粉体圧縮成形体の製造方法
【課題】立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体を杵から容易に取り出すことができる粉体圧縮成形体の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の製造方法は、粉体圧縮成形体を製造する方法である。本発明の製造方法は、貫通口２１を有する臼体２と、貫通口２１内に上杵３及び下杵４を備える。下杵４は、上面に凹部４１と、その中央部分に凹部貫通口４２とを有する。本発明の製造方法は、凹部貫通口４２の下方側から挿入されるコア５を備える。本発明の製造方法は、原料を充填する充填工程と、下杵４及びコア５と上杵３とを突き合わせて粉体圧縮成形体１０を形成する圧縮形成工程と、粉体圧縮成形体１０を臼体２の貫通口２１から排出する排出工程とを備える。排出工程においては、コア５を上方に移動させ、コア５の上面で粉体圧縮成形体１０を突き上げて臼体２から排出する。
【解決手段】本発明の製造方法は、粉体圧縮成形体を製造する方法である。本発明の製造方法は、貫通口２１を有する臼体２と、貫通口２１内に上杵３及び下杵４を備える。下杵４は、上面に凹部４１と、その中央部分に凹部貫通口４２とを有する。本発明の製造方法は、凹部貫通口４２の下方側から挿入されるコア５を備える。本発明の製造方法は、原料を充填する充填工程と、下杵４及びコア５と上杵３とを突き合わせて粉体圧縮成形体１０を形成する圧縮形成工程と、粉体圧縮成形体１０を臼体２の貫通口２１から排出する排出工程とを備える。排出工程においては、コア５を上方に移動させ、コア５の上面で粉体圧縮成形体１０を突き上げて臼体２から排出する。
【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型し、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。例えば特許文献１には圧縮成型時に超音波を付与することにより、上面に凸状部を備えた略扁平な形状の固形粉末化粧料の製造方法が開示されている。
また一方で、粉体圧縮成形体の製造装置は、求める粉末圧縮成形体を得るために様々な改良がなされている。例えば、特許文献２には、有核錠を製造する製造装置として、臼の上下に上杵及び下杵を上下揺動可能に保持させており、上杵及び下杵がそれぞれ中心杵と該中心杵の外周を取り巻く外杵とから形成されている回転式圧縮成型機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０５３０８２号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０２２２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
更にデザイン性の自由度を高め、美観に優れた意匠の粉体圧縮成形体を製造するため、近年、上面にも下面にも立体的なデザインが付された成形体が求められている。特にデザインの自由度の向上の点から成形体の側面に垂直な部分を極力持たないデザインの粉体圧縮成形体が求められている。
特許文献１および特許文献２のように、下杵が平面である粉体圧縮成形体を製造すると、臼の側面を粉体の圧縮時に積極的に用いて、上杵、下杵、臼の側面で粉体を圧縮成型するため、製造された粉体圧縮成形体の側面には、垂直な部分が形成されてしまい、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体を製造することが難しい。
【０００５】
そこで本発明者らは上杵との対向面にすり鉢状の凹部を有する下杵と上杵を用いて圧縮成型を行う事により、デザイン性の高い粉体圧縮成形体の製造を試みた。しかし、圧縮成型後、粉体圧縮成形体が下杵凹部へ嵌まり込み、粉体圧縮成形体が下杵から取り出せず、特に成型後粉末圧縮成形体にスプリングバック現象が起こる場合は成形体の取り出しは困難であった。
【０００６】
したがって、本発明は、デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体を下杵から容易に取り出すことができる粉体圧縮成形体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、粉体を含む原料を圧縮成型して、粉体圧縮成形体を製造する粉体圧縮成形体の製造方法であって、鉛直方向に延びる貫通口を有する臼体と、前記貫通口の上方側から挿入され該貫通口内を上下動可能に配される上杵と、前記貫通口の下方側から挿入され、前記上杵との対向面に凹部を有し且つ該凹部の底部中央部に鉛直方向に貫通する凹部貫通口を有する下杵と、前記凹部貫通口の下方側から挿入され前記凹部の前記凹部貫通口内を上下動可能に配されるコアとを用い、前記コア、前記下杵及び前記臼体で画成される空間に、粉体を含む前記原料を充填する充填工程と、前記下杵及び前記コアと前記上杵とを突き合わせて圧縮成型を行い、粉体圧縮成形体を形成する圧縮形成工程と、前記上杵を上方に移動させた後、形成された前記粉体圧縮成形体を前記臼体の貫通口から排出する排出工程とを備え、前記排出工程においては、前記コアを前記下杵の凹部底部より上方に移動させ、前記コアの上面で前記粉体圧縮成形体を突き上げて前記臼体から排出する粉体圧縮成形体の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体を、凹部を有する下杵から容易に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施態様の粉体圧縮成形体の製造方法で製造される粉体圧縮成形体の斜視図であり、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、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法に用いられる好適な装置の全体の概略を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、下杵の底とコアの上面とが一致した状態を示す図であり、図３（ｂ）は下杵の底からコアの上面が上昇した状態を示す図である。
【図４】図４は、原料に圧力をかける際のコア及び下杵と上杵との配置関係を示す要部拡大断面図である。
【図５】図５は、図２に示す装置を用いた粉体圧縮成形体の製造工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法を、その好ましい実施態様に基づき、図面を参照しながら説明する。しかしながら本発明の実施態様は以下のものに限定されるものではない。
【００１１】
先ず、本実施態様により製造される粉体圧縮成形体１０について説明する。
粉体圧縮成形体１０は、図１（ａ），図１（ｂ）に示すように、下部１１と上部１２を有している。ここで、成形体の下部１１に断面積が小さくなる下すぼみ形状を備えるものに好適であり、さらに下部１１の周面に曲面を備えるものに好適であり、下部１１の外周面が曲面で構成されるものが好ましい。例えば、下部１１が底部を頂部とするドーム形状、またはすり鉢状のものが挙げられ、特に図１（ａ），図１（ｂ）で示されるようなすり鉢状の形状であることが好ましい。ここで、「すり鉢状」とは、図１（ｂ）に示すように、断面視して、下部１１の側面に垂直な部分が形成されておらず、側面が曲面で形成されている形状のことを言い、底面中央部に向かって凸状に湾曲する面を有する形状のことを言う。本願発明の製造方法により製造される粉体圧縮成形体は、本願発明の製造方法に用いられる製造装置の上杵及び下杵の形状によって、様々な立体デザインを取ることが可能であり、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。例えば本実施態様により製造される粉体圧縮成形体１０は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、花をイメージして形成されたものであり、粉体圧縮成形体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。粉体圧縮成形体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。
【００１２】
