CN101076581A - 制备成形固体洗涤剂的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供连续铸造熔铸制品如肥皂、洗涤剂等的系统。其中，所述系统包括有利于熔铸组合物在其通过模具单元的过程中固化/铸造的水平或倾斜模具单元，和对熔体的流动提供阻力以确保在系统启动中没有气穴地均匀填充熔体的装置。

Description

制备成形固体洗涤剂的系统和方法

发明领域

本发明涉及连续浇铸熔铸组合物如肥皂、洗涤剂片等的系统和方法。具体地，本发明涉及连续铸造这种熔铸组合物的系统和方法，包括在熔体通过模具的过程中固化和成形熔铸组合物，模具有助于连续有效地装模和脱模以及产生各种各样铸造制品的灵活性。

背景和现有技术

通常已知肥皂或非肥皂洗涤剂基成形制品通过挤出或通过铸造途径来生产。挤出法通常包括压条机或挤出机来小心压缩和成形制品，并通过连续挤压肥皂/非肥皂洗涤剂通过挤出机，可以得到段或块的连续产生，它们随后可被模压和成形成片或条。

与允许肥皂或非肥皂制品生产连续运行的上述挤出途径相比，铸造途径通常用于生产具有高配方灵活性的肥皂如透明或半透明肥皂以及在挤出途径后不能被容易加工的具有高液体含量的那些。

US-A-2385322公开了用于固化和堆叠可被挤出并固化的材料的机器，包括挤出所述材料的装置、在挤出机材料被固化时接受和支撑它的装置、进给架到接受固化材料的位置的装置、在前一个架被装满时自动进给第二个架到所述位置的装置、切断挤出条的装置和进给架经过切断装置从而切断制品可被放在该架上的装置。系统基本上为高度机械化的复杂装模、固化和脱模系统。

GB-A-597322公开了制造肥皂条或片的改进方法，通过快速冷却熔化的63％肥皂以便在几秒内固化肥皂并且随后无需进行干燥操作，压条正在固化的肥皂，其中采取一个或多个步骤增加肥皂块在压条过程中被压缩的程度。重要地，上述方法教导了熔化肥皂的固化通过在大约几秒内快速冷却代替框架、平板或条式冷却来实现。这种快速冷却产生牢固和坚硬并具有对于满意压条和模压而言充分硬度和塑性的肥皂。

EP-A-321179公开了铸造肥皂或洗涤剂的方法，其中液态或半液态肥皂被装到柔性薄膜制成的包装袋内使得材料占据整个包装袋。然后紧紧地密封包装袋以挤出空气并使材料在包装袋内凝固得到在袋中铸造的片。这种方法有助于产生一连串的包装肥皂袋。但是，该方法虽然称作连续铸造方法，但是需要密封和压缩单个袋，理应明显降低生产率。此外，该方法基本上要求使用可延伸或可收缩聚合物以避免铸造片上皱纹的形成。

WO-A-03/0125110提到铸造肥皂等的另一连续方法，包括步骤：(i)用可铸造组合物的熔体填充柔性材料的连续管，此时管用作组合物的套使得能得到所需的填充套横截面面积，即与其周长无关，(ii)通过在合适的模具中或模具上冷却所述套来固化和同时成形所述熔体。该方法产生能被切成块/片并任选地流动修光的在套中铸造的段。

从上文明显看出，现有技术的已知铸造方法可被分类成间歇法或至多半连续法，因为填充包装袋的冷却被建议为独立的单元操作。此外，需要填充包装袋的独立成形，这同样是复杂的，并增加了生产时间。因此，尽管现有技术中目前可用的铸造途径确实能在具有高水含量和/或有益试剂含量的配方中提供更大灵活性，但发现与挤出方法相比，由于它们操作上的间歇或至多半连续模式，这些途径费力费钱。

还开发了包括机械化装模和脱模机构或柔性模具的方法，其中材料在模具中凝固并与模具材料一起被切割，但这种方法也包括分开的填充、凝固和脱模/切割阶段以得到成形条，导致控制复杂。这种方法还影响生产率，并由于需要复杂机械和设备而需要高的成本投资。

在我们的共同待审申请1218/MUM/2003中，公开了一种用于连续铸造熔铸制品如肥皂、洗涤剂等的新系统，包括(i)可基本垂直布置的模具单元以有利于在通过所述模具单元的向上运动中熔铸组合物的固化/铸造；(ii)所述模具单元在其下端可操作地连接到熔铸组合物的供应源上，和(iii)控制模具单元中熔体温度的装置，以在熔体从所述模具底部朝其顶部通过的过程中实现所需的固化和成形，其中顶部适合于喷出形成的铸造制品。

