JP2010111709A - 石鹸の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の形状の石鹸を効率良く製造することができる石鹸の製造方法及び製造装置を提供すること。
【解決手段】本発明の石鹸の製造方法は、駆動源２０に接続され所定方向に往復動可能な蓋型１Ａを含む複数の割型１Ａ，１Ｂ及び１Ｃを組み付けることによって内部に成形用のキャビティ１０が形成され、且つ駆動源２０を用いて蓋型１Ａを動作させることによってキャビティ１０の容積を調整可能な成形型１の該キャビティ１０に、溶融石鹸を充填して冷却固化させる工程を備えている。蓋型１Ａにかかる圧力が、溶融石鹸の充填開始時から充填完了時の間は０．２ＭＰａ以下、該溶融石鹸の充填完了時から冷却完了時の間は０．０３〜０．２ＭＰａの範囲に維持されるように、キャビティ１０の容積を増減させながら溶融石鹸を固化させる。駆動源２０は好ましくはサーボモーターであり、該サーボモーターのトルクを制御することによってキャビティ１０の容積を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は石鹸の製造方法及び製造装置に関する。

従来、石鹸の製造方法として枠練方式が知られている。枠練方式は、所定形状の型内に溶融石鹸を充填・乾燥して原型石鹸を得、該原型石鹸を所定の大きさに切断して、更に湯浸、成形、乾燥等の複数の処理を施して石鹸を得る方法である。透明石鹸などはこの枠練方式で製造される場合があるが、枠練方式は製造に要する時間が長いため、より効率的な製造方法が望まれている。

前記枠練方式よりも効率的で製造に要する時間が短い石鹸の製造方法として、所定形状のキャビティを備えた成形型の該キャビティに溶融石鹸を充填し、これを加圧下に固化させる製造方法が知られている（例えば特許文献１参照）。このような加圧型の成形法は、プラスチックの成形分野でも知られている（例えば特許文献２参照）。

従来の加圧型の石鹸の成形法においては、通常、キャビティに充填されている被成形物にかかる圧力は概ね０．２ＭＰａ以上とされる。しかし、このような高圧型の成形法では、溶融石鹸の固化に際してひずみやバリが発生し、所望の形状が得られないおそれがある。また、石鹸の種類によっては、より低圧での成形が必須となる場合がある。例えば透明石鹸を製造する場合において、従来の高圧型の成形法を利用すると、枠練方式で得られていた透明石鹸とは結晶性が異なってしまい、透明性が低下するおそれがある。また例えば、気泡入りの石鹸を製造する場合において、従来の高圧型の成形法を利用すると、加圧後に成形型を型開した時に、内外の圧力差に起因してキャビティ内の内容物が飛散するおそれがある。また例えば、芳香剤などの各種助剤を含むカプセル化物入りの石鹸を製造する場合において、従来の高圧型の成形法を利用すると、加圧によってカプセル化物がつぶれてしまい、所望の製品が得られないおそれがある。

特表２００１−５２５８８１号公報 特開平５−８２６７号公報

従って本発明の目的は、所望の形状の石鹸を効率良く製造することができる石鹸の製造方法及び製造装置を提供することにある。

本発明は、駆動源に接続され所定方向に往復動可能な蓋型を含む複数の割型を組み付けることによって内部に成形用のキャビティが形成され、且つ該駆動源を用いて該蓋型を動作させることによって該キャビティの容積を調整可能な成形型の該キャビティに、溶融石鹸を充填して冷却し固化させる工程を備え、前記蓋型にかかる圧力が、前記溶融石鹸の充填開始時から充填完了時の間は０．２ＭＰａ以下、該溶融石鹸の充填完了時から冷却完了時の間は０．０３〜０．２ＭＰａの範囲に維持されるように、前記キャビティの容積を増減させながら該溶融石鹸を固化させ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。

