BE1017556A3 - Werkwijze voor het produceren van kaarsen. - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het maken van kaarsen warbij ten minste twee brandstofcomponenten met elkaar gemengd worden die, voor het mengen elk een verschillende temperatuur hebben, en die qua chemische samenstelling hetzelfde of verschillend zijn. De eerste brandstofcomponent heeft een hoge temperatuur waarbij deze te plastisch of vloeibaar is om als kaars verwerkt en verpakt te worden. De tweede brandstofcomponent heeft een lagere temperatuur, en is bij voorkeur granulair, waardoor deze als koelmiddel fungeert om de eerste brandstofcomponent tot harding of stolling te brengen.

Description

"Werkwijze voor het produceren van kaarsen"

De huidige kaarsenproductie technologieën resulteren in hoge exploitatiekosten en zijn vaak inflexibel ten aanzien van het type grondstof dat verwerkt kan worden.

Het gietproces is een gangbaar procédé waarbij de grondstof in vloeibare vorm toegeleverd wordt. Vervolgens dient de afkoelwarmte en kristallisatie warmte afgevoerd te worden vooraleer de kaars voldoende stijfheid heeft voor navolgende proceshandelingen zoals verpakking. Echter het koelen van een gegoten kaars met een relatief grote, bijvoorbeeld een diameter van 70 mm, neemt enige uren in beslag hetgeen resulteert in een hoge produktiekost voor zulke kaarsen. Bovendien treedt er bij het afkoelen krimp op en het kristallisatieproces kan aanleiding geven tot lelijke kristallisatiepatronen op het oppervlak.

Een ander procédé is het persen van een verpoederde grondstof. Een probleem van dit procédé is dat niet elke grondstof zich goed laat persen. Gehard stearinepoeder of gehard vetgranulaat is in praktijk niet tot een voldoende stevige kaars samen te persen. Oplossingen zoals het toevoegen van plastische stoffen verhogen de kostprijs van de kaars. Bovendien is het verpoederen van de vloeibare grondstof middels gekoelde trommels of sproeikamers een dure voorgeschakelde stap. Eenzelfde redenering geldt voor het extruderen van kaarsen vanuit brandstofpoeder.

Een oplossing is het bereiden van een nieuw type kaarsengrondstof die zeer snel uithardt terwijl bij de uithardingstap een geringe hoeveelheid warmt of zelfs liefst nagenoeg geen warmte afgevoerd dient te worden.

Op deze wijze kunnen willekeurige kaarsenvormen gegoten worden, en vanwege de geringe afkoeltijd kunnen met een productieapparaat dat beperkt van grootte is, grote productievolumes behaald worden.

Het nieuwe type kaarsengrondstof genaamd kaarsenslib heeft tenminste twee bestanddelen die thermisch niet in evenwicht met elkaar zijn. Een deel is een warme vloeibare massa die gedeeltelijk gekristalliseerd kan zijn. Het andere deel is een koude vaste massa die bij voorkeur verpoederd/gegranuleerd is. Het goed mengen van beide bestanddelen levert een mengsel op dat vormgegeven kan worden zolang de warme vloeistofcoating rondom de koude korrels niet gestold is. Aan beide fasen kunnen kleur en geurstoffen toegevoegd worden. Het warmte-uitwisselingsproces tussen de warme plastische massa en het koude granulaat wordt gekarakteriseerd door een lengtemaat die gelijk is aan de granulaatdiameter. Bij gebruik van granulaat met een diameter die kleiner is dan 1 millimeter vindt daardoor een snelle warmte-uitwisseling plaats. De karakteristieke lengte van het warmteoverdrachtsproces is klein en het specifieke warmte-uitwisselende oppervlak is groot. Zodoende verloopt het hardingsproces in een korte periode waardoor grote productievolumes bekomen worden per eenheid procesapparaat.

