JP4128016B2

JP4128016B2 - 石鹸の製造方法

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Publication number: JP4128016B2
Application number: JP2002082026A
Authority: JP
Inventors: 伸二小玉; 耕一秦野; 恭典宮本
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP2003277799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融状態の石鹸を所定形状に成形し固化させて石鹸を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
溶融状態の石鹸を成形型のキャビティ内に充填し固化させて所定形状に成形された石鹸を製造する方法が、例えば国際公開ＷＯ９８／５３０３９に開示されている。この製造方法においては、溶融した石鹸が十分に固化するまで成形型を開くことができず、生産性が良いとはいえない。しかし、石鹸を十分に冷却固化させると冷却に起因して石鹸が収縮することから、成形型を開いて石鹸を取り出す操作自体は容易に行える。このように、石鹸の生産性と成形型からの取り出し性は二律背反の関係にあり、両者を共に満足させることは容易でない。
【０００３】
従って、本発明は、石鹸を成形型から容易に取り出すことができ、且つ生産性が高められた石鹸の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一組の割型を組み付けることでキャビティが形成される成形型の該キャビティ内に溶融石鹸を充填し固化させた後、該成形型を型開して固化した石鹸を取り出す石鹸の製造方法において、
内部は未固化状態であるが表面は固化している状態の石鹸を、前記割型の少なくとも一つに保持した状態下に、前記成形型を型開し、
該石鹸を保持している該割型から該石鹸へ気体を吹き付けつつ、該石鹸を該割型から所定の受け取り装置へ受け渡す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。
【０００５】
また本発明は、一組の割型を組み付けることでキャビティが形成され、且つ溶融石鹸を所定形状に成形するために用いられる石鹸の成形型において、型開方向において対向する割型における少なくとも１つの割型のキャビティ面に、空気の吹き出し及び／又は吸引のための微細幅のスリット及び／又は微小孔が形成されている石鹸の成形型を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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ながら説明する。本実施形態で用いられる製造装置は、溶融石鹸の循環部、該循環部に接続された溶融石鹸の注入部、及び該注入部から供給された溶融石鹸を所定形状に成形する成形型を備えた成形部を具備している。図１には、第１の実施形態の製造装置における溶融石鹸の循環部が示されている。本実施形態の製造装置は、気泡入り石鹸の製造に好適に用いられる。
【０００７】
図１に示す溶融石鹸の循環部６は、貯蔵タンク６１、貯蔵タンク６１に接続され且つ貯蔵タンク６１内を経由するループを形成する循環管路６２、循環管路６２の途中に介在された循環ポンプ６３を備えている。また貯蔵タンク６１には、発泡部（図示せず）において発泡された溶融石鹸の供給管路６４が接続されている。更に貯蔵タンク６１内には撹拌翼６５が設置されている。撹拌翼６５はモータ６６によって所定方向に回転する。更に循環管路６２には、溶融石鹸の複数の注入部３が、循環管路６２と開閉可能に連通するように接続されている。各注入部３は循環管路６２に直列に接続されている。貯蔵タンク６１及び循環管路６２を含む循環部６並びに注入部３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。
【０００８】
注入部３は、図２に示すようにその一端が循環管路６２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。注入ノズル３２はその先端に向かって漸次縮径した截頭円錐形をしている。ノズル３２内には、該ノズル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油圧シリンダ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後述する成形部４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。
【０００９】
供給管３０における、溶融石鹸の流動方向（図中矢印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、前述の通りシリンダ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、後述する成形型４０のキャビティ内へ溶融石鹸が加圧下に充填される。キャビティ内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は気泡入りである場合、これは圧縮性の流体であるので、前記の▲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。
