DE60128829T2

DE60128829T2 - Verfahren zur herstellung von produkten mit konstantem gewicht

Info

Publication number: DE60128829T2
Application number: DE2001628829
Authority: DE
Inventors: Yasunori Miyamoto; Tadao Abe
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: US7517843B2; EP1352726B1; WO2002024427A1; EP1352726A4; EP1352726A1; DE60128829D1; CN1179831C; US20040256010A1; CN1392830A

Description

Technisches Gebiet:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Produkts mit einem konstanten Gewicht, das aus einem komprimierbaren Fluid gefertigt ist. Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist im Besonderen zur Herstellung von mit Luft durchsetzten Seifenstücken nützlich.
Stand der Technik:
Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat bereits in der JP-A-10-195494 ein Verfahren zur Herstellung eines Produkts mit konstantem Gewicht aus einer mit Luft durchzogenen geschmolzenen Seife als ein Beispiel eines komprimierbaren Fluids vorgeschlagen, das ein Verfestigen von geschmolzener Seife umfasst, die eine große Anzahl von Blasen in einem Freiraum einer Form enthält, wobei der Schritt der Verfestigung in einem hermetisch abgeschlossenen Freiraum durchgeführt wird.
Entsprechend diesem Herstellungsverfahren wird verhindert, wobei äußerer Luft nicht erlaubt wird in den Freiraum einzudringen, dass die erstarrte Seife Fehlstellen oder Vertiefungen ausbildet. Allerdings ist, da ein gegebenes Volumen ausgeformter Seife in den Freiraum eingebracht wird, die Dichte der geschmolzenen Seife Schwankungen hinsichtlich Schwankungen eines Aufschäumungsgrats der ausgeformten Seife oder Schwankungen des Flüssigkeitsniveaus eines Speichertanks, das die geschmolzene Seife enthält, unterworfen. Infolgedessen zeigen die daraus resultierenden mit Luft durchzogenen Seifen Streuungen des Gewichts, obwohl die geschmolzene Seife in Abschnitte mit konstantem Volumen eingebracht wird.
Offenbarung der Erfindung:
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Produkts mit einem konstanten Gewicht bereitzustellen, das aus einem komprimierbaren Fluid gefertigt ist.
Die vorliegende Erfindung löst das obige Problem durch Bereitstellen eines Verfahrens zur Herstellung eines Produkts mit einem konstanten Gewicht, das aus einem komprimierbaren Fluid gefertigt ist, umfassend Zuführen des komprimierbaren Fluids in einen Freiraum, und gekennzeichnet durch die Schritte, Speichern des komprimierbaren Fluids in einem Speichertank und In-Umlaufbringen des komprimierbaren Fluids in einem mit dem Speichertank verbundenen Umlaufkanal und Ausbilden eines den Speichertank durchlaufenden geschlossenen Kreises, und anschließend Durchführen der Zuführung durch Zuführen des komprimierbaren Fluids von dem Umlaufkanal in den Freiraum, und wobei das Volumen des dem Freiraum zuzuführenden komprimierbaren Fluids entsprechend Abweichungen in eines spezifischen Gewichts des dem Freiraum zuzuführenden komprimierbaren Fluids so angepasst wird, dass das Gewicht des dem Freiraum zugeführten komprimierbaren Fluids, konstant ist.
Die Bezeichnung „komprimierbares Fluid", wie es hierin verwendet wird, beabsichtigt ein Flüssigkeits-Gas gemischtes System zu bezeichnen, das sein Volumen ohne Anwenden eines hohen Drucks verringert. Beispielsweise fallen Flüssigkeiten, die eine große Anzahl von Blasen enthalten, unter diese Bezeichnung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist eine Skizze eines Umlaufabschnitts für geschmolzene Seife einer Vorrichtung, die in einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist eine Skizze eines Zuführungsabschnitts für geschmolzene Seife einer Vorrichtung, die in einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3(a), 3(b) und 3(c) sind Skizzen eines Ausformungsabschnitts für geschmolzene Seife einer Vorrichtung, die in einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung wird bezüglich ihrer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsform, die im Folgenden beschrieben wird, ist ein Beispiel, in denen Stücke oder Platten einer mit Luft oder Gas, durchzogenen Seife (im Folgenden auch als durchlüftete Seife bezeichnet) als Produkte mit konstantem Gewicht aus geschmolzener Seife, die eine große Anzahl von Blasen aufweist, die darin verteilt sind, als ein komprimierbares Fluid, hergestellt werden. Eine Herstellungsvorrichtung, die in dieser Ausführungsform verwendet wird, weist einen Umlaufabschnitt für geschmolzene Seife, einen Zuführungsabschnitt für geschmolzene Seife, der mit dem Umlaufabschnitt verbunden ist, und einen Ausformungsabschnitt auf, der einen Freiraum aufweist, der die geschmolzene Seife, die von dem Zuführungsabschnitt zugeführt wird, empfängt. 1 zeigt den Umlaufabschnitt für die geschmolzene Seife in der Vorrichtung, die für die Herstellung mit Luft oder Gas durchzogener Seife verwendet wird. 2 zeigt den Zuführungsabschnitt für geschmolzene Seife und 3 zeigt den Ausformungsabschnitt für geschmolzene Seife.
