JP2010120082A - 粉体の圧縮成型装置及び圧縮成型方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波振動を用いた粉体の容器内での圧縮成型を円滑に行うことができ、外観が良好で密度が均一な高品質の成型体を提供し得る粉体の圧縮成型装置及び圧縮成型方法を提供すること。
【解決手段】本発明の圧縮成型装置は、容器３の収容空間として利用される貫通口１０を有する臼体１１と、貫通口１０に鉛直方向の上方側から挿入され且つ容器３内の粉体を押圧する上杵２０ａと、上杵２０ａによる粉体の押圧時に該上杵２０ａと粉体との間に介在されるシート２３とを備えている。上杵２０ａによる粉体の押圧時において、貫通口１０の内壁面と該貫通口１０内に収容されている容器３の壁部３１の外面との間のクリアランスＣ１よりも、壁部３１の内面と上杵２０ａの側面との間のクリアランスＣ２からシート２３の厚みｔを差し引いた値Ｃ２−ｔの方が小さく、且つＣ１とＣ２−ｔとの差〔Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）〕が３０μｍ以上である。
【選択図】図２

Description

本発明は、容器内に収容された粉体化粧料等の粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型装置及び圧縮成型方法に関する。

従来、粉体の圧縮成型法として、粉体を所定の容器等に充填し加圧プレスして成型する、いわゆるプレス成型法が知られている。プレス成型法は、粉体を圧縮することにより、該粉体自体の凝集力及び／又は粉体中に含有されている油剤等の結合剤のバインダー効果を発現させ、これにより粉体を固化・成型する成型法である。しかし、プレス成型法は、粉体自体の物性や形状、複数種の粉体を併用している場合にはその成分組成等によっては、粉体の固化・成型が困難となる場合があった。

このようなプレス成型法の問題を解消すべく、加圧プレスに加えて粉体に超音波振動を付与する方法が提案されている。例えば特許文献１には、上面に鉛直方向の上方側に向けて凹の凹部を有するパーツ（下杵）と、該凹部の上方に上下動可能に取り付けられたホーン（上杵）とを備えた圧縮成型装置を用い、粉体が収容された金皿（容器）を前記凹部の所定位置に設置した状態で、前記ホーンを下方に移動させて該粉体を押圧しつつ超音波振動を付与する方法が記載されている。特許文献１に記載の方法によれば、従来の方法では成型が困難であった粉体であっても、比較的低いプレス圧で、プレス成型後状態が均一で密な成型体が得られるとされている。

特許文献１に記載の方法においては、所定の効果を得るためには、前記金皿を前記凹部の所定位置に確実に設置する必要があり、そのためには、金皿や凹部の加工精度等を考慮すると、凹部と金皿とのクリアランスＣ１（凹部の内寸と金皿の外寸との差。図２の符合Ｃ１に相当）が必要となる。また、金皿内の粉体を押圧する前記ホーン（上杵）が金皿内に進入するためには、金皿と前記ホーンとのクリアランスＣ２（金皿の内寸とホーンの外寸との差。図２の符合Ｃ２に相当）が必要となる。

また、例えば粉体化粧料等の成型においては、ホーン（上杵）への粉体の付着防止や成型体の表面に模様を付す等の目的で、ホーン（上杵）と粉体との間に織布や紙や樹脂フィルム等のシートを介在させて圧縮成型する方法が知られている。

特開昭６３−２７５５１１号公報

特許文献１に記載の方法において、前記クリアランスＣ２が大きすぎる場合には、超音波振動により流動化した粉体が金皿と前記ホーンとの隙間である該クリアランスＣ２から飛散し、これにより得られる成型体の端部の硬度が中央部に比べて低下するおそれがある。粉体の飛散を防止するために、前記クリアランスＣ２を小さくすると、凹部内に収容された金皿が、該凹部の内壁に接触する程度に片寄った位置にある場合には、該凹部内における該内壁の反対側では、凹部の内壁と金皿が必要以上に離れており、粉体押圧時にホーンと金皿とが互いに干渉し、金皿に傷が付いたり、成型体の品質に悪影響を及ぼしたりするおそれがある。

また、前述した、ホーンと粉体との間にシートを介在させて圧縮成型する方法において、超音波振動により流動化した粉体が金皿とホーンとの隙間から噴出することを防止するために、該隙間（前記クリアランスＣ２）を小さくしすぎると、該金皿上の粉体とホーンとの間に該シートを介在させることが不可能となるため、斯かる方法を採用することが困難となる。特許文献１には、このような凹部、金皿及びホーン間のクリアランスに関する技術内容については何等記載されていない。容器を所定位置に確実に設置することができ、上杵と容器との干渉が抑えられ、且つ超音波振動を用いた粉体の圧縮成型を円滑に行うことができる技術は未だ提供されていない。