また本発明は、駆動源に接続され所定方向に往復動可能な蓋型を含む複数の割型を組み付けることによって内部に成形用のキャビティが形成され、且つ該駆動源を用いて該蓋型を動作させることによって該キャビティの容積を調整可能な成形型と、該キャビティに溶融石鹸を注入する注入装置とを備えた石鹸の製造装置であって、前記蓋型はその一面から突出した凸部を有し、前記成形型が、前記蓋型と、該蓋型の一面と対向する第１の面及び該第１の面と反対側に位置する第２の面並びにこれら両面間を貫通し前記凸部を挿入可能な貫通口を有する中間型と、該中間型の第２の面と当接するパーティング面に凹部が形成されている凹型とを、この順で組み付けることによって内部に該凸部、該貫通口及び該凹部で画成された前記キャビティが形成されるものであり、前記蓋型の一面と前記中間型の第１の面との間に、該蓋型の動作方向に伸縮する弾性部材が配されており、該弾性部材を介して該蓋型と該中間型とが、前記凸部が前記貫通口に挿入された状態で連結されており、前記中間型の第２の面を前記凹型のパーティング面に当接させた状態で前記弾性部材を伸縮させることによって、前記凸部に前記貫通口内を往復動させて、前記キャビティの容積を調整可能になしてあ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。

本発明によれば、溶融石鹸を低圧下で固化させるため、固化に際してひずみやバリが発生し難く、所望の形状の均質な石鹸を小型の装置で効率良く製造することができる。本発明は、透明石鹸、気泡入りの石鹸、カプセル化物入りの石鹸などの製造に特に有効である。

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、サーボモーター２０（駆動源）に接続され所定方向に往復動可能な蓋型１Ａを含む複数の割型を組み付けることによって内部に成形用のキャビティが形成され、且つ該駆動源２０を用いて該蓋型１Ａを動作させることによって該キャビティの容積を調整可能な成形型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とを備えている。本実施形態の製造装置５は、透明石鹸の製造に好適に用いられる。

成形型１は、図１及び図２に示すように、三個一組の割型、即ち蓋型１Ａ、中間型１Ｂ及び凹型１Ｃ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いる。成形型１は、これら三個一組の割型を蓋型１Ａ、中間型１Ｂ、凹型１Ｃの順で組み付けることによって、図３に示すように、内部に凸部１１、貫通口１２及び凹部１３で画成されたキャビティ１０が形成されるものである。

蓋型１Ａは、その一面（凸部形成面）１Ａａから突出した凸部１１を有し、該凸部形成面１Ａａと反対側の他面（背面）が、サーボモーター２０に接続された可動板２４に取り付けられる。凸部１１は、蓋型１Ａの凸部形成面１Ａａの略中央に位置し、平面視して角が丸みを帯びた矩形形状をしている。

中間型１Ｂは、蓋型１Ａの凸部形成面１Ａａと対向する第１の面（裏面）１Ｂａ、及び該裏面１Ｂａと反対側に位置する第２の面ＰＬ１、並びにこれら両面１Ｂａ，ＰＬ１間を貫通し凸部１１を挿入可能な貫通口１２を有している。中間型１Ｂの第２の面ＰＬ１は、後述する可動型１Ｄの凹型１Ｃ（固定型）とのパーティング面となっている。貫通口１２は、中間型１Ｂの略中央に位置し、平面視して凸部１１と同形（角が丸みを帯びた矩形形状）をしている。

凹型１Ｃは、中間型１Ｂの第２の面（パーティング面）ＰＬ１と当接するパーティング面ＰＬ２に凹部１３を有している。凹部１３は、凹型１Ｃのパーティング面ＰＬ２の略中央に位置し、該パーティング面ＰＬ２よりも一段下がった位置に断面略コ字状をなす窪みとして形成されている。

また、蓋型１Ａの凸部形成面（一面）１Ａａと中間型１Ｂの裏面（第１の面）１Ｂａとの間には、蓋型１Ａの動作方向（図１では左右方向）に伸縮する弾性部材１４が配されており、該弾性部材１４を介して蓋型１Ａと中間型１Ｂとが、凸部１１が貫通口１２に挿入された状態で連結されている。本実施形態においては、相対向する矩形形状の凸部形成面１Ａａ及び裏面１Ｂａそれぞれの四隅に、弾性部材１４として４本の金属製のスプリングが固定されている。蓋型１Ａの凸部１１は、各弾性部材１４の自然状態において、その一部（先端部）が中間型１Ｂの貫通口１２に挿入されている。

