DE2509975A1

DE2509975A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von seifenstuecken

Info

Publication number: DE2509975A1
Application number: DE19752509975
Authority: DE
Inventors: Terrence Patrick Fay; Robert Dennis Lindquist; Wayne Henry Paris; Ronald Chester Wolfe
Original assignee: Avon Products Inc
Current assignee: Avon Products Inc
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1975-03-07
Publication date: 1975-09-25
Also published as: CA1037340A; US3976736A; GB1440747A

Description

Anmelderini

Avon Products, Inc» 9 West 57th Street New York, N₀Y,, 10019 VoSt.A«

Stuttgart, den 4-„ März 1975 P 2983 X/kg

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Seifenstücken

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Formen von Seifenstücken, "bei dem aus einer Seifenmischung ein kontinuierlicher Strang gebildet wird, der anschließend zertrennt wird, worauf die Stücke geformt und verpackt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ·

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Bei der Herstellung von Seifen, beispielsweise von Toilettenseifen, sind verschiedene Methoden zum Formen der Seifenriegel oder Seifenstücke angewandt worden. Bei einem bekannten Verfahren wird beispielsweise einu geschmolzene Seifenlösung in eine flache Form gegossen, worauf man die Seife abkühlen läßt. Bei einem anderen Verfahren, bei dem schwimmende Seifenstücke oder Seifenriegel erzeugt werden, wird in die etwas nasse Seifenmischung Luft eingebracht und die Mischung kontinuierlich extrudiert in die Form eines Stabes oder Stranges mit rechteckigem Querschnitt, der anschließend in Stücke geschnitten und geprägt wird_o

Bei einem kommerziell in weitem Umfang eingesetzten Verfahren wird die produzierte seine Seife zunächst mit einem Farbstoff vermischt und dann bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 8 bis 18% getrocknet. Die getrockneten Schnitzel oder Flocken werden durch einen Zerhacker geleitet und dort zerkleinert, durchmischt und anschließend in Form kleiner Körner oder Pillen extrudierte Die Körner oder Pillen werden dann zu einem weiteren Mischer geführt, wo Beimengungen wie Duftstoffe, Farbstoffe, organische flüssige Zusatzmittel wie Weichmacher und keimtötende Stoffe zugesetzt werden» Der Anteil an Zusatzmaterial variiert von etwa Λ% bis 6% der gesamten Mischungsanteile_o Das Hinzufügen der organischen Zusatzflüssigkeiten dient zum Plastifizieren der Seifenmischung, die dadurch weicher und geschmeidiger wirdo Das den Mischer verlassende Material wird dann

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einem System von Schraubenextrudern oder Strangpressen zugeführt, die aufeinanderfolgend durchlaufen werden, um ein sehr gutes Durchmischen und Verschneiden der Seifenmischung zu erreichen. Der letzte Extruder erzeugt einen kontinuierlichen Strang mit rechteckigem Querschnitt, der fortlaufend zu einzelnen Stücken zerschnitten werden kann« Bei anderen Systemen wurden die dem Mischen und Verschneiden der Mischung dienenden Strangpressen durch eine Läufermühle oder Walzenmühle ersetzt und es wurde nur ein Extruder verwendet, um den kontinuierlichen Strang aus Seifenmischung zu bilden« Die abgetrennten Stücke werden dann, Je nach der Form des Prägestempels geformt und mit einer erhabenen oder vertieften Prägung versehen, die das fertige Seifenstück aufweisen soll. Die geprägten Stücke werden dann eingewickelt und verpackt und sind damit verkaufsfertig.

Wie oben bereits erwähnt weist die den Mischer verlassende Seifenmischung eine weiche, geschmeidige Konsistenz "auf.Γ Dies ist für den Form- und Prägevorgang sehr erwünscht, damit das Seifenstück in der Prägeform frei fließt und eine die Details der Gravur der Form exakt wiedergebende Gestalt einnimmt. Dieses Erfordernis der plastischen Verformbarkeit ist Jedoch dem Erfordernis entgegengerichtet, ein hartes Seifenstück nach dem Preßvorgang zu erhalten, um zu vermeiden, daß bei den nachfolgenden Wickel- und Packvorgängen ein Beschädigen oder Verformen auftritt· Bei kleineren Fertigungsanlagen ist das Problem

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der zu hohen Plastizität der Stücke dadurch gelöst worden, indem die geprägten Stücke von dem Fertigungsband genommen und gelagert wurden, wodurch sie "altern" und aushärten können, bevor die nachfolgenden Weiterbehandlungsschritte durchgeführt werden. Diese Methode ist allerdings dann unbrauchbar, wenn eine kontinuierliche Produktion erfolgen soll und hierfür nur ein geringer Raum in Anspruch genommen werden soll.