Der Umlaufabschnitt für geschmolzene Seife 6, der in 1 gezeigt ist, weist einen Speichertank 61, einen Umlaufkanal 62, der mit dem Speichertank 61 verbunden ist und einen geschlossenen Kreis, der den Speichertank 61 durchläuft, ausbildet, und eine Umlaufpumpe 63 auf, die in dem Umlaufkanal 62 vorgesehen ist. Ein Zuführungskanal 64 zum Zuführen geschmolzener Seife, die in einem Lüftungsabschnitt (nicht gezeigt) mit Luft oder Gas durchzogen wurde, ist mit dem Speichertank 61 verbunden. Rührschaufeln 65 werden durch einen Motor 66 angetrieben, um in einer vorbestimmten Richtung umzulaufen. Ein Flüssigkeitsniveaumesser 67 ist über dem Speichertank 61 angeordnet. Der Flüssigkeitsniveaumesser 67, der verwendet werden kann, enthält optische, Ultraschall- oder Differenzialdruckflüssigkeitsniveausensoren. Eine Messvorrichtung zur Bestimmung des spezifischen Gewichts 68 ist in dem Verlauf des Umlaufkanals 62 vorgesehen. Der spezifische Gewichtsmesser 68, der verwendet werden kann, enthält beispielsweise einen Coriolismassenstromsensor, der von Sakura Endless K.K. angeboten wird. Das spezifische Gewicht kann als ein Dichtemesswert gemessen werden. Mit dem Umlaufkanal 62 ist ein Zuführungsabschnitt für geschmolzene Seife 3 verbunden, in den der Fluss der geschmolzenen Seife von dem Umlaufkanal 62 umgelenkt wird. Beide, der Umlaufabschnitt 6, der den Speichertank 61 und den Umlaufkanal 62 enthält und der Zuführungsabschnitt 3, werden bei einer vorbestimmten Temperatur mittels eines Wärmemittels, wie beispielsweise warmem Wasser oder einem Heizer gehalten.
Das Flüssigkeitsniveau geschmolzener Seife, die mit dem Flüssigkeitsniveaumesser 67 gemessen wird, und die Dichte der geschmolzenen Seife, die mit dem spezifischen Massenmessgerät 68 gemessen wird, werden jeweils in elektrische Signale umgewandelt und an eine Recheneinheit 69 gesendet, in der Berechnungen zur Steuerung des Betriebs eines Servomotors 38 basierend auf dem Flüssigkeitsniveau der geschmolzenen Seife und Dichtedaten durchgeführt werden, und die Berechnungsresultate werden in elektrische Signale umgewandelt und an den Servomotor 38 gesendet.
Im Folgenden wird der Umlauf geschmolzener Seife in dem Umlaufabschnitt, der den oben genannten Aufbau aufweist, beschrieben. Geschmolzene Seife, die mit Luft oder Gas in dem Lüftungsabschnitt (nicht gezeigt) durchzogen wurde, um eine große Anzahl darin verteilter Blasen aufzuweisen, wird im Speichertank 61 durch den Zuführungskanal 64 zugeführt und darin gespeichert. Die geschmolzene Seife wird in dem Speichertank 61 mittels der Rührschaufeln 65 durchmischt, um einen Zustand mit gleichmäßiger Blasenverteilung aufrecht zu erhalten. Ein Teil der geschmolzenen Seife wird an den Umlaufkanal 62 mittels der Umlaufpumpe 63 geliefert. Infolgedessen läuft die geschmolzene Seife, die in dem Speichertank 61 gespeichert ist, durch den Umlaufkanal 62, wobei sie durch den Speichertank 61 läuft. Durch diesen Umlauf wird verhindert, dass die geschmolzene Seife in dem Leitungssystem stehen bleibt, selbst wenn der Betrieb der Herstellung der mit Luft oder Gas durchzogenen Seife in einem Problemfall ausgesetzt wird, wobei die Trennung von der durchlüfteten Seife in ein Gas und eine Flüssigkeit vermieden wird. Die Trennung in ein Gas und eine Flüssigkeit wird um ein gewisses Ausmaß durch Vermischen mit den Rührschaufeln 65 in dem Speichertank 61 unterdrückt, was als nicht ausreichend angesehen werden kann.
