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Technisches Gebiet:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von mit Gas durchsetzter Seife aus mit Gas durchsetzter geschmolzener
Seife. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von mit Gas durchsetzter Seife, während das Schrumpfen oder die
Entwicklung von Einfallstellen beim Kühlen verhindert wird.
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Stand der Technik:
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Der
Anmelder der vorliegenden Erfindung hat zuvor in der JP-A-10-195494 ein Verfahren
zur Herstellung von mit Gas durchsetzter Seife vorgeschlagen, dass
das Erstarren von geschmolzener Seife umfasst, die eine große Anzahl
von Blasen in einem Gusshohlraum enthält, wobei der Schritt des Erstarrens
in einem hermetisch verschlossenen Hohlraum ausgeführt wird.
Das Verfahren hat zum Ziel, die Entwicklung von Hohlräumen oder
Vertiefungen in der erstarrten Seife zu verhindern.
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Entsprechend
dieses Herstellungsverfahrens wird es der Außenluft nicht erlaubt, in den
Hohlraum einzutreten, sodass die erstarrte Seife kaum an der Entwicklung
von Fehlerstellen oder Vertiefungen leitet. Jedoch gibt es noch
Raum für
die weitere Verbesserung beim Verhindern der Verringerung des Seifenvolumens aufgrund
der Kontraktion des Durchsetzungsgases beim Abkühlen geschmolzener Seife und
beim Verhindern der resultierenden Schrumpfung und/oder der Entwicklung
von Einfallstellen.
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Darstellung
der Erfindung:
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung von mit Gas durchsetzter Seife bereitzustellen, während das
Schrumpfen und/oder die Entwicklung von Einfallstellen beim Kühlen während der
Erstarrung der mit Gas durchsetzten geschmolzenen Seife verhindert
wird.
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Die
vorliegende Erfindung löst
die obige Aufgabe durch Bereitstellen eines Verfahrens zur Herstellen von
mit Gas durchsetzter Seife, das das Erstarren geschmolzener Seife
mit einer großen
Anzahl von darin verteilten Blasen in einem Gusshohlraum mit einer
vorgeschriebenen Form umfasst, wobei 1,05 oder mehr mal soviel geschmolzene
Seife wie das Zielvolumen der mit Gas durchsetzten Seife dem Hohlraum
zugeführt
wird und in einem komprimierten Zustand erstarrt wird, wobei das
Kompressionsverhältnis
der gasförmigen
Komponenten in der geschmolzenen Seife von 1,08 bis 2,5 beträgt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1(a), 1(b) und 1(c) sind aufeinander folgende Diagramme, die
die zu einer ersten Ausführungsform
des Verfahrens zur Herstellung von mit Gas durchsetzter Seife entsprechend
der Erfindung gehörenden
Schritte zeigen.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer Gussform, die in einer zweiten
Ausführungsform
des Verfahrens zur Herstellung von mit Gas durchsetzter Seife entsprechend
der Erfindung verwendet wird.
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3(a), 3(b), 3(c) und 3(d) sind
aufeinanderfolgenden Diagramme, die die zu einer zweiten Ausführungsform
des Verfahrens zur Herstellung von mit Gas durchsetzter Seife entsprechend
der vorliegenden Erfindung gehörenden
Schritte zeigen.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen
unter Verweis auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. 1(a) bis 1(c) zeigen in Folge die zur ersten Ausführungsform
des Herstellungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung
gehörenden
Schritte.
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Wie
in 1(a) gezeigt, weist eine in
dieser Ausführungsform
verwendete Vorrichtung eine Gussform auf, die aus einer unteren
Gussform 1 und einer oberen Gussform 2 sowie einem
Zuführabschnitt 3 besteht. Die
untere Gussform 1 besteht aus einem steifen Material wie
z.B. Metall und weist einen nach oben weisenden Hohlraum 11 auf.
Der Hohlraum 11 hat eine konkave Form in Übereinstimmung
mit der Unterseite und den Seiten einer mit Gas durchsetzten Seife
als Produkt. Eine Vielzahl von Verbindungslöchern 12 sind im Boden des
Hohlraums 11 gebildet, die den Hohlraum 11 mit
der Außenseite
der unteren Gussform 1 verbinden. Ein Klemmmechanismus 13 ist
an den Seiten der unteren Gussform 1 angebracht, der die
untere Gussform 1 und die obere Gussform 2 zusammenklammert.
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Die
obere Gussform 2 besteht auch aus einem steifen Material
wie z.B. Metall. Die obere Gussform 2 besteht aus einem
Deckel 21, einem Kompressionsteil 22, das an der
Unterseite des Deckels 21 angebracht ist und dessen Unterseite
in seiner Form der oberen Kontur der mit Gas durchsetzten Seife
angepasst ist, einem an der Oberseite des Deckels 21 angebrachten
Druckteil 23 und einem Einpassteil 24, das an
dem Druckteil 23 mit einem Zwischenraum angebracht ist
und mit dem Klemmmechanismus 13 der unteren Gussform 1 in
Eingriff steht.
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Der
Zuführabschnitt 3 weist
eine Einspritzdüse 31,
ein Schaltventil 32, einen Zylinder 33 und einen
in dem Zylinder 33 angeordneten Kolben 34 auf.