【００１０】
成形部４は、注入部から供給された溶融石鹸を所定形状に成形し固化させる成形型４０を備えている。図３には、成形型４０の型開状態が示されている。成形型４０は、２個で一組をなす第１の割型１及び第２の割型２から構成されている。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おり、それぞれの中央部に凹部１０及び２０が形成されている。各凹部１０，２０は、第１の割型１と第２の割型２とをそれらの突き合わせ面ＰＬで突き合わせたとき、製造すべき石鹸の形状に合致した形状のキャビティ（図示せず）が形成されるように、各割型に形成されている。尚、図示していないが各凹部には空気の吹き出し及び吸引用の微細なスリット及び／又は小孔が形成されている。
【００１１】
第１の割型１には、該第１の割型１をその厚さ方向に貫通し外部に開口したノズル挿入孔１１が、凹部１０の外縁部に穿設されている。ノズル挿入孔１１は、溶融石鹸の供給孔として用いられる。ノズル挿入孔１１は、その径が、第１の割型１の背面側に向かうに連れ漸次増加しており、先に述べた注入ノズル３２と嵌り合う形状となっている。一方、第２の割型２には、その突き合わせ面ＰＬの一部が穿設されて長孔状のゲート２１が形成されている。ゲート２１は第２の割型２をその厚さ方向に貫いている。第２の割型２におけるゲート２１の形成位置は、両割型が組み付けられて成形型４０を形成する時に、第１の割型１におけるノズル挿入孔１１と対向する位置となっている。更にゲート２１は、その一部が凹部２０と連通している。従って、両割型が組み付けられて成形型４０を形成すると、ゲート２１は、ノズル挿入孔１１とキャビティとの間に位置して両者を連通させることになる。
【００１２】
ゲート２１内には、該ゲート２１の内形状と同形状の外形を有するゲートピン２２が配されている。ゲートピン２１は金属又はプラスチック等の材質からなる。ゲートピン２２の後端は、ピストン４７を備えたシリンダ４８における該ピストン４７の先端に固定されている。これによってゲートピン２２はゲート２１内を進退可能になっている。ゲートピン２２の後退位置においては、ノズル挿入孔１１とキャビティＣとがゲート２１を介して連通している。ゲートピン２１の前進位置においては、ゲートピン２１によってノズル挿入孔１１とキャビティＣとの連通が遮断されるようになっている。つまりゲートピン２１は、ノズル挿入孔１１とキャビティＣとの連通を遮断させる遮断手段として用いられる。
【００１３】
図示していないが、第１の割型１の突き合わせ面ＰＬには微細なスリット状のエアベントが設けられている。エアベントは、第１の割型１の上部に形成されることが好適である。また、図示していないが、両割型１，２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。
【００１４】
図２に戻ると、成形型４０における第一の割型１はその下部が、ベースプレート４１から立設された支持板４２に取り付けられており、固定型となっている。一方第２の割型２はその背面が、ベースプレート４１から立設された支持板４３に取り付けられている油圧シリンダ４４のピストン４５の先端に固定されている。油圧シリンダ４４は、ピストン４５が支持板４３と直交する方向に摺動するように取り付けられている。従って、第２の割型２は水平方向に移動可能な移動型となっている。成形型４０は、ノズル挿入孔１１がキャビティＣ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Ｃの下部から上方へ向かって充填される。
【００１５】
第２の割型２の下部にはシリンダ保持板４６が水平方向に延出するように取り付けられている。シリンダ保持板４６における水平部には、ピストン４７を備えた油圧シリンダ４８が取り付けられている。油圧シリンダ４８は、ピストン４７が水平方向に摺動するように取り付けられている。ピストン４７の先端は、第２の割型２に備えられたゲートピン２２の後端に接続されている。
【００１６】
ベースプレート４１は、台座４９上に摺動自在に配されたスライダー５０の上に載置固定されている。スライダー５０は、台座４９上に載置された油圧シリンダー５１の動作によって台座４９上を摺動する。これによって、成形型４０を含む成形部４全体が、注入ノズル３２を含む注入部３に対して接離可能になっている。その結果、成形型４０の型開操作などを含む成形操作を円滑に行うことができ、製造サイクルを高めることが容易となる。
【００１７】