従って本発明の課題は、超音波振動を用いた粉体の容器内での圧縮成型を円滑に行うことができ、外観が良好で密度が均一な高品質の成型体を提供し得る粉体の圧縮成型装置及び圧縮成型方法を提供することにある。

本発明は、皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型装置であって、鉛直方向に延び且つ前記容器の収容空間として利用される貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の上方側から挿入され且つ該貫通口内に収容されている該容器内の前記粉体を押圧する上杵とを備え、前記容器は、前記圧縮成型装置とは別体であり且つ前記粉体が収容される凹部を有し、該凹部は、前記貫通口に挿入された前記上杵の下面と相対向する底部と、該底部を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有し、前記上杵による前記粉体の押圧時において、前記貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている前記容器の前記壁部の外面との間のクリアランスＣ１と、該壁部の内面と該上杵の側面との間のクリアランスＣ２との差の絶対値｜Ｃ１−Ｃ２｜が５０μｍ以下である粉体の圧縮成型装置を提供することにより、前記課題を解決したものである。

また本発明は、皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型装置であって、鉛直方向に延び且つ前記容器の収容空間として利用される貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の上方側から挿入され且つ該貫通口内に収容されている該容器内の前記粉体を押圧する上杵と、該上杵による該粉体の押圧時に該上杵と該粉体との間に介在されるシートとを備え、前記容器は、前記圧縮成型装置とは別体であり且つ前記粉体が収容される凹部を有し、該凹部は、前記貫通口に挿入された前記上杵の下面と相対向する底部と、該底部を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有し、前記上杵による前記粉体の押圧時において、前記貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている前記容器の前記壁部の外面との間のクリアランスＣ１よりも、該壁部の内面と該上杵の側面との間のクリアランスＣ２から前記シートの厚みｔを差し引いた値Ｃ２−ｔの方が小さく、且つＣ１とＣ２−ｔとの差〔Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）〕が３０μｍ以上である粉体の圧縮成型装置を提供することにより、前記課題を解決したものである。

また本発明は、皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型装置であって、鉛直方向に延び且つ前記容器の収容空間として利用される貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の上方側から挿入され且つ該貫通口内に収容されている該容器内の前記粉体を押圧する上杵と、該上杵による該粉体の押圧時に該上杵と該粉体との間に介在されるシートとを備え、前記容器は、前記圧縮成型装置とは別体であり且つ前記粉体が収容される凹部を有し、該凹部は、前記貫通口に挿入された前記上杵の下面と相対向する底部と、該底部を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有し、前記上杵による前記粉体の押圧時において、前記貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている前記容器の前記壁部の外面との間のクリアランスＣ１よりも、該壁部の内面と該上杵の側面との間のクリアランスＣ２から前記シートの厚みｔを差し引いた値Ｃ２−ｔの方が小さく、且つＣ１とＣ２−ｔとの差〔Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）〕が３０μｍ以上であって、更にＣ１とＣ２との差の絶対値｜Ｃ１−Ｃ２｜が５０μｍ以下である粉体の圧縮成型装置を提供することにより、前記課題を解決したものである。

また本発明は、皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型方法であって、鉛直方向に延び且つ前記容器の収容空間として利用される貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の上方側から挿入され且つ該貫通口内に収容されている該容器内の前記粉体を押圧する上杵とを用い、前記容器は、前記粉体が収容される凹部を有し、該凹部は、前記貫通口に挿入された前記上杵の下面と相対向する底部と、該底部を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有し、前記貫通口内に収容された前記容器の前記凹部に前記粉体を充填した後、該貫通口に鉛直方向の上方側から前記上杵を挿入して該粉体を押圧する工程を有し、前記上杵による前記粉体の押圧時において、前記貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている前記容器の前記壁部の外面との間のクリアランスＣ１と、該壁部の内面と該上杵の側面との間のクリアランスＣ２との差の絶対値｜Ｃ１−Ｃ２｜が５０μｍ以下である粉体の圧縮成型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。

また本発明は、皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型方法であって、鉛直方向に延び且つ前記容器の収容空間として利用される貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の上方側から挿入され且つ該貫通口内に収容されている該容器内の前記粉体を押圧する上杵と、該上杵による該粉体の押圧時に該上杵と該粉体との間に介在されるシートとを用い、前記容器は、前記粉体が収容される凹部を有し、該凹部は、前記貫通口に挿入された前記上杵の下面と相対向する底部と、該底部を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有し、前記貫通口内に収容された前記容器の前記凹部に前記粉体を充填した後、該貫通口に鉛直方向の上方側から前記上杵を挿入して該粉体を押圧する工程を有し、前記上杵による前記粉体の押圧時において、前記貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている前記容器の前記壁部の外面との間のクリアランスＣ１よりも、該壁部の内面と該上杵の側面との間のクリアランスＣ２から前記シートの厚みｔを差し引いた値Ｃ２−ｔの方が小さく、且つＣ１とＣ２−ｔとの差〔Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）〕が３０μｍ以上である粉体の圧縮成型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。

