粉体圧縮成形体の製造方法
【課題】割れや欠けの発生を抑制し得る粉体圧縮成形体の製造方法を提供すること。
【解決手段】上杵３の成形面３２の周縁部３２ａと下杵４の成形面４２の周縁部４２ａとの間に所定の間隙Ｇが生じるように両杵３，４を突き合わせて、原料を圧縮成形する圧縮成形工程を備える粉体圧縮成形体１０の製造方法である。上杵３の成形面３２の周縁部３２ａと下杵４の成形面４２の周縁部４２ａとの間の間隙Ｇに原料を介在させ、該間隙Ｇに介在させた該原料も圧縮する。上杵３の成形面３２及び下杵４の成形面４２のうちの少なくとも一方が凹部を有し、その成形面３２，４２の周縁部３２ａ，４２ａの少なくとも一部が、１．５ｍｍ以下の幅の平面部Ｐを含んでいる上杵３又は下杵４を使用する。
【解決手段】上杵３の成形面３２の周縁部３２ａと下杵４の成形面４２の周縁部４２ａとの間に所定の間隙Ｇが生じるように両杵３，４を突き合わせて、原料を圧縮成形する圧縮成形工程を備える粉体圧縮成形体１０の製造方法である。上杵３の成形面３２の周縁部３２ａと下杵４の成形面４２の周縁部４２ａとの間の間隙Ｇに原料を介在させ、該間隙Ｇに介在させた該原料も圧縮する。上杵３の成形面３２及び下杵４の成形面４２のうちの少なくとも一方が凹部を有し、その成形面３２，４２の周縁部３２ａ，４２ａの少なくとも一部が、１．５ｍｍ以下の幅の平面部Ｐを含んでいる上杵３又は下杵４を使用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を含む原料を圧縮成形し、粉体圧縮成形体を製造する粉体圧縮成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体圧縮成形体に意匠性を付与して高級感を高める目的で、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体が求められている。そのような成形体においては、その表面が平坦ではなく、凹凸の立体形状を有しているので、表面が平坦な成形体を成形する場合に比べて、成形にトラブルが起こりやすい傾向にある。
【０００３】
表面が立体形状を有する成形体を成形する方法として、例えば特許文献１には、表面に凹凸のついた板状弾性体を上杵として用いる方法が記載されている。また特許文献２には、成形面が凹状の曲面になっている上杵を用いるとともに、成形面が凸状の曲面になっている下杵を用いる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５４７３２号公報
【特許文献２】特開２００２−５１８３０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、特許文献１に記載の弾性体を用いる方法では表面の微細な凹凸の成形に限定される。
一方、特許文献２に記載の方法は成形体の厚みを均一にすることでプレス圧を均一化するため、粉体圧縮成形体の厚みに大きな差を設けた場合、製品の対衝撃強度が低下する。
そこで、発明者らは立体デザインの自由度を向上させる粉体圧縮成形体の製造方法として上杵及び／又は下杵の成形面に深い凹凸を有し、かつ上杵の周縁部と下杵の周縁部とを略突き合わせ状態で成形する製造方法を検討した。しかし、このような製造方法で粉体圧縮成形体を製造する場合には、成形体に割れや欠けが発生しやすいことが判明した。
また、粉体圧縮成形体に要求される品質を満たすように加圧成形する場合、非常に大きな圧力が必要となり、使用できる装置が高い耐圧性を有する装置に制限されるという問題もあることが判明した。
【０００６】
したがって本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し、成形体の立体的デザインの自由度を制限することなく、成形体の割れや欠けの発生しにくい粉体圧縮成形体の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】
【０００７】
本発明は、臼体と臼体内に配置された下杵の成形面とによる成形空間に、粉体を含む原料を充填する充填工程と、臼体内に上杵を降下させ、原料を圧縮成形する工程とを備えた粉体圧縮成形体の製造方法であって、
上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間に所定の間隙が生じるように両杵を突き合わせて、前記原料を圧縮成形する圧縮成形工程を備え、
圧縮成形工程において、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間の前記間隙に前記原料を介在させ、該間隙に介在させた該原料も圧縮し、
上杵の成形面及び下杵の成形面のうちの少なくとも一方が凹部を有し、該成形面の周縁部の少なくとも一部が、１．５ｍｍ以下の幅の平面部を含んでいる上杵又は下杵を使用する、粉体圧縮成形体の製造方法を提供するものである。
【０００８】
また本発明は、臼体内に配置された下杵の成形面に、粉体を含む原料を充填する充填工程と、
臼体内に上杵を降下させ、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間に所定の間隙が生じるように両杵を突き合わせて、前記原料を圧縮成形する圧縮成形工程とを備え、
圧縮成形工程において、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間の前記間隙に前記原料を介在させ、該間隙に介在させた該原料も圧縮する粉体圧縮成形体の製造方法であって、
上杵の成形面及び下杵の成形面のうちの少なくとも一方が凹部を有し、その成形面の周縁部の少なくとも一部が、凹部に向けて傾斜した曲面形状となっている曲面部を含んでいる上杵又は下杵を使用する、粉体圧縮成形体の製造方法を提供するものである。
【０００９】
更に本発明は、前記の製造方法で製造された粉体圧縮成形体であって、
前記粉体圧縮成形体が、本体部と、該本体部の側面に形成されかつ圧縮方向と直交する方向に延びる環状突条部とからなり、該環状突条部が前記間隙に介在させた前記原料の圧縮によって形成されており、
前記環状突条部の平均厚みが２〜７ｍｍであり、
前記環状突条部の上面と下面とが平行である領域を備え、該領域の幅が０．３〜２ｍｍであり、
前記環状突条部に連なる部分における前記本体部の曲率が１０〜１００００であり、かつ該本体部の密度が１．２〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体圧縮成形体を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上杵の周縁部と下杵の周縁部とを略突き合わせ状態で成形を行う場合に発生しやすい割れや欠けを抑制することができる。特に本発明によれば、圧縮方向に沿う側面に、該圧縮方向と平行な面が存在しない形状を有する粉体圧縮成形体を、外観上の欠陥を生じさせることなく製造できるので、成形体の立体的デザインの自由度が高くなる。また、そのような形状を有する粉体圧縮成形体を、成形装置の圧力許容範囲を超えることなく、首尾よく成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の製造方法で得られる粉体圧縮成形体の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す粉体圧縮成形体の側面図である。
【図２】図２は、本発明の製造方法を実施するために好適に用いられる粉体圧縮成形装置の概略を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、図２に示す成形装置を用いた粉体圧縮成形体の製造過程を示す模式図である。
【図４】図４は、図３（ｂ）の要部を拡大して示す模式図である。
【図５】図５は、本製造方法で用いられる上杵及び下杵の一実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、本製造方法で用いられる上杵及び下杵の別の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の製造方法で得られる粉体圧縮成形体の要部を拡大して示す縦断面図である。
【図８】図８は、本発明の製造方法で得られる別の粉体圧縮成形体の要部を拡大して示す縦断面図である。