Der Kolben 34 ist so konzipiert, dass er in dem Zylinder 33 vor und
zurück
gleitet. Das Volumen der zuzuführenden
geschmolzenen Seife wird durch die Vorschubtiefe des Kolbens 34 bestimmt.
Die geschmolzene Seife wird in einem Aufbewahrungstank (nicht gezeigt)
aufbewahrt und durch eine Umlaufleitung (nicht gezeigt) zirkuliert,
während
sie durch den Aufbewahrungstank durchläuft. Der Fluss der geschmolzenen
Seife wird von dem Schaltventil geschaltet, um die zirkulierende
geschmolzene Seife in den Zylinder 33 einzuführen. Die
Trennung der geschmolzenen Seife in Gas und Flüssigkeit wird durch das Zirkulieren
der geschmolzenen Seife effektiv verhindert.
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Die
Herstellung von mit Gas durchsetzter Seife durch Verwendung einer
Vorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau wird nun beschrieben.
Geschmolzene Seife mit einer großen Anzahl von darin verteilten Blasen
wird dem Zylinder 33 des Zuführabschnitts 3 zugeführt. Dann
wird der Kolben 34 über
einen vorbestimmten Abstand geschoben, um die geschmolzene Seife
herauszudrücken,
wobei die geschmolzene Seife 4 durch die Einspritzdüse 31 in
den Hohlraum 11 der unteren Gussform 1 eingeführt wird.
Die geschmolzene Seife mit einer großen Anzahl von darin verteilten
Blasen kann z.B. durch das Verfahren zubereitet werden, das in der
JP-A-11-43699, vom
vorliegenden Anmelder eingereicht, in Spalte 2, Zeile 15 bis Spalte
5, Zeile 1 beschrieben ist. Verschiedene Gase sind zur Durchsetzung
der geschmolzenen Seife mit Gas einsetzbar. Insbesondere ist ein
inertes Gas, speziell ein nicht oxidierendes inertes Gas wie z.B.
Stickstoff, wirkungsvoll, um die Komponenten der geschmolzenen Seife
daran zu hindern, beim Erwärmen
durch Oxidierung zersetzt zu werden und schlechte Gerüche usw.
zu erzeugen.
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Die
geschmolzene Seife wird in den Hohlraum 11 in einer Menge
von mindestens dem 1,05-fachen, bevorzugt dem 1,1-fachen oder mehr,
besonders bevorzugt dem 1,15-fachen oder mehr des Zielvolumens der mit
Gas durchsetzten Seife zugeführt.
Die Schrumpfung und die Bildung von Einfallstellen aufgrund des
Abkühlens
der geschmolzenen Seife kann effektiv verhindert werden, indem das
genannte Volumen geschmolzener Seife mithilfe der später beschriebenen
Komprimierung der geschmolzenen Seife zugeführt wird. Es ist voraussagbar,
dass die Schrumpfung oder die Bildung von Einfallstellen beim Kühlen kaum
auftreten würde, wenn
eine größere Menge
von geschmolzener Seife als ein festgelegtes Volumen von mit Gas
durchsetzter Seife zugeführt
und komprimiert wird. Die charakteristische Eigenschaft der vorliegenden
Erfindung liegt in der Erkenntnis, dass solch ein unvorhersagbar
kleiner Überschuss
an Volumen, d.h. das 1,05-fache oder mehr des Zielvolumens der mit
Gas durchsetzten Seife, ausreicht, um effektiv die Schrumpfung oder
die Bildung von Einfallstellen beim Kühlen zu verhindern. Die obere
Grenze des zuzuführenden
Volumens geschmolzener Seife wird entsprechend den volumetrischen
Proportionen der in der geschmolzenen Seife vorhandenen Blasen geeignet
bestimmt. Z.B. wird geschmolzene Seife mit einem relativ großen Anteil
von Blasen beim Kühlen
zu einem stärkeren
Grad schrumpfen, sodass die Obergrenze des zuzuführenden Volumens angehoben
wird. Wenn die geschmolzene Seife einen relativ kleinen Anteil an
Blasen aufweist, ist die Obergrenze des zuzuführenden Volumens andererseits
relativ niedrig, da der Schrumpfungsgrad beim Kühlen nicht so hoch sein wird. Wenn
man beachtet, dass das Gesamtvolumen der Blasen in der geschmolzenen
Seife entsprechend dieser Ausführungsform
ungefähr
5 bis 70% ist, beträgt
eine bevorzugte Obergrenze des zuzuführenden Volumens das Dreifache,
insbesondere das Zweifache des Volumens der mit Gas durchsetzten
Seife. Es ist auch bevorzugt, dass die Obergrenze des zuzuführenden
Volumens das Dreifache, insbesondere das Zweifache des Volumens
der mit Gas durchsetzten Seife ist, um die Seife daran zu hindern,
während
der Herstellung oder der Verwendung aufgrund des Verlusts der Härte ihre
Form zu verlieren.
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Das
Volumen der geschmolzenen Seife variiert mit Druck und Temperatur.
Der Begriff „Volumen
der geschmolzenen Seife",
wie hierin verwendet, bedeutet das Volumen bei 25°C unter atmosphärischem
Druck.