本発明によれば、超音波振動を用いた粉体の容器内での圧縮成型を円滑に行うことができるため、超音波振動による粉体の容器からの飛散やそれに起因する成型体の硬度の低下等の不都合が発生し難く、外観が良好で密度が均一な高品質の成型体を安定して提供することができる。

図１は、本発明の粉体の圧縮成型装置の一実施形態の模式図である。 図２は、図１に示す装置の要部の拡大図である。 図３は、図１に示す装置における貫通口に容器が収容された状態における各部のクリアランスを示す概略上面図である。 図４は、図１に示す装置を用いた成型体の製造工程を示す図である。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき図１〜図４を参照して説明する。本実施形態の粉体の圧縮成型装置（以下、圧縮成型装置ともいう）１は、皿状の容器３内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型して容器３付きの成型体５０（図４（ｃ）参照）を製造する装置である。

圧縮成型装置１は、枠体２を備えている。枠体２の高さ方向の中央部には、粉体の圧縮成型を行う圧縮成型テーブル４が水平方向に取り付けられている。圧縮成型テーブル４の中央部にはテーブル４を厚み方向に貫通する穴が設けられており、その穴に臼体１１が嵌合されている。臼体１１は、筒状の金属等の剛体からなり、上端部が水平方向に張り出してフランジ１１ａを形成しており、フランジ１１ａは圧縮成型テーブル４へボルト締め（図示せず）されている。

臼体１１は、鉛直方向（図１の上下方向）に延び且つ容器３の収容空間として利用される貫通口１０を有している。貫通口１０は、臼体１１の鉛直方向と直交する水平方向の中央に位置し、その開口径は該貫通口１０の全長に亘って一定となっている。また貫通口１０は、鉛直方向の上方から見たときに（上面視において）、四角形形状をしている。

圧縮成型装置１は、貫通口１０に鉛直方向の上方側から挿入され且つ貫通口１０内に収容されている容器３内の粉体を押圧する上杵２０ａと、貫通口１０に鉛直方向の下方側から挿入され且つ容器３の下面と接触した状態で容器３を下方から支持し、且つ容器３内の粉体に超音波振動を付与する下杵２０ｂとを備え、上杵２０ａと下杵２０ｂとによって粉体を容器３ごと圧縮可能になされている。下杵２０ａ及び上杵２０ｂは何れも、四角柱状の金属等の剛体からなり、粉体を圧縮成型する際に、該粉体に超音波振動を付与する役割、及び該粉体を圧縮するための成型用杵としての役割を有している。貫通口１０と下杵２０ｂとによって容器３の収容空間Ｓが画成可能になされている。従って、収容空間Ｓは、上面視において貫通口１０の上面視における形状（四角形形状）と同形状をしている。

上杵２０ａの上端には超音波振動素子２１ａが取り付けられており、該超音波振動素子２１ａはエアシリンダ２２ａによって支持されている。エアシリンダ２２ａは枠体２の天板２ａに取り付けられ、そこから垂下している。このエアシリンダ２２aによって、上杵２０ａ及び素子２１ａはそれぞれ上下方向へ移動可能になっている。一方、下杵２０ｂの下端には超音波振動素子２１ｂが取り付けられており、該素子２１ｂはエアシリンダ２２ｂによって支持されている。エアシリンダ２２ｂは枠体２の底板２ｂに取り付けられている。このエアシリンダ２２ｂによって、下杵２０ｂ及び素子２１ｂはそれぞれ上下方向へ移動可能になっている。尚、超音波振動素子の移動手段はエアシリンダに限定されず、他に油圧シリンダや、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。