在该共同待审申请中，公开了加套模具的垂直布置和填充模具以从底部连续铸造到从顶部排出铸造/成形条是必需的，以便提供模具套的均匀和完整填充并获得没有气穴问题和/或在启动过程中不要求任何再循环的一致制品形式。

在广泛试验后，本发明人目前发现，并不必需为了完全填充模具而使模具处于基本垂直方向上，可由基本水平或倾斜模具以一致性方式产生没有气穴问题和/或启动中任何再循环的高度均匀形状的连续铸造条和制品。

本发明人通过提供对启动阶段中熔化溶液的流动产生阻力的装置解决了用所述熔化溶液填充水平或倾斜模具的不均匀问题和铸造条中气穴的可能后续问题。

发明目的

因此，本发明的基本目的是提供用于铸造凝固材料包括非快速凝固材料如肥皂、洗涤剂片、除臭剂、糖果等的简单连续系统和方法，该方法能避免本领域中目前可用的间歇铸造方法和/或半连续铸造方法的限制。

本发明的另一目的是提供简单和节约成本的连续铸造系统和方法，其能在线连续生产成形制品如肥皂、洗涤剂片等，不需要用于在模具中制品冷却和成形的独立单元操作，并且有助于肥皂在简单通过选择性冷却-模塑单元的过程中使熔化的肥皂固化和成形。

本发明的另一个目的是提供连续铸造和成形肥皂、洗涤剂制品的简单有效系统和方法，其在控制制品形式的特性方面有更大灵活性，所述特性比如为获得特殊质量制品所要求的那些，所述特殊质量制品如具有高溶剂含量的肥皂，例如透明或半透明铸造条和/或掺入有利的益处/美观试剂的肥皂。

本发明的还一个目的是提供连续铸造和成形可铸造制品如肥皂、洗涤剂等的系统和方法，其涉及最少的劳动力和有利于各种各样的铸造和成形条的自动化生产。

本发明的还一个目的是提供制品如肥皂/洗涤剂等的连续铸造系统和方法，其通过仅仅替换系统中的模具单元来帮助获得各种条形状，从而提供这种制品连续铸造的更大灵活性和便利性。

本发明的另一目的涉及提供连续铸造肥皂/洗涤剂的系统和方法，其能避免浪费和再循环需要，并有助于节约成本地连续在线生产成形条/制品。

本发明的还一个目的是提供连续生产铸造制品的系统和方法，其能以所需的水平和/或在所需的位置/分散处选择性地掺入着色/益处/美观试剂到形成的制品内，不会破坏连续生产，从而克服了在常规铸造方法包括目前可用的间歇或半连续方法中加入这类益处/美观试剂时的限制。

本发明的又一个目的是提供在确保制品在水平方向上离开模具的同时连续铸造熔铸配方的系统和方法，从而使下游操作如成形、冲压和切割简单有效，所述下游操作优选在沿水平方向的平面上进行。

发明概述

因此，根据本发明的一个方面，提供连续铸造熔铸制品如肥皂、洗涤剂等的系统，包括：

i.基本水平或倾斜的模具单元，有利于熔铸组合物在其通过所述模具单元过程中固化/铸造，所述模具单元在其进口端处可操作地连接到熔铸组合物的供应源上；

ii.控制模具单元中熔铸组合物温度的装置，以在所述组合物从所述模具进口端朝其出口端通过的过程中实现所需的固化和成形，所述出口端适合于喷出所形成的铸造制品；和

iii.对熔铸组合物的流动提供阻力的装置，以确保在所述系统的启动过程中在模具中均匀填充所述组合物且基本没有气穴。

用于连续铸造熔铸制品的所述系统可有利地包括设在成形模具前面以提高冷却效率和通过量的高表面积热交换器。

优选地，本发明的系统包括：

i.水平布置的模具单元，所述模具单元在其进口端处可操作地连接到熔铸组合物的供应源上；

ii.控制模具单元中温度以获得所需冷却的装置，包括位于模具上的冷却夹套，并具有连续供应冷却剂通过其中的装置，以在熔铸组合物从所述模具进口端到其出口端的通过过程中有利于在线冷却、固化和成形；和

iii.对熔铸组合物的流动提供阻力的装置，以确保在所述系统的启动过程中在模具中均匀填充所述组合物且基本没有气穴。

尤其优选熔铸组合物不受高热冲击，尤其在模具的进口端处。这优选通过在熔铸组合物从模具进口到出口端的通过过程中确保熔铸组合物上低的受控热梯度来实现。

根据本发明的另一个优选方面，用于控制模具中熔铸组合物温度的装置如冷却夹套经修改以产生选择性温度梯度或不同温度区域，所述组合物被允许在模具中通过所述温度区域。因此，有利于熔铸组合物的选择性温度控制，从而根据肥皂配方的构成实现所述固化和成形。

