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PRESSE POUR MATIERES DETERGENTES.
@ La présente invention se rapporte à une presse pour donner à des matières détergentes la forme de barres et de pains, et concerne particuliè- rement des poinçons et matrices faits partiellement ou entièrement de ma- tières plastiques.
Un type de presse pour donner aux matières détergentes la forme de barres et de pains comprend un ensemble de deux poinçons associés et d'une matrice, monté de façon à coopérer dans unepresse ou machine à estamper.
Les ensembles poinçons-matrice,' de ces appareils sont entièrement formés de divers types de métaux et d'alliages, par exemple'd'acier, de fer; de cuivre, d'aluminium, de métal Monel, etc. Les poinçons et les matrices faits de ces métaux, bien que largement utilisés dans l'industrie des déter- gents, comportent certains inconvénients et certaines limites d'emploi qui réduisent leur utilité et leur intérêt pour le pressage industriel des dé- tergents.
La construction des poinçons métalliques, par exemple, exige un usinage et un travail manuel minutieux et longs. Lorsqu'un poinçon s'use ou se brise, il est difficile de le remplacer par un poinçon identique puisque celui-ci doit être également formé individuellement à la main.
Un inconvénient inhérent aux ensembles poinçons-matrice en métal
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est le fait qu'une certaine quantité de IDBtiè#.#tergarte s'éd:lawé entreJ.es sur,ces de travail des éléments pendant le pressage et passe par l'espace libre entre les poinçons et les parois intérieures de la matrice en produisant des bavures.
Au bout d'un certain temps, une partie des bavures de détergent s'accumule sur les surfaces des poinçons et rend irrégulière les surfaces des pains pressés par la suite. Le nettoyage des poinçons et de la matrice
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pour éliminer .ces bavures exige l'arrêt de la presse et nécessite une interven- tion considérable d'appareils qui augmentent les frais de main-d'oeuvre et de fabrication.
On a découvert. à présent que les inconvénients du pressage des ma- tières détergentes au moyen de poinçon et de matrices en métal peuvent être é- vités ou sensiblement réduits en pressant le détergent dans un ensemble poin- çons-matrice fait de certaines matières plastiques organiques spéciales.
Ces matières plastiques' comprennent des polymères à poids molculaire élevé caractérisés par un module d'élasticité entre 5x10 et 5x10 livres par pouce carré (35.000 et 3.500.000 kg/cm2) et de préférence entre 2xlo5 et et 8x105 livres par pouce carra' (140.000 et 560.000 kg/cm2). Ces matières plas- tiques ont également une résistance à la compression comprise entre 4.900 et 35. 000 livres par pouce carré (340 et 2.450 kg/cm2) et de préférence entre 15. 000 et 25.000 livres par pouce carré (1050 et 1750 kg/cm2,) et une résistan- ce à la flexion de 8.000 à 20.000 livres par pouce carré (560 à 1400 kg/cm2), de préférence de 10.000 à 15.000 livres par pouce carré (700 à 1050 kg/cm2).
Ces matières plastiques sont caractérisées en outre par leur grande résistan- ce à la fatigue et leur inertie à l'action des matières détergentes pressées et aux solutions de pressage, par exemple l'eau, les huiles aromatiques, les solvants, la glycérine, les solutions de sels, etc.
Les nouveaux poinçons et matrices en matière plastique de l'inven- tion sont solides et résistants et peuvent être montés rapidement dans des presses connues. Ces poinçons et matrices sont extrêmement simples et peuvent être produits rapidement et économiquement par des procédés et des machines industriellement réalisables et à rendement élevé.
Les matières plastiques particulières utilisées pour former les nouveaux poinçons et matrices de l'invention peuvent être choisiés parmi un nombre relativement important de matières appropriées. Au sens large, les ma- tières plastiques appropriées comprennent les polymères naturels et synthéti- ques à poids moléculaire élevé possédant les propriétés physiques - module d'é- lasticité, résistance à la compression etc.'.- citées plus haut.
Des exemples de polymères naturels comprennent les esters et les éthers de cellulose, par exemple le nitrate de cellulose (Pyrolin), l'acétate de cellulose (Plastacele), le propionate de cellulose (Tenite), l'éthyl-cellu- lose (Ethocel), etc...; les produits de condensation de formaldéhyde, de glyo- xal, et d'époxydes avec des matières protéiques comme la caséine, la protéine de soya, la zéine etc....; les produits de condensation de gommes d'ester na- turelles avec des acides dibasiques comme les acides maléique, fumarique, phtalique, etc... avec ou sans réaction aves des éléments de résine synthétique comme le styrène, le méthylméthacrylate, etc...
Des exemples caractéristiques de matières plastiques synthétiques comprennent les polymères de condensation et les polymères d'addition. Des po- lymères de condensation convenables sont'les polyamides, c'est-à-dire les ami- des copolymères d'acide adipique avec l'acide sébacique et l'hexaméthylènedia- mine (Nylon 10001), etc...; les polyesters, par exemple le téréphtalate de po- lyglycol (Dacron), etc...; les polyamides de copolyesters, par exemple les co- polymères d'acide adipique et d'hexaméthylène-diamine avec l'éthylène glycol, ete...;
les produits de condensation de formaldéhyde ou d'époxydes avec l'urée, la mélamine, les phénols ou leurs mélanges, par exemple les produits de poly- condensation du diméthylol-phénol avec un excès de formaldéhyde (Bakelite), la diméthylol-mélamine (Melmac) etc.., les polymères contenant du silicium obtenus par réaction d'alkyl- ou d'aryl-silanes bifonctionnels l'un avec l'autre et avec des glycols ou diamines, par exemple le poly-phénol-siloxane (Silicones) etc..; les produits de condensation de dihalogénures d'alkyle avec le sulfure de sodium et les produits d'oxydation de dimercaptans, par exemple le bisul- fure de polyhexaméthylène (Thiokol), etc.
