(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却により固化する液体原料の成形に用いられる成形型で、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と該キャビティに通ずる該液体原料の供給路が形成される、成形型であって、
前記一組の割型の一方のパーティング面とは反対側に位置する背面に、前記液体原料の注入口が設けられており、
前記供給路は、前記注入口から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、前記キャビティと連通し且つ該スプールと交差するランナーとを有しており、
前記成形型は、前記スプールの内部を前記組み付け方向に進退可能に設けられたニードルピンと、該ニードルピンの駆動源とを備えており、
前記一組の割型の他方に、該他方の割型を前記組み付け方向に貫通し且つ前記一組の割型が組み付けられたときに前記供給路と連通する、前記ニードルピンの通路が設けられており、
前記スプールの内部に前記液体原料及び前記ニードルピンが存している状態で、該液体原料を冷却・固化可能になされており、該状態において該ニードルピンの先端部は、前記注入口よりも内方で且つ該スプールの内部に収まるように保持される成形型。
【請求項２】
前記ニードルピンの先端部が円錐形状である請求項１記載の成形型。
【請求項３】
前記供給路の近傍に、前記通路の一部を構成する貫通孔を有する、前記ニードルピンのガイド部材が配置されており、
前記ガイド部材の一部が前記供給路の内部に突出しており、その突出部は、突出方向の先端部よりも内方に、該先端部よりも外径が短い部分を有している請求項１又は２記載の成形型。
【請求項４】
前記ニードルピンは、前記通路に挿入され且つ該ニードルピンの後端部が、連結部材を介して前記駆動源にマグネット連結されており、
前記連結部材は、前記他方の割型のパーティング面とは反対側に位置する背面に対向配置され、該背面と該連結部材との間に、前記組み付け方向に伸縮する伸縮部材が配置されている請求項１〜３の何れか一項に記載の成形型。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の成形型を用いた成形体の製造方法であって、
前記ニードルピンを前記スプールの内部から退避させた状態で、前記注入口から前記液体原料を注入し、前記供給路及び前記キャビティに該液体原料を充填する工程を備え、
前記液体原料の充填完了と同時又は充填完了の直前に、前記ニードルピンの先端部を退避位置から前記スプールの内部に移動させる成形体の製造方法。
【請求項６】
前記液体材料を冷却・固化させて成形体とした後、前記成形型を型開して該成形体を取り出す工程を備え、
前記成形型から取り出された成形体が、前記供給路内で前記液体材料が冷却・固化されてできた供給路内固化部分を含んでおり、該供給路内固化部分の内部に、前記ニードルピンの挿入部分に対応する空洞が形成されている請求項５記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却により固化する溶融石鹸等の液体原料の成形に使用可能な成形型、及び該成形型を用いた成形体の製造方法に関する。
【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】
また、特許文献３には、コールドランナー方式の射出成形用金型において、固定側取付板とランナーストリッパープレート内の空間に配置され、溶融樹脂の流動方向を軸方向とし冷却水用流路を内部に設けた円柱形状部と、円柱形状部にあって溶融樹脂の流動方向上流側端に一体に形成した円錐形状部と、円錐形状部の反対側の円柱形状部端に配置された弾性体とを有する射出成形用金型が記載されている。特許文献３に記載の射出成形用金型においては、溶融樹脂がスプールを通過してランナーに到達したときの溶融樹脂圧力と、弾性体の弾性力との釣り合いを利用することで、冷却水用流路を適宜遮断し、ランナーにおける溶融樹脂の固化時間の短縮を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８９６５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７６６４６号公報
【特許文献３】特開２００４−１０６２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コールドランナー方式の成形において、ノズルを介して液体原料が最初に注入される部分である、スプールの冷却が不十分であると、液体原料の注入完了後ノズルが後退したときに液体原料が注入口（スプールの開孔部）から漏れ出し、その結果、製品の品質低下や次工程の作業性の低下を招くおそれがある。これを防止するため、従来、スプール内の液体原料が十分に固化するまでノズルと注入口との接続を保持する方法が採られてきたが、この方法は、液体原料の充填工程に時間がかかり、生産性が低下するおそれがあった。特に、この方法を、複数の成形型に液体原料を順次注入し充填していく連続充填方式に適用した場合には、１の成形型に溶融石鹸を注入するのに要する１サイクル時間が長くなり、生産性が大幅に低下するおそれがある。