このように、成形型１を構成する三個一組の割型のうち所定方向に往復動可能な蓋型１Ａと中間型１Ｂとは弾性部材１４を介して一体化されて、可動型１Ｄを構成している。一方、図１の記載等から明らかなように凹型１Ｃは固定型となっている。可動型１Ｄにおけるパーティング面（中間型１Ｂの第２の面）ＰＬ１には、凸部１１の頂部及び貫通口１２の壁面からなる、凹状のキャビティ１０の形成面（以下、キャビティ形成面ともいう）が形成されている。可動型１Ｄの該キャビティ形成面及び凹型１Ｃの凹部１３は、図３に示すように可動型１Ｄと凹型１Ｃとを、該可動型１Ｄにおけるパーティング面ＰＬ１と該凹型１Ｃのパーティング面ＰＬ２で突き合わせて組み合わせたとき、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。

上述した構成を有する成形型１は、図３に示すように可動型１Ｄ（蓋型１Ａ及び中間型１Ｂ）におけるパーティング面ＰＬ１を凹型１Ｃのパーティング面ＰＬ２に当接させた状態で略自然状態にある弾性部材１４を伸縮させることによって、凸部１１に貫通口１２内を往復動させて、キャビティ１０の容積を調整可能になしてある。即ち、図３に示す状態から、サーボモーター２０（図１参照）を駆動して蓋型１Ａを凹型１Ｃに当接している中間型１Ｂに向かって前進（図３中、右方向に移動）させて、弾性部材１４を収縮させることにより、該蓋型１Ａの凸部１１が該凹型１Ｃの凹部１３に向かって前進し、これによりキャビティ１０の容積が減少し、このとき該キャビティ１０の内容物は圧縮される。また、図３に示す状態から、サーボモーター２０を駆動して蓋型１Ａを中間型１Ｂから後退（図３中、左方向に移動）させて、弾性部材１４を伸長させることにより、該蓋型１Ａの凸部１１が凹型１Ｃの凹部１３から後退し、これによりキャビティ１０の容積が増加し、このとき該キャビティ１０の内容物は緩和される。

また、図３に示す如く三個一組の割型１Ａ〜１Ｃを組み付けた状態においては、キャビティ１０の下部に該キャビティ１０に通ずる溶融石鹸の供給路１５が配されている。供給路１５は、キャビティ１０の下部から下方に延びるランナー１５Ａと、該ランナー１５Ａと直交し且つ三個一組の割型１Ａ〜１Ｃを組み付けるときの組み付け方向（図１及び図３では左右方向）に延びるスプール１５Ｂ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１５Ａ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１５Ｂは、ランナー１５Ａの下端から成形型１の外面（凹型１Ｃ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１５Ａ及びスプール１５Ｂからなる供給路１５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。

図２に示すようにランナー１５Ａは、凹型１Ｃのパーティング面ＰＬ２の一部を切り欠いて形成されている。ランナー１５Ａは、円の一部が該パーティング面ＰＬ２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１５Ａの全長に亘って略一定となっている。ランナー１５Ａは一端（上端）が凹部１３で開口し、他端（下端）が閉じている。スプール１５Ｂは、凹型１Ｃの所定部位に該凹型１Ｃ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１５Ｂの径は、凹型１Ｃの背面側に向かうに連れ漸次縮径している。

このように、本実施形態においては成形型１を構成する複数の割型のうち、固定型である凹型１Ｃに、キャビティ１０に通ずる溶融石鹸の供給路１５（ランナー１５Ａ及びスプール１５Ｂ）が形成されており、サーボモーター２０と接続される可動型１Ｄ（蓋型１Ａ及び中間型１Ｂ）には、溶融石鹸の供給路は形成されていない。つまり、本実施形態においては、溶融石鹸の供給側金型（凹型１Ｃ）と反対側の非供給側金型〔可動型１Ｄ（蓋型１Ａ）〕にサーボモーター２０を１個接続し、この１個のサーボモーター２０を用いて該非供給側金型を動作させることにより、成形型１の型締めやキャビティ１０の圧力制御を行うようになしてある。本実施形態の斯かる構成は、後述する石鹸の製造方法のように成形型内のキャビティにかかる圧力（蓋型にかかる圧力）を０．２ＭＰａ以下という低圧力に維持する場合に特に有効である。これに対し、プラスチックの成形分野では、成形型内のキャビティにかかる圧力を０．２ＭＰａよりも高圧にする場合が多く、このような高圧型の成形法では、例えば特許文献２に記載されているような成形装置、即ち、成形型における可動側金型に型締め用のサーボモーターが接続されていると共に、該成形型における固定側金型に成形材料の供給路が設けられ且つキャビティ容積調整用のサーボモーターが接続されている成形装置が用いられるので、複数の駆動源が必要である。

