JP2011111391A - 金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーを製造する方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で生産性に優れ、クラックやボイドの発生を防止できる金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造方法を提供する。
【解決手段】ステアリン酸系材料を金型２、３内部のキャビティ４に充填し、複写機、印刷機器、ファックシミリまたはスキャナに用いられる部材として利用するための金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バー１を製造する方法であって、
空気ポンプによりキャビティ４を減圧することにより擬似真空状態とする工程と、キャビティ４に通じるエア抜き孔を閉じ、且つ金型２、３の温度を２０℃以上８０℃以下もしくは室温以上８０℃以下に保った状態で前記材料をキャビティ４に圧入する工程と、材料を圧入する途中もしくは圧入後に、前記エア抜き孔を必要に応じて開放する工程と、充填された材料を自然冷却する工程とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、印刷機器、ファックシミリ、スキャナなどの撮像装置において、滑剤、クリーニング助剤、離型剤などの部材として利用される金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーを製造する方法及びそのための装置に関する。

この種の金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーは、一般に粉末状の高級脂肪酸金属塩を溶融し、金型内のキャビティに圧入し、冷却することによって製造される（特許文献１、特許請求の範囲）。そして、圧入後の温度分布の不均一性に起因して製品に歪みや反りが生じることのないように、通常は圧入前に金型が高級脂肪酸金属塩の融点より１０℃程度低い温度で予熱される（特許文献２、段落００１３）。また、製品にクラックが生じるのを防ぐために、金型内を減圧し、減圧下で圧入することも提案されている（特許文献２、特許請求の範囲及び段落０００３−０００６）。

特開２００１−１３６０号公報 特開２０００−３１９２２４号公報

しかし、従来の製造方法及び製造装置では、冷却に長時間を要するか、又は短時間で冷却するために冷却装置を取り付ける必要がある。従って、生産性に劣るか又は製造装置が高価である。また、クラックやボイドの発生防止が十分でない。
それ故、この発明は、安価で生産性に優れ、クラックやボイドの発生を防止できる金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造方法を提供することにある。

その課題を解決するために、この発明の金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造方法は、
ステアリン酸系材料を金型内部のキャビティに充填し、複写機、印刷機器、ファックシミリまたはスキャナに用いられる部材として利用するための金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーを製造する方法であって、
空気ポンプにより前記キャビティを減圧することにより擬似真空状態とする工程と、
キャビティに通じるエア抜き孔を閉じ、且つ金型の温度を２０℃以上８０℃以下もしくは室温以上８０℃以下に保った状態で前記材料を前記キャビティに圧入する工程と、
前記材料を圧入する途中もしくは圧入後に、前記エア抜き孔を必要に応じて開放する工程と、
充填された材料を自然冷却する工程と
を備えることを特徴とする。

この発明の方法によれば、金型を予熱しないか、するにしても８０℃以下という低温であるから、冷却に長時間を要しない。従って、高価な冷却装置を付属させる必要がない。そして、擬似真空下で材料を圧入するので、予熱しなくてもクラックやボイドが生じにくい。しかも材料を圧入する途中もしくは圧入後に、エア抜き孔を必要に応じて開放するので、材料内部に溜まっている空気が抜ける。そのため、ボイドの発生が一層抑制される。

材料を自然冷却する前記工程において、前記材料が固化されるまでの間、前記材料への圧力を維持すると好ましい。これにより、クラックやボイドの発生をほぼ確実に防ぐことができるからである。
前記キャビティに充填される材料は、金型外部で加熱されることで、微粉末状態から溶融状態にされているように、加熱されて溶融した状態であってよい。また、樹脂材の形態は微粉末であっても板状小片であってもよい。

前記圧入は、前方がキャビティに通じ後方にプランジャが装填されたシリンダ内に前記材料を投入し、プランジャを前進させることによってなされ、前記エア抜き孔の開放は、キャビティに前記材料が充填されたことをプランジャの位置に基づいて検出した後、行うことを特徴とするとよい。あまり早い時期にエア抜き孔を開放すると、材料がエア抜き孔から漏洩するおそれがあるからである。

それ故、この発明の金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーを製造する方法に適切な装置は、
ステアリン酸系材料を圧入し、冷却してブロック状もしくはバー状に成形する装置において、
対向して合わせられ、合わせ面にてキャビティを形成する第一の型と第二の型とを備え、
第一及び第二の型の少なくとも一方に、合わせ面におけるキャビティとは異なる位置から外部に通じる減圧路が設けられ、第一及び第二の型の一方または他方に前記キャビティに対して往復動するプランジャが取り付けられていることを特徴とする。