Während die geschmolzene Seife umläuft, wird ihre Dichte mit dem spezifischen Gewichtsmesser 68 gemessen und gleichzeitig wird das Flüssigkeitsniveau der geschmolzenen Seife in dem Speichertank 61 mit dem Flüssigkeitsniveaumesser 67 gemessen.
Geschmolzene Seife, die eine Große Anzahl von Blasen enthält, die darin verteilt sind, kann beispielsweise durch das Verfahren, das in der von dem vorliegenden Anmelder eingereichten JP-A-11-43699 , Spalte 2, Zeile 15 bis Spalte 5, Zeile 1, beschrieben ist, hergestellt werden. Verschiedene Gase sind hinsichtlich einer mit Luft oder Gas durchzogenen geschmolzenen Seife nützlich. Im Besonderen ist ein Edelgas, speziell ein nicht oxidierendes Edelgas, wie beispielsweise Stickstoffgas, wirkungsvoll zur Verhinderung, dass die Komponenten der geschmolzenen Seife durch Oxidation beim Erhitzen zersetzt werden, um unangenehme Gerüche, usw. zu erzeugen. Die Verwendung eines Edelgases zur Belüftung ist im Besonderen wirkungsvoll, wo eine Parfümkomponente, die hinsichtlich oxidativer Zusetzung empfindlich ist, als Komponente einer mit Luft durchzogenen Seife vermischt ist.
Vorzugsweise wird die geschmolzene Seife bei einer Temperatur von 55 bis 80°C (im Besonderen 60 bis 70°C), gehalten, während sie umläuft, um zu verhindern, dass sich die geschmolzene Seife an der Spitze von Zuführungsdüsen, die im Folgenden beschrieben werden, verfestigt und um einer Oxidation der Seife und Entartung des Parfüms vorzubeugen.
In diesem Zusammenhang wird die geschmolzene Seife während sie umläuft vorzugsweise erhitzt und bei einer Temperatur höher als der Schmelzpunkt bei 1 bis 20°C gehalten, im Besonderen 2 bis 5°C, aus demselben Grund.
Der Umlauf der geschmolzenen Seife ist vorzugsweise derart, dass sich das Verhältnis der Kapazität S (m³) des Speichertanks 61 zur Umlaufflussrate V (m³/hr), S/V Verhältnis (hr), in dem Bereich von 0,01 bis 5 befindet, um eine Blasenansammlung und eine Trennung in Gas und Flüssigkeit zu verhindern.
Im Zusammenhang mit der Umlaufflussrate läuft die geschmolzene Seife vorzugsweise in dem Umlaufkanal 62 bei einer Flussgeschwindigkeit Vd von 0,02 bis 5 m/s, im Besonderen 0,05 bis 0,8 m/s, um. Unterhalb des unteren Grenzwerts tritt leicht ein Druckabfall auf, wenn die geschmolzene Seife an den Zuführungsabschnitt 3 abgegeben wird. Oberhalb der oberen Grenze muss die Vorrichtung eine erhöhte Skalierung aufweisen, und es gibt eine große Möglichkeit, dass die geschmolzene Seife Luftblasen beim Umlauf einfängt. Aus denselben Gründen weist der Umlaufkanal 62 vorzugsweise eine Querschnittsfläche von 10 bis 200 cm², im Besonderen 20 bis 180 cm², auf.
Die geschmolzene Seife, die sich im Umlauf befindet, weist vorzugsweise eine Schergeschwindigkeit oder Fließgeschwindigkeit (shear rate) von 0,2 bis 500 s^–1, im Besonderen 0,3 bis 100 s^–1, noch bevorzugter 0,3 bis 20 s^–1, auf, um dem Ansammeln von Blasen vorzubeugen und Trennung in Gas und Flüssigkeit zu verhindern. Die Schergeschwindigkeit D wird aus D = 2Vd/d berechnet, wobei Vd eine Umlaufflussgeschwindigkeit (m/s) der geschmolzenen Seife ist und d der Durchmesser (m) des Umlaufkanals 62 ist. Vorzugsweise wird ein statischer Mischer in dem Umlaufkanal zum Erzeugen eines Schubs, innerhalb des obigen Schergeschwindigkeitsbereichs, angemessen angeordnet.
