(57)【要約】 【課題】  クラックの発生を抑制しつつ、金属石鹸からなる成形品を連続的に製造可能な成形品の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】  金属石鹸を加熱溶融して押出すための押出機と、当該押出機から吐出された溶融物を流入させるための金型と、を備えた製造装置を使用し、押出機から吐出される溶融物を、金型に形成された流路に導入する注入工程と、金型の流路に注入された溶融物を押出しながら増粘させるとともに、金型から成形品として、連続的に吐出させる成形工程と、を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属石鹸を加熱溶融して押出すための押出機と、当該押出機から吐出された溶融物を流入させるための金型と、を備えた製造装置を用いて、金属石鹸からなる成形品を連続的に製造する成形品の製造方法であって、
前記押出機から吐出される溶融物を、前記金型に形成された流路に導入する注入工程と、
前記金型の流路に注入された溶融物を押出しながら増粘させるとともに、前記金型から成形品として、連続的に吐出させる成形工程と、
を含むことを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
前記注入工程及び前記成形工程、あるいはいずれか一方の工程において、前記溶融物から、水分及び気体を脱離する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造方法。
【請求項３】
前記成形工程において、前記溶融物を１〜１００℃／秒の温度勾配で冷却することを特徴とする請求項１又は２に記載の成形品の製造方法。
【請求項４】
前記注入工程の前に、前記流路に離型剤を塗布する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形品の製造方法。
【請求項５】
前記金型における流路として、前記押出機よりも小さい断面積を有する流路を使用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形品の製造方法。
【請求項６】
前記金型に、前記流路を複数設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の成形品の製造方法。
【請求項７】
前記金型から押出された成形品を所定の長さに切断する切断工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の成形品の製造方法。
【請求項８】
金属石鹸を加熱溶融して押出すための押出機と、当該押出機から押出された溶融物を流入させるための金型と、を備えた成形品の製造装置であって、
前記金型は、
前記押出機の出口側に連通される流路と、
当該流路内において、前記溶融物を連続的に押出しながら増粘させるための温度制御手段と、
を備えることを特徴とする成形品の製造装置。
【請求項９】
前記流路を複数備えることを特徴とする請求項８に記載の成形品の製造装置。
【請求項１０】
前記流路の流れ方向に対する垂直断面の少なくとも一辺を、当該流路の断面の中心方向に向かって湾曲する曲線状とすることを特徴とする請求項８又は９に記載の成形品の製造装置。
【請求項１１】
前記流路の一部または全部が分解可能であって、当該流路の内部を露出可能とすることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の成形品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形品の製造方法及び製造装置に関し、特に、クラックを発生させることなく、金属石鹸からなる成形品を連続的に製造可能な成形品の製造方法及び成形品の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラーコピー機や、カラープリンタ等に使用される潤滑剤や、クリーニング剤として、ナフテン酸や、ステアリン酸等を主成分とする金属石鹸が使用されている。すなわち、例えば、カラーコピー機の感光体ロールに対して、かかる金属石鹸を付着させることにより、被転写物に対してトナーを転写した後、感光体ロールに残留したトナーを容易に除去することができるものである。このような金属石鹸は、粉末状や顆粒状のものが一般的であるが、このような形状である場合には、その保存や、取扱いが困難であるとともに、金属石鹸の量を適度に制御して、感光体ロール等の被着体に付着させることが困難であった。
そのために、金属石鹸をブロック状に成形して、これをブラシ等で削り取るとともに、被着体に付着させる方法が提案されている。しかし、かかる金属石鹸は、ブロック状、特に棒状や角柱に成形する際に、金属石鹸の溶融物を自然冷却により増粘させて成形した場合、発生する熱応力の関係で、成形品にクラックが入りやすいという問題が見られた。
【０００３】