容器３の収容空間Ｓを画成する貫通口１０の内壁面は樹脂を含んで構成されており、図２に示すように、臼体１１の一部が樹脂からなる樹脂部１４とすることが好ましい。このように、貫通口１０の壁面における、粉体が収容される容器３と接触する部位（内壁面）を樹脂で形成した理由は、超音波振動に起因する該部位（貫通口１０の内壁面）と容器３との磨耗を緩和するためである。即ち、本実施形態においては、収容空間Ｓに収容された容器内の粉体に超音波振動を付与するため、該超音波振動により容器が振動する。このため、収容空間Ｓを構成する貫通口１０の内壁面の材質によっては、該内壁面と容器との接触部分が超音波振動により磨耗して傷つきが発生したり該接触部分に磨耗痕が発生すると共に、その磨耗粉による成型品の美観の低下等を招くおそれがある。そこで、本実施形態においては、このような超音波振動に起因する磨耗の問題を解消する観点から、容器の収容空間Ｓを画成する貫通口１０の内壁面を樹脂部１４とすることが好ましい。通常、容器３はアルミ合金等の金属やポリエチレンテレフタレート等の樹脂から形成されており、このような容器３の材質と硬度が同等以下の樹脂を貫通口１０の内壁面に用いることで、磨耗痕や磨耗粉の発生が特に効果的に抑制される。

樹脂部１４は実質的に樹脂からなる。該樹脂としては、例えばポリアセタール、ＭＣナイロン（登録商標）、硬質ポリエチレン、フッ素樹脂等の１種以上を用いることができる。これらの中でも特にポリアセタールは、前述した磨耗痕や磨耗粉の抑制効果が高く、本発明で好ましく用いられる。

圧縮成型装置１は、上杵２０ａによる粉体の押圧時に該上杵２０ａと該粉体との間に介在されるシート２３を備えている。上杵２０ａによる粉体の押圧時に該上杵２０ａと該粉体との間にシート２３を介在させることにより、上杵２０ａへの粉体の付着が防止され、また成型体５０（図４（ｃ）参照）の表面に模様を付けて意匠性を高めることが可能となる。シート２３は、上杵２０ａと臼体１１（圧縮成型テーブル４）との間において、繰出装置２４から繰り出され、巻取装置２５によって巻き取られるようになされている。

シート２３としては、紙；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、アセテート等からなる布；樹脂フィルム等を用いることができる。これらは単体で、若しくは複数を重ね合わせた積層体として用い、その組み合わせ方や送り量は成型体外観や歩留まりを考慮して決定する。シート２３の厚みｔ（単体で使用する場合は該単体のシートの厚みを意味し、複数を重ね合わせて積層体として使用する場合は該積層体の厚みを意味する）は、好ましくは５０〜１６０μｍ、更に好ましくは１００〜１２０μｍである。

本実施形態で用いられる皿状の容器３は、図２に示すようにバットの如き底の浅い箱形の容器であり、粉体が収容される凹部３０を有し、該凹部３０は、貫通口１０に挿入された上杵２０ａの下面と相対向する底部３１と、該底部３１を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部３２とを有している。容器３は、その底部３１と直交する方向（鉛直方向）の上方から見たときに（上面視において）、収容空間Ｓを画成する貫通口１０の上面視における形状（四角形形状）と略同形状をしている。尚、容器３は、本実施形態の圧縮成型装置１を構成する部材ではなく、圧縮成型装置１とは別体である。

本実施形態においては、上杵２０ａによる粉体の押圧時において、貫通口１０の内壁面と該貫通口１０内に収容されている容器３の壁部３２の外面との間のクリアランス（間隙）Ｃ１（図２参照）よりも、壁部３２の内面と上杵２０ａの側面との間のクリアランスＣ２（図２参照）からシート２３の厚みｔを差し引いた値Ｃ２−ｔの方が小さく、且つＣ１とＣ２−ｔとの差〔Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）〕が３０μｍ以上である。即ち本実施形態においては、Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）≧３０となっている。

尚、クリアランスＣ１，Ｃ２に関する前記関係においては、Ｃ１，Ｃ２及びｔの値は、全てμｍを単位として揃える。また、Ｃ１及びＣ２は次のようにして求められる。即ち、図３に示すように、貫通口１０の平面視において、貫通口１０の重心と、容器３の平面視における重心とを一致させ、両重心の一致点Ｐから貫通口１０の各辺（貫通口１０の各内壁面）それぞれに対して仮想的な垂線Ｌ１，Ｌ２をひく。そして、一致点Ｐを起点として貫通口１０の各辺に向かって延びる垂線Ｌ１，Ｌ２それぞれについて、当該垂線上に位置するクリアランスＣ１，Ｃ２を測定する。例えば図３に示す形態では、貫通口１０を画成する辺（内壁面）の数は４であるので、４本の垂線Ｌ１，Ｌ２それぞれにおけるＣ１，Ｃ２を測定し、Ｃ１，Ｃ２それぞれについて合計４つの測定値を得る。こうして得られたＣ１及びＣ２それぞれについての複数の測定値の平均値を、前記関係におけるＣ１，Ｃ２として用いる。