Het slibmengsel met een rheologie die enige gelijkenis vertoont met tandpasta of deeg laat zich in vele vormgeefapparaten verwerken. Niet limiterende voorbeelden zijn: - De vrije uitstroom uit een opening of buis waardoor een geëxtrudeerde kaarsenvorm verkregen wordt.

- Het vullen van mallen zoals theelichthouders of vulglazen.

- Als voeding van een 3D printer.

- Als voeding voor enkele of meerschroef extruders of co-extrusie apparaten.

Nabewerkingsstappen zoals de egalisatie van het kaarsoppervlak, of het bedrukken van het kaarsoppervlak worden voorzien.

Enkele niet limiterende voorbeelden worden navolgend gegeven.

Voorbeeld 1

Ten eerste wordt de eerste brandstofcomponent vervaardigd door 0.65 kg stearine 0436 van Oleon op een temperatuur van 60 graden Celsius te brengen dat juist boven het stolpunt van deze stearine ligt. De tweede brandstofcomponent bestaat uit 0.35 kg van een poeder van dezelfde stearine 0436 van Oleon met een temperatuur van 20 graden Celsius en waarvan de korrels een gemiddelde diameter van 0.65 millimeter hebben. Middels een meng- en kneedapparaat worden beide brandstofcomponenten gedurende 60 seconden intensief gemengd waarbij een pasteus mengsel gevormd wordt. Dit mengsel wordt in een cylindrische mal geperst met een diameter van 50 millimeter die voorzien is van een op de hartlijn geplaatste wiek. Na 10 minuten koelen aan de lucht kan de uitgeharde kaars uit de mal verwijderd worden.

Voorbeeld 2

Ten eerste wordt de eerste brandstofcomponent vervaardigd door paraffine 5803 van Exxon op een temperatuur van 62 graden Celsius te brengen dat juist boven het stolpunt van deze paraffine ligt. De tweede brandstofcomponent bestaat uit een poeder van dezelfde paraffine 5803 van Exxon met een temperatuur van 20 graden Celsius met een gemiddelde diameter van de korrels van 0.65 millimeter.

Eerst wordt het koude en vaste poeder in de extrusieschroef gebracht, waarna op een axiale stroomafwaartse positie de vloeistof bijgemengd wordt. Het extrusiemengsel verlaat de extruder bij het schroefeinde en wordt vervolgens door een koud vloeistofbad van 15 graden Celsius geleid om direct een harde kaarshuid te laten ontstaan.

Opgemerkt wordt dat de axiale toevoerposities langs de extruderas voor beide brandstofcomponenten gevarieerd mogen worden en zelfs omwisselbaar zijn.

Claims (16)

1. Werkwijze voor het maken van kaarsen, daardoor gekenmerkt dat ten minste twee brandstofcomponenten met elkaar gemengd worden die, vóór het mengen elk een verschillende temperatuur hebben, en die qua chemische samenstelling hetzelfde of verschillend zijn, waarbij - de eerste brandstofcomponent een eerste temperatuur heeft waarbij deze te plastisch of vloeibaar is om als kaars verwerkt en verpakt te worden en - de tweede brandstofcomponent een lagere temperatuur heeft waardoor deze als koelmiddel fungeert om de eerste brandstofcomponent tot harding of stolling te brengen.

2. Werkwijze voor het maken van kaarsen volgens conclusie 1 , daardoor gekenmerkt dat de eerste brandstofcomponent bestaat uit een warme vloeibare smelt die eventueel deels gekristalliseerd is met een kristallisatiepercentage dat varieert tussen 0 en 100 gewichtsprocent terwijl de tweede brandstofcomponent bestaat uit een vaste, granulaire brandstofcomponent die kouder is dan de eerste brandstofcomponent en zodoende de eerste brandstofcomponent tot harding of stolling brengt.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de tweede brandstofcomponent een smeltpunt heeft, gemeten volgens ASTM 938, dat lager is dan genoemde eerste temperatuur.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, daardoor gekenmerkt dat de tweede brandstofcomponent een smeltpunt heeft, gemeten volgens ASTM 938, dat lager is dan of gelijk is aan het smeltpunt van de eerste brandstofcomponent, eveneens gemeten volgens ASTM 938.