そこで、加熱溶融させた金属石鹸を、成形品の各部位を均等に除冷し、増粘させることにより、金属石鹸の各部位に発生する熱応力を緩和する金属石鹸の成形品の製造装置や、製造方法が提案されている。
より具体的には、図９に示すように、圧入装置の搬入路に設けた予熱トンネルの予熱ゾーンを、搬送方向上流側ほど高温となるように配列してあるとともに、最下流の予熱ゾーンの温度を金属石鹸の融点付近の温度に設定してある。そして、圧入装置の搬出路に設けた成形型冷却ゾーンの各温度ゾーンを通る金型内の金属石鹸を適正な冷却温度パターンで除冷するために、各温度ゾーンの温度と、搬送方向長さと、を冷却温度パターンに合わせて設定してある。次いで、金型を予熱トンネルで金属石鹸の融点付近の温度に予熱した後、圧入装置から加熱溶融した金属石鹸を金型内に圧入充填する。したがって、金属金型を成形型冷却ゾーンの各温度ゾーンを通過させることで、金型内の成形品を適正な冷却温度パターンで除冷して、金属石鹸ブロックを成形する金属石鹸ブロックの成形装置及び成形方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特許３１９２３９１号  （特許請求の範囲  図１〜図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された金属石鹸の成形方法は、１サイクル毎に、金属石鹸の原料を金型内に投入したり、あるいは成形された金属石鹸ブロックを金型から取出したりすることが必要であった。したがって、成形品を連続的に製造することができず、生産効率が極めて低いという問題が見られた。
また、特許文献１に開示された金属石鹸の成形方法は、加熱溶融した金属石鹸を増粘させる過程で、温度管理を厳格に実施しなければならない一方、いずれにしても金属石鹸が収縮する関係上、クラックの発生を十分に防止することができないという問題が見られた。
さらに、成形金型自体を移動させながら、成形金型の予熱、成形金型への加熱溶融した金属石鹸の圧入充填、および成形金型内の金属石鹸の除冷の各工程を行なわねばならず、成形装置全体として大型化してしまうという問題も見られた。
【０００５】
そこで、上述した問題点につき、発明者により鋭意検討された結果、固定金型を準備して、加熱溶融した金属石鹸を押出しながら冷却して増粘させることにより、熱収縮の発生を著しく抑制することができ、さらには、製造装置の小型化を図ることができることを見出し、本発明を完成させたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、金属石鹸を加熱溶融して押出すための押出機と、当該押出機から吐出された溶融物を流入させるための金型と、を備えた製造装置を用いて、成形品を連続的に製造する成形品の製造方法であって、押出機から吐出される溶融物を、金型に形成された流路に導入する注入工程と、金型の流路に注入された溶融物を押出しながら増粘させるとともに、金型から成形品として、連続的に吐出させる成形工程と、を含むことを特徴とする成形品の製造方法が提供され、上記の問題点を解決することができる。
なお、成形工程において、溶融物を増粘させた結果、一部固化状態となる場合があるが、金型から成形品として取り出せる程度の固化状態であれば、連続生産において特に問題とならないことが判明している。
【０００７】
また、本発明の成形品の製造方法を実施するにあたり、注入工程及び成形工程、あるいはいずれか一方の工程において、溶融物から水分及び気体を脱離する工程を含むことが好ましい。
【０００８】
また、本発明の成形品の製造方法を実施するにあたり、成形工程において、溶融物を１〜１００℃／秒の温度勾配で冷却することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の成形品の製造方法を実施するにあたり、注入工程の前に、流路に、離型剤を塗布する工程をさらに含むことが好ましい。
【００１０】
また、本発明の成形品の製造方法を実施するにあたり、金型における流路として、押出機の断面積よりも小さい断面積の流路を使用することが好ましい。
なお、押出機及び流路の断面がそれぞれ円形である場合には、各直径を制御すれば良い。例えば、押出機の直径を１としたときに、流路の直径を０．３〜０．７の範囲内の値とすることが好ましい。また、押出機及び流路の断面がそれぞれ非円形である場合には、押出機の断面積が、流路の断面積よりも大きくなるように、断面寸法を制御すれば良い。さらに、流路が複数ある場合には、各流路の断面積の合計が、押出機の断面積より小さくなるように制御すれば良い。
【００１１】
また、本発明の成形品の製造方法を実施するにあたり、金型には、流路を複数設けることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の成形品の製造方法を実施するにあたり、金型から押出された成形品を所定の長さに切断する切断工程をさらに含むことが好ましい。
【００１３】