Des exemples de polymères d'addition sont notamment les polymères de dérivés de vinyle et vinylidène et d'éthylènes substituées supérieures, par exemple le polyéthylène (Polythène), le polystyrène (Styron), le chlorure de
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polyvinyle(Geon), le chlorure de polyyinylidene (Saran), l'acétate de polyvi- nyle (Vilylite), le polytétrafluoroéthylène (Teflon), le polytrifluoro-mo- nochlorc. -'éthylène (Kel-F), etc ...les polymères de dérivés de l'acide acry- lique et aes acides acryliques substitués, par exemple le polyméthylméthacry- late (Lucite), le polyacrylonitrile (Orlon), etc..., les polymères de composés allyliques, par exemple le chlorure de polyallyle, les esters de polyallyle;
les copolymères de chlorure de vinyle et d'acrilonitrile (Igelite, Dynel, etc.) les polymères contenant des groupes uréthane, par exemple les produits d'addition du phénylène-diisocyanate avec les glycols (Desmodur); les poly- mères d'oxyde d'éthylène et d'autres époxydes par exemple le polyoxyéthylène (Carbowax), les produits de polymérisation de diènes comme le butadiène, 3'isoprène, le chloroprène, par exemple le polybutyldiène (Perbunan) le poly+ isoprène (caoutchouc), le polychloroprène (Néoprène) ; etc..
Tous ces produits de polymérisation peuvent être employés seuls ou en mélanges pour former les nouveaux poinçons et matrices en matière plastique de la présente invention. Si on le désire, es adjuvants peuvent être incorpo- rés aux produits de polymérisation, par exemple des plastifiants, des charges, des matières colorantes, etc.
Pour mieux faire ressortir les avantages et les possibilités de la nouvelle presse pour matières détergentes, on d'écrira ci-après, avec référence aux dessins annexés, une forme préférée de.l'invention. D'autres formes de l'in- vention utilisant les mêmes principes ou des principes équivalents peuvent être utilisées et des changements peuvent être apportés à la construction de l'ap- pareil sans s'écarter de la présente:invention.Dans les dessins, où les mêmes chiffres de référence sont utilisés pour désigner des pièces correspondantes dans les différentes figures :
Fig. 1 est une vue en perspective avec arrachements d'un appareil suivant l'invention.
Fig. 2 est une vue de face d'un poinçon en matière plastique.
Fig. 3 est une vue en coupe du poin son de la Fig. 2 prise suivant la ligne
3-3 dans le sens indiqué par les flèches.
Fig. 4 est une vue en coupe des poinçons et de la matrice en ma- tière plastique montrant la position relative des éléments avant que les poin- çons soient rapprochés l'un de l'autre pendant la course de pressage.
Fig. 6 est une vue fragmentaire d'un croisillon à matrices montrant une matrice, une cavité et un doublage de matière plastique, et
Fig. 7 est une vue partielle en coupe à plus grande échelle de la matrice et du doublage représentés sur la fige 6, prise suivant la ligne 7-7 dans le sens indiqué par les flèches.
L'appareil représenté comprend des poinçons et une matrice en matière plastique pour le pressage de barres de matière détergente de forme générale rectangulaire. Toute autre forme ronde, ovale, carrée,. circulaire, etc. peut être pressée avec une matrice et des poinçons appropriés. Les ensembles poinçons-matrice 'susceptibles de fournir des barres de formes diverses sont équi- valents à l'ensemble représenté sur le dessin et rentrent dans le cadre de la présente invention.
La Fig. 1 représente un appareil pour presser une matière détergen- te en forme de barres et de pains. Le chiffre 10 désigne un croisillon cruci- forme à matrice monté de façon à pouvoir tourner dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre autour d'un axe perpendiculaire aux droites passant par le milieu de chaque paire de bras opposés du croisillon et au :point d'in- tersection. Chaque bras contient une matrice 11 avec une cavité rectangulaire 12, la direction de la cavité étant parallèle à l'axe de rotation du croisillon.
Un dispositif (non représenté )est prévu pour faire tannel le croisillon de 360 par 90 à la fois.
Une boite de guidage 14 dont les parois latérales 15 sont écar- tées d'une distance approximativement égale à la longueur d'une cavité est
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placée au voisinage du croisillon. La partie supérieure de:la boite de guida- ge est fermée par une paire d'arrêts 16. Un épaulementl 8 est placé en-dessous de ces arrêts à une certaine distance égale à la largeur d'une cavité. Les arrêts, l'épaulement et les parois latérales de la boîte de guidage forment ensemble un orifice ayant approximativement la même section transversale que la largeur d'une cavité. Cet orifice s'étend à une courte distance de la boî- te de guidage dans la direction du croisillon.
La boîte de guidages est placée de telle manière que l'orifice se trouve dans 1'alignement horizontal de chaque cavité lorsque celles-ci atteignent la position inférieure du croisillon après chaque rotation de 90 . Un poussoir 20 animé d'un mouvement de va-et-vient ho- rizontal est placé dans l'alignement de l'orifice et peut entrer et sortir de la boite de guidage.
Un poussoirvertical 22 peut monter et descendre dans la boîte de guidage. Une courroie transporteuse d'alimentation 21 montée sur des rouleaux 24 dont l'un (non représenté) est entraîné de façon positive, pénètre par son extrémité avant dans la boite de guidage 14. Le poussoir 22 peut prendre al- ternativement une position inférieure à l'extrémité avantdela courroie transpor- teuse et une position dans l'alignement de l'épaulement.