Bei modernen Produktionsanlagen bei denen dieser Alterungsprozeß in gemilderter Form durchgeführt werden soll, wurde ein Konditioniertunnel nach der Schneidevorrichtung und vor der Prägevorrichtung in die Produktionsstraße eingegliedert· Der Grund hierfür lag darin, Stücke zu erzeugen, die ausreichend weich und plastisch sind, um sie sauber zu prägen, die jedoch hart genug sind, um den nachfolgenden Bearbeitungsschritten des Einwickeins und Verpackens usw. ohne Verformung oder Beschädigung zu widerstehen. Mittels der Konditioniertunnels, die derzeit üblich sind, werden die Stücke entweder durch Altern gehärtet oder sie werden zum Härten einem Kaltluftstrom ausgesetzte Diese Methoden sind jedoch problematisch, weil sie zu Stücken führen, die nicht einfach unter Wiedergabe der detaillierten Gravuren geprägt werden können, wie sie in den Prägeformen enthalten sind und weil auch die geprägten Stücke nicht ausreichend hart sind, um die nachfolgenden Bearbeitungsvorgänge ohne Beschädigungen zu überstehen_o

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Ein ernstes Problem der Qualitätssteuerung bei modernen, leistungsfähigen Herstellungsverfahren liegt daher darin, daß die fertigen, geprägten Seifenstücke aufgrund der mechanischen Behandlung beim Einwickeln, Weiterfördern und Verpacken deformiert werden und ankleben,, Werden die Seifenstücke gehärtet, bevor sie geprägt werden, dann haben sie keine Konsistenz mehr, bei der sie plastisch sind und frei fließen, was erforderlich ist, um Seifenstücke in einfacher Weise mit detaillierten Prägungen hoher Qualität zu versehen. Wird die Seife gealtert, wodurch sie aushärtet, wird sie spröde und brüchig» Diese Sprödigkeit führt zu Frakturen im Seifenstück, wenn es mechanischer Beanspruchung ausgesetzt wird_o Dadurch ergeben sich feine Haarrisse an der Seifenstückoberfläche beim Prägevorgang der gehärteten Seife, und es bilden sich weiße, puderförmige Substanzen auf der Oberfläche des Seifenstückes aufgrund des Rutschens und Herumstoßens der Seife auf dem Förderer und aufgrund des anschließenden Einhüll- und Verpackungsvorgangeso

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Verfahren so zu verbessern, daß einerseits sauber ausgeprägte Seifenstücke erhalten werden, die weder leicht zu beschädigen sind noch unschön in Erscheinung tretende Haarrisse aufweisen,»

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die

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Seifenstücke nach dem Formen und Prägen, Jedoch vor dem Verpacken, gekühlt werden_o Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß bei kontinuierlichen Herstellungsverfahren ein Kühlen nach dem Präge- und Formvorgang, jedoch vor dem Einhüllen und dem Verpacken die Schwierigkeiten und die Gefahr der Beschädigung der Seifenstücke überwindet und die Herstellung von sauber ausgeprägten Seifenstücken ermöglichte

Bei bevorzugten Durchführungsformen der Erfindung wird die Kühlung dadurch bewirkt, daß die geformten und geprägten Stücke in einer begrenzten Zone einem Kühlmedium ausgesetzt werden, und daß die Strömungsgeschwindigkeit und die Kühlzeit so bemessen sind, daß ein Festwerden zumindest der Oberfläche der Seifenstücke erfolgt, das ausreicht, um ein Verkleben der Seifenstücke beim nachfolgenden Verpacken zu verhindern. Bevorzugt wird dabei als Kühlmedium Luft verwendet ·