凹型１Ｃのパーティング面ＰＬ２上の少なくとも凹部１３を介してランナー１５Ａ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。該エアベントは凹型１Ｃに限らず、中間型１Ｂに設置することもでき、また両割型１Ｂ，１Ｃに設置することもできる。また図示していないが、可動型１Ｄ（蓋型１Ａ及び中間型１Ｂ）における前記キャビティ形成面並びに凹型１Ｃの凹部１３には、空気の吹き出し及び吸引用の微細幅のスリット及び／又は微小孔（以下、スリット等ともいう）が形成されていると共に、各割型１Ａ〜１Ｃ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。

成形型１は、サーボモーター２０を含む金型ユニット２に取り付けられる。具体的には、成形型１における凹型１Ｃが、ベースプレート２１から立設された支持板２２に取り付けられており、固定型となっている。一方、可動型１Ｄ（蓋型１Ａ及び中間型１Ｂ）はその背面（蓋型１Ａの他面）が、サーボモーター２０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２０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２１から立設された支持板２５に取り付けられている。従って、可動型１Ｄは水平方向に移動可能となっている。成形型１は、供給路１５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。

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２０は、図示しない数値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２０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。

凹型１Ｃ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１５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。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。

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。

以上の構成を有する製造装置を用いた透明石鹸の製造方法について説明する。先ず成形開始前に、金型ユニット２のサーボモーター２０を駆動させて送りねじ２３を押し出して、図４に示すように可動型１Ｄ（蓋型１Ａ及び中間型１Ｂ）と凹型１Ｃとを型閉する。具体的には、前記数値制御装置（図示せず）がサーボモーター２０を駆動し、送りねじ２３を押し出して可動板２４を凹型１Ｃに向かって移動させ、可動型１Ｄ（蓋型１Ａ及び中間型１Ｂ）におけるパーティング面ＰＬ１を凹型１Ｃのパーティング面ＰＬ２に当接させる。この可動板２４（可動型１Ｄ）の移動は、例えば両割型１Ｄ，１Ｃの型閉位置を僅かに超えた先方を目標位置とした位置制御で行われる。

可動型１Ｄが凹型１Ｃのパーティング面ＰＬ２に到達してこれに当接すると、前記数値制御装置は、蓋型１Ａに取り付けられた圧力センサー（図示せず）からの信号を読み、該信号が予め設定しておいた圧力値Ｐ０となったところで、サーボモーター２０の位置制御駆動をトルク制御駆動に切り替え、トルクリミット値を現状、即ち圧力値Ｐ０に対応した値にする。このため、可動板２４はその位置に停止する。また、蓋型１Ａに取り付けられた前記圧力センサーとサーボモーター２０のトルクに比例する該サーボモーター２０の電流モニタ値とは、サーボモーター２０の力が釣り合った静止時おいては蓋型１Ａに取り付けられた前記圧力センサーの値と比例する関係があるので、該圧力センサーを省略して、電流モニタ値から蓋型１Ａに取り付けられた圧力センサーの値を推定することができ、この推定値を圧力センサーの値に代えてもよい。

また、可動型１Ｄ及び凹型１Ｃ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における凹型１Ｃの背面側に注入装置３を取り付け、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、凹型１Ｃにおけるスプール１５Ｂの開孔部とを接続する。

図４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５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。

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。

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６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１５Ｂ、ランナー１５Ａ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。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１５（ランナー１５Ａ及びスプール１５Ｂ）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。

キャビティ１０及び供給路１５への所定量の溶融石鹸の充填が完了したら、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５参照）。上述した通り可動型１Ｄ（蓋型１Ａ及び中間型１Ｂ）並びに凹型１Ｃは冷却水の循環によって所定温度に冷却されており、これによってキャビティ１０及び供給路１５内の溶融石鹸の冷却固化が促進される。