粉体圧縮成形体１０は、上部１２と下部１１との間に環状突条部１３を有しているが、環状突条部１３の平均厚み（ｔ）は、７．０ｍｍ以下であり、５．０ｍｍ以下であることが好ましく、特に４．０ｍｍ以下であることが好ましい。環状突条部１３の厚み（ｔ）の下限は時に制限されるものではなく、薄いほど好ましい。
粉体圧縮成形体１０の平均厚み（ｔ１）は、１５〜３５ｍｍであることが好ましく、粉体圧縮成形体１０を上面から見た際の最大幅（ｗ）は、４０〜１１０ｍｍであることが好ましい。尚、粉体圧縮成形体１０の最大幅（ｗ）とは、粉体圧縮成形体１０の最も広い位置での長さを示す。
下部１１の厚み（ｔ２）は、３ｍｍ以上、特に７ｍｍ以上であることが好ましい。
粉体圧縮成形体１０の平均厚み（ｔ１）に対する環状突条部１３の平均厚み（ｔ）の比（ｔ／ｔ１）は、０．０９〜０．４７であることが好ましく、０．１４〜０．４０であることが更に好ましい。
【００１３】
粉体圧縮成形体１０の形成材料である粉体を含む原料としては、各種の粉末原料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。例えば、粉体圧縮成形体１０が入浴剤のタブレットである場合には、原料としては、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、色素等が挙げられる。
【００１４】
図２には、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法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記載されている。粉体圧縮成形装置１は、粉体を含む原料を圧縮成型して、粉体圧縮成形体１０を製造する装置であり、図２に示すように、鉛直方向に延びる貫通口２１を有する臼体２と、貫通口２１の上方側から挿入され貫通口２１内を上下動可能に配される上杵３と、貫通口２１の下方側から挿入され、上杵３との対向面に凹部４１を有し且つ凹部４１の底部中央部に鉛直方向に貫通する凹部貫通口４２を有する下杵４と、凹部貫通口４２の下方側から挿入され凹部４１の凹部貫通口４２内を上下動可能に配されるコア５とを備えている。尚、図中のＹ方向は、粉体圧縮成形装置１の上下方向であり、鉛直方向であり、図中のＸ方向は、Ｙ方向に垂直な方向であり、水平な方向である。以下、粉体圧縮成形装置１について具体的に説明する。
【００１５】
粉体圧縮成形装置１は、図２に示すように、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Ｙ方向に貫通する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、図２に示すように、貫通口２１の上方側から挿入され、貫通口２１内を上下動可能に配されている。詳述すると、上杵３は、金属の剛体からなり、上杵３の上方側に配される上杵ホルダー３１により一体的に保持されており、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(不図示）によって支持されている。このコネクティングロッド(不図示）によって、上杵ホルダー３１に一体的に保持された上杵３が、臼体２の貫通口２１のＹ方向の上方側から僅かな隙間を空けて挿入され、貫通口２１内を上下動可能となっている。上杵３の下面（下杵４との対向面）は、平面でも良いが、粉体圧縮成形体１０の上面にデザイン性を付与する観点から粉体圧縮成形装置１においては、下杵４との対向面３２に凹凸部を有している。上杵３の凹凸部は、粉体圧縮成形装置１においては、粉体圧縮成形体１０の上部１２に対応する形状に形成されている。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の機器を用いても良い。
【００１７】
下杵４は、図２に示すように、貫通口２１の下方側から挿入され、上杵３との対向面に凹部４１を有し、凹部４１の底の中央部分に鉛直方向に貫通する凹部貫通口４２を有している。詳述すると、下杵４は、金属の剛体からなり、下杵４の下方側に配される下杵ホルダー４３により一体的に保持されており、下杵ホルダー４３に一体的に保持された下杵４が、臼体２の貫通口２１のＹ方向の下杵側から僅かな隙間を空けて挿入されている。下杵４の凹部４１は中央部に向かって陥没しており、臼体２近傍から中央部に向かって少なくとも一部は曲面を備えるものが好ましく、下に凸の凹陥状であることが好ましい。下杵４の凹部４１の底にある凹部貫通口４２の上端面は、平面視した際に後述するコア５の上端の水平断面と同型であれば良い。例えば粉体圧縮成形装置１においては、図３（ａ）に示すように、コア５と同型、すなわち平面視して円形状に形成されており、下杵ホルダー４３もＹ方向に貫通している。粉体圧縮成形装置１においては、下杵４は、臼体２の貫通口２１に挿入された状態で固定されているが、上杵ホルダー３１と同様に、下杵ホルダー４３をコネクティングロッド(不図示）によって支持し、このコネクティングロッド(不図示）によって、下杵４を貫通口２１内で上下動可能にしてもよい。
【００１８】
下杵４は、粉体圧縮成形装置１においては、図２に示すように、後述するコア５の周辺部に、エアーブロー用の吹き出し孔４４を有している。詳述すると、吹き出し孔４４は、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、コア５の周辺部、即ち、凹部貫通口４２の周辺部の凹部４１に、複数個配されている。吹き出し孔４４は、２〜８個配されていることが好ましく、粉体圧縮成形装置１においては、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、４個配されている。４個の吹き出し孔４４が、それぞれ、等間隔を空けて、凹部貫通口４２の周辺部に配されている。吹き出し孔４４は、下杵４の内部に形成された管を通して高圧エアー供給ノズル４５に接続されている。高圧エアー供給ノズル４５は高圧空気源（不図示）に更に接続されている。これによって、粉体圧縮成形装置１により製造される粉体圧縮成形体１０に、吹き出し孔４４から、高圧エアーが噴射されるようになっている。吹き出し孔４４の直径は、０．１〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．４〜１．０ｍｍであることが更に好ましい。吹き出し孔４４から噴射されるエアーの圧力は、０．１〜０．６ＭＰａであることが好ましい。
【００１９】
コア５は、図２に示すように、凹部貫通口４２の下方側から挿入され臼体２の貫通口２１内を上下動可能に配されている。詳述すると、コア５は、金属の剛体からなり、コア５の水平断面は粉末圧縮成形体の下部形状として許容できる形状であればどのような形状でも良いが、汎用性の面から円形又は略円形であることが好ましい。図２に示すように、粉体圧縮成形装置１においては、円筒状の形状をしている。また、コア５の上面は平面でも、凸面でも凹面でも良いが、粉末圧縮成形体の取り出しやすさの観点から、平面であることが好ましい。コア５は、図２に示すように、下方側に配されるコア昇降レバー５１にピン（不図示）を介してピン接合されている。コア昇降レバー５１はカム（不図示）により、上下方向に揺動するようになされており、このコア昇降レバー５１の揺動により、コア５が、下杵４の凹部貫通口４２の下方側から僅かな隙間を空けて挿入され、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、臼体２の貫通口２１内を上下動可能となっている。移動手段は、カムによるコア昇降レバー５１の揺動に限定されず、エアシリンダ、油圧シリンダ等の機器を用いても良い。
【００２０】
図２に示すように、粉体圧縮成形装置１を断面視した場合、コア５の最大幅Ａ（粉体圧縮成形装置１においては水平断面が円形であるコア５の直径と同じであり、下杵４の凹部貫通口４２の内径と略同じ）は、粉末圧縮成形体の取り出しやすさの観点から、粉体圧縮成形装置１のように臼体２とコア５とが同心円の場合であれば、臼体２の貫通口２１の内径から凹部貫通口４２の内径を差し引いた値の半分の値よりも長いことが好ましい。例えば、コアＡの幅と凹部４１の一方の側部の幅Ｂの２倍の長さとの総和が７０ｍｍの場合、コア５の幅Ａは、２５〜４０ｍｍであることが好ましく、２５〜３５ｍｍであることが更に好ましく、凹部４１の一方の側部の幅Ｂは、１５〜２２．５ｍｍであることが好ましく、１７．５〜２２．５ｍｍであることが更に好ましい。凹部４１の一方の側部の幅Ｂに対するコア５の幅Ａの比（Ａ／Ｂ）は、１．１１〜２．６７であることが好ましい。尚、水平断面が円形でないコアの場合の最大幅Ａとは、コアの最も広い位置での長さを示す。