以上の構成を有する製造装置を用いた気泡入り石鹸の製造方法について説明する。先ず循環部６による溶融石鹸の循環について図１を参照しながら説明すると、図示しない発泡部において発泡されて、無数の気泡が分散含有されている溶融石鹸は、供給管路６４を通じて貯蔵タンク６１内に貯えられる。貯蔵タンク６１内において溶融石鹸は、撹拌翼６５によって撹拌されて、気泡の分散状態が均一に保たれる。溶融石鹸の一部は、循環ポンプ６３によって循環管路６２内に送り込まれる。その結果、貯蔵タンク６１内に貯えられている溶融石鹸は、貯蔵タンク６１を経由して循環管路６２内を循環する。この循環によって、たとえ何らかのトラブルが発生して気泡入り石鹸製造の作業が停止しても、溶融石鹸が配管系内で停滞することがなくなり、溶融石鹸に剪断力が常に加わった状態が維持され、気泡と液体分とが分離状態となることが防止される。特に、本実施形態においては、溶融石鹸を循環させることで剪断力を加えるので、例えば溶融石鹸の流速を制御して溶融石鹸に剪断力を加える時間を制御できるという利点がある。つまり気泡を含む溶融石鹸のような保存安定性の低い圧縮性流体に長時間剪断力を加え続けることで気泡の状態を保持させることができる。一方、剪断力を加えないと、気泡の合一や気液の分離が起こることが避けられない。このように、溶融石鹸を循環させる場合に、剪断力を加える時間を制御することで、溶融石鹸に効果的に剪断力を加えることができ、その結果、貯蔵タンク６１内の気泡入り石鹸における気泡の分散状態を良好にすることができ、且つその良好な状態を長時間保つことができる。貯蔵タンク６１における撹拌翼６５による撹拌によっても、気泡と液体分との分離はある程度防止できるが十分とはいえない。撹拌翼６５によって気液分離や気泡の合一が発生しないように溶融石鹸を撹拌すると、溶融石鹸が気泡を巻き込みその比重が変動してしまう。従って、貯蔵タンク６１内では気泡を混入させない緩やかな撹拌を行い、気泡と液体分との分離防止は、循環管路６２内の循環によって行うことが好ましい。
【００１８】
無数の気泡を分散含有する溶融石鹸の調製方法としては、例えば本出願人の先に出願に係る特開平１１−４３６９９号公報の第２欄１５行〜第５欄１行に記載されている方法を用いることができる。溶融石鹸の発泡には各種気体を用いることができる。特に、不活性気体、とりわけ窒素ガス等の非酸化性の不活性ガスを用いることで、溶融石鹸の加熱に起因して、その配合成分が酸化分解することで発生する異臭等を効果的に防止することができる。発泡に不活性気体を用いることは、気泡入り石鹸の配合成分として、酸化分解し易い香料成分が配合されている場合に特に有効である。
【００１９】
溶融石鹸の循環においては、その温度を５５〜８０℃、特に６０〜７０℃に保つことが、後述する供給ノズル先端での溶融石鹸の固化防止、及び石鹸の酸化や香料の劣化の防止の点から好ましい。
【００２０】
これに関連し、溶融石鹸の循環においては、溶融石鹸をその融点よりも１〜２０℃、特に２〜５℃高い温度に加熱し保温した条件下に循環させることが、同様の理由から好ましい。
【００２１】
溶融石鹸の循環においては、その循環流量Ｖ（ｍ³／ｈ）に対する、貯蔵タンク６１の容量Ｓ（ｍ³）の比Ｓ／Ｖ（ｈ）が０．０１〜５となるように溶融石鹸を循環させることが、気泡の合一防止、及び気泡と液体分との分離防止の点から好ましい。
【００２２】
前記循環流量に関連するが、溶融石鹸は、その循環管路６２内での流速Ｖｄが０．０２〜５ｍ／ｓ、特に０．０５〜０．８ｍ／ｓとなるように循環されることが好ましい。下限値未満であると、溶融石鹸の注入部３への分注時に圧力低下が発生し易くなる。上限値を超えると、設備が大掛かりになる上、循環中に気泡を巻き込む可能性が高くなる。またこれに関連して、循環管路６２は、その断面積が１０〜２００ｃｍ²、特に２０〜１８０ｃｍ²であることが、同様の理由から好ましい。
【００２３】
溶融石鹸の循環においては、その剪断速度が０．２〜５００ｓ^-1、特に０．３〜１００ｓ^-1、とりわけ０．３〜２０ｓ^-1となるように溶融石鹸を循環させることが、気泡の合一防止、及びと気泡と液体分との分離防止の点から好ましい。剪断速度ＤはＤ＝２Ｖｄ／ｄから算出される。ここでＶｄは溶融石鹸の循環流速（ｍ／ｓ）を示し、ｄは循環管路６２の内径（ｍ）を示す。循環管路内には、前記剪断速度の範囲の剪断を加えることができるスタティックミキサー（静止混合器）を適宜設けることが好ましい。
【００２４】
成形前においては、図２に示すように、注入部３におけるノズル３２と、成形部４における成形型４０とは離間した状態になっている。注入部３においては、シリンダ３４と循環管路６２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、注入部３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。成形部４においては、油圧シリンダ４４を作動させてピストン４５を押し出して、第１の割型１と第２の割型１とを型閉しておく。両割型には、前述した冷却水の循環路に水を循環させておく。また、油圧シリンダ４８を作動させてピストン４７を後退させ、これによって該ピストン４７に接続されているゲートピン２２をゲート２１から引き出しておき、ノズル挿入孔１１からゲート２１を経てキャビティＣへ至る供給路を形成しておく。
【００２５】
次に、図４（ａ）に示すように、成形部４における油圧シリンダ５１を作動させて、成形型４０を注入部３におけるノズル３２に近接させ、該ノズル３２を成形型４０のノズル挿入孔１１内に完全に挿入する。この状態においては、図４（ａ）の要部拡大図である図４（ｂ）に示すように、ノズル３２とノズル挿入孔１１との間には空隙が全く存在していない。従って、ノズル３２とノズル挿入孔１１との間で溶融石鹸の液漏れが発生したり、或いは成形後にノズル３２とノズル挿入孔１１との間に溶融石鹸が残留することがない。