本実施態様においては、蓋型１Ａにかかる圧力が、溶融石鹸の充填開始時から充填完了時の間は０．２ＭＰａ以下、好ましくは０．１５ＭＰａ以下、該溶融石鹸の充填完了時から冷却完了時の間は０．０３〜０．２ＭＰａ、好ましくは０．０５〜０．１５ＭＰａの範囲に維持されるように、該蓋型１Ａ（可動型１Ｄ）を動作させてキャビティ１０の容積を増減させながら成形型１内の溶融石鹸を固化させる。つまり、本実施態様においては、溶融石鹸の充填開始時から充填完了時を経て冷却完了時までの連続した時間に亘って、蓋型１Ａにかかる圧力が０．２ＭＰａ以下となるようにキャビティ１０の容積を増減させる。ここで、溶融石鹸の充填開始時とは、溶融石鹸が充填される空間に該溶融石鹸が初めて流入した時点であり、本実施態様においては、キャビティ１０に溶融石鹸が初めて流入した時点である。この「キャビティ１０に溶融石鹸が初めて流入した時点」は、前記溶融石鹸の供給路の形成後における、ピストン３６をシリンダ３４内に押し込むためのサーボモーター３７の作動開始時点に略等しく、本実施態様においては、このサーボモーター３７の作動開始時点を溶融石鹸の充填開始時とみなすことができる。また、溶融石鹸の充填完了時とは、溶融石鹸が充填される空間への該溶融石鹸の流入が終了した時点であり、本実施態様においては、成形型１（キャビティ１０及び供給路１５）への所定量の溶融石鹸の充填完了時点（押し込みプラグ３３をノズル３２内に挿入する直前）である。また、溶融石鹸の冷却完了時とは、所定の空間内に充填された溶融石鹸が、少なくとも該空間から取り出し可能な程度に冷却固化されて取り出される直前であり、本実施態様においては、可動型１Ｄ（蓋型１Ａ及び中間型１Ｂ）と凹型１Ｃとが型開される直前である。

このように、本実施態様においては、Ａ）キャビティ１０に溶融石鹸が始めて流入した時点（ピストン３６をシリンダ３４内に押し込むためのサーボモーター３７の作動開始時点）を始期とし、成形型１（キャビティ１０及び供給路１５）への該溶融石鹸の充填完了時点（押し込みプラグ３３をノズル３２内に挿入する直前）を終期とする連続した時間、及びＢ）該溶融石鹸の充填完了時点を始期とし、冷却固化された該溶融石鹸を取り出すために可動型１Ｄと凹型１Ｃとが型開される直前を終期とする連続した時間、それぞれにおいて、蓋型１Ａにかかる圧力を前記範囲に維持することにより、溶融石鹸の冷却固化時に懸念される石鹸の収縮やひけの発生が抑えられ、所望の形状の石鹸が得られるようになる。また特に、本実施態様のように透明石鹸を製造する場合には、成形圧力の高圧化による透明性の低下の防止、ひずみやバリ等の防止の観点から、蓋型１Ａにかかる圧力を前記Ａ）及びＢ）においてそれぞれ前記範囲に調整することが好ましい。溶融石鹸の充填開始時から冷却完了時までの間において、蓋型１Ａにかかる圧力が０．２ＭＰａを越えると、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ひずみやバリが発生しやすくなったり、透明性の低下や所望の形状が得られないおそれがある。

上述した蓋型１Ａ（可動型１Ｄ）の動作によるキャビティ１０の容積の調整（増減）は、前記数値制御装置（図示せず）によって制御される。具体的には、上述したように前記数値制御装置は、可動型１Ｄが凹型１Ｃのパーティング面ＰＬ２に到達してこれに当接したところでサーボモーター２０の位置制御駆動をトルク制御駆動に切り替え、蓋型１Ａに取り付けられた圧力センサー（図示せず）からの信号を読み取りながら、該信号が０．２ＭＰａ以下の範囲に維持されるようにサーボモーター２０のモータートルクを制御する。このようなトルク制御下でサーボモーター２０が駆動し、これによってピストン２３が押し出され又は戻されて可動板２４が凹型１Ｃに向かって前進又は後退し、蓋型１Ａの凸部１１が凹型１Ｃの凹部１３に向かって前進又は後退することで、キャビティ１０の容積が増減する。蓋型１Ａにかかる圧力はキャビティ１０の内容物にかかる圧力に略等しく、この容積増減の間にキャビティ１０の溶融石鹸にかかる圧力は概ね０．０３〜０．２ＭＰａである。