また、図３（ａ）に示すように、下杵４の凹部４１の底とコア５によって形成される水平な面の面積（Ｃ）（点線で囲った領域）とコア５の上面の面積（Ｄ）の比（Ｄ／Ｃ）は、０．７〜１．０であることが好ましい。
【００２１】
粉体圧縮成形装置１においては、図３（ａ）に示すように、コア５の上面と下杵４の凹部４１の内面とで、粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状が画成可能になされている。詳述すると、粉体を含む原料が臼体２の貫通口２１に供給される際には、図３（ａ）に示すように、コア５の上面と下杵４の凹部４１の底とが、連なるように、Ｙ方向の同じ位置に配されることにより、コア５の上面と下杵４の凹部４１の内面とで、粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状が画成される。
【００２２】
また、粉体圧縮成形装置１においては、図４に示すように、粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状が画成される状態のコア５及び下杵４と、上杵３とを突き合わせて、上杵３の下面３２の周縁部３３と下杵４の周縁部４６とを近接することにより、コア５、下杵４及び上杵３の間に粉体圧縮成形体１０の形状に対応する空間が画成可能になされている。詳述すると、上述したように、上杵３は、下杵４との対向面（下面）３２に、粉体圧縮成形体１０の上部１２に対応する形状に形成されている凹凸部を有している。図４に示すように、コア５の上面と下杵４の凹部４１の底とが連なるように、Ｙ方向の同じ位置に配され、コア５の上面と下杵４の凹部４１の内面とで、粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状が画成された状態で、上杵３の下面３２の周縁部３３と下杵４の周縁部４６とを近接させて、コア５及び下杵４と上杵３とを突き合わせる。このように突き合わせることにより、コア５の上面及び下杵４の内面と、上杵３の下面３２との間に、粉体圧縮成形体１０の形状に対応する空間が画成される。
【００２３】
粉体圧縮成形装置１は、図２に示すように、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を備えることもできる。フィードシュー７は、上方側に配されるホッパー（不図示）に接続されており、ホッパー（不図示）から粉体を含む原料が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は、Ｘ方向の前後方向に移動可能になされており、臼体２の貫通口２１上に移動しながらフィードシュー７の底面側にある供給口（不図示）を通して原料が貫通口２１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ように形成されている。また、コア５が上昇した際には、フィードシュー７の底面と、コア５の上面とが段差がなく面一となるように形成されている。また、フィードシュー７は、臼体２の貫通口２１上に移動しながら、製造された粉体圧縮成形体１０を押して、粉体圧縮成形体１０をＸ方向の前方向に移動させるように形成されている。
【００２４】
次に、上述した粉体圧縮成形装置１を用いて粉体圧縮成形体１０を製造する方法について、図５を参照しながら説明する。
【００２５】
先ず、コア５、下杵４及び臼体２で画成される空間に、粉体を含む原料を充填する（充填工程）。本実施態様においては、コア５の上面が下杵４の凹部４１の底部に位置するように下杵４とコア５を配した臼体２に、粉体を含む原料を充填する。詳述すると、図５（ａ）に示すように、臼体２の貫通口２１の下方側に下杵４を固定する。固定する位置は、製造する目的物、原料の充填量に応じて適宜変更する。この時、コア５の上面から下杵４の凹部４１の底は、連なる位置にあり、コア５の上面と下杵４の凹部４１の内面とで、製造される粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状を画成する。この状態の臼体２の貫通口２１内に、フィードシュー７を用いて粉体を含む原料を充填する。原料の充填後、フィードシュー７はＸ方向の後方側に移動させる。
【００２６】
次いで、下杵４及びコア５と上杵３とを突き合わせて圧縮成形を行い粉体圧縮成形体１０を形成する（圧縮形成工程）。詳述すると、図５（ｂ）に示すように、クランク軸に接続されたコネクティングロッド（不図示）により、臼体２の貫通口２１の上方側から上杵３を挿入し、粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状を画成した状態のコア５及び下杵４と、上杵３とを突き合わせて、上杵３の下面３２の周縁部３３と下杵４の周縁部４６とを近接させることにより、コア５、下杵４及び上杵３の間に粉体圧縮成形体１０の形状に対応する空間を画成する。詳述すると、コア５の上面及び下杵４の内面と、上杵３の下面３２との間に、粉体圧縮成形体１０の形状に対応する空間が画成され、この状態で、圧縮成型を行い粉体圧縮成形体１０を形成する。コア５及び下杵４から画成した形状は下杵４の凹部４１の上端面からコア５に向かって断面積が縮小した下すぼみの凹部であることが好ましく、コア５に向かって凹部４１が曲面状にすぼむ凹部であることがより好ましい。特に図４に示されるようなすり鉢状になっていることが好ましい。
ここで、成形体の下部１１に断面積が小さくなる下すぼみ形状を備えるものに好適であり、さらに下部１１の周面に曲面を備えるものに好適であり、下部１１の外周面が曲面で構成されるものが好ましい。例えば、下部１１が底部を頂部とするドーム形状、またはすり鉢状のものが挙げられ、
【００２７】
コア５及び下杵４と、上杵３とによる圧縮の圧力は、製造する目的物に応じて適宜変更することができるが、圧縮形成工程における圧縮時の圧力は、コアの許容圧縮応力、下杵の薄肉部（縁部）の許容曲げ応力の観点から、０．２〜８００ＭＰａであることが好ましく、５．１〜２５．５ＭＰａであることがより好ましく、６．４〜２４．２ＭＰａであることが更に好ましい。特に、例えば、浴用剤のタブレットを製造する場合には、７．７〜２３．０ＭＰａであることが好ましく、１０．２〜２０．４ＭＰａであることが更に好ましい。
【００２８】
本実施態様においては、コア５及び下杵４と、上杵３とによる圧縮の際に、臼体２の側面は積極的に関与していない。このように臼体２の側面が積極的に関与していないので、図１（ａ），図１（ｂ）に示すような、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体１０を製造することができる。尚、上杵３の下面３２の周縁部３３と下杵４の周縁部４６とを近接させて圧縮成型を行う際、図４に示すように、上杵３の下面３２の周縁部３３と、下杵４の周縁部４６との間には、間隔が開いているが、この間隔は、粉体圧縮成形体１０の成型前の充填量と成型後の圧縮率から決定される。充填量は臼体２内における下杵４の位置を、上下方向に動かす事で変更する事が可能であり、下杵４を動かす場合には、圧縮率が変わらない様に、上杵３の臼体２への侵入深さも同時に変更する。また、コア５、下杵４及び上杵３の間に形成された、粉体圧縮成形体１０の形状に対応する空間内の原料に、目的とする圧縮率を与えるには、上杵３の周縁部３３と下杵４の周縁部４６との間隔の影響は少ないが、粉体圧縮成形体１０の環状突条部１３の成形性の観点から、上杵３の周縁部３３と下杵４の周縁部４６との間隔は２〜７ｍｍが好ましく、特に３〜４ｍｍが好ましい。
【００２９】