另外，为了有利于形成的制品在离开模具时脱模，优选靠近带夹套模具/铸造机出口设置加热区域以改善条的滑动和其通过量。

可选择性地提供模具在系统中的操作连接，以方便根据所需的铸造制品横截面用不同模具替换。

在本发明的上述优选系统中，带夹套模具选择性地包括用于在肥皂配方通过模具单元时的固化/成形过程中选择性注入益处/美观试剂到肥皂配方中的装置，这在已知的间歇以及常规粉浆浇铸系统的任何一个情况下都不能实现。重要地是，带夹套模具中变化温度梯度的可能性以及注入益处/美观试剂的这种措施共同有助于注入任何辅助材料到主条内同时保持它分凝，即使在连续铸造的情况下。铸造肥皂材料的粘度由于冷却会沿流动方向变化，因此，通过适当选择一个或多个注入点可使用具有各种粘度的注入材料。

重要地是，本发明的系统利用连续模制系统首次有效提供了能有利地利用熔体和模具表面之间相对流动来帮助肥皂在其通过选择性模具单元过程中的固化和成形。这明显不同于使装模和/或脱模机构机械化或使用柔性模具以允许材料凝固在模具中待与模具材料一起被切断的常规尝试。

对熔体流动提供阻力以确保在系统启动过程中在模具中均匀填充熔体且基本没有气穴的装置优选通过用固化的组合物填充向着模具出口端的模具一部分来实现。或者，可以在启动阶段在模具出口端处沿一定长度提供沿模具内壁具有类似于由固化的组合物所受阻力的摩擦阻力的任何机械装置，如活塞装置或插塞装置。靠近模具出口端提供流动阻力的长度优选等于或大于铸造组合物在稳态操作中已经基本固化的长度。

根据本发明的另一个方面，提供连续铸造熔铸组合物如肥皂、洗涤剂等的方法，包括：

(i)从进口端供应熔化的熔铸组合物通过具有温度控制装置的基本水平或倾斜的模具单元，并使组合物向着出口端在模具中通过，同时在该方法的启动过程中对熔铸组合物的流动提供阻力，和

(ii)控制模具温度，从而有利于组合物在模具中固化和成形成铸造制品，铸造制品从模具单元的出口端喷出。

根据本发明的优选方面，在熔铸制品如肥皂、洗涤剂等的上述连续铸造方法中，通过调节控制模具单元中温度的装置来控制模具单元温度以实现所需的铸造。尤其在带夹套模具具有用于连续供应冷却剂通过其中的装置的情况下，可调节冷却剂温度和/或它的路径来有利于在线差分冷却，以根据熔体组合物的类型促进固化和成形。

有利地，在本发明的上述方法中，利用基本水平或倾斜模具中肥皂熔体的控制填充实现铸造条的连续生产。发现在过程开始时对熔体流提供阻力的这种方法注意了任何气穴和不均匀填充问题。

如上所述，利用上述方法，可在熔体冷却过程中选择性调节冷却夹套中的温度和提供选择性温度梯度来实现铸造。刚好靠近成形条出口的带夹套模具的区域可通过加热机构被选择性加热以有利于条的非粘性地、容易地通过。

如果需要和当需要时，可通过可拆卸固定模具的简单变化来选择性改变模具的横截面，以通过连续方法得到具有所需横截面的成形条。这提供了通过简单途径和较少劳动力投资得到具有各种横截面的连续成形条的简单机制。

上述方法是简单的、节约成本的(避免了浪费和废物循环)，并确保了反复和连续生产成形条，避免了不均匀条和/或为了在生产中达到均匀性而循环制品。

因此，在线连续生产条的上述方法会有利于控制铸造过程中熔体冷却期间的温度梯度，从而有利于保持制品的所需形式和构成。此外，利用可能的选择性注入机构，益处/美观试剂或具有不同组成/颜色的肥皂如着色剂、提供条纹的浆液和/或益处试剂可在铸造过程中被引入到模具单元中，这在间歇过程情况下或在目前作为连续铸造方法的柔性套筒铸造情况下是绝对不可能的。按照本发明的上述方法，在连续铸造中，辅助材料包括肥皂可被连续注入到主条中，同时保持它分凝。铸造肥皂材料的粘度由于冷却而沿流动方向变化，因此，通过在铸造配方经过带夹套模具的过程中适当选择注入位置可使用具有各种粘度的注入材料。