【００２６】
この状態下に、循環管路６２を循環する溶融石鹸は、その一部が、注入部３へ送り込まれる。この状態を図５に示す。溶融石鹸を注入部３へ送り込むには、ロータリーバルブ３５を１８０度回転させてシリンダ３４と循環管路６２とを連通させる。これと共にサーボモータ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。
【００２７】
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３７の作動を停止し、ピストン３６の後退を停止する。次に図６（ａ）に示すようにロータリーバルブ３５を１８０度反転させてシリンダ３４と循環管路６２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、油圧シリンダ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（ｂ）に示す。これによって、シリンダ３４、供給管３０、ノズル３２、ゲート２１及びキャビティＣ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４０のキャビティＣ内に加圧注入される。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３７によって精密に制御される。従って、本発明によれば一定重量の石鹸を容易に製造することができる。
【００２８】
本実施形態におけるキャビティへの溶融石鹸の充填は、初期段階、中期段階及び後期段階の３つの段階に分けて行う。３つの段階の何れにおいても、前述した定容量供給装置、即ちシリンダー３４内のピストン３６の動作速度をサーボモータ３７によって制御して充填速度を調整する。充填の初期段階においては、溶融石鹸を、得られる石鹸中に目視可能な程度の大きさの気泡が存在しないような低充填速度で充填する。この理由は次の通りである。充填速度を余りに高くすると、溶融石鹸が噴射状態でキャビティＣ内に注入され、キャビティＣ内で溶融石鹸が泡立ってしまい、得られる石鹸中にその泡が残存してしまう。そこで前記のような低充填速度で溶融石鹸を充填することでキャビティＣ内での溶融石鹸の泡立ちを防止している。目視可能な程度の大きさの気泡は一般に０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものである。
【００２９】
充填の中期段階では、充填初期よりも相対的に高充填速度で溶融石鹸を充填する。この理由は次の通りである。キャビティＣ内での溶融石鹸の泡立ち防止の観点からは、充填中期においても低充填速度で溶融石鹸を充填することが好ましい。しかし、キャビティＣ内が溶融石鹸である程度満たされると、溶融石鹸の自重によって泡立ちしにくくなる。つまり、充填速度をある程度高めても泡立ちしにくくなる。特に本実施形態のようにキャビティＣの下部から上方に向かって溶融石鹸が充填される方法の場合には、一層泡立ちしにくくなる。そこで、製造サイクルを高める観点から充填中期においては、充填初期よりも相対的に高充填速度で溶融石鹸を充填する。充填中期の開始時は、一般にキャビティＣの体積に対して溶融石鹸が５〜３０％程度充填された状態である。
【００３０】
充填の後期段階では、充填中期よりも相対的に低充填速度で該溶融石鹸を充填する。この理由は次の通りである。充填後期では、キャビティＣは溶融石鹸で大部分満たされており空間は少ない。この状態下に高充填速度で溶融石鹸を供給すると、成形型に形成されているエアベント（図示せず）が溶融石鹸で閉塞されて、キャビティＣの空間に存在している空気が抜けきらないおそれがある。空気が抜けきらない場合には、得られる石鹸に凹み等の欠陥が生じてしまう。この不都合を回避するために、充填の後期段階では、充填中期よりも相対的に低充填速度で該溶融石鹸を充填する。充填後期の開始時は、一般にキャビティＣの体積に対して溶融石鹸が７０〜９５％程度充填された状態である。
【００３１】
以上のような充填速度の制御を行うことで、欠陥の無い製品を生産性よく製造することができる。
【００３２】
溶融石鹸の充填速度を、シリンダー３４内のピストン３６の動きを制御することなく制御することもできる。この場合押し込みプラグ３３を適宜進退させて、溶融石鹸の供給路の開度を調整する方法が一例として挙げられる。この状態は先に図６（ｂ）に示した通りである。つまり、溶融石鹸の圧力損失又は流体摩擦を制御することで、その充填速度を制御することができる。この制御を一層精密にするには、押し込みプラグ３３をサーボモータを用いて進退させることが有利である。この場合においては、シリンダ３４とピストン３６とから構成される定容量供給装置を用いて一定容量の溶融石鹸をキャビティＣ内に供給しているので、プラグ３３を用いた充填速度の制御は、定容量の溶融石鹸の供給下に行われる。この方法によれば、充填速度を精密に制御しつつ一定容量の溶融石鹸をキャビティＣ内に供給することが容易である。
【００３３】