次いで、上杵３を上方に移動させた後、形成された粉体圧縮成形体１０を臼体２の貫通口２１から排出する（排出工程）。排出工程においては、コア５を上方に移動させ、コア５の上面で粉体圧縮成形体１０を突き上げて臼体２から排出する。詳述すると、図５（ｃ）に示すように、クランク軸に接続されたコネクティングロッド（不図示）により、臼体２の貫通口２１から上杵３を引き上げた後、臼体２の貫通口２１に下杵４を固定した状態のまま、コア昇降レバー５１により、コア５の上面と、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連なる位置まで、コア５を上昇させる。このようにコア５を上昇させることにより、コア５の上面で下杵４の凹部４１にある粉体圧縮成形体１０を突き上げ、コア５の上昇とともに粉体圧縮成形体１０を上昇させる。次いで、フィードシュー７をＸ方向の前方に移動させることにより、フィードシュー７の先端で粉体圧縮成形体１０を押すことにより臼体２から排出する。下杵４は、充填工程、以下に述べる圧縮形成工程、及び以下に述べる排出工程の間、その位置を、臼体２の貫通口２１内に固定している。
【００３０】
ここで、コア５及び下杵４と上杵３とによる圧縮後、上杵３を除く際に発生するスプリングバックにより、すり鉢状の下部１１に対応する形状の下杵４の凹部４１には、粉体圧縮成形体１０が強固に固定されており、粉体圧縮成形体は容易に取り出すことができない。このような問題は圧縮成型を行うことにより発生し、特に１５．３ＭＰａ以上の圧力で圧縮成型する場合には顕著に発生する問題である。しかしながら、粉体圧縮成形装置１を用いた粉体圧縮成形体の製造方法によれば、下杵４の凹部貫通口４２に挿入されたコア５を上昇させて粉体圧縮成形体１０を突き上げることにより、下杵４の凹部４１から、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体１０を、破損することなく、容易に離すことができる。このような効果は、コア５及び下杵４と上杵３とによる圧縮の圧力が高く、発生するスプリングバックの力が大きい、例えば、浴用剤のタブレットを製造する場合に特に有効である。
【００３１】
尚、上述したように、粉体圧縮成形装置１は、下杵４が吹き出し孔４４を備えている。その為、排出工程においては、コア５を上方に移動させる前に、吹き出し孔４４を通して空気を粉体圧縮成形体１０の下部１１に噴射し、粉体圧縮成形体１０を下杵４の凹部４１から外した後、コア５を上方に移動させて粉体圧縮成形体１０を排出してもよい。詳述すると、コア５及び下杵４と上杵３との間で粉体圧縮成形体１０を形成し、上杵３を上方に移動させた後、コア昇降レバー５１によりコア５を上方に移動させる前に、高圧エアー供給ノズル４５から吹き出し孔４４を通して粉体圧縮成形体１０の下部１１に高圧エアーを噴射する。高圧エアーを噴射するタイミングは、上杵３を上方に移動させ始めてからコア５を上方に移動させる前までの間であれば、いつでもよく、例えばコア５を上方に移動させる直前であってもよい。このように、高圧エアーを噴射することにより、スプリングバックによって下杵４の凹部４１に強固に固定された、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体１０を、更に破損することなく凹部４１から容易に外すことができる。以降は、上述した工程と同様に、この凹部４１から外れた粉体圧縮成形体１０を、コア昇降レバー５１によりコア５とともに上昇させ、次いで、フィードシュー７により臼体２から排出する。以降は、図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）に示す工程を繰り返すことにより、粉体圧縮成形体１０を連続して製造することができる。
【００３２】
このように、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法によれば、立体性に富んだ粉体圧縮成形体１０を、すり鉢状の凹部４１を有する下杵４から容易に取り出すことができ、図１（ａ），図１（ｂ）に示すような、立体デザイン性に富んだ高付加価値の高い粉体圧縮成形体１０を連続して製造することができる。
また、粉体圧縮成形体１０の下部１１の厚み（ｔ２）（図１（ｂ）参照）が厚い場合、具体的には、厚み（ｔ２）が３ｍｍ以上、特に７ｍｍ以上である場合、言い換えれば、下杵４の凹部４１の深さが深い場合、具体的には、３ｍｍ以上、特に７ｍｍ以上の場合であっても、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法によれば、容易に粉体圧縮成形体を取り出すことができ、高付加価値の高い粉体圧縮成形体を製造することができる。
【００３３】
また、断面視して側面が曲面で形成されている形状（すり鉢状）である場合、粉体圧縮成形体１０が下杵４に嵌まり込みやすくなるため取り出し難いが、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法によれば、容易に粉体圧縮成形体を取り出すことができる。更に図１（ａ），図１（ｂ）に示すように、デザイン性を向上させるため、凹部４１の表面に更に凹凸形状を付加すると、この凹凸形状に対応する下杵４の凹凸形状部分がアンカー効果を有するため、粉体圧縮成形体１０の下杵４への嵌まり込みが顕著になるが、このような形状であっても本願発明の製造方法であれば、容易に粉体圧縮成形体を製造することができる。
【００３４】
本発明の粉体圧縮成形体の製造方法に用いられる装置は、上述した粉体圧縮成形装置１に何ら制限されるものではなく、適宜変更可能である。
【００３５】
例えば、粉体圧縮成形装置１は、上杵３の下面３２に、粉体圧縮成形体１０の上部１２に対応する形状の凹凸部が形成されているが、目的とする固形粉末成形体の形状に応じて形成されていればよく、形成されていなくてもよい。
また、粉体圧縮成形装置１は、高圧打錠のみならず低圧打錠装置としても使用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１ 粉体圧縮成形装置
２ 臼体
２１ 貫通口
３ 上杵
３１ 上杵ホルダー
３２ 上杵の対向面（下面）
３３ 上杵の周縁部
４ 下杵
４１ 凹部
４２ 凹部貫通口
４３ 下杵ホルダー
４４ 吹き出し孔
４５ 高圧供給ノズル
４６ 下杵の周縁部
５ コア
５１ コア昇降レバー
６ 打錠テーブル
７ フィードシュー
１０ 粉体圧縮成形体
１１ 粉体圧縮成形体の下部
１２ 粉体圧縮成形体の上部
１３ 粉体圧縮成形体の環状突条部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を含む原料を圧縮成型し、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。例えば特許文献１には圧縮成型時に超音波を付与することにより、上面に凸状部を備えた略扁平な形状の固形粉末化粧料の製造方法が開示されている。
また一方で、粉体圧縮成形体の製造装置は、求める粉末圧縮成形体を得るために様々な改良がなされている。例えば、特許文献２には、有核錠を製造する製造装置として、臼の上下に上杵及び下杵を上下揺動可能に保持させており、上杵及び下杵がそれぞれ中心杵と該中心杵の外周を取り巻く外杵とから形成されている回転式圧縮成型機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０５３０８２号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０２２２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
更にデザイン性の自由度を高め、美観に優れた意匠の粉体圧縮成形体を製造するため、近年、上面にも下面にも立体的なデザインが付された成形体が求められている。特にデザインの自由度の向上の点から成形体の側面に垂直な部分を極力持たないデザインの粉体圧縮成形体が求められている。
特許文献１および特許文献２のように、下杵が平面である粉体圧縮成形体を製造すると、臼の側面を粉体の圧縮時に積極的に用いて、上杵、下杵、臼の側面で粉体を圧縮成型するため、製造された粉体圧縮成形体の側面には、垂直な部分が形成されてしまい、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体を製造することが難しい。
【０００５】
そこで本発明者らは上杵との対向面にすり鉢状の凹部を有する下杵と上杵を用いて圧縮成型を行う事により、デザイン性の高い粉体圧縮成形体の製造を試みた。しかし、圧縮成型後、粉体圧縮成形体が下杵凹部へ嵌まり込み、粉体圧縮成形体が下杵から取り出せず、特に成型後粉末圧縮成形体にスプリングバック現象が起こる場合は成形体の取り出しは困難であった。