Ein Teil der geschmolzenen Seife, die in dem Umlaufkanal 62 umläuft, wird an den Zuführungsabschnitt 3, der mit dem Umlaufkanal 62 verbunden ist, abgegeben. Der Zuführungsabschnitt 3 ist mit einem Messmittel zum Messen des Volumens des komprimierbaren Fluids ausgestattet, das dem Ausformungsabschnitt zuzuführen ist. Ein vorgeschriebenes Volumen des komprimierbaren Fluids wird ausgemessen und an den Ausformungsabschnitt mittels des Messmittels zugeführt. Genauer gesagt weist der Zuführungsabschnitt 3 eine Verbindungsröhre 35 auf, deren eines Ende mit dem Umlaufkanal 62 verbunden ist, wobei ein Schaltventil 32 mit dem anderen Ende der Verbindungsröhre 35 verbunden ist, eine Einbringdüse 31 mit einem Ende des Schaltventils 32 verbunden ist, ein Zylinder 33 mit dem anderen Ende des Schaltventils 32 verbunden ist, und wobei ein Kolben 34 in dem Zylinder 33 angeordnet ist. Der Zylinder 33 und der Kolben 34 bilden das oben beschriebene Messmittel. Das Schaltventil 32 schaltet die Verbindung zwischen dem Umlaufkanal 62 und der Einbringdüse 31 ein und aus. Der Stab des Kolbens 34 weist eine lineare Führung 63 auf, die an dem hinteren Ende davon angebracht ist. Die lineare Führung 36 ist mit dem Servomotor 38 mittels eines Verbindungsmechanismus 37 verbunden. Der Motor 38 übermittelt eine lineare und wechselförmige Bewegung an die lineare Führung 36, um zu bewirken, dass sich der Kolben 32 in dem Zylinder 33 vor und zurück bewegt. Das Volumen der geschmolzenen Seife, die zuzuführen ist, wird basierend auf dem Arbeitsweg des Kolbens 34, beispielsweise dem Bewegungshub in einer Zug- und Druckbewegung, gemessen. Im Besonderen wird das Volumen, das zuzuführen ist, durch (1) ein Verfahren in dem die Kolbenposition vor dem Ansaugen als Ursprung angenommen wird und das Zuführungsvolumen aus dem Rückzugshub des Kolbens gemessen wird, oder (2) durch ein Verfahren ausgemessen wird, in dem die Kolbenposition nach dem Ansaugen als Ursprung angenommen wird und das Zuführungsvolumen aus dem Druckhub des Kolbens gemessen wird. Da die zu messend geschmolzene Seife ein komprimierbares Fluid ist, wird vorzugsweise zum Erhalten einer verbesserten Genauigkeit eines gemessen Gewichts das Verfahren (1) verwendet und der Ursprung wird so festgelegt, dass die Menge der geschmolzenen Seife, die in dem Zylinder verbleibt, wenn sich der Kolben am Ursprung befindet, minimiert werden kann. Der Servomotor 38 wird basierend auf den Berechnungen in der Recheneinheit 69, wie oben ausgeführt, gesteuert. Die Details der Steuerung werden später beschrieben.
Nun wird der Fluss der geschmolzenen Seife in dem Zuführungsabschnitt 3 beschrieben. Beim Schalten des Schaltventils 32, wird ein Teil der geschmolzenen Seife, die in dem Umlaufkanal 62 umläuft, in den Zylinder 33 durch die Verbindungsröhre 35 und den Umlaufkanal 62 geliefert. Zu diesem Zeitpunkt kann der Kolben 34 an eine vorbestimmte Position durch die lineare Führung 36 zurückgezogen worden sein. Alternativ kann der Kolben 34 allmählich mit der Seife, die dem Zylinder 33 zugeführt wird, zurückgezogen werden.
Beim Abgeben einer vorbestimmten Menge geschmolzener Seife an den Zylinder 33 wird der Fluss durch das Schaltventil 32 umgeschaltet, um den Zylinder 33 und die Einführungsdüse 31 zu verbinden. Anschließend wird der Kolben 34 um einen vorbestimmten Hub durch die lineare Führung 36 gedrückt, um die geschmolzene Seife aus dem Zylinder 33 herauszudrücken, wodurch die geschmolzene Seife dem Ausformungsabschnitt 7 durch die Einführungsdüse 31 zugeführt wird. Es sind so viele Ausformungsabschnitte 7 wie Ausführungsdüsen 31 vorgesehen. Die oben beschriebene Reihe von Arbeitsschritten wird in jedem Zuführungsabschnitt 3 durchgeführt.