【図９】図９は、本発明の権利範囲外の粉体圧縮成形法で用いられていた上杵及び下杵の要部を拡大して示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【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ながら説明する。しかしながら本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されるものではない。図１（ａ）及び（ｂ）には、本発明の製造方法に従い好適に製造される粉体圧縮成形体の一例が示されている。同図に示す粉体圧縮成形体１０は、紙面の上下方向を圧縮方向にして圧縮成形されたものである。成形体１０は、立体デザイン性に富んだ下部１１を有している。下部１１は底面に向かって断面積が減少する下すぼみの形状を有している方が好ましく、図１（ａ）及び（ｂ）で示されるようなすり鉢状であることがより好ましい。成形体１０は、その製造過程において用いられる上杵及び下杵の成形面の形状に応じて、様々な立体デザインを取ることが可能である。例えば、花や、キャラクター等の形状をイメージして形成することができる。図１（ａ）及び（ｂ）に示す成形体１０は、花をイメージして形成されたものである。成形体１０におけるすり鉢状の下部１１は、花びらの集合体を底面側からイメージして立体的に形成されたものである。成形体１０における上部１２も、立体デザイン性に富んだ形状をしており、花びらの集合体を天面側からイメージして立体的に形成されたものである。従来、このような立体性に富んだ成形体を圧縮成形によって製造すると成形体に割れや欠けなどの欠陥が生じやすかったが、本発明の製造方法によればそのような欠陥の発生を効果的に抑制することができる。
【００１３】
前記の下部１１は、成形体１０における環状突条部１０ｂ（これについては後述する）よりも下側に位置する部位である。上部１２は、環状突条部１０ｂよりも上側に位置する部位である。「すり鉢状」とは、図１（ｂ）に示すように、成形体１０を縦断面視したときに、環状突条部１０ｂを除き、底面に対して垂直な部分が側面に形成されておらず、側面が曲面で形成されている形状のことを言う。
【００１４】
図２には、図１（ａ）及び（ｂ）に示す粉体圧縮成形体１０の製造に好適に用いられる粉体圧縮成形装置全体の概略を示す断面図が示されている。同図に示す粉体圧縮成形装置１は、粉体を含む原料を圧縮成形して、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体１０を製造する装置である。図２に示すように、粉体圧縮成形装置１は、鉛直方向に延びる貫通口２１を有する臼体２と、貫通口２１の上方側から下方に向けて挿入される上杵３と、貫通口２１の下方側から上方に向けて挿入される下杵４とを備えている。図中のＹ方向は、粉体圧縮成形装置１の上下方向であり、かつ鉛直方向である。図中のＸ方向は、Ｙ方向に直交する方向であり、かつ水平な方向である。
【００１５】
粉体圧縮成形装置１は、水平方向に取り付けられた打錠テーブル６を備えている。打錠テーブル６の中央部には貫通孔が設けられており、その貫通孔に臼体２が嵌合されている。臼体２は、金属の剛体からなり、Ｙ方向に延びる円筒状の貫通口２１を有する筒状の形状をしている。
【００１６】
上杵３は、貫通口２１の上方側から挿入され、貫通口２１内を上下動可能になっている。上杵３は金属の剛体からなる。上杵３は、その上方側に配される上杵ホルダー３１によって該ホルダー３１と一体的に保持されている。上杵ホルダー３１は、クランク軸に接続されたコネクティングロッド(図示せず）によって支持されている。上杵３が臼体２の貫通口２１内に挿入された状態においては、上杵３と臼体２の壁面との間には僅かなクリアランスが形成される。このクリアランスが形成された状態で上杵３は貫通口２１内を上下動可能となっている。上杵３の移動手段は、クランク軸に接続されたコネクティングロッドに限定されず、他に油圧シリンダ、エアシリンダ、電動モータを用いたボールネジプレス等を用いてもよい。
【００１７】
上杵３の底面、つまり下杵４との対向面は成形面３２になっている。成形面３２は、平坦面又は凹部を有する面（以下、単に凹面という。）とすることができる。成形面３２が平坦面である場合には、後述する下杵４の成形面は凹面になっており、成形面３２が凹面である場合には、後述する下杵４の成形面は平坦面及び凹面のどちらであってもよい。目的とする粉体圧縮成形体１０の上部１２にデザイン性を付与する観点からは、上杵３の成形面は凹面であることが好ましい。該成形面は、目的とする粉体圧縮成形体１０の上部１２の形状と相補形状になっている。前記の「凹面」とは、成形面に凹部のみを有する場合だけでなく、凹部に加えて凸部も有する場合も包含する。
【００１８】
下杵４は、貫通口２１の下方側から挿入され、貫通口２１内を上下動可能になっている。下杵４は、上述した上杵３と同様に金属の剛体からなる。下杵４は、その下方側に配される下杵ホルダー４３によって該ホルダー４３と一体的に保持されている。下杵４が臼体２の貫通口２１内に挿入された状態においては、下杵４と臼体２の壁面との間には僅かなクリアランスが形成される。このクリアランスが形成された状態で下杵４は貫通口２１内を上下動可能となっている。
【００１９】
下杵４の上面、つまり上杵３との対向面は成形面４２になっている。成形面４２は、平坦面又は凹面とすることができる。成形面４２が平坦面である場合には、上杵３の成形面３２は凹面になっており、成形面４２が凹面である場合には、上杵３の成形面は平坦面、凹面、凹凸面又は凸面の何れかでよい。目的とする粉体圧縮成形体１０の下部にデザイン性を付与する観点からは、下杵４の成形面４２は凹面であることが好ましい。該成形面４２は、目的とする粉体圧縮成形体１０の下部１１の形状と相補形状になっている。
【００２０】
粉体圧縮成形装置１は、打錠テーブル６の上面に、粉体を含む原料を臼体２の貫通口２１に供給するフィードシュー７を備える。フィードシュー７は、上方側に配されるホッパー（図示せず）に接続されている。粉体を含む原料は、ホッパー（図示せず）からフィードシュー７へ連続的に供給されるようになっている。フィードシュー７と打錠テーブル６とは、Ｘ方向の前後方向に相対的に移動可能になっている。フィードシュー７が臼体２の貫通口２１上に移動すると、フィードシュー７の底面側にある供給口（図示せず）を通して原料が貫通口２１内に供給される。移動の際には、フィードシュー７の底面と、打錠テーブル６及び臼体２それぞれの上面とが段差がなく面一となる。貫通口２１内に供給された原料は該貫通口２１内を満たし、かつフィードシュー７の底面によって擦り切られる。これによって一定量の原料が貫通孔２１内に充填される。
【００２１】
図２に示す成形装置１を用いた粉体圧縮成形体の製造方法においては、図３（ａ）に示すように、臼体２内に配置された下杵４の成形面４２に、粉体を含む原料５０を充填する充填工程を行う。原料の充填は、先に述べたとおりフィードシュー７を用いて行う。
【００２２】
次に図３（ｂ）に示すように、臼体２内に上杵３を降下させる。そして、上杵３の成形面３２の周縁部と下杵４の成形面４２の周縁部との間に所定の間隙が生じるように両杵３，４を突き合わせて、原料５０を圧縮成形する圧縮成形工程を行う。これによって、目的とする粉体圧縮成形体１０を得る。両杵３，４を突き合わせた状態においては、両杵３，４の成形面３２，４２はそれらの周縁部３２ａ，４２ａのみが近接し、成形面３２，４２のうち周縁部３２ａ，４２ａよりも内側に位置する部位は近接しない。
【００２３】