使用本发明的上述系统和方法，可铸造不同的制品，如肥皂、洗涤剂、除臭剂或糖果，包括在高通过率下非快速凝固材料。方法尤其优选用于家庭和个人护理组合物，如肥皂和洗涤剂条。

任何常规熔铸洗涤剂组合物都适合本发明的方法。通过控制的连续铸造，这将允许高得多的理想配方灵活性。尤其优选的肥皂组合物包括饱和脂肪酸肥皂、洗涤剂活性物质和可能最高60％的水，有或没有其它添加剂和益处试剂。

适用于本发明的洗涤剂活性物质包括任何非皂类洗涤剂活性物质或不饱和脂肪酸的盐。非皂类洗涤剂活性物质适当地选自阴离子、非离子、阳离子、两性或两性离子表面活性剂或它们的混合物。

可在铸造过程中被掺入/注入的益处/美观试剂包括液态益处试剂/添加剂和液态皮肤益处物质如抗老化化合物、润肤剂、保湿剂和防晒剂。作为用于洗涤剂组合物中合适添加剂的增溶剂包括一元和多元醇，如丙二醇、山梨糖醇和甘油。

熔铸配方还可包含其它任选的成分，如毛发调节剂、填充剂、着色剂、香料、遮光剂、防腐剂、一种或多种水不溶性颗粒材料如滑石、高岭土、多糖和其它常规成分。

为了选择性固化和成形，可根据具有任何合适温度如最高120℃、优选在40℃和90℃之间的熔体调整模具温度。

附图简述

下文中联系非限制性附图1更详细地说明发明细节、发明目的和优点，附图1为根据本发明的连续在线生产肥皂/洗涤剂条的系统示意图。

如图1中所示，用于根据本发明的这种连续铸造的系统基本包括带夹套的模具(1)，其被管布置中管形式的冷却夹套(2)覆盖。环绕模具的冷却夹套设有冷却装置如冷却剂入口(3)和冷却剂出口(4)。冷却剂可被并流或逆流或错流泵送。图中所示的模具(1)被优选并选择性地水平布置，以有利于为了连续铸造而从模具的进口端水平进料肥皂熔体。对于铸造过程，为了有利于从进口端的这种模具进料，通过经由计量泵(7)可操作地连接模具进口(5)到肥皂熔体源(6)上将肥皂熔体通过进口计量送到模具(1)内。

根据本发明的优选方面，多个平行管与单独的冷却夹套一起使用，或可使用外壳冷却一系列管，如在多管式热交换器中。管优选为矩形或三角形节距。可使用合适的多头计量泵，或每个管单独的泵。

有利地，根据本发明的系统的优选方面，模制夹套适用于便于肥皂熔体在其从模具进口端经过并直到它作为成形条从出口离开的过程中有所需温度梯度。为此，可提供有效的温度控制器件，其可有助于根据要被成形的肥皂配方获得这种温度梯度。

系统还可包括相对于模具选择性布置的注入装置(8)，以在肥皂通过模具单元的过程中有利于选择性注入着色/益处/美观试剂或甚至不同组成/颜色的肥皂到肥皂中。重要地，温度梯度的选择性提供和注入装置的布置将有助于在获得具有不同构成、结构、特性和外观的成形条的在线连续生产方面的灵活性。

涉及上述系统的这种成形条的在线生产方法是简单和连续的。为了方便启动以用液态熔体有效均匀填充模具单元(1)，用固化的肥皂组合物(9)填充模具单元在出口端处的相当大模具长度(例如30-50％)。为了实施该方法，通过计量泵从模具单元的进口端连续供给肥皂熔体。然后，强制肥皂熔体通过模具单元(1)，并且在该过程中，在肥皂熔体通过模具的过程中在所需阶段将其选择性冷却到所需的程度，以有利于固化和成形，保持成形条的所需构成和特征。有利地，如上所述，根据肥皂组成和所需的特性/外观，各种着色/益处/美观试剂可通过注入被引入到在模具中运动的肥皂内。最后，成形条作为铸造条(10)从模具出口离开。

重要地，本发明的上述系统和方法有利地提供了肥皂/洗涤剂条等的连续铸造，其中在配方通过静态模具过程中实现配方的铸造，即固化和成形。这有助于连续模制系统的有利使用，此时在液体和模具材料之间存在相对的流动。