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Es
ist bevorzugt, dass die geschmolzene Seife auf einer Temperatur
von 55 bis 80°C,
insbesondere 60 bis 70°C,
gehalten wird, wenn sie dem Hohlraum 11 zugeführt wird,
um zu verhindern, dass die geschmolzene Seife in der Spitze der
Einspritzdüse
erstarrt, während
gleichzeitig die Oxidierung der Seife und die Verschlechterung des
Dufts verhindert wird.
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In
diesem Zusammenhang wird die geschmolzene Seife bevorzugt bei einer
um 1 bis 20°C,
insbesondere um 2 bis 5°C
höheren
Temperatur als der Schmelzpunkt in den Hohlraum 11 eingespritzt,
und zwar aus demselben Grund.
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Es
ist bevorzugt, dass die in den Hohlraum 11 eingespritzte
geschmolzene Seife eine Viskosität
von 0,001 bis 50 Pa·s,
insbesondere 0,01 bis 10 Pa·s,
speziell 0,02 bis 5 Pa·s
aufweist. Bei einer Viskosität über der
Obergrenze ist das Einspritzen der geschmolzenen Seife in den Hohlraum 11 schwierig
und es wird eine Pumpe mit einer größeren Leistung benötigt, was
die Produktionsanlage größer macht.
Die untere Grenze der Viskosität
hängt praktisch
von der Viskosität
des in der geschmolzenen Seife enthaltenen Wassers ab. Die Viskosität der geschmolzenen
Seife wird wie folgt gemessen. Geschmolzene Seife wird in eine zylindrisches
Rohr mit einem Innendurchmesser von 10 mm und einer Länge von
1.880 mm eingegossen, das ein stromabwärts offenes Ende aufweist.
Das andere Ende (das stromaufwärts
gelegene Ende) des Rohrs ist mit einem Druckmesser versehen. Der
Druck bei einer Schergeschwindigkeit von 300–1 wird
abgelesen und die Schmelzviskosität wird aus dem abgelesenen
Wert entsprechend der Hagen-Poiseuille-Gleichung berechnet. Die
Hagen-Poiseuille-Gleichung
ist z.B. in Michael R. Lindeburg, Engineering Training Reference
Manual, 8. Ausgabe, Seiten 17–5
bis 17–6,
Professional Publications, Inc., Belmont, CA beschrieben. Die Messtemperatur
ist dieselbe wie die Temperatur der tatsächlich in den Hohlraum eingespritzten
geschmolzenen Seife.
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Bei
Vollendung der Zufuhr der geschmolzenen Seife 4 wird die
obere Seite der unteren Gussform 1 der oberen Gussform 2 verschlossen
und der an der oberen Gussform 2 angebrachte Einpassteil 24 wird
mit dem an der unteren Gussform 1 angebrachten Klemmmechansimus 13 in
Eingriff gebracht. Somit werden die beiden Gussformen befestigt.
Wie in 1b gezeigt, wird dann der an
der oberen Gussform 2 angebrachte Druckteil von einem vorgeschriebenen
Druckmittel (nicht gezeigt), wie z.B. einem Druckzylinder, nach
unten gedrückt,
um die geschmolzene Seife 4 im Hohlraum 11 auf
ein festgelegtes Volumen von mit Gas durchsetzter Seife als Produkt
zu komprimieren. Die geschmolzene Seife wird in diesem komprimierten
Zustand erstarren gelassen. Diese Vorgänge verhindern effektiv die
Entwicklung von Schrumpfungen und von Einfallstellen beim Kühlen der
geschmolzenen Seife, um Seifenstücke
mit einem zufriedenstellenden Aussehen bereitzustellen.
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Der
Druck (Manometerdruck) zum Komprimieren der geschmolzenen Seife
beträgt
gewöhnlich
ungefähr
0,005 bis 0,3 MPa, insbesondere ungefähr 0,05 bis 0,2 MPa, während er
in Abhängigkeit
davon variiert, das wievielfache des Zielvolumens an mit Gas durchsetzter
Seife das zugeführte
Volumen geschmolzener Seife ist.
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Das
Kompressionsverhältnis
der geschmolzenen Seife, d.h. das Kompressionsverhältnis der
gasförmigen
Komponenten in der geschmolzenen Seife (Volumen der gasförmigen Komponenten
vor der Kompression/Volumen der gasförmigen Komponenten nach Kompression)
beträgt
1,08 bis 2,5, bevorzugt 1,1 bis 2, vom Standpunkt der Verhinderung
des Ausbildens von Schrumpfungen oder Einfallstellen beim Kühlen, der Verringerung
der Kühlzeit
und der Verbesserung der Produktivität. Die gasförmigen Komponenten in der geschmolznen
Seife umfassen das Gas, das für
die Durchsetzung der geschmolzenen Seife verwendet wird, den in
der geschmolzenen Seife enthaltenen Dampf und ähnliches.
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Die
Erstarrungszeit der geschmolzenen Seife kann verkürzt werden,
indem die untere Gussform 1 durch ein vorgeschriebenes
Mittel, z.B. ein Kühlmittel
wie z.B. Wasser gekühlt
wird. Natürlich
ist spontane Kühlung
ausreichend. Wenn die Gussform mit Wasser gekühlt wird, beträgt die Wassertemperatur
bevorzugt ungefähr
5 bis 25°C,
um eine ungleichmäßige Verteilung
der Blasen beim Kühlen
zu verhindern.