図４には、図３（ｂ）に示す圧縮成形工程の要部が模式的に示されている。同図４に示す上杵３はその成形面３２が、周縁部３２ａから凹陥した凹面になっている。同様に下杵４はその成形面４２が、周縁部４２ａから凹陥した凹面になっている。このような状態の上杵３及び下杵４を突き合わせて圧縮成形を行うときに、上杵３の成形面３２の周縁部３２ａと、下杵４の成形面４２の周縁部４２ａとの間に所定の間隙Ｇが形成されるように両杵３，４の突き合わせを行う。間隙Ｇが形成されないように、すなわち両杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａどうしが当接するように突き合わせを行うことも可能であるが、その場合には、粉体が介在する事によって成形圧が上昇するおそれがあり、その結果、成形圧が成形装置１の圧力許容範囲を超えてしまうおそれがある。また、両杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａの間に介在した粉体から形成された部分の圧縮率が過大となり、該部分に割れや欠けなどの欠陥が生じ易くなる。したがって本製造方法では、両杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａ間に間隙Ｇが生じるように圧縮成形を行う必要がある。その結果、得られた粉体圧縮成形体１０は、先に説明した図１（ａ）及び（ｂ）に示すとおり、本体部１０ａと該本体部１０ａの側面に形成された環状突条部１０ｂとから構成されることになる。環状突条部１０ｂは、上述した両杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａどうしの間隙Ｇと臼体２の側壁との画定される空間に充填された原料５０の圧縮によって形成される部位である。環状突条部１０ｂは、成形体１０の圧縮方向（図１（ｂ）における上下方向）と直交する方向に延びており、かつ本体部１０ａの側面に連続して形成されている。また環状突条部１０ｂは、両杵３，４の成形面３２，４２の形状に応じて形成され、必ずしも本体部１０ａの高さ方向の中央部に形成されているとは限らない。図１（ｂ）に示す成形体１０においては、環状突条部１０ｂは、本体部１０ａの高さ方向の中央部よりも上面寄りの位置に形成されている。
【００２４】
圧縮成形によって成形体１０を製造する過程においては、該成形体１０のうち、本体部１０ａに加わる圧縮力と、環状突条部１０ｂに加わる圧縮力とを比較すると、一般に環状突条部１０ｂに加わる圧縮力の方が高くなる。したがって、成形体１０の主要部をなす本体部１０ａを確実に成形するために要する圧縮力で成形を行うと、環状突条部１０ｂに過度の圧縮力が加わり、該環状突条部１０ｂに割れや欠け等の欠陥が生じやすい傾向にある。そこで本製造方法においては、図５に示すように、成形面が凹面になっている上杵３及び下杵４の該成形面３２，４２の周縁部３２ａ，４２ａの少なくとも一部が、１．５ｍｍ以下、好ましくは１．０ｍｍ以下、更に好ましくは０．４ｍｍ以下の幅の平面部Ｐを含むようにしている。周縁部３２ａ，４２ａの少なくとも一部がこのような平面部Ｐを有していることによって、圧縮成形時に、該平面部Ｐにおいて粉体が内側に移動しやすくなり、該粉体が内側に移動しながら圧縮が行われるので、環状突条部１０ｂが過圧縮又は圧縮不足になることが効果的に防止され、環状突条部１０ｂに割れや欠け等の欠陥が生じることが効果的に防止される。
【００２５】
周縁部３２ａ，４２ａにおける１．５ｍｍ以下の幅の平面部Ｐは、該周縁部３２ａ，４２ａの全周にわたって形成されていることが最も好ましいが、周縁部３２ａ，４２ａの周長の好ましくは５０％以上、更に好ましくは８０％以上の部位に前記の平面部Ｐが形成されていることが、環状突条部１０ｂに欠陥が生じることを一層効果的に防止する観点から有利である。
【００２６】
また周縁部３２ａ，４２ａにおける１．５ｍｍ以下の幅の平面部Ｐは、該幅がすべて同じであることを要しない。例えば幅が１．５ｍｍである平面部Ｐと、幅が１．０ｍｍである平面部Ｐとが混在していてもよい。更に周縁部３２ａ，４２ａに、１．５ｍｍ超の広幅の平面部が存在していることは妨げられない。しかし、そのような広幅の平面部は、周縁部３２ａ，４２ａの周長の好ましくは５０％以下、更に好ましくは２０％以下にとどめることが、環状突条部１０ｂに欠陥が生じることを一層効果的に防止する観点から有利である。
【００２７】
各杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａにおける平面部Ｐは一般に、圧縮成形時における圧縮方向と直交する方向を向いているが、圧縮方向と直交する方向に対して若干傾斜していてもよい。例えば成形面の中央に向けて若干傾斜していてもよい。また、各杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａにおける平面部Ｐと、成形面３２，４２とは、曲面（特に凸の曲面）によって滑らかに連なっている。
【００２８】
本製造方法においては、上述した図５に示す平面部Ｐを有する周縁部３２ａ，４２ａを備えた上杵３及び下杵４を用いることに代えて、図６に示すように、成形面が凹面になっている上杵３及び下杵４の該成形面３２，４２の周縁部３２ａ，４２ａの少なくとも一部が、凹部に向けて傾斜した曲面形状となっている曲面部を含んでいるものを用いてもよい。図６に示す形態の周縁部３２ａ，４２ａを有する上杵３及び下杵４を用いることによっても、圧縮成形時に環状突条部１０ｂが過圧縮又は圧縮不足になることが効果的に防止され、環状突条部１０ｂに割れや欠け等の欠陥が生じることが効果的に防止される。
【００２９】
図６に示す周縁部３２ａ，４２ａにおいて、その最外縁から凹部に向けて傾斜した曲面部の曲率は、単位を１／ｍとした時に５００〜３３００、特に１０００〜２０００であることが、環状突条部１０ｂに欠陥が生じることを一層効果的に防止する観点から好ましい。
【００３０】
図６に示す周縁部３２ａ，４２ａは、該周縁部３２ａ，４２ａの全周にわたって前記の曲面形状が形成されていることが最も好ましいが、それ以外に例えば図５に示す周縁部に形成されていた幅１．５ｍｍ以下の平面部Ｐを一部に有していてもよい。あるいは平面部を全く有していなくてもよい。更に周縁部３２ａ，４２ａに、１．５ｍｍ超の広幅の平面部が存在していることは妨げられない。しかしそのような広幅の平面部は、周縁部３２ａ，４２ａの周長の好ましくは５０％以下、更に好ましくは２０％以下にとどめることが、環状突条部１０ｂに欠陥が生じることを一層効果的に防止する観点から有利である。
【００３１】
本製造方法における圧縮成形の条件は、製造する粉体圧縮成形体１０の形状や原料等に応じて適宜変更することができる。粉体圧縮成形体１０が例えば浴用剤のタブレットである場合には、成形圧は５〜２６ＭＰａ、特に７〜２３ＭＰａであることが好ましい。加圧時間は、成形圧がこの範囲であることを条件として０．１〜１０秒、特に０．５〜５秒であることが好ましい。また、成形時において、成形圧の最大荷重点で上杵の動作を一旦停止することが好ましい。上杵の動作を停止して成形体１０に保圧をかけることによって、成形体１０の成形性が良好になるという利点がある。更に、本製造方法によれば、所望の密度の成形体１０を得るために必要な成形圧を、従来（例えば図９に示す上杵及び下杵を用いた場合）よりも低くできるという利点がある。この利点は、装置的な制約を受けにくいという点において有利である。
【００３２】
本製造方法は、圧縮方向に沿う側面に、該圧縮方向と平行な面（ただし環状突条部１０ａを除く。）が存在しない形状を有する粉体圧縮成形体１０を成形する場合にその利点が一層顕著なものとなる。また本製造方法は、圧縮方向と直交する方向の断面における最幅広部での直径Ｗ（図１（ｂ）参照）が２〜１０ｃｍである粉体圧縮成形体１０を成形する場合にもその利点が一層顕著なものとなる。更に本製造方法は、図７及び図８に示すように、環状突条部１０ｂの厚みｔが好ましくは２〜７ｍｍ、更に好ましくは３〜４ｍｍである成形体１０を成形する場合にその利点が一層顕著なものとなる。図７は図５に示す上杵３及び下杵４を用いて製造した成形体１０の要部拡大断面図である。図８は図６に示す上杵３及び下杵４を用いて製造した成形体１０の要部拡大断面図である。環状突条部１０ｂは上面と下面とが平行である領域の幅Ｌは好ましくは０．３〜２ｍｍ、更に好ましくは０．５〜１ｍｍである。なお、この長さＬは、上杵３及び／又は下杵４の周縁部３２ａ，４２ａの平面部の幅と一致しない場合があることに留意すべきである。長さＬには上杵３及び／又は下杵４と臼体２の壁面とのクリアランスが含まれているからであり、かつ成形体１０がスプリングバックによって膨張するからである。
【００３３】