【０００６】
従って本発明の目的は、コールドランナー方式の成形において、スプール内の液体原料の固化を促進し、高い生産性を実現する成形型及び該成形型を用いた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、冷却により固化する液体原料の成形に用いられる成形型で、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と該キャビティに通ずる該液体原料の供給路が形成される、成形型であって、前記一組の割型の一方のパーティング面とは反対側に位置する背面に、前記液体原料の注入口が設けられており、前記供給路は、前記注入口から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、前記キャビティと連通し且つ該スプールと交差するランナーとを有しており、前記成形型は、前記スプールの内部を前記組み付け方向に進退可能に設けられたニードルピンと、該ニードルピンの駆動源とを備えており、前記一組の割型の他方に、該他方の割型を前記組み付け方向に貫通し且つ前記一組の割型が組み付けられたときに前記供給路と連通する、前記ニードルピンの通路が設けられており、前記スプールの内部に前記液体原料及び前記ニードルピンが存している状態で、該液体原料を冷却・固化可能になされている成形型を提供することにより、前記課題を解決したものである。
【０００８】
また本発明は、前記成形型を用いた成形体の製造方法であって、前記ニードルピンを前記スプールの内部から退避させた状態で、前記注入口から前記液体原料を注入し、前記供給路及び前記キャビティに該液体原料を充填する工程を備え、前記液体原料の充填完了と同時又は充填完了の直前に、前記ニードルピンの先端部を退避位置から前記スプールの内部に移動させる成形体の製造方法を提供することにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コールドランナー方式の成形において、スプール内の液体原料の固化が促進され、液体原料の充填サイクル時間が短縮され、高い生産性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の成形型の一実施形態並びに成形型ユニット及び注入装置を備えた石鹸の製造装置の側面図（成形型及び注入装置については断面図）である。
【図２】図２は、図１に示す成形型の割型を組み付けた状態で示す側面図である。
【図３】図３は、図２の要部（ガイド部材及びその近傍）の拡大断面図である。
【図４】図４は、成形型の内部に溶融石鹸を注入する前の状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】図５は、成形型の内部に溶融石鹸を注入している状態を示す要部拡大断面図である。
【図６】図６は、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側面図である。
【図７】図７は、図６に示す状態から成形型を型開した状態を示す側面図である。
【図８】図８は、図１に示す製造装置を用いて製造された石鹸の側面図である。
【図９】図９は、本発明の成形型の他の実施形態の図３相当図である。
【図１０】図１０は、図１に示す製造装置の各部の動作タイムチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、本発明の成形型を備えた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に示す製造装置５０は、溶融石鹸（冷却により固化する液体原料）の成形に用いられる成形型１と、該成形型１を開閉させる成形型ユニット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とを備えている。製造装置５０を作動させることによって、溶融石鹸は、冷却・固化され、所定形状の固形石鹸（成形体）とされる。
【００１２】
図示していないが、製造装置５０は、成形型１及び成形型ユニット２からなる成形装置本体を複数備えており、１の注入装置３が、複数の成形装置本体（成形型１）にそれぞれに順次溶融石鹸を注入するようになされている。具体的には、製造装置５０は、図示しない順送り機構によって各成形装置本体が、所定位置に固定された１の注入装置３の近傍に順次配置されるようになされている。注入装置３は、その近傍に順次配置される各成形装置本体に溶融石鹸を注入する。斯かる構成の製造装置５０によれば、複数の固形石鹸を連続的に製造することができる。