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Formen von Seifenstücken, mit einer Vorrichtung zum fortlaufenden Bilden eines Stranges aus einer Seifenmischung, einer Trennvorrichtung zum Zertrennen des Stranges, einer Vorrichtung zum Formen und Prägen der abgetrennten Stücke zu einer gewünschten Gestalt, sowie einer Verpackungsvorrichtung.) Die zu

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lösende Aufgabe besteht dabei darin, diese Vorrichtung so auszubilden, daß die erzeugten Seifenstücke einerseits sauber geprägt sind und andererseits eine ausreichend harte Oberfläche aufweisen, ehe sie verpackt werden« Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der vorstehend genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß im Zulauf vor der Verpackungsvorrichtung eine Kühlvorrichtung angeordnet ist« Da die Kühlvorrichtung auf die Seifenstücke nach dem Prägen einwirkt, können die Seifenstücke im plastischen Zustand mit hoher Qualität geprägt und geformt werden» Andererseits neigen sie nicht mehr zum Deformieren, da sie vor dem Verpacken durch das Durchlaufen der Kühlvorrichtung zumindest oberflächlich ausreichend gehärtet werden,,

In der Zeichnung ist eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in stark schematisierter Weise dargestellt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können Seifenstücke aus üblichen Seifenmischungen, parfümierte Seifen mit üblicherweise etwa 2 bis 3 Gew.% Duftstoffen, Seifen mit hohem Flussigkeitszusatz, die einen Anteil bis zu etwa 7 Gew.% an Weichmachern, keimtötenden Stoffen, Duftstoffen und dgl. enthalten sowie neue Seifen mit einem relativ niedrigen Duftstoffanteil von weniger als 1% hergestellt werden. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren

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auf Seifenmischungen aller "Typen anwenden, wogegen die bekannten Verfahren jeweils auf einen einzigen Typ einer Seifenmischung abgestimmt waren« Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren auf Seifen mit hohem Anteil an Flüssigkeitszusatzstoffen anwendbar.

In üblicher Weise wird das Seifenmaterial zunächst in einem Mischer gemischt und dann durch ein System von Schraubenextrudern oder Strangpressen geleitet, um die Anteile der Seifenmischung innig zu vermischen· Der letzte Extruder erzeugt einen fortlaufenden Strang an Seife, der anschließend in Stücke zertrennt wird» Die Stücke haben üblicherweise etwa die Größe einer Prägeform, die in dea anschließenden Präge- und Formvorgang verwendet wird. Dies ermöglicht es, daß nur ein sehr geringer Überachußanteil an Material nach dem Präge- und Formvorgang anfällt. Die geschnittenen Stücke werden einer Präge- und Formbehandlung unterzogen, bei der detaillierte Gravuren, die in die Form eingearbeitet sind, erhaben oder vertieft eingeprägt werden« Dieser Prägevorgang erfordert, daß die Seifenstücke relativ plastisch und fließfähig sind, so daß sie die Details der bei dem Prägevorgang verwendeten Form bestmöglich aufnehmen, um ein Seifenstück mit einer qualitativ hochwertxgen Formgebung zu erhalten»

Die Stücke werden, anschließend an das Prägen und Formen, in einer begrenzten Zone einem Kühlmittelstrom ausgesetzt; Geschwindigkeit des Kühlmittelstroms und Zeitdauer der Einwirkung sind so groß, daß zumindest die

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Oberfläche der Stücke hart wird. Diese Oberflächenhärtung der Stücke soll ausreichen, daß die Stücke bei dem nachfolgenden Verpacken nicht oder nicht wesentlich deformiert werden. Der Ausdruck "Verpacken", wie er hier benutzt wird, beinhaltet die verschiedenen Schritte des Einwickeins oder Einhüllens, des Verpackens, des Einlegens in größere Behälter usw., die im Verlauf des Herstellungsverfahrens anschließend erfolgen.

Die vorhergehenden Bearbeitungsschritte, außer dem Kühlen, werden üblicherweise bei der Seifenherstellung angewendet; bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung können hierfür alle bekannten und gebräuchlichen Verfahrensschritte durchgeführt werden< > In gleicher Weise können die bekannten Vorrichtungen zum Mischen, Extrudieren, Prägen, Formen und Verpacken verwendet werden.