また、本発明の別の態様は、金属石鹸を加熱溶融して押出すための押出機と、当該押出機から押出された溶融物を流入させるための金型と、を備えた成形品の製造装置であって、金型は、押出機の出口側に連通される流路と、当該流路内において、溶融物を連続的に押出しながら増粘させるための温度制御手段と、を備えることを特徴とする成形品の製造装置である。
【００１４】
また、本発明の金属石鹸の製造装置を構成するにあたり、流路を複数備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の金属石鹸の製造装置を構成するにあたり、流路の流れ方向に対する垂直断面の少なくとも一辺を、流路の断面の中心方向に向かって湾曲する曲線状とすることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の金属石鹸の製造装置を構成するにあたり、流路の一部または全部が分解可能であって、当該流路の内部を露出可能な構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の成形品の製造方法によれば、金属石鹸の溶融物を、金型の流路内を押出しながら増粘させることにより、十分に脱気および脱水されて、密度が均一な成形品を取り出すことができる。したがって、クラックの発生を抑制しつつ、成形品を連続的に製造することができる。
また、かかる製造方法であれば、固定式の金型を使用することができ、比較的大きな成形金型を移動させる必要がないために、製造装置の著しい小型化を図ることができる。
【００１８】
また、各工程において、加熱溶融した金属石鹸中に含まれる気泡や水分等を脱離することにより、成形品の密度をさらに均一にすることができ、クラックの発生を抑制しつつ、成形品を連続的に製造することができる。
【００１９】
また、加熱溶融した金属石鹸を所定の温度勾配で冷却しながら増粘させることにより、クラックの発生を抑制しつつ、成形品を連続的に製造することができるとともに、得られる成形品の取扱いが容易になる。
【００２０】
また、所定の段階で、金型の流路に対して離型剤を塗布することにより、金属石鹸が金型の内壁に付着することを有効に防止することができる。したがって、製造時において、溶融物の円滑な流れを確保できるとともに、クラックの発生を抑制しつつ、成形品を連続的に製造することができる。
【００２１】
また、金型の流路の断面積と、押出機の断面積との関係を制御することにより、押出機から吐出する際の圧力を利用して、流路内の金属石鹸を容易に加圧しながら押出すことができるために、最終的に固化して得られる成形品全体の密度を容易に均一な状態とすることができる。
【００２２】
また、金型の流路を複数設けることにより、同時に複数の成形品を得ることができ、成形品の生産効率を著しく高めることができる。
【００２３】
また、成形品の成形後に、所定の切断工程を設けることにより、使用目的に応じた適当な長さの成形品を、効率よく得ることができる。
【００２４】
また、本発明の成形品の製造装置によれば、押出機と、所定の流路及び温度制御手段を備えた金型と、を有することにより、成形品を効率よく冷却できるとともに、密度が均一になるように加圧しながら増粘させることができる。したがって、クラックの発生を抑制しつつ、成形品を連続的に製造することができ、生産効率を著しく高めることが可能になる。また、かかる製造装置であれば、成形金型自体を移動させる必要がないことから、製造装置全体の小型化を図ることもできる。
【００２５】
また、金型の流路を複数備えることにより、同じ種類、あるいは、異なる種類の成形品を製造する場合であっても、生産効率を著しく高めることができる。
【００２６】
また、流路の断面形状を所定形状とすることにより、成形品を使用する際に、例えば、コピー機等に備えたブラシ等で削り取りながら使用する際に、成形品と、ブラシ等が、均一に接触することができ、成形品を無駄なく使用することができる。
【００２７】
また、流路が分解可能であって、内部が露出可能な構成とすることにより、成形品の製造を一旦中止し、流路内で金属石鹸が固化したとしても、かかる固化した金属石鹸を容易に除去して、成形品の製造を、迅速に再開することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を適宜参照しつつ、本発明の成形品の製造方法及び成形品の製造装置に関する実施形態を具体的に説明する。
【００２９】
[第１実施形態]
第１実施形態は、主として図１に示すように、金属石鹸を加熱溶融して押出すための押出機２と、当該押出機２から吐出された溶融物を流入させるための金型３と、を備えた製造装置１を用いて、成形品を連続的に製造する成形品の製造方法であって、押出機２から吐出される溶融物を、金型３に形成された流路１０に導入する注入工程と、金型３の流路１０に注入された溶融物を押出しながら増粘させるとともに、金型３から成形品２０として、連続的に吐出させる成形工程と、を含むことを特徴とする成形品の製造方法である。
なお、本実施形態の製造方法に使用可能な製造装置については、第２実施形態で詳しく説明するために、ここでの説明は省略する。
【００３０】
１．準備工程