AU voisinage du croisillon et 90 plus loin que ,son point le plus bas, se trouvent une paire de poinçons associés 26 eh matière plastique ayant sensiblement la même section transversale et pouvant exécuter un mouvement de va-et-vient horizontal dans chacune des cavités 12 sz présentant devant eux après rotation du croisillon.
Un poussoir horizontal à va-et-vient 28 est placé près du croisillon dans l'alignement horizontal d'une cavité se trouvant dans la position supérieu- re du croisillon. Le poussoir 28 peut pénétrer successivement dans chacune des cavités après rotation du croisillon. Une courroie d'enlèvement 30 est placée sous la cavité supérieure, du côté du croisillon opposé au poussoir et entraî- ne les pains pressés de détergent 31 (un seul est représenté) vers l'atelier d'emballage ou un endroit analogue.
Sur les Figs. 2 et 3, un poinçon 26 en matière plastique est repré- senté sous la forme d'un bloc dont le corps comporte une surface de travail ou face en creux 32. La partie périphérique de cette face en creux est incurvée vers l'extérieur et rejoint les parois latérales 34 par une arête mince 26., Si on le désire, des marques de fabrique, le nom de l'entreprise ou des inscrip- tions analogues peuvent être réservés en relief ou gravés dans la face de tra- vail 32 pour frapper la barre d'une inscription correspondante.
Le poinçon 26 est fixé à une plaque de montage 38 de manière appro- priée, par exemple par des vis 40. La plaque 38 est fixée à un arbre 42 d'une presse à détergents.
Les Figs. 4 et 5 mqntrent un ensemble en matière plastique compre- nant une matrice 11 et une paire de poingons en matière plastique relativement mobiles 26. Comme représenté sur le dessin, la matrice est plus grande que les poinçons, pour former un espace libre 46 permettant le passage des poinçons dans la matrice. La grandeur de cet espace libre a été exagérée dans le dessin pour plus de clarté.
Sur la Fig. 4, les poinçons sont représentés en position intermé- diaire de la course de pressage. La Fig. 5 montre les poinçons à la fin de la course de pressage.
Sur les Figs. 6 et 7 on voit une matrice 11 avec un doublage de ma- tière plastique 48 et une cavité 12. La matrice il comprend deux parties 50 ét 52 jointes l'une à l'autre en 54 et maintenues de façon convenable par exemple par des vis 56. Comme le montre plus clairement la Fig. 7, la surface de ma- trice 11 qui définit la cavité 12 est munie d'une rainure ou d'une encoche 58, c'est-à-dire que cette encoche s'étend surtout le périmètre de la cavité 12 de la matrice 11. La surface extérieure du doublage 48 en matière plastique est munie d'unenervure périmétrique 60 d'unepièce avec le doublage. Pour assembler les parties de la matrice, il suffit d'enlever la partie 52 de la partie 50 de la
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matrice, d'introduire le doublage 48, de replacer la partie 52 et d'introduire et de serrer les vis 56.
La nervure 60 du doublage 48 se place fermement dans l'encoche 58 et maintient le doublage en position.
Chacun des poinçons associés 26 est de préférence entièrement fait d'une matière plastique comprenant les polyamides de condensation de l'acide adipique avec l'acide sébacique et l'hexaméthylènediamine (Nylon 10001), mais n'importe quelle autre matière plastique définie plus haut pourrait être uti- lisée. En outre, l'invention s'étend aux presses pour détergents dans lesquel- les les poinçons ne sont formés que partiellement de matières plastiques. G'est ainsi que les poinçons peuvent être en un métal ou un alliage métallique recou- vert d'une couche ou d'un enduit de matière plastique d'épaisseur appropriée.
Les poinçons faits entièrement ou partiellement des matières plas- tiques décrites peuvent être utilisés en association avec des matrices formées de métaux ou d'alliages de métaux. Cependant, dans la forme préférée de l'in- vention, les matrices sont entièrement formées de matières plastiques ou au moins partiellement formées de matières plastiques. G'est.ainsi que l'on peut utiliser des matrices métalliques dont les cavités sont doublées ou recouvertes d'une couche de matière plastique d'épaisseur appropriée, appliquée par exemple comme le montrent les Figs. 6 et 7.
Le fonctionnement de la presse pour détergents de l'invention est simple et sera décrit ci-après avec référence au pressage d'une ébauche de matière détergente malaxée, comprenant les savons sodiques d'acides gras su- périeurs mélangés. L'appareil utilisé pour le pressage comprend un doublage pour la cavité de la matrice et une paire de poinçons associés faits chacun d'une matière plastique comprenant les polyamides de condensation de l'acide adipique avec l'acide sébacique et l'hexaméthylène-diamine (Nylon 10001).
Ces matières présentent un module d'élasticité de 400.000 livres environ par pouce carré, (28.000 kg/cm2) une résistance à la compression de 4. 900 livres environ par pouce carré (340 kgLcm2) et une résistance à la flexion de 14.600 livres environ par pouce carré (lQ20 kg/cm2)
Des ébauches de matière détergente malaxée ayant une longueur de 3 1/2 pouces (88 mm) et , une largeur 'de 2 pouces (50 mm) sont introduites dans la boîte de guidage 1/4 par la courroie transporteuse en mouvement 21.