Das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß der Kühlvorgang an einer bestimmten Stelle des Heratellungsprozesaes der Seifenstücke eingeschaltet wird*

In der Zeichnung ist nur der für die Erfindung wesentliche Teil der SeifenherStellvorrichtung dargestellt« Eine Kühlkammer 10 zum Kühlen der geschnittenen, geformten und geprägten Seifenstücke umfaßt ein Gebläse 11,

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eine Drossel 12 zur Steuerung des Kühlmitteldurchsatzes des Gebläses, eine Kühlmittelkühlvorrichtung 14-(beispielsweise eine Kühleinheit), die der Kühlmittel— durchsetzsteuerung nachgeschaltet ist, eine Heizvorrichtung 16 zum Einregeln der Kühlmitteltemperatur, sowie Temperatur- und Geschwindigkeitsfühler 18, die in einem Einlaß 20 der Kühlkammer 22 angeordnet sind» Die Temperatur- und Geschwindigkeitsfühler 18 sind mit dem Gebläse 11 verbunden; die Kühl- und Heizvorrichtungen 14 und 16 regulieren den Kühlmittelstrom und die Einlaßtemperatur des benutzten Kühlmediums„

In der geschlossenen Kühlkammer 22 ist eine Fördervorrichtung 24 vorgesehen, auf der geformte und geprägte Seifenstücke 26, die üblicherweise die Kammer mit einer Geschwindigkeit hin und her durchlaufen, bei der sie eine gewünschte Verweilzeit innerhalb der Kühlkammer bleiben. Die Stücke 26 gelangen durch einen nicht dargestellten Einlaß in die Kammer und verlassen sie durcls. einen ebenfalls nicht dargestellten Auslaß, die so groß sind, daß sie die Fördervorrichtung 24 und die geformten Seifenstücke 26 hindurchlassen, jedoch so klein sind, daß die Kühlmittelverluste so gering wie möglich sind.» Das Kühlmittel, vorzugsweise ein Gas, wie beispielsweise Luft, wird dem Gebläse durch eine Leitung 28 wieder zugeführt und wieder verwendet.

Die Kühlkammer 22 mit dem herabgekühlten Kühlmedium ermöglicht eine exakte Steuerung der Kühlbedingungen und erlaubt es, den Raumbedarf der Anordnung sehr gering zu halten» Außerdem ermöglicht es die Anordnung,

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die Seifenstücke zunächst mit hoher Güte erhaben oder vertieft zu prägen und sie dennoch danach einzuhüllen und zu verpacken, ohne daß die Einzelheiten des Stückes verschmieren oder verkleben. Das üblicherweise benutzte Kühlmedium in diesem Kühlsystem ist Luft, obwohl auch Kühlmedien wie beispielsweise Stickstoff und dgl. unter bestimmten Voraussetzungen Anwendung finden können«,

Es hat sich herausgestellt, daß es für den Kühlvorgang günstig ist, sowohl die Temperatur als auch die Strömungsgeschwindigkeit zu steuern, um den gewünschten Grad an Oberflächenhärtung zu erzielen« Die Strömungsgeschwindigkeit sollte bevorzugt zwischen etwa 6 und 10 m/s betragen und es sollte die Einlaßtemperatur des Kühlmediums zwischen etwa -2°C und +5°G liegen.. Höhere Temperaturen können zwar ebenfalls angewandt werden, fordern aber üblicherweise eine längere Verweiizeito Die übliche Verweilzeit der geformten und geprägten Stücke in der Kühlkammer liegt zwischen etwa 15O a und 270 Se Die Wärmebelastung oder Beschickung der Kühleinheit beträgt etwa 2 to zur Kühlung bei einem kontinuierlichen System mit 200 Stücken/min· Die Kühlmittelströmung verläuft bevorzugt entgegengesetzt zu der Bewegung der Stücke, Um das Ablagern von Schmutzteilchen auf den Stücken zu vermeiden enthält die Kühlvorrichtung Anordnungen wie beispielsweise elektrostatische Filter und dgl., die Staub und Schmutzteilchen im Kühlmittelstrom im wesentlichen eliminieren_e

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Die bevorzugten Bedingungen zum Kühlen einer großen Vielfalt von Seifenmischungen zum Erzeugen einer Oberfläche, die Beschädigungen, Verklebungen und Verschmierungen durch den Verpackungsvorgang widersteht, sind eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 10 m/s, eine Einlaßlufttemperatur von etwa +2°0 und eine Verweilzeit innerhalb der Kühlzone von etwa 3 min.