前記Ｂ）の時間（以下、充填後圧力調整時間ともいう）、即ち、溶融石鹸の充填完了時から冷却完了時の間（蓋型１Ａにかかる圧力が０．０３〜０．２ＭＰａの範囲に維持される時間）は、特に制限されないが、生産性やエネルギー効率の観点から、好ましくは１０〜１５０秒、更に好ましくは２０〜６０秒である。充填後圧力調整時間は、前記数値制御装置（図示せず）によって管理される。通常、所定の充填後圧力調整時間が経過した時点で、成形型１内の石鹸は少なくともその表層部が固化している。

所定の前記充填後圧力調整時間が経過すると、前記数値制御装置（図示せず）はサーボモーター２０を駆動し、図８に示すように可動板２４を後退（図８中、左側に移動）させ、可動型１Ｄ（蓋型１Ａ及び中間型１Ｂ）と凹型１Ｃとを型開する。また、注入装置３が凹型１Ｃから取り外される。可動型１Ｄと凹型１Ｃとを型開するとき、可動型１Ｄの前記キャビティ形成面に形成されている前記スリット等（図示せず）を通じて吸引を行う。これと共に凹型１Ｃの凹部１３に形成されている前記スリット等（図示せず）を通じて該凹部１３から固形石鹸Ｓに向けて空気を吹き付け、該凹部１３及び供給路１５（ランナー１５Ａ及びスプール１５Ｂ）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を可動型１Ｄの前記キャビティ形成面に保持させる。

引き続き、可動型１Ｄ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、可動型１Ｄに形成されている前記スリット等（図示せず）を通じて前記キャビティ形成面から固形石鹸Ｓに向けて空気を吹き付け、可動型１Ｄからの固形石鹸Ｓの離型を促進させる。その後、可動型１Ｄと凹型１Ｃとを型閉して図４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。

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９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１５（ランナー１５Ａ及びスプール１５Ｂ）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、従来の石鹸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。このようないわゆる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。

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。

このように本実施態様によれば、溶融石鹸の充填開始時から充填完了時を経て冷却完了時までの連続した時間に亘って、成形型１を構成する蓋型１Ａにかかる圧力を０．２ＭＰａ以下（前記充填後圧力調整時間においては０．０３〜０．２ＭＰａ）という低圧力に維持することにより、透明性が高く且つひけや歪みや汚れが少なく均質に成形された高品質の透明石鹸を、効率良く低コストで製造することができる。

透明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。

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、例えば、成形型１における弾性部材１４の数及び配置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。弾性部材１４としては、金属製やプラスチック製のスプリングの他、硬質ゴム、空気バネ等を用いることができる。

また、固形石鹸Ｓを一方の可動型１Ｄにより確実に保持させるために、可動型１Ｄにおける前記キャビティ形成面の表面積を、凹型１Ｃにおける凹部１３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。

また、前記実施形態は透明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。例えば、気泡入りの石鹸の製造においては、溶融石鹸の成形時の圧力が高くなると、固化後の成形型の型開時に、内外の圧力差に起因して石鹸が飛散するおそれがあるところ、上述したように本発明における成形圧力（蓋型にかかる圧力）は低いため、本発明によればこのような不都合が生じにくい。また、芳香剤などの各種助剤を含むカプセル化物入りの石鹸の製造においては、溶融石鹸の成形時の圧力が高くなると該圧力によってカプセル化物がつぶれてしまい、所望の製品が得られないおそれがあるところ、成形圧力が低い本発明によればこのような不都合を生じさせずに、高品質のカプセル化物入りの石鹸が得られる。