従来の技術では、貫通口１０の内壁面の内径、容器３の外径、および上杵２０ａの外径寸法の加工精度や、装置を構成する部材の組み付け精度、容器の収容空間Ｓへの設置精度、などを考慮して、容器と上杵とが干渉しないようにするために、Ｃ１＜Ｃ２−ｔとなるようなクリアランスに設計することが常識である。しかしながら、この場合は、Ｃ２が大きくなるため、超音波振動を印加した場合は粉体が流動化し容器と上杵との隙間から粉体が飛散してしまい、得られる成型体の端部の硬度が中央部よりも小さくなってしまうことや、粉体の飛散による成型体の美観の低下が問題となる。本発明者らは、クリアランスの設定を鋭意工夫したところ、前記のようにＣ１−（Ｃ２−ｔ）≧３０とすることにより、粉体の飛散が防止でき、成型体の端部の硬度も中央部と略同一であると共に、驚くことに上杵２０ａと容器３とが干渉しないことを見出した。Ｃ１とＣ２−ｔとの差〔Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）〕は、前述した効果をより確実に奏させるようにする観点と、貫通口１０の内壁面と容器３との接触部の磨耗防止の観点から、好ましくは７０μm以上、更に好ましくは８０〜１５０μｍである。

クリアランスＣ１は、容器３を貫通口１０（収容空間Ｓ）の所定位置に確実に設置すること及び貫通口１０の内壁面と容器３との磨耗防止の観点から、好ましくは４０〜２００μｍ、更に好ましくは１００〜１５０μｍである。

クリアランスＣ２は、容器３と上杵２０ａとの干渉防止及び容器３からの粉体の飛散防止とのバランスの観点から、好ましくは（ｔ＋８５μｍ）以下、更に好ましくは（ｔ＋２０μｍ）以下である。尚、ｔは、前述したようにシート２３の厚みである。

また、本実施形態においては、前述したようにクリアランスＣ１よりもＣ２−ｔの方が小さく且つＣ１−（Ｃ２−ｔ）≧３０となっていることに加えて、更に、Ｃ１とＣ２との差の絶対値｜Ｃ１−Ｃ２｜が５０μｍ以下となっている。これらの関係を全て満たすことにより、前述した効果がより確実に奏されようになる。｜Ｃ１−Ｃ２｜は、好ましくは３０μｍ以下、更に好ましくは５〜２５μｍである。また、クリアランスＣ１とＣ２との大小関係は特に制限されず、Ｃ１＞Ｃ２でも良く、Ｃ１＜Ｃ２でも良い。

以上の構成を有する圧縮成型装置１を用いた本実施形態の粉体の圧縮成型方法（成型体の製造方法）を図１及び図４を参照しながら説明すると、先ず、貫通口１０と下杵２０ｂとによって画成されている収容空間Ｓに容器３を１個収容して、図１に示す如き状態とする。容器３は、底部３１の外面が下杵２０ｂの上端と接触するように収容空間Ｓに収容される。次いで、この容器３内に所定量の粉体４０を充填し、図４（ａ）に示す状態とする。粉体４０の容器３への充填量は、粉体４０の種類等に応じて適宜調整される。

次いで、エアシリンダ２２ａを動作させて上杵２０ａを所定の待機位置から下降させて所定の押圧位置に待機させると共に、超音波振動素子２１ａを動作させて上杵２０ａを超音波振動させる。このとき、シート２３は上杵２０ａと当接し且つ上杵２０ａによって押し下げられた状態となっている。また、超音波振動素子２１ｂを動作させて下杵２０ｂを超音波振動させ、この状態でエアシリンダ２２ｂを動作させて下杵２０ｂ及びその上に載置されている容器３を上昇させ、上方で待機し且つ下面がシート２３で被覆されている上杵２０ａの該下面に粉体４０を押し付け、図４（ｂ）に示す状態とする。こうして、容器３内の粉体４０は、上杵２０ａと下杵２０ｂとによって上下から超音波振動を付与されつつ圧縮成型され、成型体５０とされる。粉体４０は、超音波を受けることで振動し、それによって粉体が流動化し均一になる。従って、本実施形態によれば、低密度で且つ高強度の成型体が得られる。上杵２０ａ及び下杵２０ｂの振動条件は同じでも良く、あるいは異なっていても良いが、一般的には同条件としておく。

図４（ｂ）に示す状態で粉体４０を一定時間圧縮した後、超音波振動を停止し、エアシリンダ２２ａを動作させて上杵２０ａを上昇させて所定の待機位置に戻すと共に、エアシリンダ２２ｂを動作させて下杵２０ｂを上昇させ、容器３を貫通口１０から押し出して、図４（ｃ）に示す状態とする。上杵２０ａが図４（ｂ）に示す状態から上昇すると、シート２３は巻取装置２５によって容器３の幅でピッチ送りされ、粉体４０との接触面が更新される。こうして、目的とする成型体５０が、容器３内に収容された状態で得られる。