【０００６】
したがって、本発明は、デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体を下杵から容易に取り出すことができる粉体圧縮成形体の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、粉体を含む原料を圧縮成型して、粉体圧縮成形体を製造する粉体圧縮成形体の製造方法であって、鉛直方向に延びる貫通口を有する臼体と、前記貫通口の上方側から挿入され該貫通口内を上下動可能に配される上杵と、前記貫通口の下方側から挿入され、前記上杵との対向面に凹部を有し且つ該凹部の底部中央部に鉛直方向に貫通する凹部貫通口を有する下杵と、前記凹部貫通口の下方側から挿入され前記凹部の前記凹部貫通口内を上下動可能に配されるコアとを用い、前記コア、前記下杵及び前記臼体で画成される空間に、粉体を含む前記原料を充填する充填工程と、前記下杵及び前記コアと前記上杵とを突き合わせて圧縮成型を行い、粉体圧縮成形体を形成する圧縮形成工程と、前記上杵を上方に移動させた後、形成された前記粉体圧縮成形体を前記臼体の貫通口から排出する排出工程とを備え、前記排出工程においては、前記コアを前記下杵の凹部底部より上方に移動させ、前記コアの上面で前記粉体圧縮成形体を突き上げて前記臼体から排出する粉体圧縮成形体の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体を、凹部を有する下杵から容易に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施態様の粉体圧縮成形体の製造方法で製造される粉体圧縮成形体の斜視図であり、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、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法に用いられる好適な装置の全体の概略を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、下杵の底とコアの上面とが一致した状態を示す図であり、図３（ｂ）は下杵の底からコアの上面が上昇した状態を示す図である。
【図４】図４は、原料に圧力をかける際のコア及び下杵と上杵との配置関係を示す要部拡大断面図である。
【図５】図５は、図２に示す装置を用いた粉体圧縮成形体の製造工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法を、その好ましい実施態様に基づき、図面を参照しながら説明する。しかしながら本発明の実施態様は以下のものに限定されるものではない。
【００１１】
先ず、本実施態様により製造される粉体圧縮成形体１０について説明する。
粉体圧縮成形体１０は、図１（ａ），図１（ｂ）に示すように、下部１１と上部１２を有している。ここで、成形体の下部１１に断面積が小さくなる下すぼみ形状を備えるものに好適であり、さらに下部１１の周面に曲面を備えるものに好適であり、下部１１の外周面が曲面で構成されるものが好ましい。例えば、下部１１が底部を頂部とするドーム形状、またはすり鉢状のものが挙げられ、特に図１（ａ），図１（ｂ）で示されるようなすり鉢状の形状であることが好ましい。ここで、「すり鉢状」とは、図１（ｂ）に示すように、断面視して、下部１１の側面に垂直な部分が形成されておらず、側面が曲面で形成されている形状のことを言い、底面中央部に向かって凸状に湾曲する面を有する形状のことを言う。本願発明の製造方法により製造される粉体圧縮成形体は、本願発明の製造方法に用いられる製造装置の上杵及び下杵の形状によって、様々な立体デザインを取ることが可能であり、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。例えば本実施態様により製造される粉体圧縮成形体１０は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、花をイメージして形成されたものであり、粉体圧縮成形体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。粉体圧縮成形体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。
【００１２】
粉体圧縮成形体１０は、上部１２と下部１１との間に環状突条部１３を有しているが、環状突条部１３の平均厚み（ｔ）は、７．０ｍｍ以下であり、５．０ｍｍ以下であることが好ましく、特に４．０ｍｍ以下であることが好ましい。環状突条部１３の厚み（ｔ）の下限は時に制限されるものではなく、薄いほど好ましい。
粉体圧縮成形体１０の平均厚み（ｔ１）は、１５〜３５ｍｍであることが好ましく、粉体圧縮成形体１０を上面から見た際の最大幅（ｗ）は、４０〜１１０ｍｍであることが好ましい。尚、粉体圧縮成形体１０の最大幅（ｗ）とは、粉体圧縮成形体１０の最も広い位置での長さを示す。
下部１１の厚み（ｔ２）は、３ｍｍ以上、特に７ｍｍ以上であることが好ましい。
粉体圧縮成形体１０の平均厚み（ｔ１）に対する環状突条部１３の平均厚み（ｔ）の比（ｔ／ｔ１）は、０．０９〜０．４７であることが好ましく、０．１４〜０．４０であることが更に好ましい。
【００１３】
粉体圧縮成形体１０の形成材料である粉体を含む原料としては、各種の粉末原料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。例えば、粉体圧縮成形体１０が入浴剤のタブレットである場合には、原料としては、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、色素等が挙げられる。
【００１４】
図２には、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法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記載されている。粉体圧縮成形装置１は、粉体を含む原料を圧縮成型して、粉体圧縮成形体１０を製造する装置であり、図２に示すように、鉛直方向に延びる貫通口２１を有する臼体２と、貫通口２１の上方側から挿入され貫通口２１内を上下動可能に配される上杵３と、貫通口２１の下方側から挿入され、上杵３との対向面に凹部４１を有し且つ凹部４１の底部中央部に鉛直方向に貫通する凹部貫通口４２を有する下杵４と、凹部貫通口４２の下方側から挿入され凹部４１の凹部貫通口４２内を上下動可能に配されるコア５とを備えている。尚、図中のＹ方向は、粉体圧縮成形装置１の上下方向であり、鉛直方向であり、図中のＸ方向は、Ｙ方向に垂直な方向であり、水平な方向である。以下、粉体圧縮成形装置１について具体的に説明する。
【００１５】
粉体圧縮成形装置１は、図２に示すように、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Ｙ方向に貫通する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、図２に示すように、貫通口２１の上方側から挿入され、貫通口２１内を上下動可能に配されている。詳述すると、上杵３は、金属の剛体からなり、上杵３の上方側に配される上杵ホルダー３１により一体的に保持されており、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(不図示）によって支持されている。このコネクティングロッド(不図示）によって、上杵ホルダー３１に一体的に保持された上杵３が、臼体２の貫通口２１のＹ方向の上方側から僅かな隙間を空けて挿入され、貫通口２１内を上下動可能となっている。上杵３の下面（下杵４との対向面）は、平面でも良いが、粉体圧縮成形体１０の上面にデザイン性を付与する観点から粉体圧縮成形装置１においては、下杵４との対向面３２に凹凸部を有している。上杵３の凹凸部は、粉体圧縮成形装置１においては、粉体圧縮成形体１０の上部１２に対応する形状に形成されている。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の機器を用いても良い。
【００１７】