まず、準備工程として、成形品の原料となる金属石鹸を準備することが好ましい。このような金属石鹸としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸亜鉛、ジンクステアレート、マグネシウムステアレート、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、バルミチン酸ナトリウム、ミリスチン酸バリウム等種々のものが利用できるが、ここでは、一例として、ステアリン酸亜鉛を使用して成形する場合について説明する。
また、成形品の原料としては金属石鹸を主成分として用いれば十分であって、例えば、粘度調整剤や結着剤として、熱可塑性樹脂、無機化合物、可塑剤、シリコーン樹脂等を添加することも好ましい。
【００３１】
また、金属石鹸の平均粒径を５〜２０μｍの範囲内の値とすることが好ましく、８〜１５μｍの範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、かかる平均粒径が５μｍ未満の値となると、使用することのできるステアリン酸亜鉛が過度に制約を受けてしまうためである。一方、かかる平均粒径の値が２０μｍを超えると、加熱した際に十分に溶融せず、得られる成形品の密度が不均一となる場合があるためである。
【００３２】
２．加熱溶融工程
加熱溶融工程は、例えば、ベント式押出機により金属石鹸を加熱溶融させて、流体である溶融物を作成するための工程である。すなわち、金属石鹸を加熱溶融して、所定の粘度分布を有する溶融物を作成するとともに、ひずみを緩和して、成形品に発生する残留応力を低減させることができるためである。また、加熱溶融工程において、ベント式押出機を用いることにより、流動状態において十分な脱水及び脱気を図り、不均一な増粘を防止できるとともに、機械的強度や外観性に優れた成形品を作成することができるためである。
すなわち、金属石鹸をベント式押出機により、溶融流動させながら、脱気又は脱水するとともに、所定の粘度分布を有する溶融物を作成することにより、短時間で、密度が均一化した溶融物を得ることができる。
したがって、加熱溶融工程において、当初は、複雑な絡まり状態の高分子鎖であっても、それをプラグフローに変えることができ、溶融物を金型内に容易かつ均一に注入することができる。
なお、加熱溶融工程において、金属石鹸を融点以上の温度、例えば、ステアリン酸亜鉛である場合には、１３０〜１８０℃に加熱して、１００〜５００，０００ｍＰａ・秒の粘度に調整することが好ましい。
【００３３】
３．注入工程
注入工程は、押出機２から吐出される溶融物を金型３の流路１０に注入する工程である。
ここで、ベント式押出機２から金型３に至るまでの溶融物の流れ方向は、任意角度に調整することが可能である。例えば、上昇流、水平流、下降流、蛇行流あるいはこれらの組み合わせである。しかしながら、溶融物の流れ方向を水平流とすると、溶融物は、金型の流路を他端側方向に、より均一に押出して圧送させることができることから好ましい態様である。
また、注入工程を実施するにあたり、金型３の流路１０の端部に注入口３８を設けて、加熱溶融した金属石鹸を注入することが好ましい。この理由は、このように端部から注入すると、加熱溶融した金属石鹸を、金型の流路内で、他端側の吐出口の方向に、より均一に圧送させることができるためである。
なお、注入工程において、加熱溶融した金属石鹸をより均一に圧送させることができるように、金型３を傾けたり、回転させたり、あるいは金型３に振動を与えることも好ましい。
【００３４】
４．成形工程
（１）概要
成形工程は、金型の流路に注入された、金属石鹸の溶融物を押出しながら、冷却して増粘させるとともに、金型の端部から、金属石鹸の成形品として連続的に吐出させる工程である。
かかる成形工程においては、例えば、図２に示すように、押出機２から吐出された金属石鹸の溶融物を、流路１０内において圧送させるとともに、増粘させることを特徴とする。すなわち、金属石鹸の溶融物は、図２中、矢印３５で示されるように、押出機２から連続的に金型３の流路１０に注入されるために、金型３の流路１０を加圧された状態で移送されることになる。そして、溶融物の温度が低下するにつれて、均一な割合で増粘し、流路における注入口３８とは反対側の端３９から、金属石鹸の実質的な成形品２０として吐出されることとなる。
このように、金属石鹸の溶融物を押出しながら、金型内で冷却して成形品を製造することにより、大掛かりで、移動式の製造装置を必要とせず、かつ、クラックを発生させずに、均一な密度を有する金属石鹸の成形品を連続的に製造することができる。
なお、かかる成形工程の連続的製造において、金型の流路において、金属石鹸の溶融物が一部固化したとしても、後方から順次押し出されるために、連続的製造において支障となることは少ない。しかしながら、金型の流路の目つまり防止をより有効に図る場合には、流路内では流動状態であって、流路の出口において、外気と触れることにより固化状態となることがより好ましい。
【００３５】
（２）冷却
（２）−１  温度制御手段