所定量の溶融石鹸がキャビティＣに充填されたら、図７に示すように押し込みプラグ３３をノズル３２内に完全に挿入して、溶融石鹸の供給を停止する。この後ただちに、或いはほぼ同時に油圧シリンダ４８を作動させてゲートピン２２をゲート２１内に押し込む。これによって、成形型４０における溶融石鹸の供給路であるゲート２１は完全に閉塞されて空間が全く存在しない状態となり、ゲート２１内に残存している溶融石鹸はキャビティに追加充填される。更に、注入ノズル３２の内部もプラグ３３によって完全に閉塞され空間が全く存在しない状態となり、ノズル３２内には溶融石鹸は残存していない。つまり、溶融石鹸の充填完了時においては、成形型４０及び注入ノズル３２の何れにも溶融石鹸が残存していない。その結果、次回の成形時には新しい溶融石鹸を供給することができ、成形を円滑に行うことができる。また得られる石鹸も均質なものとなる。更に、得られる石鹸に不要な部分が存在していないので、いわゆる端切りが不要である。その上、成形型を毎回清掃する必要がないので生産性に優れる。
【００３４】
キャビティＣ内に充填される溶融石鹸の量は、キャビティＣの体積と同程度又はそれよりも多少多くてもよく或いは少なくてもよい。溶融石鹸の充填量がキャビティＣの体積よりやや少ない場合には、ゲートピン２１の押し込みによる追加充填によって最終的にはキャビティＣの体積と同程度の量の溶融石鹸が充填されることになる。逆に、溶融石鹸の充填量がキャビティＣの体積よりやや多くても、該溶融石鹸が気泡を含む圧縮性流体であることから十分に充填可能である。従って、圧縮性の低い溶融石鹸を用いる場合（例えば、気泡を含有していない溶融石鹸を用いる場合）には、キャビティＣ内に充填される溶融石鹸の量は、キャビティＣの体積と同程度又はそれよりも多少少ない方がよい。
【００３５】
キャビティＣ内に溶融石鹸が加圧充填されると、その加圧充填に起因して溶融石鹸がキャビティ外へ戻ろうとする圧力がゲート２１に向けて生じる。ゲートピン２２をゲート２１内に押し込み、その状態を維持させるには、この圧力に抗する力をゲートピン２２に加える必要がある。この力を最小限にするためには、ゲートピン２２の押し込み方向が、圧力の生じる方向と９０度の角度をなすようにすればよい。そこで本実施形態においては、ゲートピン２１を水平方向に進退させてその進退方向を、ゲート２１における溶融石鹸の流動方向（この方向は溶融石鹸によって生じる圧力の方向と平行である）に対して９０度としてる。また成形型４０の側部にゲートピン２２の進退手段を配してゲートピン２２を水平方向に押し込むようにすることで成形型４０の下側に空間が設けられ、これによって成形の作業性を良好になるという利点もある。
【００３６】
ゲートピン２２をゲート２１内に押し込み且つプラグ３３をノズル３２内に押し込んだ状態下に、図８に示すように、成形部４における油圧シリンダ５１を作動させて成形型４０をノズル３２から引き離す。これと共にキャビティＣ内の溶融石鹸の固化を進行させる。
【００３７】
溶融石鹸の固化が進行し、内部は未固化状態であるが表面は固化している状態となった時点で、図９に示すように、成形部４における油圧シリンダ４４を作動させてピストン４５を引き戻し、第１の割型１と第２の割型２とを型開する。この時点においては冷却による石鹸Ｓの収縮は十分に起こっていないので、石鹸Ｓを離型させるためには何らかの方法で離型を補助する必要がある。そこで、第１の割型１のキャビティ面に形成されている微小幅のスリット１２を通じて吸引を行う。これと共に第２の割型２のキャビティ面に形成されている微小幅のスリット２３を通じて該キャビティ面から石鹸Ｓに向けて空気を吹き付け、該キャビティ面からの石鹸Ｓの離型を促進させる。これらの操作によって、石鹸Ｓを第１の割型１のキャビティ面に保持させる。この状態での石鹸Ｓにおける固化層の厚みは１〜８ｍｍ程度となっている。第１の割型１に形成されているスリット１２は、縦方向に所定間隔を置いて２列形成されている。第２の割型２に形成されているスリット２３は何れも波形であり、キャビティ面の上部及び下部においては横方向に延び、中央部においては、複数本が縦方向に延びている。
【００３８】
前述の通り、成形型４０の型開時には、石鹸Ｓは、内部は未固化状態であるが表面は固化している状態なので、一方の割型への保持が十分でないと落下し易く、落下すると容易に破損して内部の未固化物によって装置が汚染されてしまい、生産性が著しく低下してしまう。従って、石鹸Ｓの割型への保持は確実に行う必要がある。この観点から、成形型４０を型開するときに、第１の割型１のキャビティ面に形成されているスリットを通じて吸引を行う際の吸引圧は、−０．０１ＭＰａ〜−０．０９５ＭＰａ、特に−０．０５ＭＰａ〜−０．０９５ＭＰａであることが好ましい。一方、第２の割型２のキャビティ面から石鹸Ｓに向けて吹き付ける空気の圧力は、０．０１ＭＰａ〜１ＭＰａ、特に０．１ＭＰａ〜０．３ＭＰａであることが、固化中にある石鹸の破壊防止の点から好ましい。各割型１，２に形成されているスリットは、その幅が０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であり、長さが３０ｍｍ〜２００ｍｍ程度であることが、スリットの目詰まり防止の点、充填時に溶融石鹸がスリット内へ進入することを防止する点、及び効果的に空気が吹き出る点から好ましい。また各割型１，２に形成されているスリットの面積の合計の割合は、各割型１，２のキャビティ面の面積に対して０．０１〜１０％、特に０．１〜５％であることが、固化した石鹸の割型からの離型性を良好にする点、及び割型の構造を複雑にすることなく効果的に石鹸を取り出すことができる点から好ましい。