Der Arbeitsweg des Kolbens 34 wird unter Steuerung durch den Servomotor 38 basierend auf den Berechnungen von der Dichte der geschmolzenen Seife, die mit dem spezifischen Gewichtsmesser 38 gemessen wird, und dem Flüssigkeitsniveau der geschmolzenen Seife in dem Speichertank 61 bestimmt, das mittels des Flüssigkeitsniveaumesser 67 gemessen wird. Genauer gesagt werden die folgenden Arbeitsschritte durchgeführt.
Bezüglich der Dichte der geschmolzenen Seife wird die Korrelation zwischen einem Gewicht A der geschmolzenen Seife, die dem Ausformungsabschnitt 7 zugeführt wird, und einer Dichte ρ der geschmolzenen Seife vorher beschafft. Die Untersuchungen der vorliegenden Erfinder haben gezeigt, dass diese Variablen eine ansteigende lineare graphische Darstellung beschreiben. Ein Koeffizient, der aus dieser linearen Beziehung erhalten wird, wird als C_ρ bezeichnet. Auf gleiche Weise wird die Korrelation zwischen einem Seifengewicht A, das dem Ausformungsabschnitt 7 zugeführt wird, und dem Flüssigkeitsniveau der geschmolzenen Seife L vorher beschafft. Die Untersuchungen der vorliegenden Erfinder haben gezeigt, dass diese Variablen eine ansteigende lineare graphische Darstellung bezeichnen. Ein Koeffizient, der aus dieser linearen Beziehung erhalten wird, wird als C_L bezeichnet. Das Gewicht der geschmolzenen Seife A₀, das dem Ausformungsabschnitt 7 zuzuführen ist, wird vorher festgelegt. Die Dichte ρ₀ und das Flüssigkeitsniveau L₀ der geschmolzenen Seife, die dem festgelegten Gewicht A₀ entspricht, werden vorher aus den oben genannten linearen Beziehungen beschafft. Diese C_ρ, C_L, A₀, ρ₀ und L₀ Werte werden in die Berechnungseinheit 69 als Anfangswerte eingegeben.
Anschließend wird die Differenz zwischen ρ_m und ρ₀ (Δρ = ρ_m – ρ₀) und die Differenz zwischen L_m and L₀ (ΔL = L_m – L₀) in der Recheneinheit 69 basierend auf den vorher beschafftem ρ₀ und L₀ Werten und der Dichte der geschmolzenen Seife ρ_m und dem Flüssigkeitsniveau L_m, die durch Messungen erhalten wurden, berechnet. Die berechneten Δρ und ΔL werden mit den jeweiligen Konstanten C_ρ und C_L multipliziert, die als Anfangswerte eingegeben wurden, um ein von dem festgelegten Gewicht A₀ korrigiertes Gewicht zu erhalten, d.h., (C_ρΔρ + C_LΔL). Eine Division des korrigierten Gewichts mit der gemessenen Dichte ρ_m liefert das korrigierte Volumen. Die Querschnittsfläche des Zylinders 33 ist bekannt, wobei das korrigierte Volumen durch die Querschnittsfläche geteilt wird, um einen korrigierten Arbeitsweg des Kolbens 34 zu erhalten. Der auf diese Art berechnete korrigierte Arbeitsweg wird in einen Drehschritt des Servomotors 38 konvertiert, und der konvertierte Wert wird an den Servomotor 38 gesendet, um den Arbeitsweg des Kolbens 34 zu steuern.
Durch diese Reihe von Arbeitsschritten kann ein konstantes Gewicht der geschmolzenen Seife dem Ausformungsabschnitt 7 zugeführt werden, unabhängig von Dichteschwankungen der geschmolzenen Seife, die aus irgendwelchen Gründen auftreten können. Ferner, da die geschmolzene Seife im Umlauf gehalten wird, stagniert sie nicht im Umlauf von dem Durchlüften bis zum Zuführen in dem Fall des Aussetzens des Betriebs, und infolgedessen wird ein Trennen in ein Gas und eine Flüssigkeit verhindert. Infolgedessen weist die durchlüftete Seife Blasen auf, die gleichmäßig darin verteilt sind, und schäumt während der Verwendung gut.