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Die
geschmolzene Seife wird bevorzugt so erstarrt, dass die sich ergebende,
mit Gas durchsetzte Seife eine scheinbare Dichte von 0,4 bis 0,85
g/cm3, insbesondere 0,6 bis 0,8 g/cm3 aufweist. Dies ist bevorzugt, um die Fluidität der geschmolzenen
Seife sicherzustellen, die Kühleffizienz
zu verbessern, die Lösbarkeit
der mit Gas durchsetzten Seife aus dem Hohlraum 11 zu verbessern
und das Aussehen der sich ergebenden Seife zu verbessern. Solch
ein erstarrter Zustand kann z.B. erreicht werden, indem mit Gas
durchsetzte geschmolzene Seife aus 55 ml Stickstoffgas (unter atmosphärischem
Druck) und 90 ml einer Seifenmischung in den Hohlraum 11 bei
64°C zugeführt wird,
die mit Gas durchsetzte geschmolzene Seife auf 120 ml komprimiert
wird und die geschmolzene Seife in diesem komprimierten Zustand
erstarrt wird. Das Verfahren zum Messen der scheinbaren Dichte der
mit Gas durchsetzten Seife wird in den im Folgenden gegebenen Beispielen
beschrieben.
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Es
ist auch bevorzugt, dass die geschmolzene Seife auf solche Weise
erstarrt wird, dass der Anteil an Blasen (Poren) mit einer Größe von 1
bis 300 μm
im Gesamtporenvolumen in der resultierenden mit Gas durchsetzten
Seife (im Folgenden als Porenvolumenanteil bezeichnet) 80% oder
mehr betragen kann, um die Schaumfähigkeit zu verbessern und die
Seife daran zu hindern, bei Kontakt mit Wasser zu durchweichen oder aufzuquellen.
Solch ein erstarrter Zustand kann erhalten werden, indem eine Seifenmischung
beispielsweise mittels einer Belüftungsvorrichtung
Euromix MDFO, von der Ebara Corp. geliefert, mit einer Rotordrehgeschwindigkeit
von 1.000 kPa (500 Umdrehungen pro Minute) mit Gas durchsetzt wird
und die mit Gas durchsetzte geschmolzene Seife im Hohlraum durch
Abkühlen
erstarrt wird, während
die geschmolzene Seife in einem komprimierten Zustand gehalten wird.
Das Verfahren zum Messen des Porenvolumenanteils der mit Gas durchsetzten
Seife wird in den im Folgenden gegebenen Beispielen beschrieben.
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Bei
Vollendung der Erstarrung der geschmolzenen Seife wird der Eingriff
des an der unteren Gussform 1 angebrachten Klemmmechanismus 13 und
des an der oberen Gussform 2 angebrachten Einpassteils 24 gelöst und die
obere Gussform 2 wird, wie in 1C gezeigt,
entfernt. Die mit Gas durchsetzte Seife 5 wird aus dem
Hohlraum 11 der unteren Gussform 1 herausgenommen,
indem eine vorgeschriebene Haltevorrichtung, z.B. ein Vakuumgreifer,
verwendet wird. Um die Entfernung der mit Gas durchsetzten Seife
aus der Gussform zu erleichtern, kann durch die im Boden des Hohlraums 11 gebildeten
Verbindungslöcher 12 Gas
wie z.B. Luft in den Hohlraum 11 eingeblasen werden.
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Die
so erhaltene, mit Gas durchsetzte Seife nimmt ein zufriedenstellendes äußeres Aussehen
an, wobei weder Schrumpfung noch Einfallstellen, die sich beim Kühlen der
geschmolzenen Seife entwickelt haben können, auftreten. Weiter sind
die Blasen in der mit Gas durchsetzten Seife kugelförmig. Mit
kugelförmigen Blasen
ist die Seife leicht Wasser abweisend, was eine Verbesserung gegenüber einer
herkömmlichen,
mit Gas durchsetzten Seife darstellt, die den Nachteil aufweist,
bei Kontakt mit Wasser leicht zu durchweichen oder aufzuquellen.
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Bindemittel,
die in der mit Gas durchsetzten Seife enthalten sein können, umfassen
Fettsäurenseifen, nichtionische
oberflächenaktive
Mittel, anorganische Salze, Polyole, nicht seifenartige anionische
oberflächenaktive
Mittel, freie Fettsäuren,
Parfüme
und Wasser. Wenn erwünscht,
können
solche Additive wie z.B. antimikrobielle Substanzen, Pigmente, Farbstoffe, Öle und Pflanzenextrakte
geeignet hinzugefügt
werden. Die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird dann unter Bezug auf 2 und 3 beschrieben.
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Die
zweite Ausführungsform
wird nur hinsichtlich der Unterschiede zur ersten beschrieben. Mit
Bezug auf die Details, die im Folgenden nicht beschrieben sind,
gilt die Beschreibung der ersten Ausführungsform entsprechend. In 2 und 3 weren dieselben Elemente wie in 1 mit denselben, in 1 verwendeten Bezugsziffern
bezeichnet.
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Die
in 2 gezeigte Gussform ist eine geteilte Gussform,
die aus einem Paar von Hälften
besteht, einer ersten Hälfte 1A und
einer zweiten Hälfte 1B.