Le poussoir vertical 22 porte une de ces ébauches à, la partie supérieure de la boîte de guidage où l'ébauche est maintenue par la pression latérale des parois 15 de la boîte. Le poussoir 20 pousse l'ébauche dans l'orifice de la boîte de guidage où elle est maintenue par l'épaulement 18. La course ascendan- te suivante du poussoir vertical 22 porte une seconde ébauche à la partie su- périeure de la boîte de guidage et la course suivante vers l'avant du poussoir 20 pousse cette seconde ébauche dans l'orifice, faisant ainsi passer la pre- mière ébauche de la boite de guidage dans une cavité 12 à la partie inférieu- re du croisillon. Le croisillon tourne alors de 90 et l'ébauche est en posi- tion pour être comprimée entre les poinçons 26.
Les poinçons 26 sont rapprochés l'un de l'autre sous une pression suffisante par exemple 250 livres par pouce carré environ (17,5 kg/cm2) pour transformer et presser l'ébauche en un pain de détergent ayant la forme de la cavité définie par les poinçons et la matrice. Pendant que l'ébauche est mise en forme, le détergent chasse les bords amincis 36 des poinçons 26 vers l'ex- térieur contre le doublage 48 de la matrice Il. Comme ces extrémités amincies sont maintenues fermement contre le doublage, le détergent ne peut s'écouler et se rassembler dans l'espace libre 46.
Les poinçons sont ensuite retirés et le croisillon tourne à nou- veau de 90 en entraînant le pain en position supérieure, Le poussoir 28 chasse alors le pain de la cavité et celui-ci tombe sur la courroie d'enlè- vement 30.
Une matière lubrifiante, par exemple l'huile minérale, le carbitol, l'acide acétique, la glycérine, des solutions de sels etc...peut être utilisée si on le désire dans le pressage des matières détergentes à l'aide de l'appa-
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reil de l'invention. Si on utilise un lubrifiante celui-ci peut être appliqué avec avantage aux ébauches penoant que celles-ci sont transportées vers la boite de guidage par la courroie transporteuse 21. Il suffit d'employer une quantité très faible de lubrifiant, c'ést-à-dire environ une ou deux gouttes, appliquées à une ébauche de détergent sur cinq ou six.
La presse à détergents comprenant la matrice et les poinçons en salière plastique décrite ci-dessus peut servir à presser des barres et des pains de savons de toute composition connue. Suivant une caractéristique par- ticulière de l'invention, des barres et des ébauches comprenant des détergents synthétiques avec ou sans mélange de savons diacides gras peuvent être pressées sans adhérer aux poinçons et à la matrice.
Les ensembles poincons-matrice en matière plastique de la présente invention peuvent être fabriqués facilement et rapidement par des procédés in- dustriels connus. Les poinçons peuvent être exécutés par exemple par moulage par report, moulage par compression, moulage par injection, ,moulage "heatronic" moulage à froid, moulage sous piston, etc...
Le moulage par injection sous pression est cependant le procédé préféré pour la fabrication des nouveaux poinçons. Le moulage par injection est préféré parce que ce procédé permet d'obtenir des poinçons achevés plus rapidement que certains autres procédés mentionnés. En outre, le moulage par injection permet de récupérer et de réutiliser presque 100% des déchets dans les opérations de moulage suivantes. La vitesse et le réemploi des déchets font du moulage par injection une opération très économique.
Les détails du procédé et des appareils utilisés par le moulage par injection ne doivent pas être décrits en détail pour les besoins de l'in- vention. Il y a lieu de noter cependant qu'en général la matière plastique à mouler est d'abord chauffée dans une chambre ou cylindre plastifiant pour l'amener à l'état visqueux. La matière est ensuite chassée par un piston mû mécaniquement ou hydrauliquement, par un orifice clans la cavité d'un moule re- lativement froid où la matière prend la forme désirée par solidification. En- suite, lorsque le piston reprend sa position première pour amener une nouvel- le quantité de matière, le moule est ouvert et le poinçon durci est éjecté.
Comme ce procédé permet de fabriquer un grand nombre de poinçons similaires, il est relativement facile, lorsqu'un poinçon est mis hors service, de le remplacer par un autre exactement semblable. En outre, on réalise de gran- des économies sur la main d'oeuvre, parce que la fabrication d'une réplique précise d'un poinçon en matière plastique n'exige pas de longues et minutieu- ses opérations manuelles comme pour les poinçons métalliques.
Les poinçons en matière plastique permettent de réaliser encore d'autres économies parce que les frais de production et d'entretien de ces poinçons sont beaucoup moins élevés que pour les poinçons métalliques. Par exem- ple les frais de fabrication et d'entretien de poinçons en matière plastique en fyoln 10001 pour 25 à 35 presses pour détergents, calculés sur la base d'un service d'un an; est approximativement le tiers ou le quart des frais de fa- brication et d'entretien de poinçons en métal Monel de grandeur et de forme comparables.
En outre, les lubrifiants utilisés pendant l'opération de pressage n'entraînent pas la contamination des détergents pressés dans des ensembles en matière plastique comme c'est le cas pour leas détergents pressés dans des ensembles en métal. L'emploi d'un lubrifiant est généralement nécessaire pour empêcher que des morceaux de détergent adhèrent aux poinçons et s'y accumulent au détriment de la netteté des surfaces des pains ultérieurement pressés.
Des expériences ont montré que les lubrifiants utilisés pour le pressage des détergents dans des ensembles poinçons-matrice en métal, détermi- nent non seulement la corrosion des pièces métallique mais réagissent également avec le métal en formant des composés chimiques qui contaminent le détergent.
Cette contamination provoque des altérations locales de la couleur et accélè-
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rent le ranci-- -emen-L-1 du détergent. En outre, il en résulte souvent une dégra- dation indésirable des matières parfumées incorporées au détergent.