Das Ausformen der geschmolzenen Seife, die dem Ausformungsabschnitt 7 zugeführt wird, wird unter Bezugnahme auf 3(a) bis 3(c) dargestellt. Wie in 3(a) gezeigt ist, weist der Ausformungsabschnitt eine untere Form 1 und eine obere Form 2 auf, welche die Form bilden. Die untere Form 1 ist aus einem starren Material wie beispielsweise Metall gefertigt und weist einen Freiraum 11 auf, der nach oben zeigt. Der Freiraum 11 ist ein Freiraum zum Halten der geschmolzenen Seife und weist eine konkave Gestalt in Übereinstimmung mit dem Boden und Seiten einer durchlüfteten Seife als ein Produkt auf. Eine Vielzahl von verbindenden Öffnungen 12 sind in dem Boden des Freiraums 11 vorgesehen, die den Freiraum 11 und das Äußere der unteren Form 1 verbinden. Ein Klemmmechanismus 13 ist an die Seiten der unteren Form 1 angebracht, der die untere Form 1 und die obere Form 2 klammert.
Die obere Form 2 besteht auch aus einem starren Material, wie beispielsweise Metall. Die obere Form 2 ist aus einem Deckel 21, einem komprimierbaren Abschnitt 22, der an die untere Seite des Deckels 21 angepasst ist, und wobei die untere Seite entsprechend der oberen Kontur der durchlüfteten Seife gestaltet ist, einem Druckabschnitt 23, der an die obere Seite des Deckels 21 angepasst ist, und einem Anpassungsabschnitt 24, der an den Druckabschnitt 23 mit Spiel angepasst ist und mit dem Klemmmechanismus 13 der untern Form 1 im Eingriff steht, zusammengesetzt.
Wie in 3(a) gezeigt ist, wird geschmolzene Seife 4, die von der Einführungsdüse 31 eingebracht wird, dem Freiraum 11 der unteren Form 1 zugeführt. Vorzugsweise beträgt das Volumen der geschmolzenen Seife 4, die unter der oben beschriebenen Steuerung durch die Recheneinheit 69 zugeführt wird, das wenigstens 1,05, im Besondern 1,1, fache des Zielvolumens einer durchlüfteten Seife als ein Produkt. Das ist günstig, um effektiv ein Schrumpfen oder eine Bildung von Einfallsstellen zu verhindern, die durch Komprimierung der geschmolzenen Seife (wird im Folgenden beschrieben) oder Abkühlen der geschmolzenen Seife auftreten. Um eine solche Beziehung zu erhalten wird die Dichte der geschmolzenen Seife angemessen angepasst. Die obere Grenze des Volumens der geschmolzenen Seife, die zuzuführen ist, wird entsprechend der volumetrischen Proportion der Blasen in der geschmolzenen Seife angemessen festgelegt. Zum Beispiel, wenn das Gesamtvolumen der Blasen in dem Volumen in der geschmolzenen Seife relativ groß ist, wird das Ausmaß des Schrumpfens beim Abkühlen hoch sein, so dass die obere Grenze des Volumens, das zuzuführen ist, relativ hoch festgelegt wird. Wenn das Gesamtvolumen der Blasen in dem Volumen der geschmolzenen Seife relativ klein ist, ist auf der anderen Seite, da das Ausmaß des Schrumpfens beim Abkühlen nicht zu groß ist, die obere Grenze des Volumens, das zuzuführen ist relativ gering. Unter Berücksichtigung, dass das Gesamtvolumen der Blasen ungefähr 5 bis 70 % des Volumens der geschmolzenen Seife in dieser speziellen Ausführungsform beträgt, beträgt die obere Grenze des Volumens, das zuzuführen ist, vorzugsweise das 3 fache, im Besonderen das zwei fache, des Volumens einer durchlüfteten Seife. Während das Volumen der geschmolzenen Seife abhängig von dem Druck und der Temperatur variiert, wird diese Bezeichnung, auf die hierin bezogen wird, verwendet, um das Volumen bei 25°C unter Atmosphärendruck zu bezeichnen.
Die Zuführungstemperatur der geschmolzenen Seife in dem Freiraum 11 ist praktisch die gleiche wie die der geschmolzenen Seife, die in dem Umlaufkanal 62 umläuft.