また、成形工程において、金属石鹸の溶融物を増粘させる際に、図２に示すように、流路１０において移送される溶融物を、例えば、冷却水や冷却エアーを用いた熱交換器等の温度制御手段１２により強制的に冷却しながら、増粘させることが好ましい。
この理由は、このような温度制御手段を用いることにより、加熱溶融した金属石鹸を均一かつ迅速に増粘させることができ、成形品の生産効率を向上させることができるためである。
【００３６】
（２）−２  ゾーン
また、成形工程において、溶融物を冷却する際には、図３に示すように、金型３の流路１０を複数のゾーン（Ａ〜Ｃゾーン）に分けて冷却することが好ましい。すなわち、押出機から圧入された直後の溶融物の温度は、融点以上の温度となっているが、ゾーン毎に、徐々に冷却温度を下げながら、融点以下の温度まで冷却することが好ましい。そして、例えば、金属石鹸がステアリン酸亜鉛である場合には、図３中、Ａゾーンでは１００〜１２０℃程度、Ｂゾーンでは６０〜８０℃程度、最終段階であるＣゾーンでは２０〜６０℃程度に冷却することが好ましい。
ここで、金属石鹸の溶融物が冷却される際の温度勾配の一例を、図４に示す。この図４は、横軸に冷却時間（相対値）を採って示してあり、縦軸に、相対温度（℃）を採って示してある。そして、図４に示すように、かかる溶融物を複数のゾーンに分けて、所定の温度勾配となるように冷却することにより、溶融物の冷却効率を高めることができる一方、急激な冷却による熱応力の発生を防ぐことができる。
したがって、このように冷却することにより、押出機から押出されることによる圧力と相俟って、密度が均一であって、初期段階および経時におけるクラックの発生が少ない成形品を、連続的に製造することができる。また、例えば、最終的に室温程度まで冷却することにより、次工程以降の取扱いが容易になって、作業効率が向上する。
【００３７】
（２）−３  冷却時間
また、成形工程において、溶融物を冷却する時間を２〜３００秒の範囲内とすることが好ましく、５〜２４０秒の範囲内とすることがより好ましく、１０〜１８０秒の範囲内とすることがさらに好ましい。この理由は、かかる冷却時間が２秒未満となると、成形品が金型から吐出されるまでに、十分に増粘させることができない場合があるためである。一方、かかる冷却時間が３００秒を超えると、成形品を製造する際に過度に時間がかかり、生産効率が低下する場合があるためである。
また、上述したように、複数のゾーンに分けて溶融物を冷却する場合には、各ゾーンにおける冷却時間を均一にすることも好ましいが、ゾーン毎の溶融物の冷却状態を考慮して、各ゾーンにおける冷却時間を異ならせることも好ましい。
この理由は、このように実施することにより、冷却時間に正比例させて、溶融物を徐々に冷却させることができ、金属石鹸の溶融物の密度をさらに均一化して、増粘させることが可能になるためである。
【００３８】
（２）−４  温度勾配
また、成形工程において、溶融物を冷却する温度勾配を１〜１００℃／秒の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる温度勾配が１℃／秒未満の値になると、成形品を製造する際に、過度に時間がかかる場合があるためである。一方、かかる温度勾配が１００℃／秒を超えると、溶融物を押出しながら冷却した場合であっても、過度に熱応力が発生し、長尺の成形品を製造することが困難となる場合があるためである。
したがって、成形工程において、溶融物を冷却する温度勾配を５〜８０℃／秒の範囲内の値とすることがより好ましく、１０〜５０℃／秒の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００３９】
（３）金型
（３）−１  複数の流路
また、成形工程において、複数の流路を設けた金型を使用することが好ましい。すなわち、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、一つの金型３内において、流路を途中で分岐して、複数の流路１０を設けることが好ましい。この理由は、このように複数の流路を同時に使用して成形工程を実施することにより、同時工程で複数の成形品を得ることができるためである。したがって、作業効率を著しく高めることができる。
【００４０】
（３）−２  流路の長さ
また、成形工程において使用する金型の流路の長さを３００〜２，０００ｍｍの範囲内とすることが好ましく、３５０〜１，５００ｍｍの範囲内とすることがより好ましく、４００〜１，０００ｍｍの範囲内とすることがさらに好ましい。
この理由は、金型の長さが３００ｍｍ未満となると、成形品が金型から吐出されるまでに、均一に増粘させることができない場合があるためである。一方、金型の長さが２，０００ｍｍを超えると、生産効率が低下する場合があるためである。
また、上述したように、複数のゾーンに分けて溶融物を冷却する場合には、各ゾーンの長さを均一にすることも好ましいが、ゾーン毎の溶融物の冷却状態を考慮して、各ゾーンの長さを異ならせることも好ましい。