Jede Hälfte
besteht aus einem steifen Material wie z.B. Metall und weist eine
rechteckige Blockform mit einer Vertiefung 11A oder 11B in
ihrem Mittelabschnitt auf. Die Vertiefungen 11A und 11B sind
so geformt, dass sie einen Hohlraum (nicht gezeigt) in Übereinstimmung
mit der Kontur der herzustellenden Seife bereitstellen, wenn die
erste Hälfte 1A und
die zweite Hälfte 1B miteinander
an ihren Trennflächen
PL verbunden werden.
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Die
zweite Hälfte 1B weist
ein Düseneinführloch 2B auf,
das den äußeren Rand
um die Vertiefung 11B in der Dickenrichtung durchsticht.
Der Durchmesser des Düseneinführlochs 2B nimmt
allmählich
zur Hinterseite der zweiten Hälfte 1B zu.
Auf der ersten Hälfte 1A ist
ein Zugang 2A von halbkreisförmigen Querschnitt auf einem
Teil ihrer Trennfläche
PL eingraviert.
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Der
Zugang 2A verbindet die Kantenseite E und die Vertiefung 11A der
ersten Hälfte 1A.
Ein Kolben P, der der Form des Zugangs 2A entspricht, wird
in den Zugang 2A eingesetzt. Der Kolben P besteht aus Metall,
Plastik usw. und ist konzipiert, um in dem Zugang 2A zu
gleiten. Das Düseneinführloch 2B und
der Zugang 2A sind in den jeweiligen Hälften in solch einer Gestaltung
gebildet, dass sie einen Tunnel bereitstellen, der das Düseneinführloch 2B,
den Zugang 2A und den Hohlraum verbindet, wenn die erste
Hälfte 1A und
die zweite Hälfte 1B miteinander
an ihren Trennflächen
PL verbunden werden. Obwohl nicht gezeigt, ist eine Lüftungsöffnung auf
der Trennfläche
PL der zweiten Hälfte 1B vorgesehen.
Obwohl nicht gezeigt, ist eine Leitung zur Zirkulation von Kühlwasser
in den die Hälften 1A und 1B darstellenden
Blöcken
gebildet.
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Die
Schlaufen L eines Schnallenmechanismus sind an beiden Seiten der
ersten Hälfte 1A angebracht und
Haken F des Schnallenmechanismus sind an beiden Seiten der zweiten
Hälfte 1B angebracht.
Die Schlaufen L und die Haken F sind so positioniert, dass sie miteinander
in Eingriff gebracht werden, wenn die erste und die zweite Hälfte 1A und 1B miteinander
an ihren Trennflächen
PL verbunden werden.
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Die
in 2 gezeigte Gussform wird so verwendet, wie sie
an der in 3 gezeigten Produktionsvorrichtung
angebracht ist. Die Produktionsvorrichtung weist eine Gussformeinheit 4A und
eine Einspritzeinheit 3(a) für die geschmolzene Seife auf.
Die Gussform ist über
einer Grundplatte 40 auf einer Gussformeinheit 4A angebracht,
wie in 3A gezeigt. Die Grundplatte 40 weist
eine aufrechte Trageplatte 41 für die erste Hälfte 1A und
eine aufrechte Trageplatte 42 für die zweite Hälfte 1B auf.
An der Innenseite der Trageplatte 41 ist eine Zylinder 44 mit
einem Kolben 43 befestigt. Der Zylinder 44 ist
so befestigt, dass der Kolben 43 in der Richtung senkrecht
zur Trageplatte 41 gleiten kann. Die Spitze des Kolbens
ist an der Hinterseite der ersten Hälfte 1A befestigt.
Dementsprechend ist die erste Hälfte 1A eine horizontal
bewegliche Hälfte
der Gussform. Die erste Hälfte 1A ist
so angebracht, dass ihr Zugang 2A nach unten weist. Ein
L-förmiges
Zylinderhaltelement 45 ist am unteren Teil der Hinterseite
der ersten Hälfte 1A angebracht.
Der horizontale Teil des Zylinderhalteelements 45 weist
einen Zylinder 47 mit einem Kolben 46 auf. Der
Zylinder 47 ist angebracht, um es dem Kolben 46 zu erlauben,
vertikal zu gleiten. Die Spitze des Kolbens 46 ist mit
dem in der ersten Hälfte 1A angeordneten
Kolben P verbunden.
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Die
zweite Hälfte 1B ist
an der Trageplatte 42 so angebracht, dass ihr Düseneinführloch 2B nach
unten weist und ihre Vertiefung 11B der Vertiefung 11A der
ersten Hälfte 1A zugewandt
ist. Es ist aus der 3(a) ersichtlich,
dass die zweite Hälfte 1B eine
feste Hälfte
der Gussform ist. Die Einspritzeinheit 3A der geschmolzenen
Seife ist an der Rückseite
der zweiten-Hälfte 1B vorgesehen.
Die Einspritzeinheit 3A umfasst eine Einspritzdüse 31,
ein Schaltventil 32, einen Zylinder 33 und einen
in dem Zylinder 33 angeordneten Kolben 34. Die
Einspritzdüse 31,
die eine Form hat, die mit der Form des der in der zweite Hälfte 1B gebildeten
Düseneinführlochs 2B übereinstimmt,
wird in das Düseneinführloch 2B eingesetzt.