【００３９】
引き続き、図１０に示すように、第２の割型２の凹部とほぼ同形状の凹部を有する、所定の受け取り装置としての受け取り装置７０を第１の割型１の突き合わせ面に対向当接させる。この状態下に、受け取り装置７０の凹部表面に形成されているスリットを通じて吸引を行う。このスリットの形状は、第２の割型２に形成されているスリットと同様とすることができる。これと共に第１の割型１のキャビティ面に形成されているスリット１２を通じて該キャビティ面から石鹸Ｓに向けて空気を吹き付け、該キャビティ面からの石鹸Ｓの離型を促進させる。これらの操作によって、第１の割型１に保持されていた石鹸Ｓを受け取り装置７０に受け渡す。その後、第１の割型１と第２の割型２とを型閉して図１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。
【００４０】
石鹸Ｓは変形し易い状態にあるが、石鹸Ｓを受け渡し手段として空気の吸引及び吹き付けを用いることで、受け渡し時に石鹸Ｓが変形することを効果的に防止できる。この観点から、石鹸Ｓの受け渡し時に、第１の割型１のキャビティ面から石鹸Ｓに向けて吹き付ける空気の圧力は、０．１〜０．７ＭＰａ、特に０．１〜０．５ＭＰａであることが好ましい。一方、受け取り装置７０のの凹部表面に形成されているスリットを通じて吸引を行う際の吸引圧は、−０．０１ＭＰａ〜−０．０９５ＭＰａ、特に−０．０５〜−０．０９５ＭＰａであることが、固化中にある石鹸の破壊及びそれに起因する未固化部分の流出の防止、及び受け取り装置７０での石鹸の傷付き防止の点から好ましい。受け取り装置７０に形成されているスリットの幅、長さ及び凹部表面の面積に対する割合は、第１及び第２の割型１，２と同程度とすることができる。受け取り装置７０に形成されているスリットは、その吸引力がそれぞれ個別に調整可能になっていることが、吸引の信頼性が向上することから好ましい。個別に吸引しない場合には、吸引力に偏りが生じて一部のスリットに目詰まりが生じる場合があるが、スリットが目詰まりしても他のスリットの吸引力を調整することで、全体としての吸引力を一定に保つことができる。また、個別に調整可能になっていることで、厚い固化層が形成されている部分は強い吸引力で吸引でき、薄い固化層が形成されている部分は弱い吸引力で吸引できる。これによって石鹸の破壊を効果的に防止できる。
【００４１】
以上の操作によれば、石鹸を完全に冷却させる前に成形型４０から取り出すので、取り出し迄の時間が短縮化され生産性を高めることができる。また、空気の吹き付けによって成形型４０からの石鹸の離型を促進しているので、当該離型を容易に行うことができる。更に、型開後ただちに石鹸を受け取り装置７０に受け渡すので、成形型４０を次回の成形に使用できるまでの時間が短縮化され、これによっても生産性を高めることができる。
【００４２】
石鹸の生産性を一層高める観点から、受け取り装置７０に受け渡された石鹸Ｓを、内部は溶融状態であるが表面は固化している状態で、他の装置に受け渡すことが好ましい。この受け渡しに際しては、受け取り装置７０から石鹸Ｓへ向けて気体を吹き付けることが、受け渡しを円滑に行い得る点から好ましい。
【００４３】
気泡入り石鹸を構成する配合成分としては、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。
【００４４】
成形型４０の型開時に第１の割型１に石鹸Ｓを確実に保持させるために、及び第１の割型１に保持された石鹸Ｓを確実に受け取り装置７０に確実に受け渡すために、各割型１，２及び受け取り装置７０は、以下に述べる構成を有していることが好ましい。
【００４５】
割型１，２に関しては、石鹸を保持している割型である第１の割型１が、石鹸Ｓにアンダカットが形成されるような凹部形状を有していることが好ましい。一方、型開によって石鹸が離型される割型である第２の割型２が、石鹸Ｓにアンダカットが形成されないような凹部形状を有していることが好ましい。各割型１，２の凹部がそれぞれこのような形状を有していることで、型開時に石鹸Ｓが第１の割型１の方に一層確実に保持されるようになる。尚、石鹸Ｓに形成されるアンダカットは、石鹸をＳを受け取り装置７０に受け渡すときに、該石鹸Ｓに変形や欠けが生じない程度の形状とする。これを考慮して第１の割型１の凹部形状を設計する必要がある。
【００４６】
また図１１に示すように、第２の割型２の凹部２０の一部、例えば中央部が、型開動作方向と平行な方向に摺動可能になっており、該凹部２０の一部が陥没するようになっていることも好ましい。これによって第２の割型２からの石鹸Ｓの離型が一層容易になる。
【００４７】
図１２に示すように、第１の割型１の凹部１０の一部、例えば中央部が、型開動作方向と平行な方向に摺動可能になったイジェクト機構を有しており、該凹部１０の一部が隆起するようになっていることも好ましい。そして、第１の割型１から受け取り装置７０へ石鹸Ｓを受け渡すときに前記凹部１０を隆起させる。これによって、第１の割型１から受け取り装置７０への石鹸Ｓの受け渡しが一層円滑となる。
【００４８】