5. Werkwijze volgens één van de conclusies 2 tot 4, daardoor gekenmerkt dat de granulaire brandstofcomponent deels opsmelt tijdens het hardings- of stolproces van de warme fase.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 2 tot 5, daardoor gekenmerkt dat de koude granulaire fase een gemiddelde deeltjesgrootte heeft die is gelegen in het interval van 0.1 tot 10 millimeter waarbij een gunstig interval gegeven wordt van 0.2 tot 2 millimeter waarbij de gunstigste resultaten bekomen worden in het interval van 0.3 tot 1.5 millimeter.

7. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 6, daardoor gekenmerkt dat per 100 gewichtsdelen brandstofcomponent mengsel, 5 tot 90 gewichtsdelen, bij voorkeur 20 tot 50 gewichtsdelen en meer bij voorkeur 25 tot 45 gewichtsdelen van de tweede brandstofcomponent toegepast wordt.

8. Werkwijze voor het maken van kaarsen volgens één van de conclusies 1 tot 7, daardoor gekenmerkt dat aan een of beide brandstofcomponenten kleurstoffen en geurmiddelen toegevoegd worden en een of meerdere wieken.

9. Werkwijze voor het maken van kaarsen volgens één van de conclusies 1 tot 8, daardoor gekenmerkt dat elk der beider brandstofcomponenten samengesteld is uit een vrij te kiezen verhouding van paraffine, vetzuren, vet, laagmoleculair polymeer en/of gelvormende middelen.

10. Werkwijze voor het maken van kaarsen volgens een der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat tevens een gas ingemengd wordt om een densiteitvermindering te verkrijgen.

11. Werkwijze voor het maken van kaarsen volgens een der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de tweede brandstofcomponent voor het mengen cryogeen gekoeld wordt.

12. Werkwijze voor het maken van kaarsen volgens een der voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat, als eerste brandstofcomponent, 60 tot 80 gewichtsprocent warme en vloeibare vetzuurfase en, als tweede brandstofcomponent, 20 tot 40 gewichtsprocent koude en vaste vetzuurfase toegepast wordt.

13. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 12, daardoor gekenmerkt dat voor de mengstap de temperatuur van de eerste brandstofcomponent 55 tot 65 graden Celsius bedraagt, terwijl de temperatuur van de tweede brandstofcomponent tussen 30 en -30 graden Celsius gelegen is, waarbij het tweede brandstofmengsel bij voorkeur ongeveer op omgevingstemperatuur toegepast wordt.

14. Werkwijze voor het maken van kaarsen volgens één van de conclusies 1 tot 13, daardoor gekenmerkt dat het brandstof-componentenmengsel verwerkt wordt in een extruder of kaarsengietmachine of 3D printer met een voorziening voor het inbrengen van een of meerdere wieken, waarbij eventueel een nageschakelde koeling toegepast worden om de huid van de kaars in korte tijd hard te maken.

15. Werkwijze voor het maken van kaarsen volgens één van de conclusies 1 tot 14, daardoor gekenmerkt dat een co-extrusie apparaat toegepast wordt, waarbij optioneel holle kanalen geïntroduceerd worden of een schuim of poedervulling van interne delen van de geëxtrudeerde kaars.

16. Werkwijze voor het maken van kaarsen volgens één van de conclusies 1 tot 15, daardoor gekenmerkt dat een apparaat toegepast wordt met twee of meerdere procesdelen, waarbij het eerste procesdeel voorzien is voor het homogeen mengen van beide brandstofcomponenten en het tweede procesdeel voor het vormgeefproces van het kaarsen en waarbij eventueel nog procesdelen tussen of nageschakeld worden die betrekking hebben op nabewerkingsstappen of warmteonttrekkingsstappen.