この装置において、金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーを１以上の個数、および形状にて製造可能とする金型が必要に応じて交換可能であるとよい。１つの装置で複数個または複数種の製品を製造することができて生産性に優れるからである。例えば、前記第一及び第二の型は金型温度調節機を内蔵している場合、前記プランジャが取り付けられていない方の型が、キャビティを有する中間型と金型温度調節機を内蔵する外型とからなるものとすることで可能となる。

以上のように、この発明によれば、金型を高い温度で予熱することなく、擬似真空下で圧入するので、ボイド、クラックの発生を抑制しつつ、短時間でしかも自然に冷却することができる。更に、加圧しながら自然冷却することで、ボイド、クラックの発生をほぼ確実に防ぐこともできる。

この発明の実施形態に適用される製造装置を示す鉛直方向分解断面図である。 （ａ）はこの発明の実施形態で製造される金属石鹸バーを示す平面図、（ｂ）は実施形態の製造方法の前半段階における装置を示す鉛直方向断面図である。 実施形態の製造方法の後半段階における装置を示す鉛直方向断面図である。 種々の中間型を示す平面図であって、（ａ）は単一のプランジャで金属石鹸バーの４個取りをするためのもの、（ｂ）は同じく８個取りをするためのもの、（ｃ）は４本のプランジャで金属石鹸バーを４個取りをするためのものである。

この発明の実施形態の製造方法及び製造装置を図面とともに説明する。実施形態においては図１に鉛直方向分解断面図として示す製造装置が適用される。図示の装置は、図２（ａ）に平面図として示す金属石鹸バー１をトランスファー成形するための金型であって、対向して合わせられ、合わせ面にてキャビティ４を形成する上金型２と下金型３とを備える。この実施形態では金属石鹸バー１は、平面視で長方形部分とその短辺に繋がり短辺よりも大きい直径の円形部分とからなり、厚さは一様に平たく、ステアリン酸コーティングバーと称してステアリン酸亜鉛を複写機の感光体ドラムにコーティングするための部材である。キャビティ４は金属石鹸バー１の外周面と相補する内周面を有する。

上下の金型２、３は、いずれも金型温度調節機９を内蔵している。上金型２は、キャビティ４を有する中間型１０と、その上に連結されて金型温度調節機９を内蔵する外型１１とからなる。図２（ｂ）及び図３では中間型１０と外型１１との分割線は省略されて単一の上金型２として示されている。上金型２と下金型３との間には、キャビティ４を囲む全周に亘って弾性材料からなるシールリング７が配置されている。

そして、上金型２には、合わせ面におけるキャビティ４とは異なる位置であって、キャビティ４の円形部分と反対側の位置から外部に通じる減圧路としての排気孔８が設けられている。また、下金型３にはキャビティ４の円形部分に対向するシリンダ部１２が鉛直方向に形成され、シリンダ部１２内を往復動するプランジャ６が装填されている。プランジャ６の近傍にはプランジャ６の位置を検出する位置センサ（図示省略）が取り付けられている。

金属石鹸バー１は、以下の手順で製造される。
適当な中間型を選択し、外型１１と組み合わせて上金型２とする。プランジャ６は下降させ、金型温度調節機９は切っておく。ステアリン酸亜鉛を主として含む微粉末状の材料を図略の供給部にて加熱溶融する。キャビティ４の内容積とほぼ等しい所定量の溶融状態の材料５をシリンダ部１２内に投入し、上金型２と下金型３とをシールリング７を介して対向させる（図２（ｂ））。図略の空気ポンプを排気孔８に接続して稼働させ、上金型２と下金型３とシールリング７とで囲まれた密閉空間を擬似真空状態になるまで減圧する。

一旦、排気孔８を閉じ、シールリング７の弾力に抗して上金型２と下金型３とを型締めする。プランジャ６を上昇させることにより、シリンダ１２内の材料５をキャビティ４に圧入充填する（図３）。プランジャ６の昇降はコンピュータ制御されており、その上昇速度及び圧力はコンピュータ内にプログラムとして格納されている。プランジャ６の先端面が下金型３の合わせ面と面一になったことを位置センサにて確認し、プランジャ６の上昇を止める。その状態で排気孔８を開き、自然冷却する。材料５の温度が室温にまで低下した後、上金型２と下金型３を離し、成形された材料５を取り出す。材料５からなる金属石鹸バー１が得られる。