【００１３】
成形型１は、図１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。割型１Ａ，１Ｂ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２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が形成されるように設けられている。一方の割型１Ａのパーティング面ＰＬとは反対側に位置する背面１２Ａには、溶融石鹸の注入口１３が穿設されている。
【００１４】
成形型１は、図２に示す如く割型１Ａ及び１Ｂを組み付けた状態においては、キャビティ１０の下部の幅方向（図２が記載された紙面と直交する方向）の中央域に、該キャビティ１０に通ずる溶融石鹸の供給路１４が配されている。供給路１４は、注入口１３から一組の割型１Ａ，１Ｂを組み付けるときの組み付け方向Ｘに延びるスプール１４Ａと、キャビティ１０と連通し且つ該スプール１４Ａと交差するランナー１４Ｂとを有しており、成形型１の組み付け方向Ｘに沿う断面視において略Ｌ字状をしている。ランナー１４Ｂは、キャビティ１０の最下部（底部）から成形型１の下方に向かって垂直に延びている。スプール１４Ａは、ランナー１４Ｂの下部から注入口１３まで水平に延びている。後述するように溶融石鹸は、スプール１４Ａ及びランナー１４Ｂからなる供給路１４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。
【００１５】
スプール１４Ａは、割型１Ａの所定部位に該割型１Ａ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１４Ａの径は、図１及び図２に示すように、注入口１３に向かうに従って漸次縮径している。
【００１６】
ランナー１４Ｂは、割型１Ｂ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１４Ｂは、図３に示すように、キャビティ１０から成形型１の下方に向かって略垂直に延びる垂直部１４Ｂ１と、該垂直部１４Ｂ１から注入口１３とは反対側〔後述する通路１５（貫通孔１７ａ）〕に向かって略水平に突出し且つ該通路１５と連通している水平部１４Ｂ２とを有している。垂直部１４Ｂ１は、円の一部がパーティング面ＰＬに沿って切り欠かれた断面形状をしており、その径は、垂直部１４Ｂ１の全長に亘って略一定となっている。垂直部１４Ｂ１は一端（上端）がキャビティ形成面１１Ｂで開口し、他端（下端）が閉じている。水平部１４Ｂ２は、断面視において円形形状であり、その径は、水平部１４Ｂ２の全長に亘って略一定となっている。
【００１７】
成形型１は、図１及び図２に示すように、スプール１４Ａの内部を組み付け方向Ｘに進退可能に設けられたニードルピン４と、該ニードルピン４の駆動源５とを備えている。より具体的には、ランナー１４Ｂが形成されている割型１Ｂには、該割型１Ｂを組み付け方向Ｘに貫通し且つ割型１Ａ，１Ｂが組み付けられたときに供給路１４と連通する、ニードルピン４の通路１５が設けられており、該通路１５にニードルピン４が挿入されている。割型１Ｂのパーティング面ＰＬとは反対側に位置する背面１２Ｂには、ニードルピン４の挿入口１６が穿設されている。駆動源５は、後述する可動板２３に取り付けられている。
【００１８】
ニードルピン４は、後述するように、溶融石鹸のキャビティ１０への充填完了と同時又は充填完了の直前に、スプール１４Ａの外部の所定の退避位置からスプール１４Ａの内部に挿入される棒状体であり、その挿入方向の先端部４ａは円錐形状、その他の部分は径が一定の円筒形状となっている。ニードルピン４の先端部４ａが円錐形状であると、溶融石鹸が充填されたスプール１４Ａの内部へのニードルピン４の挿入が容易になる。
【００１９】
ニードルピン４の形成材料としては、溶融石鹸（液体原料）に触れても変形せず且つある程度の硬度を有するものが好ましく、金属、プラスチック等が挙げられる。特に、金属（例えばステンレス）のような熱伝導性の良い材料でニードルピン４が形成されていると、ニードルピン４がスプール１４Ａの内部に挿入された状態で該ニードルピン４を冷却することによって、該内部の溶融石鹸を間接的に冷却・固化することが可能となる。
【００２０】
通路１５は、ランナー１４Ｂの水平部１４Ｂ２と連通し且つ該水平部１４Ｂ２からスプール１４Ａとは反対方向に水平に延びている。図２に示す如く割型１Ａ及び１Ｂを組み付けた状態において、割型１Ａの背面１２Ａに穿設されている注入口１３と、割型１Ｂの背面１２Ｂに穿設されている挿入口１６とは、組み付け方向Ｘに延びる同一直線上に位置しており、注入口１３と挿入口１６とは、スプール１４Ａ、ランナー１４Ｂ及び通路１５からなる貫通路で繋がっている。ニードルピン４は、該貫通路の全長よりも長く且つ該貫通路の全長に亘って進退可能になされている。