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、本発明の範囲は斯かる実施例に制限されるものではない。

（溶融石鹸の調製）
以下に示す配合成分を用いて溶融石鹸を調製した。尚、特に断らない限り「％」は「重量％」を意味する。
イソプレングリコール（浸透促進剤）13.6%
レオドールスーパーTW-L120（泡安定剤）5.4%
アンヒトール２０ＨＤ（洗浄基剤）5.4%
ルナックL-98（洗浄基剤）10.5%
ルナックMY-98（洗浄基剤）10.5%
ルナックS-90（洗浄基剤）5.3%
ルナックP-95（洗浄基剤）5.3%
ＢＨＴ（酸化防止剤）0.1%
ディスクエスト2010CS（キレート剤）0.1%
４８％水酸化ナトリウム水溶液（中和剤）12.0%
キシリトール（保湿剤）9.1%
ソルビトール（保湿剤）13.6%
塩化ナトリウム（粘度調整剤）1.1%
精製水8.2%

〔実施例１〕
このようにして調製した溶融石鹸及び図１に示す製造装置を用いて、上述した製造方法に従って透明石鹸を製造した。即ち、キャビティ１０及び供給路１５へ所定量の溶融石鹸を充填した後、該溶融石鹸を所定時間冷却し、この溶融石鹸の充填開始時から冷却完了時までの連続した時間に亘って、蓋型１Ａを動作させてキャビティ１０の容積を増減させながら該溶融石鹸を固化させた。キャビティの容積調整は、サーボモーターのモータートルクを制御することによって行った。溶融石鹸の温度は７０℃とした。溶融石鹸の充填開始時から６０秒後に、各割型１Ａ，１Ｂ及び１Ｃを冷却する冷却水を循環させてこれらの割型を１０分間冷却し、溶融石鹸が充填されている成形型１の温度を１０℃にした。溶融石鹸の充填完了時から冷却完了時の間（前記充填後圧力調整時間）は１２５秒とした。所定の充填後圧力調整時間が経過した後、成形型１を型開し、図９に示す如き形状の透明石鹸を得た。

図１０に、実施例１における溶融石鹸の成形時の圧力波形等を示す。図１０は、可動型１Ｄ（蓋型１Ａ及び中間型１Ｂ）と凹型１Ｃとを型締めしてからの経過時間（秒）を横軸、所定部位の圧力を左側の縦軸、ピストン等の位置を右側の縦軸にとったもので、図１０中、Ａは、溶融石鹸の供給量を調整するピストン３６の位置を示し、Ｂは、蓋型１Ａにかかる圧力（キャビティ１０内の圧力）を示し、Ｃは溶融石鹸の充填圧力を示し、Ｄは、型締め位置を示す。図１０の横軸における符号Ｚは、溶融石鹸の成形型１への充填が完了した時点（充填完了時）を示している。図１０から明らかなように、蓋型１Ａにかかる圧力Ｂは、溶融石鹸の充填開始時から充填完了時の間（溶融石鹸の充填中）においては０．２ＭＰａ以下の範囲に、充填完了時から冷却完了時までの間（溶融石鹸の充填完了時から成形型１を型開する直前までの間）においては０．０３〜０．２ＭＰａの範囲にそれぞれ維持されており、実施例１では溶融石鹸の充填開始時から冷却完了時の連続した時間に亘ってこのような低圧下（０．２ＭＰａ以下）での溶融石鹸の冷却固化が実施されている。

〔比較例１〕
溶融石鹸の充填開始時から冷却完了時の連続した時間に亘って、蓋型１Ａにかかる圧力を０．３ＭＰａに維持した以外は実施例１と同様にして透明石鹸を得た。

〔比較例２〕
溶融石鹸の充填開始時から冷却完了時の連続した時間に亘って、蓋型１Ａにかかる圧力を０．０２ＭＰａに維持した以外は実施例１と同様にして透明石鹸を得た。

実施例１で得られた透明石鹸は、透明性が高く且つひけや歪みや汚れが見られなかったのに対し、比較例１及び２で得られた透明石鹸は、何れもひけや歪みやバリが見られ、実施例１で得られた透明石鹸よりも品質的に劣るものであった。

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５は、図４の要部拡大図である。 図６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５相当図である。 図７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８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９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１０は、本発明の実施例１における溶融石鹸の成形時の圧力波形等を示す説明図である。