図１３に示すように、第２の割型２における凹部２０の表面から放射状に空気が吹き出されるように、第２の割型２にスリットを設けることも好ましい。これによって、第２の割型２からの石鹸Ｓの離型が一層容易になる。
【００４９】
受け取り装置７０に関しては以下に述べる構成がある。図１４においては、受け取り装置７０にスリット７１が設けられており、このスリット７１を通じて第１の割型１へ向けて空気を吹き付ける。受け取り装置７０においてスリット７１が設けられている位置は、第１の割型１における突き合わせ面ＰＬと凹部１０との境界部に対向する位置である。この位置から空気を吹き付けることで、石鹸Ｓと凹部１０との間に空気が入り込み、第１の割型１からの石鹸Ｓの離型が一層良好となる。尚、この操作を行っている間は、前述の通り、受け取り装置７０の凹部表面に形成されているスリット７２を通じて吸引を行う。
【００５０】
図１５においては、受け取り装置７０の凹部表面に多数の短い針７３が植設されている。この針７３を石鹸Ｓに刺すことによって石鹸Ｓの受け渡しが一層確実になる。受け渡し最中の石鹸Ｓの落下も防止できる。石鹸Ｓの表面に針７３の跡が目立たないようにするために、針７３の長さは０．５ｍｍ〜３０ｍｍ程度であることが好ましい。、特に２ｍｍ〜８ｍｍであることが好ましい。
また針７３の本数は１ｃｍ²当たり０．１〜５本程度であることが、石鹸Ｓの表面に針７３の跡が目立たず且つ石鹸Ｓの受け渡しが確実になる点から好ましい。同様の理由から、針７３の太さは０．１ｍｍ〜５ｍｍ、特に０．１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましい。
【００５１】
図１６においては、受け取り装置７０の凹部における中央部が多孔性の材料７４から構成されている。吸引は多孔性の材料７４の部分を通じて行われる。これによって、スリットを用いる場合に比べて、全面での吸引が可能になるので吸引力が向上し、受け渡しを一層確実に行うことができる。またスリットを用いる場合に比べて石鹸Ｓに吸引痕が付きにくくなるという利点もある。
【００５２】
また図１６においては、受け取り装置７０の凹部における周縁部が柔軟性の材料７５から構成されている。これによって、石鹸Ｓの形状が何らかの原因によって受け取り装置７０の凹部形状と合致しない場合（例えば、石鹸Ｓが内圧で膨れていたり、過冷却で収縮していたりする場合）であっても、該凹部内に石鹸を首尾良く収容することができる。また、過大な吸引力で石鹸Ｓが変形したときに破損することを防止することもできる。更に、吸引時に空気漏れによって吸引力が低下することも防止できる。その上、第１の割型１と受け取り装置７０とを型閉するときに、これに起因して石鹸Ｓに変形や欠けが生じることを一層防止できる。特に、前述した通り、成形型７０の型開は、石鹸の内部は未固化状態であるが表面は固化している状態で行われるので、受け渡しに際しては傷が付きやすい状態になっているので、前記柔軟性の材料７５を用いることは効果的である。
【００５３】
石鹸Ｓの受け渡しとは別に、図１７に示すように、受け取り装置７０に冷却水の循環路７６を設け、石鹸Ｓが該受け取り装置７０に保持されている間においても石鹸Ｓを冷却することが好ましい。これによって石鹸Ｓの冷却が促進され、生産性が向上する。また、受け取り装置７０の凹部に石鹸の一部が付着しにくくなり、該受け取り装置７０のメンテナンス性が良好になる。
【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、各割型１，２及び受け取り装置７０に、空気の吹き付け及び吸引のために微小幅のスリットが設けられていたが、これに代えて、又はこれと共に例えば円形をした微小な吸引・吹き付け孔を設けてもよい。この孔の径は、０．０５ｍｍ〜１ｍｍ、特に０．３〜０．７ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００５５】
また、受け取り装置７０における凹部の形状は、そこに収容される石鹸の形状と完全に一致する必要はない。但し、該凹部の形状が、石鹸の形状と甚だしく異なり、また該凹部における吸引圧が過大な場合には、吸引痕が石鹸に残る可能性があるので注意を要する。また、受け取り装置７０の凹部に吸盤を配して、石鹸Ｓの受け取りを一層確実にしてもよい。吸盤は、凹部の面積の３０〜１００％の面積率であることが好ましく、例えば凹部の中央部にのみ又は外側にのみ配することができる。更には、凹部の一部を切り欠いた形状とすることもできる。面積率を前記範囲内とすることで、石鹸Ｓに傷を付けることなく受け渡しを一層確実に行える。更に、受け取り装置７０は図示するものに限られず、例えば石鹸の取り出し用ロボットアームなどでもよい。
【００５６】
また、各割型１，２及び受け取り装置に形成されるスリットは前述したものに限られず、各割型１，２に関して図示されたどの形状であってもよい。例えば図１８及び図１９に示すようなものでもよい。図１８においては、第１の割型１に矩形状のスリット１２が形成されており、第２の割型２に縦方向に延びる複数本の直線状のスリット２３が形成されている。図１９においては、第１の割型１にＸ字上のスリット１２が形成されており、第２の割型２に微小孔２４が格子状に形成されている。
【００５７】