下杵４は、図２に示すように、貫通口２１の下方側から挿入され、上杵３との対向面に凹部４１を有し、凹部４１の底の中央部分に鉛直方向に貫通する凹部貫通口４２を有している。詳述すると、下杵４は、金属の剛体からなり、下杵４の下方側に配される下杵ホルダー４３により一体的に保持されており、下杵ホルダー４３に一体的に保持された下杵４が、臼体２の貫通口２１のＹ方向の下杵側から僅かな隙間を空けて挿入されている。下杵４の凹部４１は中央部に向かって陥没しており、臼体２近傍から中央部に向かって少なくとも一部は曲面を備えるものが好ましく、下に凸の凹陥状であることが好ましい。下杵４の凹部４１の底にある凹部貫通口４２の上端面は、平面視した際に後述するコア５の上端の水平断面と同型であれば良い。例えば粉体圧縮成形装置１においては、図３（ａ）に示すように、コア５と同型、すなわち平面視して円形状に形成されており、下杵ホルダー４３もＹ方向に貫通している。粉体圧縮成形装置１においては、下杵４は、臼体２の貫通口２１に挿入された状態で固定されているが、上杵ホルダー３１と同様に、下杵ホルダー４３をコネクティングロッド(不図示）によって支持し、このコネクティングロッド(不図示）によって、下杵４を貫通口２１内で上下動可能にしてもよい。
【００１８】
下杵４は、粉体圧縮成形装置１においては、図２に示すように、後述するコア５の周辺部に、エアーブロー用の吹き出し孔４４を有している。詳述すると、吹き出し孔４４は、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、コア５の周辺部、即ち、凹部貫通口４２の周辺部の凹部４１に、複数個配されている。吹き出し孔４４は、２〜８個配されていることが好ましく、粉体圧縮成形装置１においては、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、４個配されている。４個の吹き出し孔４４が、それぞれ、等間隔を空けて、凹部貫通口４２の周辺部に配されている。吹き出し孔４４は、下杵４の内部に形成された管を通して高圧エアー供給ノズル４５に接続されている。高圧エアー供給ノズル４５は高圧空気源（不図示）に更に接続されている。これによって、粉体圧縮成形装置１により製造される粉体圧縮成形体１０に、吹き出し孔４４から、高圧エアーが噴射されるようになっている。吹き出し孔４４の直径は、０．１〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．４〜１．０ｍｍであることが更に好ましい。吹き出し孔４４から噴射されるエアーの圧力は、０．１〜０．６ＭＰａであることが好ましい。
【００１９】
コア５は、図２に示すように、凹部貫通口４２の下方側から挿入され臼体２の貫通口２１内を上下動可能に配されている。詳述すると、コア５は、金属の剛体からなり、コア５の水平断面は粉末圧縮成形体の下部形状として許容できる形状であればどのような形状でも良いが、汎用性の面から円形又は略円形であることが好ましい。図２に示すように、粉体圧縮成形装置１においては、円筒状の形状をしている。また、コア５の上面は平面でも、凸面でも凹面でも良いが、粉末圧縮成形体の取り出しやすさの観点から、平面であることが好ましい。コア５は、図２に示すように、下方側に配されるコア昇降レバー５１にピン（不図示）を介してピン接合されている。コア昇降レバー５１はカム（不図示）により、上下方向に揺動するようになされており、このコア昇降レバー５１の揺動により、コア５が、下杵４の凹部貫通口４２の下方側から僅かな隙間を空けて挿入され、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、臼体２の貫通口２１内を上下動可能となっている。移動手段は、カムによるコア昇降レバー５１の揺動に限定されず、エアシリンダ、油圧シリンダ等の機器を用いても良い。
【００２０】
図２に示すように、粉体圧縮成形装置１を断面視した場合、コア５の最大幅Ａ（粉体圧縮成形装置１においては水平断面が円形であるコア５の直径と同じであり、下杵４の凹部貫通口４２の内径と略同じ）は、粉末圧縮成形体の取り出しやすさの観点から、粉体圧縮成形装置１のように臼体２とコア５とが同心円の場合であれば、臼体２の貫通口２１の内径から凹部貫通口４２の内径を差し引いた値の半分の値よりも長いことが好ましい。例えば、コアＡの幅と凹部４１の一方の側部の幅Ｂの２倍の長さとの総和が７０ｍｍの場合、コア５の幅Ａは、２５〜４０ｍｍであることが好ましく、２５〜３５ｍｍであることが更に好ましく、凹部４１の一方の側部の幅Ｂは、１５〜２２．５ｍｍであることが好ましく、１７．５〜２２．５ｍｍであることが更に好ましい。凹部４１の一方の側部の幅Ｂに対するコア５の幅Ａの比（Ａ／Ｂ）は、１．１１〜２．６７であることが好ましい。尚、水平断面が円形でないコアの場合の最大幅Ａとは、コアの最も広い位置での長さを示す。
また、図３（ａ）に示すように、下杵４の凹部４１の底とコア５によって形成される水平な面の面積（Ｃ）（点線で囲った領域）とコア５の上面の面積（Ｄ）の比（Ｄ／Ｃ）は、０．７〜１．０であることが好ましい。
【００２１】
粉体圧縮成形装置１においては、図３（ａ）に示すように、コア５の上面と下杵４の凹部４１の内面とで、粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状が画成可能になされている。詳述すると、粉体を含む原料が臼体２の貫通口２１に供給される際には、図３（ａ）に示すように、コア５の上面と下杵４の凹部４１の底とが、連なるように、Ｙ方向の同じ位置に配されることにより、コア５の上面と下杵４の凹部４１の内面とで、粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状が画成される。
【００２２】
また、粉体圧縮成形装置１においては、図４に示すように、粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状が画成される状態のコア５及び下杵４と、上杵３とを突き合わせて、上杵３の下面３２の周縁部３３と下杵４の周縁部４６とを近接することにより、コア５、下杵４及び上杵３の間に粉体圧縮成形体１０の形状に対応する空間が画成可能になされている。詳述すると、上述したように、上杵３は、下杵４との対向面（下面）３２に、粉体圧縮成形体１０の上部１２に対応する形状に形成されている凹凸部を有している。図４に示すように、コア５の上面と下杵４の凹部４１の底とが連なるように、Ｙ方向の同じ位置に配され、コア５の上面と下杵４の凹部４１の内面とで、粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状が画成された状態で、上杵３の下面３２の周縁部３３と下杵４の周縁部４６とを近接させて、コア５及び下杵４と上杵３とを突き合わせる。このように突き合わせることにより、コア５の上面及び下杵４の内面と、上杵３の下面３２との間に、粉体圧縮成形体１０の形状に対応する空間が画成される。
【００２３】
粉体圧縮成形装置１は、図２に示すように、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を備えることもできる。フィードシュー７は、上方側に配されるホッパー（不図示）に接続されており、ホッパー（不図示）から粉体を含む原料が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は、Ｘ方向の前後方向に移動可能になされており、臼体２の貫通口２１上に移動しながらフィードシュー７の底面側にある供給口（不図示）を通して原料が貫通口２１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ように形成されている。また、コア５が上昇した際には、フィードシュー７の底面と、コア５の上面とが段差がなく面一となるように形成されている。また、フィードシュー７は、臼体２の貫通口２１上に移動しながら、製造された粉体圧縮成形体１０を押して、粉体圧縮成形体１０をＸ方向の前方向に移動させるように形成されている。
【００２４】
次に、上述した粉体圧縮成形装置１を用いて粉体圧縮成形体１０を製造する方法について、図５を参照しながら説明する。
【００２５】