符号の説明

１ 成形型
１Ａ 蓋型
１Ａａ 蓋型の一面（凸部形成面）
１Ｂ 中間型
１Ｂａ 中間型の第１の面（裏面）
ＰＬ１ 中間型の第２の面(パーティング面)
１Ｃ 凹型
ＰＬ２ 凹型のパーティング面
１Ｄ 可動型（蓋型及び中間型）
２ 金型ユニット
３ 注入装置
５ 製造装置
１０ キャビティ
１１ 凸部
１２ 貫通口
１３ 凹部
１４ 弾性部材
１５ 供給路
１５Ａ ランナー
１５Ｂ スプール
２０ サーボモーター（駆動源）

Claims (7)

1. 駆動源に接続され所定方向に往復動可能な蓋型を含む複数の割型を組み付けることによって内部に成形用のキャビティが形成され、且つ該駆動源を用いて該蓋型を動作させることによって該キャビティの容積を調整可能な成形型の該キャビティに、溶融石鹸を充填して冷却し固化させる工程を備え、
   前記蓋型にかかる圧力が、前記溶融石鹸の充填開始時から充填完了時の間は０．２ＭＰａ以下、該溶融石鹸の充填完了時から冷却完了時の間は０．０３〜０．２ＭＰａの範囲に維持されるように、前記キャビティの容積を増減させながら該溶融石鹸を固化させる石鹸の製造方法。
2. 前記溶融石鹸の充填完了時から冷却完了時の間が１０〜１５０秒である請求項１記載の石鹸の製造方法。
3. 前記駆動源がサーボモーターであり、該サーボモーターのモータートルクを制御することによって前記キャビティの容積を調整する請求項１又は２記載の石鹸の製造方法。
4. 前記蓋型はその一面から突出した凸部を有し、前記成形型が、前記蓋型と、該蓋型の一面と対向する第１の面及び該第１の面と反対側に位置する第２の面並びにこれら両面間を貫通し前記凸部を挿入可能な貫通口を有する中間型と、該中間型の第２の面と当接するパーティング面に凹部が形成されている凹型とを、この順で組み付けることによって内部に該凸部、該貫通口及び該凹部で画成された前記キャビティが形成されるものであり、
   前記蓋型の一面と前記中間型の第１の面との間に、該蓋型の動作方向に伸縮する弾性部材が配されており、該弾性部材を介して該蓋型と該中間型とが、前記凸部が前記貫通口に挿入された状態で連結されており、
   前記中間型の第２の面を前記凹型のパーティング面に当接させた状態で前記弾性部材を伸縮させることによって、前記凸部に前記貫通口内を往復動させて、前記キャビティの容積を調整可能になしてある請求項１〜３の何れかに記載の石鹸の製造方法。
5. 前記凹型に、前記キャビティに通ずる前記溶融石鹸の供給路が形成されている請求項４記載の石鹸の製造方法。
6. 駆動源に接続され所定方向に往復動可能な蓋型を含む複数の割型を組み付けることによって内部に成形用のキャビティが形成され、且つ該駆動源を用いて該蓋型を動作させることによって該キャビティの容積を調整可能な成形型と、該キャビティに溶融石鹸を注入する注入装置とを備えた石鹸の製造装置であって、
   前記蓋型はその一面から突出した凸部を有し、前記成形型が、前記蓋型と、該蓋型の一面と対向する第１の面及び該第１の面と反対側に位置する第２の面並びにこれら両面間を貫通し前記凸部を挿入可能な貫通口を有する中間型と、該中間型の第２の面と当接するパーティング面に凹部が形成されている凹型とを、この順で組み付けることによって内部に該凸部、該貫通口及び該凹部で画成された前記キャビティが形成されるものであり、
   前記蓋型の一面と前記中間型の第１の面との間に、該蓋型の動作方向に伸縮する弾性部材が配されており、該弾性部材を介して該蓋型と該中間型とが、前記凸部が前記貫通口に挿入された状態で連結されており、
   前記中間型の第２の面を前記凹型のパーティング面に当接させた状態で前記弾性部材を伸縮させることによって、前記凸部に前記貫通口内を往復動させて、前記キャビティの容積を調整可能になしてある石鹸の製造装置。
7. 前記凹型に、前記キャビティに通ずる溶融石鹸の供給路が形成されている請求項６記載の石鹸の製造装置。

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