Les barres et les pains de détergent, pressés dans les ensembles enmatière plastique de la présente invention, ne sont pas contaminés parce gur les lubrifiants sont inertes à l'égard des matières plastiques . D'autre part, les pains pressés ne présentent aucun signe de dégradation des parfums
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ou ;:',0 ra.1cissement, pas plus qu'ils ne sont tachés ou décolorés localement, même <,,-:près unes.lo.-4gue conservation.
En utilisant l'appareil de la présente invention, il est possible de presser de grands nombres de barres et de pains de détergent en leur don- nant une grandeur et une forme uniformes, une surface lisse et un vif éclat.
Certaines des matières plastiques décrites dans le présent mémoi- re sont exposées au grippage lorsque des pièces séparées, en cette matière plastique, sont placées en contact par frottement ou pression. Par conséquent, les matières plastiques utilisées pour la fabrication des ensembles poinçons- matrice de l'invention seront choisies de préférence pour que la matière plas- tique formant les poinçons ne grippe pas au contact de la matière plastique uti- lisée pour la matrice.
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Les rac j,fi cations peuvent être apportées aux détails de formes de réalisation préférées de l'invention, sans s'écarter de l'esprit de celle-ci.
R E V E N D 1 C A T 1 0 N S
1. Elémént conformateur pour le pressage de matières détergentes en forme de barres et de pains, caractérisé en ce qu'il comprend une face de travail en matière plastique polymère d'un poids moléculaire élevé.
2. Elément conformateur destiné à être employé avec un élément con- formateur associé pour presser des matières détergentes en forme de barres et de pains, caractérisé en ce qu'il comprend un corps avec une cayité principale et une face de travail, ledit élément étant fait de matière plastique compre-
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nant un polymère à poids moléculaire. élevé caractérisé par un module d'élas- ticité qenoris entre SxlO 4 et 5xl06 livres .par pouce carré, (35.000 et 3.500.000 kg/cm2), une résistance à la compression comprise entre 4.900 et 35.000 livres par pouce carré 340 et 2.450 kg/cm2) et une résistance à la flexion comprise entre 8.000 et 20. 000 livres par pouce carré environ (560 et
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1400 kg;
, C111r'2), possédant une résistance élevée à la fatigue et incerte à l'ac- tion des matières détergentes pressées.
3. blâment conformateur destiné à être employé avec un élément con- formateur associé pour presser des matières détergentes en forme de barres et de pains, caractérisé en ce qu'il comprend un corps avec une cavité principale et une face de travail, cet élément étant formé d'une matière plastique compre- nant les polyamides de condensation des acides adipique et sébacique avec l'he- xaméthylène-diamine caratérisés par un module d'élasticité de 400.000 livres par pouce carré (28.000 kg/cm2), une résistance à la compression de 4.900 li-
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vies par pouce carré (3 .0 kg, con2) et une résistance a la flexion de 14.600 livres par pouce carré environ (1C2C kg cm2).
4. Ensemble poinçons-matrice pour presser des matières détergentes en forme de barres et de pains, caractérisé en ce qu'il est fait en matière plastique et comprend une paire de poinçons associés relativement mobiles et une matrice disposée de façon à coopérer avec les poinçons, la matière plasti-
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que comprenant un polymère a. poids moléculaire élevé caractérisé par un module d élasticité coispris entre 5a101r et 5xlû6 livres par pouce carré (35.000 et 3.500.000 kg..cm2),, une résistance a. la compression comprise entre .,.900 et 35.000 livres par pouce carré (3.' 0 et 2.450 kg/cïH.) et une résistance à la flexion comprise crtre 8.000 et 20.000 livres par pouce carré environ (560 et
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1.CO kg/ c."112) possédant une rosi;-, tance élevée à la fatigue et inerte à l'ac- tiondes matière;:
détergentes pressées.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PRESS FOR DETERGENT MATERIALS.
The present invention relates to a press for shaping detergent materials into the shape of bars and loaves, and particularly relates to punches and dies made partially or wholly of plastics.
One type of press for shaping detergent materials into bars and loaves comprises an assembly of two associated punches and a die, mounted so as to cooperate in a press or stamping machine.
The punch-die sets of these devices are formed entirely from various types of metals and alloys, eg steel, iron; copper, aluminum, Monel metal, etc. Punches and dies made from these metals, although widely used in the detergent industry, have certain drawbacks and limitations in use which reduce their utility and value for the industrial pressing of detergents.
The construction of metal punches, for example, requires careful and time-consuming machining and manual labor. When a punch wears out or breaks, it is difficult to replace it with an identical punch since this must also be individually formed by hand.
An inherent disadvantage of metal punch-die sets
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is the fact that a certain quantity of IDBtiè #. # tergarte is ed: lawé entreJ.es sur, these working elements during pressing and passes through the free space between the punches and the inner walls of the die in producing burrs.
After a while, some of the detergent burrs build up on the surfaces of the punches and make the surfaces of the subsequently pressed loaves irregular. Cleaning of punches and die
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to remove such burrs requires stopping the press and requires a considerable intervention of apparatus which increases the costs of labor and manufacture.
We have discovered. now that the disadvantages of pressing detergent materials by means of metal punches and dies can be avoided or substantially reduced by pressing the detergent into a punch-die assembly made of some special organic plastics.
These plastics' include high molecular weight polymers characterized by a modulus of elasticity between 5x10 and 5x10 pounds per square inch (35,000 and 3,500,000 kg / cm2) and preferably between 2xl05 and and 8x105 pounds per square inch ( 140,000 and 560,000 kg / cm2). These plastics also have a compressive strength of between 4,900 and 35,000 pounds per square inch (340 and 2,450 kg / cm2) and preferably between 15,000 and 25,000 pounds per square inch (1050 and 1750 kg / cm2). cm2) and a flexural strength of 8,000 to 20,000 pounds per square inch (560 to 1400 kg / cm2), preferably 10,000 to 15,000 pounds per square inch (700 to 1050 kg / cm2).