Nach Beendigung des Zuführens der geschmolzenen Seife 4 wird die obere Seite der unteren Form 1 mit der oberen Form 2 geschlossen, und der Anpassungsbereich 24, der an die obere Form 2 angepasst ist, wird durch den Klemmmechanismus 13, der an der unteren Form 1 angebracht ist, in Eingriff gebracht. Infolgedessen werden die zwei Formen befestigt, um den Freiraum 11 hermetisch abzuschließen. Anschließend wird, wie in 3(b) gezeigt ist, der Druckabschnitt, der auf die obere Form 2 angepasst ist, mittels eines festgelegten Druckmittels (nicht gezeigt), wie beispielsweise eines Druckzylinders, nach unten gedrückt, um die geschmolzene Seife in dem Freiraum 11 auf ein festgelegtes Volumen einer durchlüfteten Seife als ein Produkts zu komprimieren, und der geschmolzenen Seife wird erlaubt sich in diesem komprimierten Zustand zu verfestigen. Diese Arbeitsschritte verhindern wirkungsvoll das Entstehen von Schrumpfen und Einfallsstellen beim Abkühlen, um Stücke der durchlüfteten Seife mit einer zufrieden stellenden Erscheinung bereitzustellen.
Der Druck (Überdruck) zum Komprimieren der geschmolzenen Seife beträgt ungefähr 0,005 bis 0,3 MPa, im Besonderen ungefähr 0,05 bis 0,2 MPa, wobei er variiert, entsprechend wie-vielfach von dem festgelegten Volumen einer durchlüfteten Seife die zugeführte geschmolzenen Seife ist.
Das Komprimierungsverhältnis der geschmolzenen Seife, d.h. das Komprimierungsverhältnis der gasförmigen Komponenten in der geschmolzenen Seife (Volumen der gasförmigen Komponenten vor der Komprimierung/Volumen der gasförmigen Komponenten nach Komprimierung) beträgt vorzugsweise 1,08 bis 2,5, noch bevorzugter 1,1 bis 2, vom Standpunkt des Vorbeugens des Ausbildens von Schrumpfen und Einfallsstellen beim Abkühlen, Verringerung der Kühlzeit und Verbesserung der Produktivität. Die gasförmige Komponente in der geschmolzenen Seife enthält das Gas, das für die durchlüftete geschmolzene Seife verwendet wird, Dampf, der in der geschmolzenen Seife enthalten ist, und dergleichen.
Die Verfestigungszeit der geschmolzenen Seife kann durch Abkühlung der unteren Form mittels eines bestimmten Mittels, beispielsweise eines Kühlmittels wie beispielsweise Wasser, verkürzt werden. Selbstverständlich wird eine spontane Kühlung eintreten. Wenn die Form mit Wasser gefüllt wird, beträgt die Wassertemperatur vorzugsweise ungefähr 5 bis 25°C zur Verhinderung nicht gleichmäßiger Verteilung von Blasen beim Abkühlen.
Die geschmolzene Seife wird vorzugsweise verfestigt, so dass die resultierenden Stücke von durchlüfteter Seife eine Rohdichte von 0,4 bis 0,85 g/cm², im Besonderen 0,6 bis 0,8c/cm², aufweist. Das wird bevorzugt, um das Fließvermögen der geschmolzenen Seife sicherzustellen, die Kühleffizienz zu verbessern und die Lösbarkeit von dem Freiraum 11 und die Erscheinung der resultierenden Stücke zu verbessern. Ein solcher verfestigter Zustand kann durch beispielsweise Zuführen einer geschmolzenen Seife, die aus 55ml (unter atmosphärischem Druck) Stickstoffgas und 90ml einer Seifenmischung gefertigt ist, in den Freiraum 11 bei 63°C, Komprimieren der durchlüfteten geschmolzenen seife auf 120 ml, und erlauben der geschmolzenen Seife sich in diesen komprimierten Zustand zu verfestigen, erreicht werden. Das Verfahren zum Messen der Rohdichte der durchlüfteten Seife wird anhand von Beispielen, die im Folgenden gegeben werden, beschrieben.
Vorzugsweise wird die geschmolzene Seife auf eine solche Weise verfestigt, dass der Anteil von Blasen (Poren), die eine Größe von 1 bis 300 μm aufweisen, in dem gesamten Porenvolumen 80% oder mehr in der resultierenden durchlüfteten Seife (im Folgenden als Porenvolumenanteil bezeichnet) sein kann, zur Verbesserung des Schäumens und zur Verhinderung, dass die Seife in Kontakt mit Wasser durchweicht oder anschwillt. Ein solcher verfestigter Zustand kann mit Durchlüften einer Seifenmischung mittels beispielsweise einer Durchlüftungsvorrichtung Euromix MDFO, die von der Ebara Corp. angeboten wird, bei einer Rotordrehgeschwindigkeit von 1000 kPa (500rpm), und Verfestigen der so durchlüfteten geschmolzenen Seife in dem Freiraum durch Kühlen, während die geschmolzene Seife in einem komprimierten Zustand gehalten wird, erhalten werden. Das Verfahren zur Messung des Porenvolumenanteils von durchlüfteter Seife wird anhand von Beispielen, die im Folgenden gegeben werden beschrieben.