Ein Verschlussstift 35 ist vorgesehen, um in der Einspritzdüse 31 zu
gleiten. Das Einspritzen der geschmolzenen Seife durch die Einspritzdüse 31 in
den Hohlraum wird durch das Drücken
und Ziehen des Verschlussstifts 35 kontrolliert. Das Schaltventil 32 dient
dazu, den Zylinder 33 entweder mit einer Zirkulationsleitung 36 zu
verbinden, die durch einen Aufbewahrungstank (nicht gezeigt) führt, oder
mit der Einspritzdüse 31 zu
verbinden. In dem in 3(a) gezeigten Zustand
ist der Zylinder 33 mit der Einspritzdüse 31 verbunden, wobei
die Verbindung zwischen dem Zylinder 33 und der Zirkulationsleitung 36 abgesperrt
ist.
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Das
Verfahren zur Herstellung von mit Gas durchsetzter Seife unter Verwendung
der in 3 gezeigten Herstellungsvorrichtung
wird im Folgenden beschrieben. Der Zylinder 44 der Gussformeinheit 4A arbeitet, um
den Kolben 43 nach vorne zu schieben und die erste Hälfte 1A und
die zweite Hälfte 1B zu
verbinden und die geteilte Gussform zu schließen. Der Schnallenmechanismus
(siehe 2) wird geschlossen, um die geteilte Gussform
zusammenzuklemmen. Wasser wird durch die oben genannte Kühlwasserleitung,
die in beiden Gussformhälften
gebildet ist, zirkuliert. Der Zylinder 47 arbeitet, um
den Kolben 46 zurückzuziehen,
wodurch ein Teil des mit dem Kolben 46 verbundenen Kolbens
P aus der ersten Hälfte 1A herausgezogen
wird. In der Einspritzeinheit 3A arbeitet andererseits
das Schaltventil 32, um den Zylinder 33 mit der
Zirkulationsleitung 36 zu verbinden, während der Kolben 39 in
einem gedrückten
Zustand ist. Der Kolben 34 wird dann zurückgezogen,
um eine vorbestimmte Menge von geschmolzener Seife in den Zylinder 33 einzuführen. Das
Schaltventil 32 wird dann betätigt, um die Verbindung zwischen
dem Zylinder 33 und der Zirkulationsleitung 36 zu
unterbrechen, und den Zylinder 33 mit der Einspritzdüse 31 zu
verbinden, wie in 3(a) gezeigt. Dann wird der Kolben 34 vorgeschoben,
um die geschmolzene Seife 4 aus dem Zylinder 33 herauszudrücken. Es
folgt daraus, dass die geschmolzene Seife 4 unter Druck
durch die Einspritzdüse 31 und
den Zugang 2A (siehe 2) in den
Hohlraum 11C eingespritzt wird. Ähnlich der ersten Ausführungsform
beträgt
das einzuspritzende Volumen der geschmolzenen Seife mindestens das
1,05-Fache des Zielvolumens der mit Gas durchsetzten Seife. Dieser
Ausdruck bedeutet nicht, dass eine Menge größer als das 1,05-Fache bevorzugt
ist, wie es in der ersten Ausführungsform
bevorzugt ist. In anderen Worten ist das 1,05-Fache oder mehr der
geschmolzenen Seife als Zielvolumen ausreichend. Die geschmolzene
Seife in dem Hohlraum 11C wird auf ein festgelegtes Volumen von
mit Gas durchsetzter Seife durch den Vorgang des Einspritzens unter
Druck komprimiert. Anders als in der ersten Ausführungsform benötigt die
vorliegende Ausführungsform
keine Trennung eines Kompressionsschritts vom Zuführschritt
der geschmolzenen Seife. D.h., dass die Kompression der geschmolzenen
Seife im Zuführschritt
vollbracht wird. Dementsprechend erreicht das Herstellungsverfahren
in der zweiten Ausführungsform
eine größere Produktionseffizienz
im Vergleich mit der ersten Ausführungsform.
Daneben hat die in der zweiten Ausführungsform verwendete Herstellungsvorrichtung
einen kürzeren
Hub in der Maschinenbewegung, als jene in der ersten Ausführungsform
verwendete, was den weiteren Vorteil liefert, dass die Größe der Vorrichtung
verringert werden kann.
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Bei
Vollendung des Einspritzens eines vorgeschriebenen Volumens von
geschmolzener Seife unter Druck, wird der Verschlussstift 35 vorgeschoben,
um die Verbindung zwischen der Einspritzdüse 31 und dem Hohlraum 11C zu
trennen, wie in 3B gezeigt. Der Zylinder 47 arbeitet
dann, um den Kolben 46 vorzuschieben, wodurch der mit dem
Kolben 46 verbundene Kolben P in den Zugang 2A (siehe 2)
geschoben wird. Als Ergebnis wird die in dem Zugang 2A verbleibende
geschmolzene Seife in den Hohlraum 11C eingespritzt.