更に環状突条部１０ｂに連なる部分における本体部１０ａの曲率Ｒ（図８参照）は単位を１／ｍとした時に好ましくは１０〜１００００であり、更に好ましくは１００〜２０００である。この曲率は、先に述べた図６に示す曲面部の曲率の値と一致していないが、この理由は、成形体１０がスプリングバック等によって変形するからである。環状突条部１０ｂの密度は、使用する原料の種類にもよるが、好ましくは１．２〜１．６ｇ／ｃｍ3、更に好ましくは１．３〜１．５ｇ／ｃｍ3である。この密度は、本体部１０ａの密度の１００〜１２５％、特に１００〜１１５％であることが好ましい。本体部１０ａの密度それ自体は、１．２〜１．５ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。環状突条部１０ｂ及び本体部１０ａの密度は、例えば環状突条部１０ｂ及び本体部１０ａの質量と体積を測定し、その測定結果から計算できる。具体的には次の手順で行う。すなわち、１．環状突条部１０ｂの一部、なるべく直線部分をカッターで本体部１０ａから切り離す。２．厚み、幅、長さを測定し、体積を計算する。３．重量を測定する。４．体積／重量から、密度を算出する。
【００３４】
粉体圧縮成形体１０の厚みｔ１（図１（ｂ）参照）は、１５〜３５ｍｍであることが好ましい。成形体１０における下部１１の厚みｔ２（図１（ｂ）参照）は、ｔ１が前記の範囲内であることを条件として、デザイン性の観点から、１．５ｍｍ以上、特に５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３５】
粉体圧縮成形体１０の原料は、例えば各種の粉末及び必要に応じて配合される油性成分等の各種成分を含み、これらの成分が混合されたものからなる。粉体圧縮成形体１０が例えば入浴剤のタブレットである場合には、原料として例えば重層、炭酸ナトリウム、コハク酸、フマル酸、デキストリン、香料及び色素等を含む粉末原料を用いることができる。
【００３６】
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、本発明は前記の実施形態に制限されない。例えば図２ないし図６に示す実施形態においては、上杵３及び下杵４の双方において、周縁部３２ａ，４２ａに連なる成形面３２，４２が凹面になっていたが、本発明においては上杵３及び下杵４のいずれか一方において、周縁部３２ａ，４２ａに連なる成形面が凹面になっていれば、所期の目的は達成される。その場合、他方の杵としてはその成形面が平坦面のものを使用することができる。
【００３７】
また、上杵３及び下杵４の周縁部３２ａ，４２ａに連なる成形面３２，４２のいずれもが凹面になっている場合、上杵３として図５に示す実施形態のものを用い、下杵４として図６に示す実施形態のものを用いてもよい。あるいはその逆の使い方をしてもよい。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。
【００３９】
〔実施例１〕
図２及び図３に示す粉体圧縮成形装置１を用い、図１（ａ）及び（ｂ）に示す形状の粉体圧縮成形体１０を製造した。成形体１０における各寸法ｔ１，ｔ２，Ｗ（図１（ｂ）参照）は、ｔ１＝２．８ｃｍ、ｔ２＝２．０ｃｍ、Ｗ＝７．０ｃｍに設定した。成形体１０の原料は、以下の表１に示すとおりとした。
【００４０】
【表１】
【００４１】
成形装置１における上杵３として図６に示すものを用いた。下杵４としては図５に示すものを用いた。図６に示す上杵３においては、周縁部３２ａの全周にわたって曲面部が形成されていた。この曲面部の曲率は単位を１／ｍとした時に１０００であった。図５に示す下杵４においては、周縁部４２ａの全周にわたって幅０．３ｍｍの平面部が形成されていた。成形圧を１５．３ＭＰａに設定し、この圧力で２秒間圧縮成形を行った。このようにして得られた成形体１０における諸元を、以下の表２に示す。また、成形体１０における環状突条部１０ｂの状態を目視観察した。その結果も表２に示す。
【００４２】
〔実施例２〕
成形装置１における上杵３として図５に示すものを用いた。この上杵３においては、成形面３２ａの全周にわたって幅ｄが０．３ｍｍの平面部が形成されていた。それ以外は実施例１と同様にして成形体１０を圧縮成形した。そして、得られた成形体１０について実施例１と同様の評価を行った。その結果を以下の表２に示す。
【００４３】
〔比較例１〕
実施例２において、上杵３及び下杵４として、周縁部の平面部の幅が２．０ｍｍであるものを用いた（図９参照）。それ以外は実施例１と同様にして成形体１０を圧縮成形した。そして、得られた成形体１０について実施例１と同様の評価を行った。その結果を以下の表２に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２に示す結果から明らかなように、各実施例で得られた成形体は、環状突条部に欠陥が観察されず、良好な外観を呈することが判る。これに対して比較例１で得られた成形体は、環状突条部に欠けが生じたことが判る。また、各実施例においては、所望の密度の成形体を得るために必要な成形圧力を、比較例１よりも低くできることが判る。
比較例１において成形体の環状突条部に欠けが生じた理由の詳細は不明であるが、比較例１の場合は図９に示すように、上杵１０３の周縁部１３２ａと下杵１０４の周縁部１４２ａと臼体１０２の壁面とで画定される部位Ａにおいては、他の部位に比べて高圧縮率で圧縮が行われるものと推測される。このため、該周縁部１３２ａ，１４２ａの幅Ｄが広い比較例１の場合、該部位Ａに対応する成形体の部位、すなわち環状突条部に割れや欠けが発生しやすい結果になったものと考えられる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 粉体圧縮成形装置
２ 臼体
３ 上杵
４ 下杵
６ 打錠テーブル
７ フィードシュー
１０ 粉体圧縮成形体
１０ａ 本体部
１０ｂ 環状突条部
１１ 粉体圧縮成形体の下部
１２ 粉体圧縮成形体の上部
１３ 粉体圧縮成形体のリブ
２１ 貫通口
３２ 成形面
３２ａ 成形面の周縁部
４２ 成形面
４２ａ 成形面の周縁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を含む原料を圧縮成形し、粉体圧縮成形体を製造する粉体圧縮成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体圧縮成形体に意匠性を付与して高級感を高める目的で、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体が求められている。そのような成形体においては、その表面が平坦ではなく、凹凸の立体形状を有しているので、表面が平坦な成形体を成形する場合に比べて、成形にトラブルが起こりやすい傾向にある。
【０００３】
表面が立体形状を有する成形体を成形する方法として、例えば特許文献１には、表面に凹凸のついた板状弾性体を上杵として用いる方法が記載されている。また特許文献２には、成形面が凹状の曲面になっている上杵を用いるとともに、成形面が凸状の曲面になっている下杵を用いる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５４７３２号公報
【特許文献２】特開２００２−５１８３０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、特許文献１に記載の弾性体を用いる方法では表面の微細な凹凸の成形に限定される。
一方、特許文献２に記載の方法は成形体の厚みを均一にすることでプレス圧を均一化するため、粉体圧縮成形体の厚みに大きな差を設けた場合、製品の対衝撃強度が低下する。
そこで、発明者らは立体デザインの自由度を向上させる粉体圧縮成形体の製造方法として上杵及び／又は下杵の成形面に深い凹凸を有し、かつ上杵の周縁部と下杵の周縁部とを略突き合わせ状態で成形する製造方法を検討した。しかし、このような製造方法で粉体圧縮成形体を製造する場合には、成形体に割れや欠けが発生しやすいことが判明した。
また、粉体圧縮成形体に要求される品質を満たすように加圧成形する場合、非常に大きな圧力が必要となり、使用できる装置が高い耐圧性を有する装置に制限されるという問題もあることが判明した。
【０００６】
したがって本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し、成形体の立体的デザインの自由度を制限することなく、成形体の割れや欠けの発生しにくい粉体圧縮成形体の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】
