態において、複数の前記キャビティが前記成形型の上下方向に所定間隔を置いて列をなすように配されており、且つ複数の該キャビティそれぞれの下部に該キャビティに通ずる溶融石鹸の供給路が配され、該溶融石鹸が該供給路を通じて該キャビティの該下部から上方へ向かって充填されるようになしてあり、
前記供給路が、前記キャビティの前記下部から下方に延びるランナーと、該ランナーと直交し且つ前記一組の割型を組み付けるときの組み付け方向に延びるスプールとを有している石鹸の成形型。
【請求項２】
前記一組の割型を組み付けた状態において、複数の前記キャビティが前記上下方向及び該上下方向と直交する左右方向それぞれに所定間隔を置いて列をなすように配されている請求項１記載の石鹸の成形型。
【請求項３】
前記ランナーが形成されている割型をそのパーティング面と反対側に位置する背面から見たときに、該ランナーに対応する部位に、該背面から該ランナーに達する微細幅のスリット及び／又は微小孔が形成されている請求項１又は２記載の石鹸の成形型。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の成形型と、該成形型の前記キャビティに溶融石鹸を注入する注入装置とを備えている石鹸の製造装置。
【請求項５】
前記注入装置が、複数の前記供給路それぞれに対応する複数の溶融石鹸の注入部を備えており、複数の該注入部が、前記成形型の上下方向に所定間隔を置いて列をなすように配されている請求項４記載の石鹸の製造装置。
【請求項６】
請求項１〜３の何れかに記載の成形型を用いた石鹸の製造方法であって、
複数の前記キャビティそれぞれに前記供給路を通じて溶融石鹸を充填して固化させる工程を備え、該キャビティに充填された溶融石鹸にかかる圧力が０．２ＭＰａ以下である石鹸の製造方法。
【請求項７】
前記溶融石鹸を固化させて固形石鹸とした後、前記成形型を型開して該固形石鹸を取り出す工程を備え、該成形型から取り出される固形石鹸が、前記供給路内で該溶融石鹸が固化された部分を含んでいる請求項６記載の石鹸の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１１１７１０（Ｐ２０１０−１１１７１０Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８２７８１（Ｐ２００８−２８２７８１）
【出願日】平成２０年１１月４日（２００８．１１．４）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月４日（２００８．１１．４）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
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