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Die
Gussformeinheit 4A wird dann herausgezogen (in der Zeichnung
nach rechts bewegt), wodurch die Einspritzeinheit 3A von
der zweiten Hälfte 1B wie
in 3(c) gezeigt getrennt wird und
die geschmolzene Seife im Hohlraum 11C im komprimierten
Zustand abgekühlt
und verfestigt wird. Wie zuvor erwähnt, wurden die Hälften 1A und 1B auf
eine vorbestimmte Temperatur gekühlt,
indem Kühlwasser
zirkuliert wurde, um die Erstarrung der geschmolzenen Seife beim
Abkühlen
im Hohlraum 11C zu beschleunigen. Da die geschmolzene Seife
unter Druck in einem Volumen von 1,05 oder mehr Mal dem Zielvolumen
der mit Gas durchsetzten Seife eingespritzt wurde, und komprimiert
wurde, werden die Schrumpfung und die Entwicklung von Einfallstellen
beim Kühlungserstarren
der geschmolzenen Seife verhindert.
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Beim
Erstarren der geschmolzenen Seife wird der Eingriff des Schnallenmechanismus
gelöst,
der die Gussformhälften 1A und 1B miteinander
befestigt hatte. Der Zylinder 44 arbeitet, um den Kolben 43 zurückzuziehen
und die Hälften 1A und 1B wie
in 3(b) gezeigt, zu trennen. Die
mit Gas durchsetzte Seife 5 wird dann durch eine vorgeschriebene
Haltevorrichtung (nicht gezeigt) aus dem Hohlraum genommen.
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Die
vorliegende Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt.
Während
z.B. in der ersten Ausführungsform
mit Gas durchsetzte Seifen durch Verwendung der unteren Gussform 1 und
der oberen Gussform 2 hergestellt werden, kann die untere
Gussform 1 auch aus einer Vielzahl von Teilen entsprechend
der Kontur eines erwünschten
mit Gas durchsetzten Seifenprodukts bestehen.
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Die
in der ersten und zweiten Ausführungsform
verwendete Gussform kann mit einem hohlen Element aus einem Kunstharz
wie z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat oder Polyester;
einer flexiblen, dünnen Metallplatte;
einem flexiblen Gummimaterial usw. ersetzt werden. Solch ein hohles
Element kann eingesetzt in die in der zweiten Ausführungsform
verwendete Gussform verwendet werden und geschmolzene Seife wird
in einem komprimierten Zustand in das hohle Element eingeführt und
erstarrt. In diesem Fall besteht der Vorteil darin, dass das hohle
Element als ein Verpackungsbehälter
der sich ergebenden, mit Gas durchsetzten Seife dient.
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Beispiele 1 bis 4 und
Vergleichbeispiel 1
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Geschmolzene
Seife mit einer großen
Anzahl von darin verteilten Blasen wurde aus den in der folgenden
Tabelle 1 gezeigten Bestandteilen in Übereinstimmung mit dem in der
JP-A-11-43699 (siehe
oben) beschriebenen Verfahren zubereitet. Stickstoffgas wurde zur
Durchsetzung verwendet.
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Mit
Gas durchsetzte Seifen wurden aus der zubereiteten geschmolzenen
Seife entsprechend den in 1A bis 1C gezeigten Schritten hergestellt. Die
geschmolzene Seife wurde in den Hohlraum 11 der unteren Gussform 2 eingeführt. Die
Temperatur und das eingespritzte Volumen der geschmolzenen Seife
hatten die in Tabelle 2 gezeigten Werte. Die Oberseite der unteren
Gussform 1 wurde mit der oberen Gussform verschlossen und
die geschmolzene Seife wurde auf ein festgelegtes Volumen (120 cm3) vom Kompressionsteil 22 der oberen
Gusform 2 komprimiert. Das Kompressionsverhältnis der
geschmolzenen Seife hatte die in Tabelle 2 gezeigten Werte. In diesem
komprimierten Zustand wurde die untere Gussform mit Kühlwasser
von 5 bis 15°C für 3 bis
15 Minuten gekühlt,
um die geschmolzene Seife zu erstarren.
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Bei
Vollendung der Erstarrung der geschmolzenen Seife wurde die obere
Gussform 2 entfernt. Die mit Gas durchsetzte Seife wurde
aus dem Hohlraum 11 mittels eines Vakuumgreifers herausgenommen,
während komprimierte
Luft durch die durch den Boden des Hohlraums 11 gebildeten
Verbindungslöcher 12 in
den Hohlraum 11 eingeblasen wurde. Somit wurde eine mit
Gas durchsetzte Seife als Endprodukt erhalten.
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Die
scheinbare Dichte und der Porenvolumenanteil der resultierenden
mit Gas durchsetzten Seife wurden entsprechend dem folgenden Verfahren
gemessen. Das äußere Aussehen
der Seife wurde basierend auf dem folgenden Standard ausgewertet.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Messung der
scheinbaren Dichte
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Ein
rechteckiges parallelepipedförmiges
Probestück
mit bekannten Seitenlängen
(z.B. 10 bis 50 mm) wurde aus der resultierenden mit Gas durch das
durchsetzten Seife herausgeschnitten und gewogen. Das Gewicht wurde
Volumen geteilt, um die scheinbare Dichte zu ergeben. Das Volumen
wurde aus den drei Seitenlängen
berechnet. Die Gewichtsmessung wurde mit einer elektronischen Waage
durchgeführt.