These plastics are further characterized by their great resistance to fatigue and their inertia to the action of pressed detergents and to pressing solutions, for example water, aromatic oils, solvents, glycerin, salt solutions, etc.
The novel plastic punches and dies of the invention are strong and resistant and can be mounted quickly in known presses. These punches and dies are extremely simple and can be produced quickly and economically by industrially feasible and high-performance processes and machines.
The particular plastics used to form the novel punches and dies of the invention can be selected from a relatively large number of suitable materials. Broadly speaking, suitable plastics include natural and synthetic high molecular weight polymers possessing the physical properties - modulus of elasticity, compressive strength, etc. - cited above.
Examples of natural polymers include cellulose esters and ethers, eg cellulose nitrate (Pyrolin), cellulose acetate (Plastacele), cellulose propionate (Tenite), ethyl cellulose (Ethocel) ), etc ...; condensation products of formaldehyde, glycoxal, and epoxides with protein materials such as casein, soy protein, zein etc ...; the condensation products of natural ester gums with dibasic acids such as maleic, fumaric, phthalic acids, etc., with or without reaction with synthetic resin elements such as styrene, methyl methacrylate, etc.
Typical examples of synthetic plastics include condensation polymers and addition polymers. Suitable condensation polymers are polyamides, i.e. copolymeric amides of adipic acid with sebacic acid and hexamethylenediamine (Nylon 10001), etc ...; polyesters, for example polyglycol terephthalate (Dacron), etc ...; polyamides of copolyesters, for example copolymers of adipic acid and of hexamethylenediamine with ethylene glycol, etc .;
condensation products of formaldehyde or epoxides with urea, melamine, phenols or their mixtures, for example the products of polycondensation of dimethylol-phenol with an excess of formaldehyde (Bakelite), dimethylol-melamine ( Melmac) etc., polymers containing silicon obtained by reaction of bifunctional alkyl- or aryl-silanes with each other and with glycols or diamines, for example poly-phenol-siloxane (Silicones) etc ..; condensation products of alkyl dihalides with sodium sulfide and oxidation products of dimercaptans, for example polyhexamethylene bisulfide (Thiokol), and the like.
Examples of addition polymers are in particular polymers of vinyl and vinylidene derivatives and of higher substituted ethylenes, for example polyethylene (polythene), polystyrene (Styron), chloride of
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polyvinyl (Geon), polyyinylidene chloride (Saran), polyvinyl acetate (Vilylite), polytetrafluoroethylene (Teflon), polytrifluoro-monochlorc. -'ethylene (Kel-F), etc ... polymers of derivatives of acrylic acid and substituted acrylic acids, for example polymethylmethacrylate (Lucite), polyacrylonitrile (Orlon), etc ... , polymers of allyl compounds, for example polyallyl chloride, polyallyl esters;
copolymers of vinyl chloride and of acrilonitrile (Igelite, Dynel, etc.) polymers containing urethane groups, for example the adducts of phenylene diisocyanate with glycols (Desmodur); polymers of ethylene oxide and other epoxides, for example polyoxyethylene (Carbowax), polymerization products of dienes such as butadiene, isoprene, chloroprene, for example polybutyldiene (Perbunan) poly + isoprene (rubber), polychloroprene (Neoprene); etc ..
All of these polymerization products can be used singly or in mixtures to form the novel plastic punches and dies of the present invention. If desired, adjuvants can be incorporated into the polymerization products, for example plasticizers, fillers, colorants, etc.
In order to bring out more clearly the advantages and possibilities of the new press for detergents, a preferred form of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Other forms of the invention using the same or equivalent principles may be used and changes may be made in the construction of the apparatus without departing from the present invention. In the drawings, where the same reference numerals are used to designate corresponding parts in the different figures:
Fig. 1 is a perspective view with cutaway of an apparatus according to the invention.
Fig. 2 is a front view of a plastic punch.
Fig. 3 is a sectional view of the sound point of FIG. 2 take along the line
3-3 in the direction indicated by the arrows.
Fig. 4 is a sectional view of the punches and plastic die showing the relative position of the elements before the punches are brought together during the pressing stroke.
Fig. 6 is a fragmentary view of a die spider showing a die, a cavity and a plastic backing, and
Fig. 7 is a partial sectional view on a larger scale of the die and the backing shown in fig 6, taken along line 7-7 in the direction indicated by the arrows.
The apparatus shown comprises punches and a plastic die for pressing bars of detergent material of generally rectangular shape. Any other round, oval, square ,. circular, etc. can be pressed with a suitable die and punches. The punch-die assemblies capable of providing bars of various shapes are equivalent to the assembly shown in the drawing and come within the scope of the present invention.
Fig. 1 shows an apparatus for pressing a detergent material in the form of bars and loaves. The numeral 10 denotes a cruciform die cross member mounted so that it can be rotated counterclockwise about an axis perpendicular to lines passing through the middle of each pair of opposing arms of the cross member and at: point of intersection. Each arm contains a die 11 with a rectangular cavity 12, the direction of the cavity being parallel to the axis of rotation of the spider.
A device (not shown) is provided to tannel the spider 360 by 90 at a time.
A guide box 14 whose side walls 15 are spaced apart by a distance approximately equal to the length of a cavity is
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placed in the vicinity of the cross. The upper part of the guide box is closed by a pair of stops 16. A shoulder 8 is placed below these stops at a distance equal to the width of a cavity. The stops, shoulder and sidewalls of the guide box together form an orifice having approximately the same cross section as the width of a cavity. This orifice extends a short distance from the guide box in the direction of the spider.