【０００７】
本発明は、臼体と臼体内に配置された下杵の成形面とによる成形空間に、粉体を含む原料を充填する充填工程と、臼体内に上杵を降下させ、原料を圧縮成形する工程とを備えた粉体圧縮成形体の製造方法であって、
上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間に所定の間隙が生じるように両杵を突き合わせて、前記原料を圧縮成形する圧縮成形工程を備え、
圧縮成形工程において、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間の前記間隙に前記原料を介在させ、該間隙に介在させた該原料も圧縮し、
上杵の成形面及び下杵の成形面のうちの少なくとも一方が凹部を有し、該成形面の周縁部の少なくとも一部が、１．５ｍｍ以下の幅の平面部を含んでいる上杵又は下杵を使用する、粉体圧縮成形体の製造方法を提供するものである。
【０００８】
また本発明は、臼体内に配置された下杵の成形面に、粉体を含む原料を充填する充填工程と、
臼体内に上杵を降下させ、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間に所定の間隙が生じるように両杵を突き合わせて、前記原料を圧縮成形する圧縮成形工程とを備え、
圧縮成形工程において、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間の前記間隙に前記原料を介在させ、該間隙に介在させた該原料も圧縮する粉体圧縮成形体の製造方法であって、
上杵の成形面及び下杵の成形面のうちの少なくとも一方が凹部を有し、その成形面の周縁部の少なくとも一部が、凹部に向けて傾斜した曲面形状となっている曲面部を含んでいる上杵又は下杵を使用する、粉体圧縮成形体の製造方法を提供するものである。
【０００９】
更に本発明は、前記の製造方法で製造された粉体圧縮成形体であって、
前記粉体圧縮成形体が、本体部と、該本体部の側面に形成されかつ圧縮方向と直交する方向に延びる環状突条部とからなり、該環状突条部が前記間隙に介在させた前記原料の圧縮によって形成されており、
前記環状突条部の平均厚みが２〜７ｍｍであり、
前記環状突条部の上面と下面とが平行である領域を備え、該領域の幅が０．３〜２ｍｍであり、
前記環状突条部に連なる部分における前記本体部の曲率が１０〜１００００であり、かつ該本体部の密度が１．２〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体圧縮成形体を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上杵の周縁部と下杵の周縁部とを略突き合わせ状態で成形を行う場合に発生しやすい割れや欠けを抑制することができる。特に本発明によれば、圧縮方向に沿う側面に、該圧縮方向と平行な面が存在しない形状を有する粉体圧縮成形体を、外観上の欠陥を生じさせることなく製造できるので、成形体の立体的デザインの自由度が高くなる。また、そのような形状を有する粉体圧縮成形体を、成形装置の圧力許容範囲を超えることなく、首尾よく成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の製造方法で得られる粉体圧縮成形体の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す粉体圧縮成形体の側面図である。
【図２】図２は、本発明の製造方法を実施するために好適に用いられる粉体圧縮成形装置の概略を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、図２に示す成形装置を用いた粉体圧縮成形体の製造過程を示す模式図である。
【図４】図４は、図３（ｂ）の要部を拡大して示す模式図である。
【図５】図５は、本製造方法で用いられる上杵及び下杵の一実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、本製造方法で用いられる上杵及び下杵の別の実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の製造方法で得られる粉体圧縮成形体の要部を拡大して示す縦断面図である。
【図８】図８は、本発明の製造方法で得られる別の粉体圧縮成形体の要部を拡大して示す縦断面図である。
【図９】図９は、本発明の権利範囲外の粉体圧縮成形法で用いられていた上杵及び下杵の要部を拡大して示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【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ながら説明する。しかしながら本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されるものではない。図１（ａ）及び（ｂ）には、本発明の製造方法に従い好適に製造される粉体圧縮成形体の一例が示されている。同図に示す粉体圧縮成形体１０は、紙面の上下方向を圧縮方向にして圧縮成形されたものである。成形体１０は、立体デザイン性に富んだ下部１１を有している。下部１１は底面に向かって断面積が減少する下すぼみの形状を有している方が好ましく、図１（ａ）及び（ｂ）で示されるようなすり鉢状であることがより好ましい。成形体１０は、その製造過程において用いられる上杵及び下杵の成形面の形状に応じて、様々な立体デザインを取ることが可能である。例えば、花や、キャラクター等の形状をイメージして形成することができる。図１（ａ）及び（ｂ）に示す成形体１０は、花をイメージして形成されたものである。成形体１０におけるすり鉢状の下部１１は、花びらの集合体を底面側からイメージして立体的に形成されたものである。成形体１０における上部１２も、立体デザイン性に富んだ形状をしており、花びらの集合体を天面側からイメージして立体的に形成されたものである。従来、このような立体性に富んだ成形体を圧縮成形によって製造すると成形体に割れや欠けなどの欠陥が生じやすかったが、本発明の製造方法によればそのような欠陥の発生を効果的に抑制することができる。
【００１３】
前記の下部１１は、成形体１０における環状突条部１０ｂ（これについては後述する）よりも下側に位置する部位である。上部１２は、環状突条部１０ｂよりも上側に位置する部位である。「すり鉢状」とは、図１（ｂ）に示すように、成形体１０を縦断面視したときに、環状突条部１０ｂを除き、底面に対して垂直な部分が側面に形成されておらず、側面が曲面で形成されている形状のことを言う。
【００１４】
図２には、図１（ａ）及び（ｂ）に示す粉体圧縮成形体１０の製造に好適に用いられる粉体圧縮成形装置全体の概略を示す断面図が示されている。同図に示す粉体圧縮成形装置１は、粉体を含む原料を圧縮成形して、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体１０を製造する装置である。図２に示すように、粉体圧縮成形装置１は、鉛直方向に延びる貫通口２１を有する臼体２と、貫通口２１の上方側から下方に向けて挿入される上杵３と、貫通口２１の下方側から上方に向けて挿入される下杵４とを備えている。図中のＹ方向は、粉体圧縮成形装置１の上下方向であり、かつ鉛直方向である。図中のＸ方向は、Ｙ方向に直交する方向であり、かつ水平な方向である。
【００１５】
粉体圧縮成形装置１は、水平方向に取り付けられた打錠テーブル６を備えている。打錠テーブル６の中央部には貫通孔が設けられており、その貫通孔に臼体２が嵌合されている。臼体２は、金属の剛体からなり、Ｙ方向に延びる円筒状の貫通口２１を有する筒状の形状をしている。
【００１６】
上杵３は、貫通口２１の上方側から挿入され、貫通口２１内を上下動可能になっている。上杵３は金属の剛体からなる。上杵３は、その上方側に配される上杵ホルダー３１によって該ホルダー３１と一体的に保持されている。上杵ホルダー３１は、クランク軸に接続されたコネクティングロッド(図示せず）によって支持されている。上杵３が臼体２の貫通口２１内に挿入された状態においては、上杵３と臼体２の壁面との間には僅かなクリアランスが形成される。このクリアランスが形成された状態で上杵３は貫通口２１内を上下動可能となっている。上杵３の移動手段は、クランク軸に接続されたコネクティングロッドに限定されず、他に油圧シリンダ、エアシリンダ、電動モータを用いたボールネジプレス等を用いてもよい。