【００２１】
駆動源５としては、ニードルピン４の動作制御が可能であれば特に制限はなく、エアーシリンダ、油圧シリンダ、サーボモーター等を用いることができる。これらの中でも特にエアーシリンダは、安価で速度制御が容易に行えるなどの点で好ましい。
【００２２】
ニードルピン４は、その後端部４ｂが、連結部材６を介して駆動源５にマグネット連結されている。より具体的には、連結部材６は、板状の磁性体（例えば炭素鋼材）からなるもので、図１及び図２に示すように、割型１Ｂの背面１２Ｂに対向配置されており、その背面１２Ｂとの対向面６ａに、挿入口１６から外方に突出したニードルピン４の後端部４ｂが固定されている。また、駆動源５には送りねじ５１が接続され、該送りねじ５１の先端部には磁石５２が固定されており、該磁石５２が、連結部材６の対向面６ａとは反対側の背面６ｂにマグネット連結され、該背面６ｂに対して接離自在になされている。このように、駆動源５とニードルピン４とが接離自在になされていると、駆動源とニードルピンとが固定されて切り離し不可能とされている場合に比して、金型交換などの保守点検作業の点で有利である。
【００２３】
図１及び図２に示すように、割型１Ｂの背面１２Ｂと連結部材６の対向面６ａとの間には、組み付け方向Ｘに伸縮する伸縮部材７が配置されている。本実施形態における伸縮部材７は、コイルスプリングであり、連結部材６に固定されたニードルピン４の周囲に巻き付けられ、その一端が、挿入口１６内にて割型１Ｂに固定され、他端が、連結部材６の対向面６ａに固定されている。伸縮部材７の伸縮方向は、組み付け方向Ｘと平行である。伸縮部材７は、挿入口１６の外方に常時突出可能な長さを有しており、これにより、連結部材６は、割型１Ｂの背面１２Ｂから常時離間している。伸縮部材７としてのコイルスプリングの使用は、多数個取りにおける金型において、こじれを防止し、円滑な動作を行うことができるという点で有利である。
【００２４】
供給路１４の近傍には、図２及び図３に示すように、通路１５の一部を構成する貫通孔１７ａを有する、ニードルピン４のガイド部材１７が配置されている。ガイド部材１７は、円筒形状部分を有しており、貫通孔１７ａは、該円筒形状部分の軸方向に延びている。ガイド部材１７は、円筒形状部分の軸方向（貫通孔１７ａ）を通路１５の延びる方向（組み付け方向Ｘ）に一致させて、通路１５の挿入口１６とは反対側の端部に配置されている。貫通孔１７ａは、ニードルピン４を貫通孔１７ａに挿入したときに、ニードルピン４の外周面と貫通孔１７ａを画成するガイド部材１７の内壁面との間に空隙が生じないように、ニードルピン４との関係において断面形状及び内径等が設定されている。本実施形態においては、貫通孔１７ａは、断面視において、ニードルピン４の円筒形状部分（先端部４ａ以外の部分）の外径と略同径の円形となっている。従って、溶融石鹸のキャビティ１０への充填工程において、貫通孔１７ａにニードルピン４の円筒形状部分を挿入した状態を維持しておくことで、溶融石鹸が通路１５に流入し挿入口１６から外部に漏れ出す不都合が防止される。
【００２５】
図３に示すように、ガイド部材１７の一部（先端部）は、供給路１４（ランナー１４Ｂの水平部１４Ｂ２）の内部に突出しており、その突出部１８は、突出方向の先端部１８ａよりも内方に、該先端部１８ａよりも外径（貫通孔１７ａの外径）が短い短径部分１８ｂを有している。本実施形態においては、突出部１８の外径（貫通孔１７ａの外径）は、先端部１８ａからガイド部材１７の内方（挿入口１６）に向かうに従って漸次縮径している。
【００２６】
突出部１８の外径を、このようにガイド部材１７の内方に向かって漸次縮径させている理由は、主として、製造装置５０を用いた固形石鹸の製造において、スプール１４Ａで固化した部分の破断による型残りを防止するためである。即ち、スプール１４Ａとランナー１４Ｂとは、それぞれ別々の割型に形成されており、型開時にはパーティング面ＰＬで分離されるため、成形型１の内部に充填された溶融石鹸を冷却・固化して固形石鹸とした後、可動型である割型１Ｂを図３中符合Ｘ１で示す型開方向に移動させて、成形型１を型開したときに、該固形石鹸における、パーティング面ＰＬと交差する部分に、型開方向Ｘ１とは逆方向の応力が集中し、その結果、スプール１４Ａで固化した部分がランナー１４Ｂで固化した部分から破断し、スプール１４Ａ（割型１Ａ側）に残ってしまう場合がある。そこで、本実施形態においては、パーティング面ＰＬを挟んでスプール１４Ａと反対側に位置する供給路１４（ランナー１４Ｂの下部）の、該パーティング面ＰＬから最も遠い、型開方向の端部（通路１５との隣接部）の形状を工夫し、該端部として、前述した特定形状のガイド部材１７の突出部１８を採用することで、固形石鹸における、該隣接部で固化した部分の突出部１８への係合力を高め、これにより、スプール１４Ａで固化した部分の割型１Ａからの離型性を高めると共に、パーティング面ＰＬと交差する部分における前記応力を緩和して、スプール１４Ａで固化した部分の破断を防止している。突出部１８は、型開方向Ｘ１の先端側に短径部分１８ｂ、後端側に該短径部分１８ｂよりも外径の大きい部分（先端部１８ａ）を有しているため、固形石鹸が突出部１８を包囲するように固化している状態で、割側１Ｂを型開方向Ｘ１に移動させても、該固形石鹸が突出部１８から抜けてしまうおそれは少ない。