The guide box is positioned such that the orifice is in horizontal alignment with each cavity when they reach the lower position of the spider after each 90 turn. A pusher 20 moving in a reciprocating horizontal movement is placed in alignment with the orifice and can enter and exit the guide box.
A vertical pusher 22 can move up and down in the guide box. A feed conveyor belt 21 mounted on rollers 24, one of which (not shown) is positively driven, penetrates by its front end into the guide box 14. The pusher 22 may alternatively assume a position less than the front end of the conveyor belt and a position in line with the shoulder.
In the vicinity of the spider and 90 further than its lowest point, there is a pair of associated punches 26 of plastic material having substantially the same cross section and capable of performing a horizontal reciprocating movement in each of the cavities 12 sz presenting in front of them after rotation of the spider.
A horizontal reciprocating pusher 28 is placed near the spider in horizontal alignment with a cavity in the upper position of the spider. The pusher 28 can successively penetrate into each of the cavities after rotation of the spider. A take-off belt 30 is placed under the upper cavity on the side of the spider opposite to the pusher and carries the pressed loaves of detergent 31 (only one shown) to the wrapping shop or the like.
In Figs. 2 and 3, a punch 26 of plastic material is shown in the form of a block, the body of which has a working surface or recessed face 32. The peripheral part of this recessed face is curved outwards and joined to the side walls 34 by a thin ridge 26. If desired, trade marks, company name or similar inscriptions may be reserved in relief or engraved in the working face 32 for hit the bar of a corresponding inscription.
The punch 26 is attached to a mounting plate 38 in a suitable manner, for example by screws 40. The plate 38 is attached to a shaft 42 of a detergent press.
Figs. 4 and 5 include a plastic assembly comprising a die 11 and a pair of relatively movable plastic punches 26. As shown in the drawing, the die is larger than the punches, to form a free space 46 allowing the passage of the punches in the die. The size of this free space has been exaggerated in the drawing for clarity.
In Fig. 4, the punches are shown in the middle position of the pressing stroke. Fig. 5 shows the punches at the end of the pressing stroke.
In Figs. 6 and 7 we see a die 11 with a plastic lining 48 and a cavity 12. The die comprises two parts 50 and 52 joined to one another at 54 and held in a suitable manner, for example by means of screw 56. As shown more clearly in FIG. 7, the matrix surface 11 which defines the cavity 12 is provided with a groove or a notch 58, that is to say that this notch mainly extends the perimeter of the cavity 12 of the matrix 11. The outer surface of the plastic liner 48 is provided with a one-piece perimeter rib 60 with the liner. To assemble the parts of the die, simply remove part 52 from part 50 of the
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die, insert the lining 48, replace the part 52 and insert and tighten the screws 56.
The rib 60 of the liner 48 fits firmly into the notch 58 and holds the liner in position.
Each of the associated punches 26 is preferably made entirely of a plastic material comprising the condensation polyamides of adipic acid with sebacic acid and hexamethylenediamine (Nylon 10001), but any other plastic material defined above. could be used. Furthermore, the invention extends to presses for detergents in which the punches are only partially formed of plastics. Thus, the punches can be made of a metal or a metal alloy covered with a layer or coating of plastics material of suitable thickness.
Punches made wholly or partially of the plastics described can be used in conjunction with dies formed from metals or metal alloys. However, in the preferred form of the invention, the dies are formed entirely from plastics or at least partially formed from plastics. Thus, it is possible to use metal dies whose cavities are lined or covered with a layer of plastic material of suitable thickness, applied for example as shown in Figs. 6 and 7.
The operation of the detergent press of the invention is simple and will be described hereinafter with reference to the pressing of a preform of kneaded detergent material, comprising the sodium soaps of mixed top fatty acids. The apparatus used for pressing comprises a liner for the die cavity and a pair of associated punches each made of a plastic material comprising the condensation polyamides of adipic acid with sebacic acid and hexamethylenediamine. (Nylon 10001).
These materials exhibit a modulus of elasticity of about 400,000 pounds per square inch, (28,000 kg / cm2) a compressive strength of about 4,900 pounds per square inch (340 kgLcm2) and a flexural strength of about 14,600 pounds. per square inch (lQ20 kg / cm2)
Blanks of mixed detergent material having a length of 3 1/2 inches (88 mm) and a width of 2 inches (50 mm) are fed into the guide box 1/4 by the moving conveyor belt 21.
The vertical pusher 22 carries one of these blanks to the upper part of the guide box where the blank is held by the lateral pressure of the walls 15 of the box. The pusher 20 pushes the blank into the orifice of the guide box where it is held by the shoulder 18. The next upward stroke of the vertical pusher 22 carries a second blank to the upper part of the box. guide and the next forward stroke of the pusher 20 pushes this second blank into the orifice, thus causing the first blank of the guide box to pass into a cavity 12 at the lower part of the spider. The spider then turns 90 and the blank is in position to be compressed between the punches 26.
The punches 26 are brought together under sufficient pressure, for example, about 250 pounds per square inch (17.5 kg / cm2) to process and press the blank into a bar of detergent in the shape of the cavity. defined by the punches and the die. While the blank is being shaped, the detergent drives the tapered edges 36 of the punches 26 outward against the backing 48 of the die II. Since these tapered ends are held firmly against the liner, detergent cannot flow out and collect in the headspace 46.
The punches are then withdrawn and the spider rotates again by 90 bringing the bread to the upper position. Pusher 28 then pushes the bread out of the cavity and the latter falls onto the removal belt 30.