この実施形態の方法によれば、金型が予熱されていないので、自然冷却であっても短時間で冷却することができる。そして、キャビティ４内を擬似真空状態にして成形材料を圧入し、その後も圧力を維持した状態で排気孔８を開いて冷却するので、材料内部に空気が溜まりにくく、溜まったとしても排気孔８から抜ける。このため、得られる金属石鹸バー１内にボイドやクラックが発生しない。

尚、排気孔８は成形材料を圧入する前の減圧路と圧入後の空気抜き路とを兼ねているが、別にしてもよい。プランジャ６の昇降プログラムは、成形材料の種類や量に応じて設定し、変更するとよい。成形材料にはステアリン酸亜鉛の他に少量の添加剤がが混合されている。また、成形材料の種類や量によっては圧入前に金型温度調節機９に通電しておいて、金型２、３を室温すなわち２０℃以上８０℃以下の低温で予熱しておいてもよい。更にまた、成形材料の種類や量によっては冷却中も排気孔８を閉じたままでもよい。

４個または８個の金属石鹸バー１を同時に得る場合は、図４（ａ）または（ｂ）に平面図として示す中間型を選択すればよい。４個取りで図４（ｃ）に示す中間型を選択する場合は、下金型として複数個のプランジャを備えるものを使用する。

１ 金属石鹸バー
２ 上金型
３ 下金型
４ キャビティ
５ 材料
６ プランジャ
７ シールリング
８ 排気孔
９ 金型温度調節機
１０ 中間型
１１ 外型
１２ シリンダ部

Claims (9)

1. ステアリン酸系材料を金型内部のキャビティに充填し、複写機、印刷機器、ファックシミリまたはスキャナに用いられる部材として利用するための金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーを製造する方法であって、
   空気ポンプにより前記キャビティを減圧することにより擬似真空状態とする工程と、
   キャビティに通じるエア抜き孔を閉じ、且つ金型の温度を２０℃以上８０℃以下もしくは室温以上８０℃以下に保った状態で前記材料を前記キャビティに圧入する工程と、
   前記材料を圧入する途中もしくは圧入後に、前記エア抜き孔を必要に応じて開放する工程と、
   充填された材料を自然冷却する工程と
   を備えることを特徴とする、金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造方法。
2. 材料を自然冷却する前記工程において、前記材料が固化されるまでの間、前記材料への圧力を維持することを特徴とする、請求項１に記載の金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造方法。
3. 前記キャビティに充填される材料は、加熱されて溶融した状態であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造方法。
4. 前記キャビティに充填される材料は、金型外部で加熱されることで、微粉末状態から溶融状態にされていることを特徴とする、請求項３に記載の金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造方法。
5. 前記キャビティに充填される樹脂材は、微粉末もしくは板状小片の形態をなしていることを特徴とする、請求項１に記載の金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造方法。
6. 前記圧入は、前方がキャビティに通じ後方にプランジャが装填されたシリンダ内に前記材料を投入し、プランジャを前進させることによってなされ、前記エア抜き孔の開放は、キャビティに前記材料が充填されたことをプランジャの位置に基づいて検出した後、行うことを特徴とする、請求項１に記載の金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造方法。
7. ステアリン酸系材料を圧入し、冷却してブロック状もしくはバー状に成形する装置において、
   対向して合わせられ、合わせ面にてキャビティを形成する第一の型と第二の型とを備え、
   第一及び第二の型の少なくとも一方に、合わせ面におけるキャビティとは異なる位置から外部に通じる減圧路が設けられ、第一及び第二の型の一方または他方に前記キャビティに対して往復動するプランジャが取り付けられていることを特徴とする、金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造装置。
8. 金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーを１以上の個数、および形状にて製造可能とする金型を必要に応じて交換可能であることを特徴とする、請求項７に記載の金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造装置。
9. 前記第一及び第二の型は金型温度調節機を内蔵しており、前記プランジャが取り付けられていない方の型が、キャビティを有する中間型と金型温度調節機を内蔵する外型とからなることを特徴とする、請求項７に記載の金属石鹸ブロックもしくは金属石鹸バーの製造装置。

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