この理由は、このようにゾーン毎の溶融物の冷却状態を考慮して長さを決定することにより、金属石鹸の溶融物の密度等をさらに均一化して、増粘させることが可能になるためである。
【００４１】
（３）−３  流路の断面積
また、成形工程において使用する金型に関し、押出機よりも小さい断面積を有する流路を備えた金型を使用することが好ましい。すなわち、例えば、押出機の断面積を１としたときに、流路の断面積を０．３〜０．７の範囲内の値とすることが好ましい。
このように押出機と、金型の流路との断面積を制御することにより、加熱溶融した金属石鹸を押出機から吐出する圧力を利用して、金型の流路内において、容易に金属石鹸を圧送させることができるためである。したがって、密度が均一であって、クラックの発生が少ない成形品を容易に製造することができるためである。
なお、上述したとおり、複数の流路を同時に使用して、金属石鹸の成形品を製造する場合には、それら複数の流路の断面積の合計が、押出機の断面積よりも小さくなるように制御することが好ましい。
【００４２】
（３）−４  流路の断面形状
また、成形工程において使用する金型における流路の断面形状に関し、流れ方向に対する垂直断面の少なくとも一辺を、当該流路の断面の中心方向に向かって湾曲する曲線状とすることが好ましい。そして、かかる金型を使用して得られる成形品は、例えば、図６（ｂ）に示すように、成形品２０における少なくとも一側面が、所定の曲面を有することが好ましい。すなわち、図６（ｃ）に示すように、成形品２０をカラーコピー機等に使用する場合に、当該成形品２０を削り取るブラシ２２の断面形状に適合した曲面とすることが好ましい。
この理由は、このような形状の成形品を製造することにより、例えば、コピー機等に備えたブラシ等で削り取りながら使用する際に、成形品と、ブラシ等が、均一に接触することができ、成形品を無駄なく使用することができるためである。したがって、得られる成形品を実際に使用する際に、潤滑効果や、クリーニング効果を効果的に発揮することができる。
【００４３】
（４）脱離
また、成形工程において、金型の流路を冷却するとともに、溶融物を押出しながら増粘させる際に、溶融物から空気や水分を十分に脱離することが好ましい。例えば、金型の流路の一部に、逃げ穴を形成しておき、溶融物内の余分な気体を、当該逃げ穴から逃がすことが好ましい。この理由は、このように脱離することにより、溶融物内に留置した気泡等を容易に脱離させて、成形品の密度を容易に均一にすることができるためである。
【００４４】
（５）離型処理
また、成形工程において、使用する金型の流路に、離型剤を予め塗布しておくことが好ましい。このように離型剤を塗布することにより、流路の内壁に金属石鹸が付着することが少なくなり、流路内において金属石鹸を増粘させる際に、クラックが発生することを効果的に防止することができるためである。
なお、かかる離型剤としては、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、低分子量オレフィン樹脂、金属石鹸等を好適に使用することができる。
【００４５】
（６）吐出時の粘度
また、成形工程において、金属石鹸の溶融物を押出しながら増粘させて、金型から吐出させる際に、流路の出口付近の温度における溶融物（一部固化物を含む場合がある。）の粘度を１００，０００〜１０，０００，０００ｍＰａ・秒の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる粘度が１００，０００ｍＰａ・秒未満の値となると、増粘が不十分となり、最終的に得られる成形品が所定形状を保持することが困難になる場合があるためである。一方、かかる粘度が１０，０００，０００ｍＰａ・秒を超えると、金型の流路中で過度に粘度が高まってしまうために、成形品として、金型から吐出させることができなくなる場合があるためである。
したがって、金型から吐出させる際の成形品（一部溶融物や固形物も含む）の粘度を２００，０００〜５，０００，０００ｍＰａ・秒の範囲内の値とすることがより好ましく、３００，０００〜１，０００，０００ｍＰａ・秒の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００４６】
５．保護膜形成工程
第１実施形態の成形品の製造方法において、上述の成形工程の後工程として、金型の流路から吐出された成形品の表面に対して保護膜を形成するための、保護膜形成工程をさらに備えることが好ましい。
すなわち、例えば、図７（ａ）及び（ｃ）に示すように、金型３の流路１０における吐出口３９から吐出された金属石鹸に対して、スプレー１４やはけ１６等を使用して、保護膜１８の材料を塗布することにより実施することができる。
この理由は、このように実施することにより、後工程あるいは製造後においても、クラックが発生することを有効に防止することができるためである。
なお、このような保護膜を形成する材料としては、低分子量オレフィン樹脂や金属石鹸等を好適に使用することができる。
【００４７】
６．切断工程