Die Messung wurde bei 25°C ± 3°C und einer
relativen Feuchtigkeit von 40 bis 70% durchgeführt.
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Messung des
Porenvolumenanteils
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Eine
mit Gas durchsetzte Seife wurde schnell auf –196°C abgekühlt und bei –150°C geschnitten.
Die Schnittoberfläche
wurde unter Vakuum bei –150°C unter einem
Elektronenmikroskop Crio SEM JSM-5410/CRU, hergestellt von JEOL
Hightech Co., Ltd. beobachtet. Die Beschleunigungsspannung betrug 2
kV und ein sekundäres
Elektronenbild wurde als Messsignal verwendet. Der Durchmesser der
Poren wurde auf einem Mikrograph (Vergrößerung 500fach) gemessen und
ein Porenvolumenanteil wurde aus dem gemessenen Durchmesser berechnet.
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Auswertung
des Aussehens
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Das
Aussehen wurde mit dem bloßen
Auge beobachtet und entsprechend dem folgenden Standard bewertet.
- A
- ... gleich der Form
des Hohlraums
- B
- ... im Wesentlichen
gleich der Form des Holraums
- C
- ... Einfallstellen
wurden im Vergleich zur Form des Hohlraums beobachtet
-
-
Anmerkung:
-
- * basierend auf einem festgelegten Volumen von mit Gas durchsetzter
Seife
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Wie
aus den in Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen offensichtlich ist, weisen
die in den Beispielen erhaltenen mit Gas durchsetzten Seifen ein
zufriedenstellendes Aussehen auf, wobei weder Schrumpfung noch Einfallstellen
aufgrund der Kühlung
auftreten. Obwohl es nicht in der Tabelle gezeigt ist, gaben die
in den Beispielen erhaltenen, mit Gas durchsetzten Seifen, keine
schlechten Gerüche
ab, die auf das Erwärmen
der geschmolzenen Seife zurückzuführen wären. Im
Gegensatz dazu zeigten die mit Gas durchsetzten Seifen des Vergleichsbeispiels
teilweise fehlende Stücke
oder Einfallstellen, die dem Kühlen
zugeschrieben werden.
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Beispiele 5 bis 7 und
Vergleichsbeispiel 2
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Geschmolzene
Seife mit einer großen
Anzahl von darin verteilten Blasen wurde aus denselben Bestandteilen
hergestellt, die im Beispiel 1 verwendet wurden, und zwar in Übereinstimmung
mit demselben Verfahren wie im Beispiel 1. Mit Gas durchsetzte Seifen
wurden aus den zubereiteten geschmolzenen Seifen unter Verwendung
der in 2 gezeigten Gussform entsprechend den in 3A bis D gezeigten Schritten hergestellt.
Die Temperatur und das eingespritzte Volumen der geschmolzenen Seife
hatten die in Tabelle 3 gezeigten Werte. Jede Gussformhälfte wurde
mit Kühlwasser
von 5 bis 15°C
gekühlt.
Die Kühlzeit
der geschmolzenen Seife betrug 3 bis 15 Minuten. Im Übrigen wurden
dieselben Vorgehensweisen wie in Beispiel 1 befolgt, um mit Gas
durchsetzte Seifen zu erhalten. Die scheinbare Dichte und der Porenvolumenanteil
der sich ergebenden, mit Gas durchsetzten Seifen wurde gemessen
und das Aussehen der Seifen wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel
1 ausgewertet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
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-
Anmerkung:
-
- * basierend auf einem festgelegten Volumen von mit Gas durchsetzter
Seife
-
Wie
aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen offensichtlich ist, zeigen
die in den Beispielen erhaltenen, mit Gas durchsetzten Seifen ein
zufriedenstellendes Aussehen, wobei weder Schrumpfung noch Einfallstellen
aufgrund der Kühlung
auftreten. Obwohl es nicht in der Tabelle gezeigt ist, gaben die
in den Beispielen erhaltenen, mit Gas durchsetzten Seifen, keine
schlechten Gerüche
ab, die auf das Erwärmen
der geschmolzenen Seife zurückzuführen wären. Im
Gegensatz dazu zeigten die mit Gas durchsetzten Seifen des Vergleichsbeispiels
teilweise fehlende Stücke
oder Einfallstellen, die dem Kühlen
zuzuschreiben sind. Wie insbesondere aus dem Vergleich zwischen
Beispiel 7 und Vergleichbeispiel 2 ersichtlich ist, ist es klar
verständlich,
dass die Schrumpfung und die Entwicklung von Einfallstellen beim
Kühlen
verhindert werden kann, indem das 1,05-Fache des Volumens der mit
Gas durchsetzen Seife im Hohlraum an geschmolzener Seife zugeführt und
komprimiert wird.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Entsprechend
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von mit
Gas durchsetzter Seife kann mit Gas durchsetzte Seife erstarrt werden,
während
die Schrumpfung und/oder die Ausbildung von Einfallstellen beim
Kühlen
effektiv verhindert wird.
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Insbesondere
verhindert die Verwendung eines inerten Gases zum Durchsetzen der
geschmolzenen Seife effektiv die Bildung von schlechten Gerüchen, die
auf das Erwärmen
der geschmolzenen Seife zurückzuführen sind.