前述した本実施形態の圧縮成型装置及びこれを用いた圧縮成型方法によれば、容器３、貫通口１０の内壁面及び上杵２０ａが関わる特定箇所のクリアランス（間隙）Ｃ１及びＣ２、並びにシート２３の厚みｔに関し、Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）≧３０の関係を維持し、更には｜Ｃ１−Ｃ２｜≦５０の関係を維持しているため、超音波振動を用いた粉体の圧縮成型時において、容器と上杵の隙間から粉が飛散することを防止でき、密度の均一な成型体が得られると共に、上杵２０aと容器３との干渉や貫通口１０の内壁面と容器３との磨耗も抑えられ、容器に傷が付いたりすることがなく、品質の良い成型体を安定して提供することが出来る。つまり、本実施形態によれば、超音波振動を用いることによる弊害（粉の飛散や上杵と容器との干渉および容器の磨耗等）が極力抑えられ、超音波振動を用いることによる効果を最大限に発揮させることができる。

本発明の圧縮成型装置及び圧縮成型方法は、種々の粉体の圧縮成型に用いることができ、例えば粉体化粧料の圧縮成型に用いることができ、この場合高品質の固形化粧料が得られる。該固形化粧料は、例えばアイシャドウ、アイカラー、アイライナー等の目元に使用するアイメイクアップ化粧料やパウダーファンデーションやマスカラ及び白粉等の形態として好適に用いられる。粉体化粧料は、一般に光輝性顔料等の各種顔料及び油性成分を含有する。顔料の含有量は、通常、粉体化粧料中に５〜８０重量％程度である。

粉体化粧料に含まれるもう一方の成分である油性成分は主に常温で液状の成分であり、バインダーとしての役割を持ち、化粧料を塗布した際の化粧膜の肌への付着性の面で重要である。油性成分の主な機能としては、製品形態での保形性、化粧膜の肌への付着、粉体粒子どうしの結合等による仕上がりや使用感等が挙げられる。油性成分としては、例えば、動物油、植物油、合成油等の起源や、固形油、半固形油、液体油、揮発性油等の性状を問わず、炭化水素類、油脂類、ロウ類、硬化油類、エステル油類、脂肪酸類、高級アルコール類、シリコーン油類、フッ素系油類、ラノリン誘導体類、油性ゲル化剤類等を用いることができる。油性成分の含有量は、通常、粉体化粧料中に３〜２０重量％程度である。

ところで、前記実施形態では上杵２０ａによる粉体の押圧時に該上杵２０ａと該粉体との間に介在されるシート２３を用いたが、本発明においてはこのようなシートを用いなくても良く、上杵２０ａを粉体に直接接触させてこれを押圧することができる。斯かるシートを用いない場合、上杵２０ａによる粉体の押圧時において、貫通口１０の内壁面と該貫通口１０内に収容されている容器３の壁部３２の外面との間のクリアランスＣ１（図２参照）と、該壁部３２の内面と上杵２０ａの側面との間のクリアランスＣ２（図２参照）との差の絶対値が５０μｍ以下となるようにする、即ち｜Ｃ１−Ｃ２｜≦５０とする必要がある。ここで、Ｃ１，Ｃ２の値は全てμｍを単位として揃え、それらの求め方は前述した通りである。｜Ｃ１−Ｃ２｜≦５０とする理由は前述した通りである。Ｃ１とＣ２との差（Ｃ１−Ｃ２）は、前述した効果をより確実に奏させるようにする観点から、好ましくは３０μｍ以下である。また、クリアランスＣ１とＣ２との大小関係は特に制限されず、Ｃ１＞Ｃ２でも良く、Ｃ１＜Ｃ２でも良い。

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。例えば前記実施形態では、上杵２０ａ及び下杵２０ｂの両方から粉体に対して超音波振動を付与していたが、下杵２０ｂのみから超音波振動を付与しても良い。但し、前記実施形態のように粉体の上下から超音波振動を付与した方が、より高品質の成型体が得られる。

また、前記実施形態では、貫通口１０は上面視において四角形形状であったが、貫通口１０の上面視における形状はこれに制限されず、例えば、円形、楕円形、多角形、その他製造する成型体の形状に合わせて任意の形状とすることができる。但し、貫通口１０、上杵２０ａ、下杵２０ｂ、容器３及び容器３の収容空間Ｓそれぞれの上面視における形状は互いに相似している必要があるため、貫通口１０の上面視における形状を変更する場合、前記他の部位の上面視における形状は、貫通口１０に対応した相似形状とする必要がある。