第１実施形態の成形品の製造方法において、上述の成形工程の後工程として、図８に示すように、金型３の流路１０から吐出される成形品２０を、所望の長さに切断する切断工程をさらに備えることが好ましい。すなわち、金型３から押出される成形品２０が所定の長さになる毎に、例えば、カッター刃２４や、回転刃等の切断手段により、速やかに切断する工程である。
このような切断工程を実施することにより、使用目的や規格に応じて、長さの異なる成形品を容易に得ることができるためである。また、金型の吐出口から所定の長さの成形品が吐出されるごとに、切断工程を実施することにより、成形品の生産効率を著しく高まることができるためである。
【００４８】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、図１に示すように、金属石鹸を加熱溶融して押出すための押出機２と、当該押出機２から押出された溶融物を流入させる金型３と、を備えた成形品の製造装置１である。
そして、金型３は、押出機２の出口側に連通される流路１０と、流路１０内において、溶融物を連続的に押出しながら温度制御手段１２と、を備えることを特徴とする。
以下、各構成要件を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４９】
１．全体構成
成形品の製造装置は、図１に示すように、一例として、原料を投入するためのホッパ６を有するベント式押出機２と、当該ベント式押出機２から押出された溶融物を流入させるための金型３と、当該金型３が設置される架台４と、を備えていることが好ましい。
また、架台４の上部には金型が設置されている。そして、ベント式押出機２の吐出口と、金型３内の流路１０の一端である注入口３８とが連結されている。ここで、金型３には、流路１０を複数備えることが好ましい。この理由は、このように構成することにより、同時工程で複数の成形品を製造することが可能になるために、成形品の生産効率を著しく向上させることができるためである。
以上のように構成された成形品の製造装置１においては、ホッパ６からステアリン酸亜鉛等の金属石鹸の原料を投入し、ベント式押出機２によって、混錬及び可塑化した後、必要量の溶融物を吐出することができる。すなわち、吐出された溶融物は、金型３の流路１０内に流入し、押出されながら冷却及び増粘されて成形品が製造されることになる。
【００５０】
２．ベント式押出機
第２実施形態の製造装置に使用できる押出機としては、一例として、ベント式押出機が好適に使用できるが、かかるベント式押出機としては、図１に示すように、原料となる粉粒体を貯留するホッパ６を有し、ホッパ６に投入された原料を、混錬、可塑化可能な構造のものであれば特に制限されるものではない。例えば、単軸及び多軸のスクリュー等の攪拌部材を備えたベント式押出機が使用可能である。
ただし、ベント式押出機２は、金型注入時の流体である溶融物に対して、所定流速に応じて、輸送圧力を付与できる構成であることが好ましい。
また、図１に示すように、ベントポート８を設けることが好ましい。この理由は、このようにベントポート８を設けて、溶融物の脱水や脱気を実施することにより、ひずみが少なくなるためである。また、水分や空気の影響を排除することにより、残留応力を減少させた状態で、クラックの発生が少なく、寸法安定性に優れた成形品を得ることができるためである。
なお、ベント式押出機２の駆動装置に関して、溶融物を、金型３まで送ることが可能な吐出圧を、ベント式押出機２に与える駆動力を発生できるものであれば、駆動機構その他について特に制限されるものではない。
【００５１】
３．金型
（１）配置
金型については種々のものを利用することができる。ここで、金型は、図１に示すように、架台４上に設置されているとともに、金型３の注入口の高さと、上述の押出機２の吐出口の高さと、が等しくなるように保持されていることが好ましい。この理由は、このように構成することにより、押出機２か吐出される溶融物を、第１実施形態の注入工程で説明したように、水平流として金型３に注入することが容易になり、成形品の生産効率を著しく高めることができるためである。
【００５２】
（２）注入口の位置
また、図２に示すように、溶融物の注入口３８を金型３の端部に設けることが好ましい。この理由は、金型３の一端側に注入口３８を設けることで、押出機２を金型３が設置された架台４の側方に設けることができる（図１参照）。したがって、金型３に対する押出機２の配置が容易になるためである。
また、金型３の流路１０の一端側に注入口３８を設けることにより、流路１０の他端側に向けて溶融物を容易に押出すことが可能であるためである。したがって、押出機から吐出された溶融物が、流路１０の一端側から他端側まで圧送される間に、当該溶融物を段階的に冷却することが可能になる。
【００５３】
（３）流路の数
また、金型に設ける流路の数は、１つであっても、あるいは複数であっても、特に制限されるものではないが、同時工程での生産効率を高めることができることから、図５に示すように、流路を分岐させて複数の流路１０を形成することが好ましい。