【００１７】
上杵３の底面、つまり下杵４との対向面は成形面３２になっている。成形面３２は、平坦面又は凹部を有する面（以下、単に凹面という。）とすることができる。成形面３２が平坦面である場合には、後述する下杵４の成形面は凹面になっており、成形面３２が凹面である場合には、後述する下杵４の成形面は平坦面及び凹面のどちらであってもよい。目的とする粉体圧縮成形体１０の上部１２にデザイン性を付与する観点からは、上杵３の成形面は凹面であることが好ましい。該成形面は、目的とする粉体圧縮成形体１０の上部１２の形状と相補形状になっている。前記の「凹面」とは、成形面に凹部のみを有する場合だけでなく、凹部に加えて凸部も有する場合も包含する。
【００１８】
下杵４は、貫通口２１の下方側から挿入され、貫通口２１内を上下動可能になっている。下杵４は、上述した上杵３と同様に金属の剛体からなる。下杵４は、その下方側に配される下杵ホルダー４３によって該ホルダー４３と一体的に保持されている。下杵４が臼体２の貫通口２１内に挿入された状態においては、下杵４と臼体２の壁面との間には僅かなクリアランスが形成される。このクリアランスが形成された状態で下杵４は貫通口２１内を上下動可能となっている。
【００１９】
下杵４の上面、つまり上杵３との対向面は成形面４２になっている。成形面４２は、平坦面又は凹面とすることができる。成形面４２が平坦面である場合には、上杵３の成形面３２は凹面になっており、成形面４２が凹面である場合には、上杵３の成形面は平坦面、凹面、凹凸面又は凸面の何れかでよい。目的とする粉体圧縮成形体１０の下部にデザイン性を付与する観点からは、下杵４の成形面４２は凹面であることが好ましい。該成形面４２は、目的とする粉体圧縮成形体１０の下部１１の形状と相補形状になっている。
【００２０】
粉体圧縮成形装置１は、打錠テーブル６の上面に、粉体を含む原料を臼体２の貫通口２１に供給するフィードシュー７を備える。フィードシュー７は、上方側に配されるホッパー（図示せず）に接続されている。粉体を含む原料は、ホッパー（図示せず）からフィードシュー７へ連続的に供給されるようになっている。フィードシュー７と打錠テーブル６とは、Ｘ方向の前後方向に相対的に移動可能になっている。フィードシュー７が臼体２の貫通口２１上に移動すると、フィードシュー７の底面側にある供給口（図示せず）を通して原料が貫通口２１内に供給される。移動の際には、フィードシュー７の底面と、打錠テーブル６及び臼体２それぞれの上面とが段差がなく面一となる。貫通口２１内に供給された原料は該貫通口２１内を満たし、かつフィードシュー７の底面によって擦り切られる。これによって一定量の原料が貫通孔２１内に充填される。
【００２１】
図２に示す成形装置１を用いた粉体圧縮成形体の製造方法においては、図３（ａ）に示すように、臼体２内に配置された下杵４の成形面４２に、粉体を含む原料５０を充填する充填工程を行う。原料の充填は、先に述べたとおりフィードシュー７を用いて行う。
【００２２】
次に図３（ｂ）に示すように、臼体２内に上杵３を降下させる。そして、上杵３の成形面３２の周縁部と下杵４の成形面４２の周縁部との間に所定の間隙が生じるように両杵３，４を突き合わせて、原料５０を圧縮成形する圧縮成形工程を行う。これによって、目的とする粉体圧縮成形体１０を得る。両杵３，４を突き合わせた状態においては、両杵３，４の成形面３２，４２はそれらの周縁部３２ａ，４２ａのみが近接し、成形面３２，４２のうち周縁部３２ａ，４２ａよりも内側に位置する部位は近接しない。
【００２３】
図４には、図３（ｂ）に示す圧縮成形工程の要部が模式的に示されている。同図４に示す上杵３はその成形面３２が、周縁部３２ａから凹陥した凹面になっている。同様に下杵４はその成形面４２が、周縁部４２ａから凹陥した凹面になっている。このような状態の上杵３及び下杵４を突き合わせて圧縮成形を行うときに、上杵３の成形面３２の周縁部３２ａと、下杵４の成形面４２の周縁部４２ａとの間に所定の間隙Ｇが形成されるように両杵３，４の突き合わせを行う。間隙Ｇが形成されないように、すなわち両杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａどうしが当接するように突き合わせを行うことも可能であるが、その場合には、粉体が介在する事によって成形圧が上昇するおそれがあり、その結果、成形圧が成形装置１の圧力許容範囲を超えてしまうおそれがある。また、両杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａの間に介在した粉体から形成された部分の圧縮率が過大となり、該部分に割れや欠けなどの欠陥が生じ易くなる。したがって本製造方法では、両杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａ間に間隙Ｇが生じるように圧縮成形を行う必要がある。その結果、得られた粉体圧縮成形体１０は、先に説明した図１（ａ）及び（ｂ）に示すとおり、本体部１０ａと該本体部１０ａの側面に形成された環状突条部１０ｂとから構成されることになる。環状突条部１０ｂは、上述した両杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａどうしの間隙Ｇと臼体２の側壁との画定される空間に充填された原料５０の圧縮によって形成される部位である。環状突条部１０ｂは、成形体１０の圧縮方向（図１（ｂ）における上下方向）と直交する方向に延びており、かつ本体部１０ａの側面に連続して形成されている。また環状突条部１０ｂは、両杵３，４の成形面３２，４２の形状に応じて形成され、必ずしも本体部１０ａの高さ方向の中央部に形成されているとは限らない。図１（ｂ）に示す成形体１０においては、環状突条部１０ｂは、本体部１０ａの高さ方向の中央部よりも上面寄りの位置に形成されている。
【００２４】
圧縮成形によって成形体１０を製造する過程においては、該成形体１０のうち、本体部１０ａに加わる圧縮力と、環状突条部１０ｂに加わる圧縮力とを比較すると、一般に環状突条部１０ｂに加わる圧縮力の方が高くなる。したがって、成形体１０の主要部をなす本体部１０ａを確実に成形するために要する圧縮力で成形を行うと、環状突条部１０ｂに過度の圧縮力が加わり、該環状突条部１０ｂに割れや欠け等の欠陥が生じやすい傾向にある。そこで本製造方法においては、図５に示すように、成形面が凹面になっている上杵３及び下杵４の該成形面３２，４２の周縁部３２ａ，４２ａの少なくとも一部が、１．５ｍｍ以下、好ましくは１．０ｍｍ以下、更に好ましくは０．４ｍｍ以下の幅の平面部Ｐを含むようにしている。周縁部３２ａ，４２ａの少なくとも一部がこのような平面部Ｐを有していることによって、圧縮成形時に、該平面部Ｐにおいて粉体が内側に移動しやすくなり、該粉体が内側に移動しながら圧縮が行われるので、環状突条部１０ｂが過圧縮又は圧縮不足になることが効果的に防止され、環状突条部１０ｂに割れや欠け等の欠陥が生じることが効果的に防止される。
【００２５】
周縁部３２ａ，４２ａにおける１．５ｍｍ以下の幅の平面部Ｐは、該周縁部３２ａ，４２ａの全周にわたって形成されていることが最も好ましいが、周縁部３２ａ，４２ａの周長の好ましくは５０％以上、更に好ましくは８０％以上の部位に前記の平面部Ｐが形成されていることが、環状突条部１０ｂに欠陥が生じることを一層効果的に防止する観点から有利である。
【００２６】
また周縁部３２ａ，４２ａにおける１．５ｍｍ以下の幅の平面部Ｐは、該幅がすべて同じであることを要しない。例えば幅が１．５ｍｍである平面部Ｐと、幅が１．０ｍｍである平面部Ｐとが混在していてもよい。更に周縁部３２ａ，４２ａに、１．５ｍｍ超の広幅の平面部が存在していることは妨げられない。しかし、そのような広幅の平面部は、周縁部３２ａ，４２ａの周長の好ましくは５０％以下、更に好ましくは２０％以下にとどめることが、環状突条部１０ｂに欠陥が生じることを一層効果的に防止する観点から有利である。
【００２７】
各杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａにおける平面部Ｐは一般に、圧縮成形時における圧縮方向と直交する方向を向いているが、圧縮方向と直交する方向に対して若干傾斜していてもよい。例えば成形面の中央に向けて若干傾斜していてもよい。また、各杵３，４の周縁部３２ａ，４２ａにおける平面部Ｐと、成形面３２，４２とは、曲面（特に凸の曲面）によって滑らかに連なっている。
【００２８】
本製造方法においては、上述した図５に示す平面部Ｐを有する周縁部３２ａ，４２ａを備えた上杵３及び下杵４を用いることに代えて、図６に示すように、成形面が凹面になっている上杵３及び下杵４の該成形面３２，４２の周縁部３２ａ，４２ａの少なくとも一部が、凹部に向けて傾斜した曲面形状となっている曲面部を含んでいるものを用いてもよい。図６に示す形態の周縁部３２ａ，４２ａを有する上杵３及び下杵４を用いることによっても、圧縮成形時に環状突条部１０ｂが過圧縮又は圧縮不足になることが効果的に防止され、環状突条部１０ｂに割れや欠け等の欠陥が生じることが効果的に防止される。
【００２９】
図６に示す周縁部３２ａ，４２ａにおいて、その最外縁から凹部に向けて傾斜した曲面部の曲率は、単位を１／ｍとした時に５００〜３３００、特に１０００〜２０００であることが、環状突条部１０ｂに欠陥が生じることを一層効果的に防止する観点から好ましい。
【００３０】
図６に示す周縁部３２ａ，４２ａは、該周縁部３２ａ，４２ａの全周にわたって前記の曲面形状が形成されていることが最も好ましいが、それ以外に例えば図５に示す周縁部に形成されていた幅１．５ｍｍ以下の平面部Ｐを一部に有していてもよい。あるいは平面部を全く有していなくてもよい。更に周縁部３２ａ，４２ａに、１．５ｍｍ超の広幅の平面部が存在していることは妨げられない。しかしそのような広幅の平面部は、周縁部３２ａ，４２ａの周長の好ましくは５０％以下、更に好ましくは２０％以下にとどめることが、環状突条部１０ｂに欠陥が生じることを一層効果的に防止する観点から有利である。
【００３１】
本製造方法における圧縮成形の条件は、製造する粉体圧縮成形体１０の形状や原料等に応じて適宜変更することができる。粉体圧縮成形体１０が例えば浴用剤のタブレットである場合には、成形圧は５〜２６ＭＰａ、特に７〜２３ＭＰａであることが好ましい。加圧時間は、成形圧がこの範囲であることを条件として０．１〜１０秒、特に０．５〜５秒であることが好ましい。また、成形時において、成形圧の最大荷重点で上杵の動作を一旦停止することが好ましい。上杵の動作を停止して成形体１０に保圧をかけることによって、成形体１０の成形性が良好になるという利点がある。更に、本製造方法によれば、所望の密度の成形体１０を得るために必要な成形圧を、従来（例えば図９に示す上杵及び下杵を用いた場合）よりも低くできるという利点がある。この利点は、装置的な制約を受けにくいという点において有利である。
【００３２】
本製造方法は、圧縮方向に沿う側面に、該圧縮方向と平行な面（ただし環状突条部１０ａを除く。）が存在しない形状を有する粉体圧縮成形体１０を成形する場合にその利点が一層顕著なものとなる。また本製造方法は、圧縮方向と直交する方向の断面における最幅広部での直径Ｗ（図１（ｂ）参照）が２〜１０ｃｍである粉体圧縮成形体１０を成形する場合にもその利点が一層顕著なものとなる。更に本製造方法は、図７及び図８に示すように、環状突条部１０ｂの厚みｔが好ましくは２〜７ｍｍ、更に好ましくは３〜４ｍｍである成形体１０を成形する場合にその利点が一層顕著なものとなる。図７は図５に示す上杵３及び下杵４を用いて製造した成形体１０の要部拡大断面図である。図８は図６に示す上杵３及び下杵４を用いて製造した成形体１０の要部拡大断面図である。環状突条部１０ｂは上面と下面とが平行である領域の幅Ｌは好ましくは０．３〜２ｍｍ、更に好ましくは０．５〜１ｍｍである。なお、この長さＬは、上杵３及び／又は下杵４の周縁部３２ａ，４２ａの平面部の幅と一致しない場合があることに留意すべきである。長さＬには上杵３及び／又は下杵４と臼体２の壁面とのクリアランスが含まれているからであり、かつ成形体１０がスプリングバックによって膨張するからである。
【００３３】
更に環状突条部１０ｂに連なる部分における本体部１０ａの曲率Ｒ（図８参照）は単位を１／ｍとした時に好ましくは１０〜１００００であり、更に好ましくは１００〜２０００である。この曲率は、先に述べた図６に示す曲面部の曲率の値と一致していないが、この理由は、成形体１０がスプリングバック等によって変形するからである。環状突条部１０ｂの密度は、使用する原料の種類にもよるが、好ましくは１．２〜１．６ｇ／ｃｍ3、更に好ましくは１．３〜１．５ｇ／ｃｍ3である。この密度は、本体部１０ａの密度の１００〜１２５％、特に１００〜１１５％であることが好ましい。本体部１０ａの密度それ自体は、１．２〜１．５ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。環状突条部１０ｂ及び本体部１０ａの密度は、例えば環状突条部１０ｂ及び本体部１０ａの質量と体積を測定し、その測定結果から計算できる。具体的には次の手順で行う。すなわち、１．環状突条部１０ｂの一部、なるべく直線部分をカッターで本体部１０ａから切り離す。２．厚み、幅、長さを測定し、体積を計算する。３．重量を測定する。４．体積／重量から、密度を算出する。
【００３４】
粉体圧縮成形体１０の厚みｔ１（図１（ｂ）参照）は、１５〜３５ｍｍであることが好ましい。成形体１０における下部１１の厚みｔ２（図１（ｂ）参照）は、ｔ１が前記の範囲内であることを条件として、デザイン性の観点から、１．５ｍｍ以上、特に５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３５】
粉体圧縮成形体１０の原料は、例えば各種の粉末及び必要に応じて配合される油性成分等の各種成分を含み、これらの成分が混合されたものからなる。粉体圧縮成形体１０が例えば入浴剤のタブレットである場合には、原料として例えば重層、炭酸ナトリウム、コハク酸、フマル酸、デキストリン、香料及び色素等を含む粉末原料を用いることができる。
【００３６】
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、本発明は前記の実施形態に制限されない。例えば図２ないし図６に示す実施形態においては、上杵３及び下杵４の双方において、周縁部３２ａ，４２ａに連なる成形面３２，４２が凹面になっていたが、本発明においては上杵３及び下杵４のいずれか一方において、周縁部３２ａ，４２ａに連なる成形面が凹面になっていれば、所期の目的は達成される。その場合、他方の杵としてはその成形面が平坦面のものを使用することができる。
【００３７】
また、上杵３及び下杵４の周縁部３２ａ，４２ａに連なる成形面３２，４２のいずれもが凹面になっている場合、上杵３として図５に示す実施形態のものを用い、下杵４として図６に示す実施形態のものを用いてもよい。あるいはその逆の使い方をしてもよい。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。
【００３９】
〔実施例１〕
図２及び図３に示す粉体圧縮成形装置１を用い、図１（ａ）及び（ｂ）に示す形状の粉体圧縮成形体１０を製造した。成形体１０における各寸法ｔ１，ｔ２，Ｗ（図１（ｂ）参照）は、ｔ１＝２．８ｃｍ、ｔ２＝２．０ｃｍ、Ｗ＝７．０ｃｍに設定した。成形体１０の原料は、以下の表１に示すとおりとした。
【００４０】
【表１】
【００４１】
成形装置１における上杵３として図６に示すものを用いた。下杵４としては図５に示すものを用いた。図６に示す上杵３においては、周縁部３２ａの全周にわたって曲面部が形成されていた。この曲面部の曲率は単位を１／ｍとした時に１０００であった。図５に示す下杵４においては、周縁部４２ａの全周にわたって幅０．３ｍｍの平面部が形成されていた。成形圧を１５．３ＭＰａに設定し、この圧力で２秒間圧縮成形を行った。このようにして得られた成形体１０における諸元を、以下の表２に示す。また、成形体１０における環状突条部１０ｂの状態を目視観察した。その結果も表２に示す。
【００４２】
〔実施例２〕
成形装置１における上杵３として図５に示すものを用いた。この上杵３においては、成形面３２ａの全周にわたって幅ｄが０．３ｍｍの平面部が形成されていた。それ以外は実施例１と同様にして成形体１０を圧縮成形した。そして、得られた成形体１０について実施例１と同様の評価を行った。その結果を以下の表２に示す。