【００２７】
このような、スプール１４Ａで固化した部分の破断防止効果をより確実に奏させるようにする観点から、突出部１８の型開方向Ｘ１（組み付け方向Ｘ）の長さは、好ましくは０〜５０ｍｍ、更に好ましくは０〜２５ｍｍである。また、突出部１８の短径部分（突出部において最も外径が短い部分）１８ｂは、突出部１８の先端部１８ａから、０．１〜３．０ｍｍ、特に０．１〜０．５ｍｍの箇所に位置していることが好ましい。
【００２８】
成形型１について更に説明すると、図１及び図２に示すように、割型１Ａ，１Ｂを構成するブロックには、冷却水の循環路１９が設けられている。循環路１９は、キャビティ１０の上部及び下部をそれぞれ冷却する循環路１９ａに加えて、スプール１４Ａを冷却する循環路１９ｂを含んでいる。循環路１９ｂは、スプール１４Ａを組み付け方向Ｘ周りに包囲する、環状となっている。このように、スプール１４Ａの近傍にこれを冷却する冷却水の循環路１９ｂが設けられていることにより、スプール１４Ａの内部に充填された溶融石鹸の冷却・固化が一層促進される。
【００２９】
また、割型１Ａには、キャビティ形成面１１Ａからその反対側に位置する背面１２Ａまで水平に延びる、微細幅のスリット（図示せず）が複数形成されている。同様に、割型１Ｂには、キャビティ形成面１１Ｂからその反対側に位置する背面１２Ｂまで水平に延びる、微細幅のスリット（図示せず）が複数形成されている。これらのスリットは、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。スリットの幅は、好ましくは１０〜１００μｍである。
【００３０】
また、ランナー１４Ｂが設けられている割型１Ｂにおける、パーティング面ＰＬ上の少なくともキャビティ形成面１１Ａを挟んでランナー１４Ｂ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。エアベントは、キャビティ１０に溶融石鹸を充填するときに該キャビティ１０の空気を外部に排出するための脱気孔として機能する。エアベントは割型１Ｂに限らず、割型１Ａに設置することもでき、また割型１Ａ，１Ｂの両方に設置することもできる。
【００３１】
成形型１は、成形型ユニット２に取り付けられる。具体的には、成形型１における割型１Ａは、その下部がベースプレート２０に取り付けられており、固定型となっている。一方割型１Ｂはその背面が、サーボモーター２１に送りねじ２２を介して接続された可動板２３に取り付けられている。サーボモーター２１は、送りねじ２２が可動板２３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２４に取り付けられている。従って、割型１Ｂは水平方向に移動可能な可動型となっている。成形型１は、供給路１４がキャビティ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。
【００３２】
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２１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２１や駆動源５をはじめとする製造装置５０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。
【００３３】
割型１Ａ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、供給路１４に対応する溶融石鹸の注入部３９を備えている。注入部３９は、一端が循環管路４２に接続されている供給管３０を備えている。循環管路４２及び注入部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。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。
【００３４】
供給管３０における、溶融石鹸の流動方向（図１中矢印Ｙ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（ストローク量）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り、何れの方法でも良い。