ただし、複数の流路を設ける場合であっても、それぞれの流路の断面積の合計を、押出機の断面積よりも小さくすることが好ましい。このように、流路及び押出機の断面積を制御することにより、押出機から吐出する圧力を利用して、流路内において溶融物を効率的に圧送させることができるためである。
【００５４】
（４）流路の形状
また、金型に設ける流路の形状に関し、例えば、図６（ａ）に示すような長尺状であって、図６（ｂ）に示すような断面形状を有する成形品２０が得られるように、流路の断面における少なくとも一辺が、曲線であることが好ましい。この理由については、第１実施形態で述べたとおりである。
【００５５】
４．温度制御手段
温度制御手段は、図２及び図３に示すように、金型３の流路１０内を圧送される溶融物を冷却するための手段１２である。すなわち、金型（流路）の注入口３８から吐出口３９までの間において、複数のゾーンに分けた上で、溶融物をそれぞれの温度条件で、強制的に冷却して増粘させることが好ましい。
かかる温度制御手段としては、上述したように、冷却水や冷却エアー等が挙げられる。
また、かかる温度制御手段は、上述のとおり、各ゾーンに複数備えることも好ましいが、製造装置の小型化を図れることから、一つの温度制御手段をＣＰＵ（中央演算処理装置）により制御して、各ゾーンでの温度制御をすることがより好ましい。
【００５６】
５．切断手段
切断手段は、図８に示すように、金型３の流路１０内から押出された金属石鹸の成形品２０を、所定の長さに切断するための手段２４である。すなわち、かかる切断手段で所定の長さに切断することにより、各種の使用目的あるいは規格に応じた成形品を、効率よく製造することができるためである。
かかる切断手段としては、カッター刃や、回転刃、ワイヤー等が挙げられる。
また、かかる切断手段は、図８に示すように、金型３における成形品２０の吐出口３９付近に備えられるとともに、当該吐出口３９から所定長さの成形品２０が吐出されるごとに、切断処理するように構成されていることが好ましい。
【００５７】
６．保護膜形成手段
第２実施形態の成形品の製造装置においては、図７に示すように、成形品２０の表面に対して保護膜１８を形成するための保護膜形成手段をさらに備えることが好ましい。すなわち、上述の切断手段により、所定長さに切断する前、あるいは切断後の成形品２０に対して、スプレー１４や、はけ１６等を使用して保護膜材料を塗布する手段を備えることにより、成形作業中あるいは、成形後、移動、保存等をする際にも、クラックが発生することが少ない成形品を効率的に製造することができるためである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の金属石鹸を主成分とした成形品の製造方法又は製造装置によれば、原料の金属石鹸から、気体や水分を十分に脱離させることができるとともに、最終的に得られる成形品の密度が均一になるように金属石鹸を増粘させることができるようになった。したがって、成形品の製造時あるいは製造後においても、クラックの発生を有効に防止しながら、金属石鹸を主成分とした成形品の連続生産ができるようになった。よって、例えば、断面積が小さく、所定長さを有する棒状や角柱の成形品であっても、効率的に連続生産できるようになった。
また、本発明の金属石鹸を主成分とした成形品の製造方法又は製造装置によれば、金型自体を移動させずに、固定式金型を用いて成形品を製造することが可能なために、製造装置の小型化を図ることができるようになった。したがって、省スペース化が図れるとともに、経済性に優れた金属石鹸の製造方法及び製造装置を提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の成形品の製造装置の側面図である。
【図２】本発明の成形品の製造装置の部分断面図である。
【図３】金型の冷却手段を説明するために供する図である。
【図４】金属石鹸の溶融物の冷却時の温度勾配の一例を示す図である。
【図５】金型の流路を説明するために供する図である。
【図６】成形品の形状および使用方法について説明するために供する図である。
【図７】成形品に対する保護膜形成方法について説明するために供する図である。
【図８】成形品の切断手段について説明するために供する図である。
【図９】従来の押出成形装置の説明に供する側面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    ：  押出成形装置
２    ：  押出機 
３    ：  金型
４    ：  架台
１０  ：  流路
１２  ：  冷却手段
２０  ：  成形品
２４  ：  切断手段（カッター刃）
３０  ：  流路装置
３１  ：  保持体
３２  ：  流路形成部
３５  ：  吐出口
３８  ：  注入口
３９  ：  吐出口
【図１】
2005144976.tif 000003
【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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