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は斯かる実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〜４及び比較例１〕
図１に示す装置を用い、図４に示す方法（前記実施形態と同じ方法）で、クリアランスＣ１，Ｃ２を適宜変更して、容器付きの成型体（固形化粧料）を製造した。貫通口１０の内壁面はポリアセタール樹脂で形成した。容器３として、アルミ合金製の皿状（バット状）の容器を用いた。超音波振動素子２１ａ，２１ｂとして、日本ヒューチャア社製の超音波振動子及びホーン（発振周波数２０ｋＨｚ、最大出力１２００Ｗ、最大振幅３０μｍ）を用いた。圧縮応力は（０．３６ＭＰａ）とした。シート２３として、下記表２に示すものを用いた。成型体の原料粉体として、下記表１に示す各種成分を良く混合したものを用いた。

〔評価〕
実施例及び比較例で得られた成型体（固形化粧料）の外観、並びに圧縮成型後の容器の外観をそれぞれ目視で観察し、下記評価基準に従って評価した。それらの結果を下記表２に示す。

＜成型体の外観の評価基準＞
成型体を目視で観察し、割れ、欠け、傷、凹み等が無い場合をＡ（最高評価）、極めて小さい割れ、欠け、傷、凹み等が有るが十分良好な外観を有している場合をＡ^-、表面に小さな凹凸が有るが実用上問題無い場合をＢ、大きな割れ、欠け、傷、凹み、粉体の飛散による容器縁のバリ等が有る場合をＣ（実用不可）とした。

＜圧縮成型後の容器の外観の評価基準＞
圧縮成型後の容器を目視で観察し、傷付き、変形等が無い場合をＡ（最高評価）、極めて小さい擦り傷等が有るが十分良好な外観を有している場合をＡ^-、小さな擦り傷等が有るが実用上問題無い場合をＢ、磨耗痕、凹み等が有る場合をＣ（実用不可）とした。

表２から明らかなように、実施例１〜４は何れも、Ｃ１−（Ｃ２―ｔ）が３０μｍ以上で且つ｜Ｃ１−Ｃ２｜が５０μｍ以下であり、成型体及び成型圧縮後の容器の外観が良好であった。特に、実施例２、３及び４は、Ｃ１−（Ｃ２―ｔ）が７０μｍ以上であり、成型体及び成型圧縮後の容器の外観が特に優れていた。これに対し、比較例１は、Ｃ１−（Ｃ２―ｔ）が３０μｍ未満で、更に｜Ｃ１−Ｃ２｜が５０μｍを超えており、成型体及び成型圧縮後の容器の外観が実用不可レベルとなった。以上より、上杵と成型体との間にシートを介在させる場合には、上杵による粉体の押圧時において、臼体の貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている容器の壁部の外面との間のクリアランスＣ１よりも、該壁部の内面と上杵の側面との間のクリアランスＣ２から前記シートの厚みｔを差し引いた値Ｃ２−ｔの方を小さくし、且つＣ１とＣ２−ｔとの差〔Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）〕を３０μｍ以上とし、更には｜Ｃ１−Ｃ２｜を５０μｍ以下とすることが、高品質の成型体を得る点及び粉体の圧縮成型による容器へのダメージを抑える点で有効であることがわかる。

また、本実施例及び比較例では、貫通口の内壁面を樹脂で形成したので、容器における該貫通口の内壁面との接触部に、磨耗痕や傷つきが発生することが無かった。

１ 圧縮成型装置
３ 容器
１０ 貫通口
１１ 臼体
１４ 樹脂部
２０ａ 上杵
２０ｂ 下杵
２３ シート
３０ 容器の凹部
３１ 容器の底部
３２ 容器の壁部
４０ 粉体
５０ 成型体
Ｓ 容器の収容空間

Claims (9)