石鹸Ｓを吸引し又はこれに吹き付ける気体として前記実施形態においては、取り扱いが最も簡便な空気を用いたが、製造する石鹸の種類等によっては空気以外の気体、例えば窒素等の不活性ガスを用いてもよい。
【００５８】
前記の各実施形態は気泡入り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ことは言うまでもない。また成形型として、前述した閉鎖されている成形型だけでなく、開放されている成形型を用いることもできる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、石鹸を成形型から容易に取り出すことができる。その上、生産性も高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の石鹸の製造装置における循環部を示す模式図である。
【図２】本発明の石鹸の製造装置における注入部及び成形部を示す模式図である。
【図３】成形型の型開状態を示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）は成形開始時の状態を示す模式図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の要部拡大図である。
【図５】シリンダ内に溶融石鹸を充填する状態を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）はキャビティ内に溶融石鹸を注入する状態を示す模式図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の要部拡大図である。
【図７】キャビティ内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】成形部を注入部から離間した状態を示す模式図である。
【図９】成形型を型開した状態を示す模式図である。
【図１０】石鹸を受け取り手段に受け渡す状態を示す模式図である。
【図１１】成形型の別の実施形態を示す模式図である。
【図１２】第１の割型の別の実施形態を示す模式図である。
【図１３】成形型の更に別の実施形態を示す模式図である。
【図１４】受け取り装置の別の実施形態を示す模式図である。
【図１５】受け取り装置の更に別の実施形態を示す模式図である。
【図１６】受け取り装置のまた更に別の実施形態を示す模式図である。
【図１７】受け取り装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図１８】成形型に形成されたスリットの別の形態を示す模式図である。
【図１９】成形型に形成されたスリットの別の形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１第１の割型
２第２の割型
３注入部
４成形部
６循環部
１１ノズル挿入孔
２１ゲート
２２ゲートピン
３２注入ノズル
４０成形型
７０受け取り装置

Claims

一組の割型を組み付けることでキャビティが形成される成形型の該キャビティ内に溶融石鹸を充填し固化させた後、該成形型を型開して固化した石鹸を取り出す石鹸の製造方法において、
内部は未固化状態であるが表面は固化している状態の石鹸を、前記割型の少なくとも一つに保持した状態下に、前記成形型を型開し、
該石鹸を保持している該割型から該石鹸へ気体を吹き付けつつ、該石鹸を該割型から所定の受け取り装置へ受け渡す石鹸の製造方法。
前記割型に保持されている状態の前記石鹸を、所定形状の凹部を有する前記受け取り装置と対向させ、該石鹸を該割型から該受け取り装置へ受け渡す請求項１記載の石鹸の製造方法。
前記受け取り装置に受け渡された前記石鹸を、内部は溶融状態であるが表面は固化している状態で、他の装置に受け渡すと共に、受け渡しに際して前記受け取り装置から前記石鹸へ気体を吹き付ける請求項１又は２記載の製造方法。
前記気体の吹き出し圧が０．１〜０．７ＭＰａである請求項１記載の製造方法。
前記石鹸を保持している前記割型における保持面に微小孔又は微細幅のスリットが形成されており、該微小孔又は該微細幅のスリットを通じて前記気体を吹き付ける請求項１〜４の何れかに記載の製造方法。
前記石鹸を保持している前記割型における保持面に、該石鹸のイジェクト機構が備えられている請求項５記載の製造方法。
前記石鹸を保持している前記割型が、該石鹸にアンダカットが形成されるような凹部形状を有していると共に、前記型開によって前記石鹸が離型される前記割型が、該石鹸にアンダカットが形成されないような凹部形状を有している請求項１〜６の何れかに記載の製造方法。
前記受け取り装置に、前記石鹸の冷却手段が備えられている請求項１〜７の何れかに記載の製造方法。
前記受け取り装置における前記凹部に多数の針が備えられている請求項１〜８の何れかに記載の製造方法。
前記受け取り装置における前記凹部に多数の吸引孔又は吸引スリットが備えられている請求項１〜９の何れかに記載の製造方法。
前記吸引孔又は前記吸引スリットの吸引力が個別に調整可能になっている請求項１０記載の製造方法。
前記受け取り装置における前記凹部が多孔性材料から構成されている請求項１〜１１の何れかに記載の製造方法。
前記受け取り装置における前記凹部が柔軟性材料から構成されている請求項１〜１２の何れかに記載の製造方法。
前記気体を放射状に吹き付ける請求項１記載の製造方法。