【００３５】
以上の構成を有する製造装置５０を用いた石鹸（成型体）の製造方法について説明する。図１０には、本実施態様で実施される製造装置５０の各部の動作タイムチャートの一例が示されている。前述したように、製造装置５０は、図示しない前記順送り機構を動作（回転）させることによって、複数の成形装置本体（成形型１及び成形型ユニット２）が、所定位置に固定された１の注入装置３の近傍に順次配置されるようになされており、この注入装置３による１の成形装置本体（成型体１）への溶融石鹸の注入作業は、図１０に示すように、注入ノズル３２と注入口１３との接続（ノズル前進）から始まり、溶融石鹸の充填、接続状態の保持（ノズル保持）、注入ノズル３２の注入口１３からの離脱（ノズル後退）、及び前記順送り機構の回転による、溶融石鹸未注入の成形装置本体の注入装置３の近傍への移動（インターバル）を、１サイクルとしている。本実施態様によれば、この１サイクル時間が従来よりも短縮される。
【００３６】
先ず、図１に示す如き成形型１の型開状態において、成形開始前に、成形型ユニット２のサーボモーター２１を動作させて送りねじ２２を押し出し、可動板２３に固定された割型１Ｂを割型１Ａに向かって移動させ、両割型１Ａ，１Ｂのパーティング面ＰＬどうしを当接させて、図２に示すように割型１Ａと割型１Ｂとを型閉する。また、冷却水の循環路１９ａ，１９ｂに水を循環させておく。また、前記順送り機構を回転させて、成形型１における割型１Ａの背面１２Ａ側に注入装置３を配置させ、図４に示すように注入部３９における注入ノズル３２の先端と注入口１３とを接続する。この接続動作は、図１０の「ノズル前進」に相当する。
【００３７】
溶融石鹸の注入前においては、ニードルピン４の先端部４ａは、図２及び図４に示すように、スプール１４Ａの内部には挿入されておらず、所定の退避位置に存している。先端部４ａが所定の退避位置に存しているときには、ガイド部材１７の貫通孔１７ａは、ニードルピン４によって完全に閉塞されており、注入口１３から注入された溶融石鹸が、通路１５に流入しないようになされている。
【００３８】
図２に示す状態においては、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４に示すように、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。溶融石鹸は、図示しない貯蔵タンクに貯えられており、該貯蔵タンク内を経由する循環管路４２を循環している。
【００３９】
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、注入部３９へ送り込まれる。溶融石鹸を注入部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。
【００４０】
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５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１４Ａ、ランナー１４Ｂ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、注入口１３から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３６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。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１４（スプール１４Ａ及びランナー１４Ｂ）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。
【００４１】
本実施態様においては、図６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１４（スプール１４Ａ及びランナー１４Ｂ）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１４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、従来の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。
【００４２】