此外，通过本发明可得到冷却夹套中的温度梯度和在模制过程中注入颜色/益处/美观试剂的可能性，这在使用间歇方法或连续套筒铸造方法时是不可能的。因此，当使用本发明的连续铸造途径时，可获得相当大的制造灵活性以及制备各式各样配方的可能性，同时可确保获得所需的通过量。

水平或倾斜模具使本发明的系统更方便和实用，尤其当使用具有不同几何形状和空间布置的一组模具时。

通过本发明系统生产的固化条的切割和输送可通过在不同于模具出口方向的方向上输送它们来进行，例如，在垂直于模具的条出口的方向上。

现在将借助下面的非限制性实施例说明本发明。

实施例-1

如图1所示，在使用热水/蒸汽加热的带夹套容器中制备熔融肥皂。制备30kg肥皂的一批料。对具有圆形横截面和48mm直径的1.5米长水平模具设置4级冷却夹套，每个长约30cm。通过用固化的肥皂组合物在向着模具出口的0.5m内填充模具来开始铸造操作。使用齿轮泵泵送肥皂熔体通过模具。在第1冷却夹套中使用55℃的热水，在中间冷却夹套中使用25℃的水，在靠近出口的最后夹套中使用10℃的冷却的水。以～7kg/hr的速度连续铸造出具有可接受性质的固体肥皂条。

实施例-2

按实施例1进行试验，除了铸造～55kg熔融肥皂以外。对具有圆形横截面和48mm直径的3.6米长水平模具设置5级冷却夹套。以18-21kg/hr的速度连续铸造出具有可接受性质的固体肥皂条。

实施例-3

按实施例1进行试验，除了使用100kg肥皂以外。对具有圆形横截面和48mm直径的6米长水平模具设置9级冷却夹套。以大约35kg/hr的速度连续铸造出具有可接受性质的固体肥皂条。

Claims (12)

1.一种连续铸造熔铸制品如肥皂、洗涤剂等的系统，包括：

i.基本水平或倾斜的模具单元，以便于熔铸组合物在其通过所述模具单元的过程中固化/铸造，所述模具单元在其进口端处可操作地连接到熔铸组合物的供应源上；

ii.控制模具单元中熔铸组合物温度的装置，以在所述组合物从所述模具进口端朝其出口端通过的过程中实现所需的固化和成形，所述出口适用于喷出形成的铸造制品；和

iii.对熔铸组合物的流动提供阻力的装置，以确保在所述系统的启动过程中在模具中均匀填充所述组合物且基本没有气穴。

2.根据权利要求1的系统，其中模具单元被基本上水平布置。

3.根据权利要求1或权利要求2的系统，包括设在成形模具前面以提高冷却效率和通过量的高表面积热交换器。

4.根据前述权利要求中任意一项的系统，其中系统包括在组合物从模具进口到出口端的通过过程中确保组合物上有受控热梯度的装置。

5.根据权利要求4的系统，其中确保受控热梯度的装置包括两个或多个冷却夹套。

6.根据前述权利要求中任意一项的系统，其中系统包括靠近模具出口的加热区。

7.根据前述权利要求中任意一项的系统，其中模具适用于可拆卸的操作性连接以有利于用不同形状的模具代替它。

8.根据前述权利要求中任意一项的系统，包括在熔铸组合物通过模具时的固化/成形过程的过程中选择性注入益处/美观试剂到熔铸组合物中的装置。

9.根据前述权利要求中任意一项的系统，其中对熔体的流动提供阻力以确保基本没有气穴地均匀填充所述熔体的装置包括位于向着模具出口端的模具一部分中的一定量的固化的熔铸组合物。

10.一种连续铸造熔铸组合物如肥皂、洗涤剂等的方法，包括步骤：

(i)从进口端供应熔化的熔铸组合物通过具有温度控制装置的基本水平或倾斜模具单元，并使组合物向着出口端在模具中通过，同时在所述过程的启动过程中对熔铸组合物的流动提供阻力，和

(ii)控制模具温度，从而便于组合物在模具中固化和成形成铸造制品，制品从模具单元的出口端喷出。

11.根据权利要求10的方法，其中温度控制装置包括位于模具周围的夹套，并通过供应冷却剂通过所述夹套来控制组合物的温度。

12.根据权利要求10或权利要求11的方法，其中组合物包括饱和脂肪酸肥皂、洗涤剂活性物质和最多60％的水。