先ず、コア５、下杵４及び臼体２で画成される空間に、粉体を含む原料を充填する（充填工程）。本実施態様においては、コア５の上面が下杵４の凹部４１の底部に位置するように下杵４とコア５を配した臼体２に、粉体を含む原料を充填する。詳述すると、図５（ａ）に示すように、臼体２の貫通口２１の下方側に下杵４を固定する。固定する位置は、製造する目的物、原料の充填量に応じて適宜変更する。この時、コア５の上面から下杵４の凹部４１の底は、連なる位置にあり、コア５の上面と下杵４の凹部４１の内面とで、製造される粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状を画成する。この状態の臼体２の貫通口２１内に、フィードシュー７を用いて粉体を含む原料を充填する。原料の充填後、フィードシュー７はＸ方向の後方側に移動させる。
【００２６】
次いで、下杵４及びコア５と上杵３とを突き合わせて圧縮成形を行い粉体圧縮成形体１０を形成する（圧縮形成工程）。詳述すると、図５（ｂ）に示すように、クランク軸に接続されたコネクティングロッド（不図示）により、臼体２の貫通口２１の上方側から上杵３を挿入し、粉体圧縮成形体１０の下部１１に対応する形状を画成した状態のコア５及び下杵４と、上杵３とを突き合わせて、上杵３の下面３２の周縁部３３と下杵４の周縁部４６とを近接させることにより、コア５、下杵４及び上杵３の間に粉体圧縮成形体１０の形状に対応する空間を画成する。詳述すると、コア５の上面及び下杵４の内面と、上杵３の下面３２との間に、粉体圧縮成形体１０の形状に対応する空間が画成され、この状態で、圧縮成型を行い粉体圧縮成形体１０を形成する。コア５及び下杵４から画成した形状は下杵４の凹部４１の上端面からコア５に向かって断面積が縮小した下すぼみの凹部であることが好ましく、コア５に向かって凹部４１が曲面状にすぼむ凹部であることがより好ましい。特に図４に示されるようなすり鉢状になっていることが好ましい。
ここで、成形体の下部１１に断面積が小さくなる下すぼみ形状を備えるものに好適であり、さらに下部１１の周面に曲面を備えるものに好適であり、下部１１の外周面が曲面で構成されるものが好ましい。例えば、下部１１が底部を頂部とするドーム形状、またはすり鉢状のものが挙げられ、
【００２７】
コア５及び下杵４と、上杵３とによる圧縮の圧力は、製造する目的物に応じて適宜変更することができるが、圧縮形成工程における圧縮時の圧力は、コアの許容圧縮応力、下杵の薄肉部（縁部）の許容曲げ応力の観点から、０．２〜８００ＭＰａであることが好ましく、５．１〜２５．５ＭＰａであることがより好ましく、６．４〜２４．２ＭＰａであることが更に好ましい。特に、例えば、浴用剤のタブレットを製造する場合には、７．７〜２３．０ＭＰａであることが好ましく、１０．２〜２０．４ＭＰａであることが更に好ましい。
【００２８】
本実施態様においては、コア５及び下杵４と、上杵３とによる圧縮の際に、臼体２の側面は積極的に関与していない。このように臼体２の側面が積極的に関与していないので、図１（ａ），図１（ｂ）に示すような、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体１０を製造することができる。尚、上杵３の下面３２の周縁部３３と下杵４の周縁部４６とを近接させて圧縮成型を行う際、図４に示すように、上杵３の下面３２の周縁部３３と、下杵４の周縁部４６との間には、間隔が開いているが、この間隔は、粉体圧縮成形体１０の成型前の充填量と成型後の圧縮率から決定される。充填量は臼体２内における下杵４の位置を、上下方向に動かす事で変更する事が可能であり、下杵４を動かす場合には、圧縮率が変わらない様に、上杵３の臼体２への侵入深さも同時に変更する。また、コア５、下杵４及び上杵３の間に形成された、粉体圧縮成形体１０の形状に対応する空間内の原料に、目的とする圧縮率を与えるには、上杵３の周縁部３３と下杵４の周縁部４６との間隔の影響は少ないが、粉体圧縮成形体１０の環状突条部１３の成形性の観点から、上杵３の周縁部３３と下杵４の周縁部４６との間隔は２〜７ｍｍが好ましく、特に３〜４ｍｍが好ましい。
【００２９】
次いで、上杵３を上方に移動させた後、形成された粉体圧縮成形体１０を臼体２の貫通口２１から排出する（排出工程）。排出工程においては、コア５を上方に移動させ、コア５の上面で粉体圧縮成形体１０を突き上げて臼体２から排出する。詳述すると、図５（ｃ）に示すように、クランク軸に接続されたコネクティングロッド（不図示）により、臼体２の貫通口２１から上杵３を引き上げた後、臼体２の貫通口２１に下杵４を固定した状態のまま、コア昇降レバー５１により、コア５の上面と、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連なる位置まで、コア５を上昇させる。このようにコア５を上昇させることにより、コア５の上面で下杵４の凹部４１にある粉体圧縮成形体１０を突き上げ、コア５の上昇とともに粉体圧縮成形体１０を上昇させる。次いで、フィードシュー７をＸ方向の前方に移動させることにより、フィードシュー７の先端で粉体圧縮成形体１０を押すことにより臼体２から排出する。下杵４は、充填工程、以下に述べる圧縮形成工程、及び以下に述べる排出工程の間、その位置を、臼体２の貫通口２１内に固定している。
【００３０】
ここで、コア５及び下杵４と上杵３とによる圧縮後、上杵３を除く際に発生するスプリングバックにより、すり鉢状の下部１１に対応する形状の下杵４の凹部４１には、粉体圧縮成形体１０が強固に固定されており、粉体圧縮成形体は容易に取り出すことができない。このような問題は圧縮成型を行うことにより発生し、特に１５．３ＭＰａ以上の圧力で圧縮成型する場合には顕著に発生する問題である。しかしながら、粉体圧縮成形装置１を用いた粉体圧縮成形体の製造方法によれば、下杵４の凹部貫通口４２に挿入されたコア５を上昇させて粉体圧縮成形体１０を突き上げることにより、下杵４の凹部４１から、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体１０を、破損することなく、容易に離すことができる。このような効果は、コア５及び下杵４と上杵３とによる圧縮の圧力が高く、発生するスプリングバックの力が大きい、例えば、浴用剤のタブレットを製造する場合に特に有効である。
【００３１】
尚、上述したように、粉体圧縮成形装置１は、下杵４が吹き出し孔４４を備えている。その為、排出工程においては、コア５を上方に移動させる前に、吹き出し孔４４を通して空気を粉体圧縮成形体１０の下部１１に噴射し、粉体圧縮成形体１０を下杵４の凹部４１から外した後、コア５を上方に移動させて粉体圧縮成形体１０を排出してもよい。詳述すると、コア５及び下杵４と上杵３との間で粉体圧縮成形体１０を形成し、上杵３を上方に移動させた後、コア昇降レバー５１によりコア５を上方に移動させる前に、高圧エアー供給ノズル４５から吹き出し孔４４を通して粉体圧縮成形体１０の下部１１に高圧エアーを噴射する。高圧エアーを噴射するタイミングは、上杵３を上方に移動させ始めてからコア５を上方に移動させる前までの間であれば、いつでもよく、例えばコア５を上方に移動させる直前であってもよい。このように、高圧エアーを噴射することにより、スプリングバックによって下杵４の凹部４１に強固に固定された、立体デザイン性に富んだ粉体圧縮成形体１０を、更に破損することなく凹部４１から容易に外すことができる。以降は、上述した工程と同様に、この凹部４１から外れた粉体圧縮成形体１０を、コア昇降レバー５１によりコア５とともに上昇させ、次いで、フィードシュー７により臼体２から排出する。以降は、図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）に示す工程を繰り返すことにより、粉体圧縮成形体１０を連続して製造することができる。
【００３２】
このように、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法によれば、立体性に富んだ粉体圧縮成形体１０を、すり鉢状の凹部４１を有する下杵４から容易に取り出すことができ、図１（ａ），図１（ｂ）に示すような、立体デザイン性に富んだ高付加価値の高い粉体圧縮成形体１０を連続して製造することができる。
また、粉体圧縮成形体１０の下部１１の厚み（ｔ２）（図１（ｂ）参照）が厚い場合、具体的には、厚み（ｔ２）が３ｍｍ以上、特に７ｍｍ以上である場合、言い換えれば、下杵４の凹部４１の深さが深い場合、具体的には、３ｍｍ以上、特に７ｍｍ以上の場合であっても、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法によれば、容易に粉体圧縮成形体を取り出すことができ、高付加価値の高い粉体圧縮成形体を製造することができる。