本実施態様においては、図１０に示す動作タイムチャートに記載しているように、溶融石鹸の充填完了と同時若しくは直前、好ましくは充填完了の１秒前、更に好ましくは０〜０．５秒前に、ニードルピン４の先端部４ａを所定の退避位置（図２及び図４参照）から前進させ、スプール１４Ａの内部に移動させる。即ち、前述した数値制御装置の制御下、溶融石鹸の充填完了前に、駆動源５（エアーシリンダ）を動作させて送りねじ５１を押し出し、連結部材６に固定されたニードルピン４を割型１Ａに向かって移動させ、ニードルピン４の先端部４ａを、図６に示すように注入口１３の近傍まで挿入する。このニードルピン４の移動に併せて、連結部材６と割型１Ｂとの間に配置された伸縮部材７（コイルスプリング）は、ニードルピン４の挿入方向に沿って収縮する。ニードルピン４の先端部４ａは、前述したように円錐形状であるため、供給路１４内に充填されている溶融石鹸の流体抵抗にもかかわらず、注入口１３に向かってスムーズに前進する。ニードルピン４の先端部４ａが注入口１３の近傍に達したところで、駆動源５の作動を停止し、先端部４ａの斯かる挿入位置を所定時間保持する。ニードルピン４の先端部４ａは、スプール１４Ａの内部に収まるように保持し、且つ注入口１３から３ｍｍ、特に０〜１．５ｍｍ内方に位置させることが好ましい。
【００４３】
そして、スプール１４Ａの内部に溶融石鹸及びニードルピン４が存している状態で、成形型１内の溶融石鹸を冷却固化させる。前述した通り、割型１Ａ，１Ｂは冷却水の循環路１９ａ，１９ｂによって所定温度に冷却されており、これによってキャビティ１０及び供給路１４内の溶融石鹸の冷却固化が促進される。ニードルピン４は、供給路１４内の溶融石鹸が冷却されてある程度固化するまで、スプール１４Ａの内部に挿入されたままである。前述したニードルピン４の一連の動作は、図１０の「ピン前進」及び「ピン保持」に相当する。
【００４４】
一方、キャビティ１０及び供給路１４への所定量の溶融石鹸の注入が完了したら、再び注入部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４参照）。その後、注入ノズル３２と注入口１３との接続を所定時間保持した後、ノズル３２を注入口１３から後退させる。その後、図示しない前記順送り機構を動作（回転）させ、溶融石鹸が充填された成形型１を、成形型ユニット２と共に注入装置３から離脱させると共に、溶融石鹸が未だ注入されていない別の成形型１を、該注入装置３の近傍に配置させる。
【００４５】
ところで、ノズル３２を注入口１３から後退させたときに、スプール１４Ａ内の溶融石鹸の固化が不十分であると、注入口１３から溶融石鹸が漏れ出し、製品品質や次の溶融石鹸の充填作業に悪影響を及ぼすことになる。これを防止するため、従来は、スプール１４Ａ内の溶融石鹸が十分に固化するまで、ノズル３２と注入口１３との接続を保持していたが、この方法は、複数の成形型に溶融石鹸を順次注入し充填していく連続充填工程において、１の成形型に溶融石鹸を注入するのに要する１サイクル時間が長くなり、生産性の低下を招くおそれがある。また、成形型１の冷却温度を低下して、溶融石鹸の固化を促進する方法も考えられるが、この方法は、溶融石鹸の流動性の低下を招き、成形体の外観が悪くなるおそれがある。
【００４６】
これに対し、本実施態様においては、前述したように、スプール１４Ａの内部に溶融石鹸及びニードルピン４が存している状態で、該溶融石鹸を冷却・固化することにより、スプール１４Ａ内の溶融石鹸の冷却・固化を促進させ、充填の１サイクル時間を従来よりも短縮している。即ち、スプール１４Ａの内部にニードルピン４を溶融石鹸の注入方向（組み付け方向Ｘ）に沿って挿入し、その先端部４ａを注入口１３の近傍に位置させることで、スプール１４Ａにおける該近傍の断面積が小さくなるため、該近傍における溶融石鹸の冷却・固化が促進され、該近傍における溶融石鹸は、比較的短時間で固化し、その結果、注入口１３は、その近傍で固化した溶融石鹸（固形石鹸）によって、速やかに封止される。従って、本実施態様によれば、ノズル３２と注入口１３との接続時間（図１０中の「ノズル保持」を実施している時間）が短縮され、溶融石鹸の連続充填工程における１サイクル時間が短くなり、生産性が向上する。
【００４７】
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破裂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。
【００４８】
溶融石鹸が固化したら、図７に示すように、成形型ユニット２を後退（図７中、左側に移動）させ、サーボモーター２１を動作させて送りねじ２２を引き込み、両割型１Ａ，１Ｂを型開する。また、これと同時に、駆動源５を動作させて送りねじ５１を引き込み、連結部材６と共にニードルピン４を後退させて、その先端部４ａを所定の退避位置に退避させる。このとき、割型１Ｂのキャビティ形成面１１Ｂに形成されている前記スリット（図示せず）を通じて吸引を行う。これと共に割型１Ａのキャビティ形成面１１Ａに形成されている前記スリット（図示せず）を通じて固形石鹸Ｓに向けて空気を吹き付け、キャビティ形成面１１Ａ及び供給路１４（スプール１４Ａ及びランナー１４Ｂ）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、固形石鹸Ｓを割型１Ｂのキャビティ形成面１１Ｂに保持させる。