1. 皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型装置であって、
   鉛直方向に延び且つ前記容器の収容空間として利用される貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の上方側から挿入され且つ該貫通口内に収容されている該容器内の前記粉体を押圧する上杵とを備え、
   前記容器は、前記圧縮成型装置とは別体であり且つ前記粉体が収容される凹部を有し、該凹部は、前記貫通口に挿入された前記上杵の下面と相対向する底部と、該底部を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有し、
   前記上杵による前記粉体の押圧時において、前記貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている前記容器の前記壁部の外面との間のクリアランスＣ１と、該壁部の内面と該上杵の側面との間のクリアランスＣ２との差の絶対値｜Ｃ１−Ｃ２｜が５０μｍ以下である粉体の圧縮成型装置。
2. 皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型装置であって、
   鉛直方向に延び且つ前記容器の収容空間として利用される貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の上方側から挿入され且つ該貫通口内に収容されている該容器内の前記粉体を押圧する上杵と、該上杵による該粉体の押圧時に該上杵と該粉体との間に介在されるシートとを備え、
   前記容器は、前記圧縮成型装置とは別体であり且つ前記粉体が収容される凹部を有し、該凹部は、前記貫通口に挿入された前記上杵の下面と相対向する底部と、該底部を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有し、
   前記上杵による前記粉体の押圧時において、前記貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている前記容器の前記壁部の外面との間のクリアランスＣ１よりも、該壁部の内面と該上杵の側面との間のクリアランスＣ２から前記シートの厚みｔを差し引いた値Ｃ２−ｔの方が小さく、且つＣ１とＣ２−ｔとの差〔Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）〕が３０μｍ以上である粉体の圧縮成型装置。
3. 皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型装置であって、
   鉛直方向に延び且つ前記容器の収容空間として利用される貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の上方側から挿入され且つ該貫通口内に収容されている該容器内の前記粉体を押圧する上杵と、該上杵による該粉体の押圧時に該上杵と該粉体との間に介在されるシートとを備え、
   前記容器は、前記圧縮成型装置とは別体であり且つ前記粉体が収容される凹部を有し、該凹部は、前記貫通口に挿入された前記上杵の下面と相対向する底部と、該底部を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有し、
   前記上杵による前記粉体の押圧時において、前記貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている前記容器の前記壁部の外面との間のクリアランスＣ１よりも、該壁部の内面と該上杵の側面との間のクリアランスＣ２から前記シートの厚みｔを差し引いた値Ｃ２−ｔの方が小さく、且つＣ１とＣ２−ｔとの差〔Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）〕が３０μｍ以上であって、更にＣ１とＣ２との差の絶対値｜Ｃ１−Ｃ２｜が５０μｍ以下である粉体の圧縮成型装置。
4. 前記シートの厚みｔが５０〜１６０μｍである請求項２又は３記載の粉体の圧縮成型装置。
5. 前記クリアランスＣ１が４０〜２００μｍである請求項１〜４の何れかに記載の粉体の圧縮成型装置。
6. 前記貫通口に鉛直方向の下方側から挿入され且つ前記容器の下面と接触した状態で該容器を下方から支持し且つ該容器内の前記粉体に超音波振動を付与する下杵を備えている請求項１〜５の何れか１項に記載の粉体の圧縮成型装置。
7. 前記容器の収容空間を画成する前記貫通口の内壁面が、樹脂を含んで構成されている請求項１〜６の何れか１項に記載の粉体の圧縮成型装置。
8. 皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型方法であって、
   鉛直方向に延び且つ前記容器の収容空間として利用される貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の上方側から挿入され且つ該貫通口内に収容されている該容器内の前記粉体を押圧する上杵とを用い、
   前記容器は、前記粉体が収容される凹部を有し、該凹部は、前記貫通口に挿入された前記上杵の下面と相対向する底部と、該底部を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有し、
   前記貫通口内に収容された前記容器の前記凹部に前記粉体を充填した後、該貫通口に鉛直方向の上方側から前記上杵を挿入して該粉体を押圧する工程を有し、
   前記上杵による前記粉体の押圧時において、前記貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている前記容器の前記壁部の外面との間のクリアランスＣ１と、該壁部の内面と該上杵の側面との間のクリアランスＣ２との差の絶対値｜Ｃ１−Ｃ２｜が５０μｍ以下である粉体の圧縮成型方法。
9. 皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型方法であって、
   鉛直方向に延び且つ前記容器の収容空間として利用される貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の上方側から挿入され且つ該貫通口内に収容されている該容器内の前記粉体を押圧する上杵と、該上杵による該粉体の押圧時に該上杵と該粉体との間に介在されるシートとを用い、
   前記容器は、前記粉体が収容される凹部を有し、該凹部は、前記貫通口に挿入された前記上杵の下面と相対向する底部と、該底部を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有し、
   前記貫通口内に収容された前記容器の前記凹部に前記粉体を充填した後、該貫通口に鉛直方向の上方側から前記上杵を挿入して該粉体を押圧する工程を有し、
   前記上杵による前記粉体の押圧時において、前記貫通口の内壁面と該貫通口内に収容されている前記容器の前記壁部の外面との間のクリアランスＣ１よりも、該壁部の内面と該上杵の側面との間のクリアランスＣ２から前記シートの厚みｔを差し引いた値Ｃ２−ｔの方が小さく、且つＣ１とＣ２−ｔとの差〔Ｃ１−（Ｃ２−ｔ）〕が３０μｍ以上である粉体の圧縮成型方法。

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