【００４３】
〔比較例１〕
実施例２において、上杵３及び下杵４として、周縁部の平面部の幅が２．０ｍｍであるものを用いた（図９参照）。それ以外は実施例１と同様にして成形体１０を圧縮成形した。そして、得られた成形体１０について実施例１と同様の評価を行った。その結果を以下の表２に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２に示す結果から明らかなように、各実施例で得られた成形体は、環状突条部に欠陥が観察されず、良好な外観を呈することが判る。これに対して比較例１で得られた成形体は、環状突条部に欠けが生じたことが判る。また、各実施例においては、所望の密度の成形体を得るために必要な成形圧力を、比較例１よりも低くできることが判る。
比較例１において成形体の環状突条部に欠けが生じた理由の詳細は不明であるが、比較例１の場合は図９に示すように、上杵１０３の周縁部１３２ａと下杵１０４の周縁部１４２ａと臼体１０２の壁面とで画定される部位Ａにおいては、他の部位に比べて高圧縮率で圧縮が行われるものと推測される。このため、該周縁部１３２ａ，１４２ａの幅Ｄが広い比較例１の場合、該部位Ａに対応する成形体の部位、すなわち環状突条部に割れや欠けが発生しやすい結果になったものと考えられる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 粉体圧縮成形装置
２ 臼体
３ 上杵
４ 下杵
６ 打錠テーブル
７ フィードシュー
１０ 粉体圧縮成形体
１０ａ 本体部
１０ｂ 環状突条部
１１ 粉体圧縮成形体の下部
１２ 粉体圧縮成形体の上部
１３ 粉体圧縮成形体のリブ
２１ 貫通口
３２ 成形面
３２ａ 成形面の周縁部
４２ 成形面
４２ａ 成形面の周縁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
臼体と臼体内に配置された下杵の成形面とによる成形空間に、粉体を含む原料を充填する充填工程と、臼体内に上杵を降下させ、原料を圧縮成形する工程とを備えた粉体圧縮成形体の製造方法であって、
上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間に所定の間隙が生じるように両杵を突き合わせて、前記原料を圧縮成形する圧縮成形工程を備え、
圧縮成形工程において、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間の前記間隙に前記原料を介在させ、該間隙に介在させた該原料も圧縮し、
上杵の成形面及び下杵の成形面のうちの少なくとも一方が凹部を有し、該成形面の周縁部の少なくとも一部が、１．５ｍｍ以下の幅の平面部を含んでいる上杵又は下杵を使用する、粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項２】
臼体内に配置された下杵の成形面に、粉体を含む原料を充填する充填工程と、
臼体内に上杵を降下させ、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間に所定の間隙が生じるように両杵を突き合わせて、前記原料を圧縮成形する圧縮成形工程とを備え、
圧縮成形工程において、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間の前記間隙に前記原料を介在させ、該間隙に介在させた該原料も圧縮する粉体圧縮成形体の製造方法であって、
上杵の成形面及び下杵の成形面のうちの少なくとも一方が凹部を有し、該成形面の周縁部の少なくとも一部が、凹部に向けて傾斜した曲面形状となっている曲面部を含んでいる上杵又は下杵を使用する、粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項３】
成形圧が５〜２６ＭＰａである請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
圧縮方向と直交する方向の断面における最大直径が２〜１０ｃｍである粉体圧縮成形体を成形する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の製造方法で製造された粉体圧縮成形体であって、
前記粉体圧縮成形体が、本体部と、該本体部の側面に形成されかつ圧縮方向と直交する方向に延びる環状突条部とからなり、該環状突条部が前記間隙に介在させた前記原料の圧縮によって形成されており、
前記環状突条部の平均厚みが２〜７ｍｍであり、
前記環状突条部の上面と下面とが平行である領域を備え、該領域の幅が０．３〜２ｍｍであり、
前記環状突条部に連なる部分における前記本体部の曲率が１０〜１００００であり、かつ該本体部の密度が１．２〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体圧縮成形体。
【請求項１】
臼体と臼体内に配置された下杵の成形面とによる成形空間に、粉体を含む原料を充填する充填工程と、臼体内に上杵を降下させ、原料を圧縮成形する工程とを備えた粉体圧縮成形体の製造方法であって、
上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間に所定の間隙が生じるように両杵を突き合わせて、前記原料を圧縮成形する圧縮成形工程を備え、
圧縮成形工程において、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間の前記間隙に前記原料を介在させ、該間隙に介在させた該原料も圧縮し、
上杵の成形面及び下杵の成形面のうちの少なくとも一方が凹部を有し、該成形面の周縁部の少なくとも一部が、１．５ｍｍ以下の幅の平面部を含んでいる上杵又は下杵を使用する、粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項２】
臼体内に配置された下杵の成形面に、粉体を含む原料を充填する充填工程と、
臼体内に上杵を降下させ、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間に所定の間隙が生じるように両杵を突き合わせて、前記原料を圧縮成形する圧縮成形工程とを備え、
圧縮成形工程において、上杵の成形面の周縁部と下杵の成形面の周縁部との間の前記間隙に前記原料を介在させ、該間隙に介在させた該原料も圧縮する粉体圧縮成形体の製造方法であって、
上杵の成形面及び下杵の成形面のうちの少なくとも一方が凹部を有し、該成形面の周縁部の少なくとも一部が、凹部に向けて傾斜した曲面形状となっている曲面部を含んでいる上杵又は下杵を使用する、粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項３】
成形圧が５〜２６ＭＰａである請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
圧縮方向と直交する方向の断面における最大直径が２〜１０ｃｍである粉体圧縮成形体を成形する請求項１ないし３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の製造方法で製造された粉体圧縮成形体であって、
前記粉体圧縮成形体が、本体部と、該本体部の側面に形成されかつ圧縮方向と直交する方向に延びる環状突条部とからなり、該環状突条部が前記間隙に介在させた前記原料の圧縮によって形成されており、
前記環状突条部の平均厚みが２〜７ｍｍであり、
前記環状突条部の上面と下面とが平行である領域を備え、該領域の幅が０．３〜２ｍｍであり、
前記環状突条部に連なる部分における前記本体部の曲率が１０〜１００００であり、かつ該本体部の密度が１．２〜１．５ｇ／ｃｍ3である粉体圧縮成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１１５８９１（Ｐ２０１２−１１５８９１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６９９９２（Ｐ２０１０−２６９９９２）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
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