A lubricating material, e.g. mineral oil, carbitol, acetic acid, glycerin, salt solutions etc ... can be used if desired in pressing detergent materials using the appa-
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reil of the invention. If a lubricant is used, this can be applied with advantage to the blanks while they are transported to the guide box by the conveyor belt 21. It suffices to use a very small quantity of lubricant, that is to say. - say about one or two drops, applied to one in five or six blanks of detergent.
The detergent press comprising the die and the plastic salt shaker punches described above can be used to press bars and bars of soap of any known composition. According to a particular characteristic of the invention, bars and blanks comprising synthetic detergents with or without a mixture of di-fatty acid soaps can be pressed without adhering to the punches and to the die.
The plastic punch-die assemblies of the present invention can be easily and quickly manufactured by known commercial methods. The punches can be made, for example, by transfer molding, compression molding, injection molding, "heatronic" molding, cold molding, piston molding, etc.
Pressure injection molding, however, is the preferred method for manufacturing the new punches. Injection molding is preferred because this process achieves completed punches faster than some of the other processes mentioned. In addition, injection molding allows almost 100% of the waste to be recovered and reused in subsequent molding operations. The speed and re-use of waste makes injection molding a very economical operation.
The details of the process and apparatus used by injection molding need not be described in detail for the purposes of the invention. It should be noted, however, that in general the plastic material to be molded is first heated in a plasticizer chamber or cylinder to bring it to the viscous state. The material is then driven by a mechanically or hydraulically driven piston, through an orifice in the cavity of a relatively cold mold where the material assumes the desired shape by solidification. Then, when the piston returns to its original position to supply a new quantity of material, the mold is opened and the hardened punch is ejected.
As this process allows a large number of similar punches to be manufactured, it is relatively easy, when a punch is taken out of service, to replace it with an exactly similar one. In addition, great savings are made on labor, because the manufacture of a precise replica of a plastic punch does not require long and meticulous manual operations as with metal punches. .
Plastic punches provide further savings because the production and maintenance costs for these punches are much lower than for metal punches. For example, the cost of manufacturing and maintaining fyoln 10001 plastic punches for 25 to 35 detergent presses, calculated on the basis of one year's service; is approximately one-third or one-quarter of the cost of manufacturing and maintaining Monel metal punches of comparable size and shape.
Further, lubricants used during the pressing operation do not cause contamination of detergents pressed into plastic assemblies as is the case with detergents pressed into metal assemblies. The use of a lubricant is generally necessary to prevent pieces of detergent from adhering to the punches and accumulating there to the detriment of the surface sharpness of the subsequently pressed loaves.
Experiments have shown that lubricants used for pressing detergents into metal punch-die assemblies not only corrode metal parts but also react with the metal forming chemical compounds which contaminate the detergent.
This contamination causes local alterations in color and accelerates
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rent the rancid-- -emen-L-1 of the detergent. In addition, this often results in undesirable degradation of the fragrance materials incorporated in the detergent.
Detergent bars and bars, pressed into the plastics assemblies of the present invention, are not contaminated because the lubricants are inert to plastics. On the other hand, pressed breads show no signs of degradation of flavors.
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or;: ', 0 sharpening, nor are they locally stained or discolored, even <,, -: near some.lo.-4gue conservation.
Using the apparatus of the present invention, it is possible to squeeze large numbers of detergent bars and bars giving them a uniform size and shape, a smooth surface and a vivid luster.
Some of the plastics described herein are exposed to galling when separate pieces of this plastics material are brought into contact by friction or pressure. Therefore, the plastics used for the manufacture of the punch-die assemblies of the invention will preferably be chosen so that the plastic forming the punches does not seize on contact with the plastic used for the die.
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The explanations can be made to the details of preferred embodiments of the invention, without departing from the spirit thereof.
R E V E N D 1 C A T 1 0 N S
1. Shaping element for the pressing of detergent materials in the form of bars and bars, characterized in that it comprises a working face made of polymer plastic material of high molecular weight.
2. Shaping member for use with an associated shaping member for pressing detergent materials in the form of bars and loaves, characterized in that it comprises a body with a main cayity and a working face, said member being. made of compre-
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ning a molecular weight polymer. high characterized by a modulus of elasticity qenoris between SxlO 4 and 5xl06 lbs. per square inch, (35,000 and 3,500,000 kg / cm2), a compressive strength between 4,900 and 35,000 pounds per square inch 340 and 2,450 kg / cm2) and a flexural strength of between 8,000 and 20,000 pounds per square inch (560 and
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1400 kg;
, C111r'2), having a high resistance to fatigue and resistant to the action of pressed detergent materials.
3. Shaper for use with an associated shaping element for pressing detergent materials in the form of bars and bars, characterized in that it comprises a body with a main cavity and a working face, this element being formed of a plastic material comprising the condensation polyamides of adipic and sebacic acids with hexamethylenediamine characterized by a modulus of elasticity of 400,000 pounds per square inch (28,000 kg / cm2), resistance to compression of 4.900 li-
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lives per square inch (3.0 kg, con2) and a flexural strength of approximately 14,600 pounds per square inch (1C2C kg cm2).
4. Punch-die assembly for pressing detergent materials in the form of bars and loaves, characterized in that it is made of plastic and comprises a pair of relatively movable associated punches and a die arranged to cooperate with the punches. , the plastic material
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that comprising a polymer a. high molecular weight characterized by a modulus of elasticity ranging between 5a101r and 5x16 pounds per square inch (35,000 and 3,500,000 kg..cm2), strength a. compression of between .900 and 35,000 pounds per square inch (3.0 and 2.450 kg / cc) and a flexural strength of approximately 8,000 to 20,000 pounds per square inch (560 and
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1.CO kg / c. "112) having a rosi; -, high strength to fatigue and inert to the action of matter ;:
pressed detergents.
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