Bei bestimmten Sonderseifenmischungen können Abweichungen der erwähnten Temperatur- und Strömungsgeschwindigkeitsbedingungen nötig sein. Diese können Jedoch empirisch dadurch ermittelt werden, daß man Stücke dieser Seife die Kühlkammer 22 durchlaufen läßt und die optimalen Bedingungen bestimmt, die die nötige Härtung für den Verpackungsvorgang ergeben, ohne daß eine übermäßig lange Kühlzeit erforderlich ist.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausfükrungsform begrenzt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können einzelne der Erfindungsmerkmale für sich oder zu mehreren kombiniert sowie Abwandlungen und Modifikationen Anwendung finden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er durch die Ansprüche gegeben ist.

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Claims

Patentansprüche

1β Verfahren zum kontinuierlichen Formen von Seifenstücken, bei dem aus einer Seifenmischung ein Strang fortlaufend gebildet wird, der anschließend zertrennt wird, worauf die Stücke geformt und mit einer Prägung versehen und dann verpackt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stücke (26) nach dem Formen und Prägen und vor dem Verpacken gekühlt werden«,

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung dadurch bewirkt wird, daß die geformten Stücke in einer geschlossenen Kammer einem Kühlmedium ausgesetzt werden, und daß die Strömungsgeschwindigkeit und die Kühlzeit so bemessen sind, daß ein Festwerden zumindest der Oberfläche der Seifenstücke erfolgt, das ausreicht, um ein Verschmieren oder Beschädigen der Seifenstücke beim nachfolgenden Verpacken zu verhindern«,

3ο Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium Luft verwendet wird_e

4·« Verfahren nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums zwischen etwa 6 m/s und 10 m/s, die Einlaßtemperatur des Kühlmediums etwa zwischen -2°C und +5⁰O und die Verweilfceit der Seifenstücke in der Kühlzone zwischen etwa 2 1/2 und 4· 1/2 min beträgt.

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Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit etwa 10 m/s, die Einlaßlufttemperatur etwa +2⁰O und die Verweilzeit etwa 3 min beträgt·

6· Vorrichtung zum kontinuierlichen Formen von Seifenstücken, mit einer Vorrichtung zum fortlaufenden Bilden eines Stranges aus einer Seifenmischung, einer Trennvorrichtung zum Zertrennen des Stranges, einer Vorrichtung zum Formen der abgetrennten Stücke zu einer gewünschten Gestalt, sowie einer Verpackungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf vor der Verpackungsvorrichtung eine Kühlvorrichtung (10) angeordnet ist«

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung eine Kühlmittelfördervorrichtung (11) umfaßt, die so ausgelegt ist, daß sie einen Kühlmittelstrom mit einer Einlaßtemperatur in eine Kühlzone (22) von etwa -2°C bis +5°C und eine Zulaufgeschwindigkeit in die Kühlzone von etwa 6 bis 10 m/s ergibt·

Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7i dadurch gekennzeichnet, daß ein Sauganschluß eines Gebläses (11) über eine Leitung (28) mit einer Kühlkammer (22) verbunden ist, und daß eine Kühl-(14) und Heizvorrichtung (16) dem Auslaß des Gebläses (11) nachgeordnet sind.

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9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslaß des Gebläses eine Drossel (12) zur Einstellung des Kühlmittelstromes vorgesehen ist»

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf zu der Kühlkammer (22) ein Temperaturfühler und ein Strömungsgeschwindigkeitsfühler (18) vorgesehen sind, die Teil einer Steuervorrichtung zum Steuern der Gebläsefördermenge bzw· der Kühl- oder Heizleistung sind.

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