【００３３】
また、断面視して側面が曲面で形成されている形状（すり鉢状）である場合、粉体圧縮成形体１０が下杵４に嵌まり込みやすくなるため取り出し難いが、本発明の粉体圧縮成形体の製造方法によれば、容易に粉体圧縮成形体を取り出すことができる。更に図１（ａ），図１（ｂ）に示すように、デザイン性を向上させるため、凹部４１の表面に更に凹凸形状を付加すると、この凹凸形状に対応する下杵４の凹凸形状部分がアンカー効果を有するため、粉体圧縮成形体１０の下杵４への嵌まり込みが顕著になるが、このような形状であっても本願発明の製造方法であれば、容易に粉体圧縮成形体を製造することができる。
【００３４】
本発明の粉体圧縮成形体の製造方法に用いられる装置は、上述した粉体圧縮成形装置１に何ら制限されるものではなく、適宜変更可能である。
【００３５】
例えば、粉体圧縮成形装置１は、上杵３の下面３２に、粉体圧縮成形体１０の上部１２に対応する形状の凹凸部が形成されているが、目的とする固形粉末成形体の形状に応じて形成されていればよく、形成されていなくてもよい。
また、粉体圧縮成形装置１は、高圧打錠のみならず低圧打錠装置としても使用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１ 粉体圧縮成形装置
２ 臼体
２１ 貫通口
３ 上杵
３１ 上杵ホルダー
３２ 上杵の対向面（下面）
３３ 上杵の周縁部
４ 下杵
４１ 凹部
４２ 凹部貫通口
４３ 下杵ホルダー
４４ 吹き出し孔
４５ 高圧供給ノズル
４６ 下杵の周縁部
５ コア
５１ コア昇降レバー
６ 打錠テーブル
７ フィードシュー
１０ 粉体圧縮成形体
１１ 粉体圧縮成形体の下部
１２ 粉体圧縮成形体の上部
１３ 粉体圧縮成形体の環状突条部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を含む原料を圧縮成型して、粉体圧縮成形体を製造する粉体圧縮成形体の製造方法であって、
鉛直方向に延びる貫通口を有する臼体と、
前記貫通口の上方側から挿入され該貫通口内を上下動可能に配される上杵と、
前記貫通口の下方側から挿入され、前記上杵との対向面に凹部を有し且つ該凹部の底部中央部に鉛直方向に貫通する凹部貫通口を有する下杵と、
前記凹部貫通口の下方側から挿入され前記凹部の前記凹部貫通口内を上下動可能に配されるコアとを用い、
前記コア、前記下杵及び前記臼体で画成される空間に、粉体を含む前記原料を充填する充填工程と、
前記下杵及び前記コアと前記上杵とを突き合わせて圧縮成型を行い、粉体圧縮成形体を形成する圧縮形成工程と、
前記上杵を上方に移動させた後、形成された前記粉体圧縮成形体を前記臼体の貫通口から排出する排出工程とを備え、
前記排出工程においては、前記コアを前記下杵の凹部底部より上方に移動させ、前記コアの上面で前記粉体圧縮成形体を突き上げて前記臼体から排出する
粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項２】
前記圧縮形成工程においては、前記コアの上面と前記凹部の内面とで、製造される前記粉体圧縮成形体の下部に対応する形状を画成し、該下部に対応する形状を画成した状態の該コア及び該下杵と、前記上杵とを突き合わせて、該上杵の下面と該下杵の周縁部とを近接することにより、前記コア、前記下杵及び前記上杵の間に前記粉体圧縮成形体の形状に対応する空間を画成する請求項１に記載の粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項３】
前記下杵は、前記コアの周辺部に、吹き出し孔を有し、
前記排出工程においては、前記コアを上方に移動させる前に、前記吹き出し孔を通して空気を前記粉体圧縮成形体に噴射し、該粉体圧縮成形体を前記下杵の前記凹部から外した後、前記コアを上方に移動させて該粉体圧縮成形体を排出する請求項１又は２に記載の粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項４】
前記圧縮形成工程における圧縮時の圧力が０．２〜８００ＭＰａである請求項１〜３の何れか１項に記載の粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項５】
前記充填工程、前記圧縮形成工程、及び前記排出工程の間、前記下杵の位置を固定する請求項１〜４の何れか１項に記載の粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項６】
前記下杵の前記凹部の深さが３ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法で製造された浴用剤。
【請求項１】
粉体を含む原料を圧縮成型して、粉体圧縮成形体を製造する粉体圧縮成形体の製造方法であって、
鉛直方向に延びる貫通口を有する臼体と、
前記貫通口の上方側から挿入され該貫通口内を上下動可能に配される上杵と、
前記貫通口の下方側から挿入され、前記上杵との対向面に凹部を有し且つ該凹部の底部中央部に鉛直方向に貫通する凹部貫通口を有する下杵と、
前記凹部貫通口の下方側から挿入され前記凹部の前記凹部貫通口内を上下動可能に配されるコアとを用い、
前記コア、前記下杵及び前記臼体で画成される空間に、粉体を含む前記原料を充填する充填工程と、
前記下杵及び前記コアと前記上杵とを突き合わせて圧縮成型を行い、粉体圧縮成形体を形成する圧縮形成工程と、
前記上杵を上方に移動させた後、形成された前記粉体圧縮成形体を前記臼体の貫通口から排出する排出工程とを備え、
前記排出工程においては、前記コアを前記下杵の凹部底部より上方に移動させ、前記コアの上面で前記粉体圧縮成形体を突き上げて前記臼体から排出する
粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項２】
前記圧縮形成工程においては、前記コアの上面と前記凹部の内面とで、製造される前記粉体圧縮成形体の下部に対応する形状を画成し、該下部に対応する形状を画成した状態の該コア及び該下杵と、前記上杵とを突き合わせて、該上杵の下面と該下杵の周縁部とを近接することにより、前記コア、前記下杵及び前記上杵の間に前記粉体圧縮成形体の形状に対応する空間を画成する請求項１に記載の粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項３】
前記下杵は、前記コアの周辺部に、吹き出し孔を有し、
前記排出工程においては、前記コアを上方に移動させる前に、前記吹き出し孔を通して空気を前記粉体圧縮成形体に噴射し、該粉体圧縮成形体を前記下杵の前記凹部から外した後、前記コアを上方に移動させて該粉体圧縮成形体を排出する請求項１又は２に記載の粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項４】
前記圧縮形成工程における圧縮時の圧力が０．２〜８００ＭＰａである請求項１〜３の何れか１項に記載の粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項５】
前記充填工程、前記圧縮形成工程、及び前記排出工程の間、前記下杵の位置を固定する請求項１〜４の何れか１項に記載の粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項６】
前記下杵の前記凹部の深さが３ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の粉体圧縮成形体の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法で製造された浴用剤。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１１５８９２（Ｐ２０１２−１１５８９２Ａ）
【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２０１０−２７００５７（Ｐ２０１０−２７００５７）
【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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