【００４９】
割型１Ａ，１Ｂの型開時においては、割型１Ｂとの接触面を実質的に有していない、スプール１４Ａで固化した部分が、ランナー１４Ｂで固化した部分から破断して、スプール１４Ａ（割型１Ａ側）に残ってしまい、生産性の低下を招くことが懸念されるが、本実施態様においては、前述した、ガイド部材１７の突出部１８の特定形状の採用により、斯かる不都合が効果的に回避されている。従って、本実施態様の製造方法は、前述した、ニードルピン４によるスプール１４Ａ内の溶融石鹸の冷却・固化の促進効果に加えて、斯かる突出部１８による固形石鹸Ｓの破断防止効果によって、生産性が大幅に向上されている。
【００５０】
引き続き、割型１Ｂに保持されている固形石鹸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１Ｂに形成されている前記スリット（図示せず）を通じてキャビティ形成面１１Ｂから固形石鹸Ｓに向けて空気を吹き付け、割型１Ｂからの固形石鹸Ｓの離型を促進させる。その後、割型１Ｂと割型１Ａとを型閉して図２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。
【００５１】
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８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１４（スプール１４Ａ及びランナー１４Ｂ）内で溶融石鹸が固化された部分Ｓ２とを含んでいる。部分Ｓ２の内部には、ニードルピン４の挿入部分に対応する空洞４´が形成されている。空洞４´は、部分Ｓ２の組み付け方向Ｘの全長に亘って延びている。
【００５２】
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。
【００５３】
溶融石鹸（固形石鹸）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。
【００５４】
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、前記実施形態においては、スプール１４Ａで固化した部分の型開時における破断を防止する観点から、ガイド部材１７における供給路１４（ランナー１４Ｂ）内への突出部１８の形状を工夫していたが（図３参照）、これに代えて、図９に示すように、ランナー１４Ｂの形状を工夫しても良い。図９に示すランナー１４Ｂは、その水平部１４Ｂ２の外径が、垂直部１４Ｂ１から通路１５に向かうに従って漸次拡径している。図９に示す成形型を用いて前記実施形態と同様に固形石鹸を製造した場合、固形石鹸における水平部１４Ｂ２内で固化した部分が、割型１Ｂに強力に係合するため、該部分と繋がっている、スプール１４Ａで固化した部分の割型１Ａからの離型が促進され、スプール１４Ａで固化した部分の破断が効果的に防止される。
【００５５】
また、前記実施形態においては、突出部１８の外径（貫通孔１７ａの外径）は、先端部１８ａからガイド部材１７の内方（挿入口１６）に向かうに従って漸次縮径していたが、このような外径の段階的な変化を有しておらず、先端部１８ａよりも内方に所定長さの短径部分１８ｂが存し且つ該先端部１８ａと該短径部分１８ｂとの間は、外径が一定であっても良い。
【００５６】
また、前記実施態様では、溶融石鹸の充填完了の直前に、ニードルピン４の先端部４ａを所定の退避位置からスプール１４Ａの内部に移動させたが、溶融石鹸の充填完了と同時に移動させても良い。前記実施形態は、溶融石鹸を用いた固形石鹸の製造方法に係るものであったが、本発明は、冷却により固化する液体原料の成形に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  成形型
１Ａ，１Ｂ  割型
２  成形型ユニット
３  注入装置
４  ニードルピン
４ａ  ニードルピンの先端部
５  ニードルピンの駆動源
６  連結部材
７  伸縮部材
１０  キャビティ
１１Ａ，１１Ｂ  キャビティ形成面
１２Ａ，１２Ｂ  割型の背面
１３  ノズルの注入口
１４  供給路
１４Ａ  スプール
１４Ｂ  ランナー
１５  ニードルピンの通路
１６  ニードルピンの挿入口
１７  ニードルピンのガイド部材
１８  ガイド部材の貫通孔
５０  石鹸の製造装置
ＰＬ  パーティング面
Ｓ  固形石鹸
Ｘ  割型の組み付け方向
【図１】
0005528788.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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