Beim Fertigstellen der Verfestigung von der geschmolzenen Seife wird der Eingriff des Klemmmechanismus und des Befestigungsbereichs 24, der an der oberen Form 2 angebracht ist, gelöst, und die obere Form 2 wird wie in 3(c) gezeigt ist entfernt. Die durchlüftete Seife wird aus dem Freiraum 11 der unteren Form 1 unter Verwendung eines bestimmten Haltemittels beispielsweise ein Vakuumgreifer herausgenommen. Um das Entfernen der durchlüfteten Seife aus der Form zu erleichtern, kann Gas, wie beispielsweise Luft, in den Freiraum 11 durch die verbindenden Öffnungen 12, die in dem Boden des Freiraums 11 eingebracht sind, eingeblasen werden.
Das Gewicht der auf diese Weise erhaltenen durchlüfteten Seife stimmt im Wesentlichen mit dem festgelegten Gewicht überein. Ferner enthält die Seife Blasen, die darin gleichmäßig verteilt sind, und sie schäumt daher gut. Ferner nimmt die durchlüftete Seife eine zufriedenstellende äußere Erscheinung ohne Schrumpfungen oder Einfallsstellen and, die bei der Kühlung hätten entstehen können.
Zusammensetzen der Komponenten, welche die durchlüftete Seife ausmachen, enthalten fettige saure Seifen, Wirkstoffe nicht ionischer Oberflächen, anorganische Salze, Polyalkohole, nicht seifenartige Wirkstoffe nicht ionischer Oberflächen, freie Fettsäuren, Parfüme und Wasser. Wenn gewünscht, können solche Additive wie antimikrobielle Substanzen, Pigmente, Farbstoffe, Öle und Pflanzenextrakte geeignet hinzugefügt werden.
Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt. Beispielsweise, während in der vorliegenden Ausführungsform das Volumen der geschmolzenen Seife, die hinzuzufügen ist, basierend auf den Schwankungen in beiden, der Dichte der geschmolzenen Seife und dem Flüssigkeitsniveau der geschmolzenen Seife, in dem Speichertank 61 angepasst wird, ist eine Anpassung basierend lediglich auf den Schwankungen der Dichte der geschmolzenen Seife ausreichend, um durchlüftete Seife von konstantem Gewicht herzustellen. Der Grund dafür ist, dass die Schwankungen der Dichte der geschmolzenen Seife mehr Einfluss auf die Schwankungen des Volumens der geschmolzenen Seife hat als die Schwankungen des Flüssigkeitsniveaus der geschmolzenen Seife in dem Speichertank 61. Selbstverständlich ist es für die Steuerung eines präzisen Gewichts günstiger, dass das Volumen der geschmolzenen Seife, die zuzuführen ist, basierend auf beiden Parametern angepasst wird.
Während die Dichte der geschmolzenen Seife in dem Umlaufkanal 62 zwischen dem Speichertank 61 und dem Ausformungsbereich 3 in der obigen Ausführungsform gemessen wird, ist die Position der Messung nicht darauf begrenzt und, Messungen können an jeder andren Position zwischen dem Speichertank 61 und der Einführungsdüse 31 durchgeführt werden. Die erstere Position wird allerdings in Hinblick auf den stabilisierten Fluss der geschmolzenen Seife bevorzugt, was zu reduzierten Schwankungen hinsichtlich des Zuführens führt.
Während in der obigen Ausführungsform eine Vielzahl von Ausformungsabschnitten 3 in Serie zu einem einzelnen geschlossenen Kreis des Umlaufkanals 62 verbunden sind, ist es möglich, eine Vielzahl von Umlaufkanälen, welche die jeweiligen Kreise ausbilden, mit dem Speichertank 61 zu verbinden, und eine oder mehrere Ausbildungsbereiche 3 mit den einzelnen Umlaufkanälen zu verbinden. In diesem Fall weist jeder Umlaufkanal eine oder mehr als eine Einführungsdüse auf, und es werden genauso viele untere Formen wie Einführungsdüsen verwendet. Entsprechend dieses Systems kann, im Besonderen wenn jeder Umlaufkanal eine Einführungsdüse aufweist, die Anzahl der Umdrehungen der Pumpe individuell im Gegensatz zur Serienverbindung angepasst werden, was den Vorteil mit sich bringt, dass die Genauigkeit des zuzuführenden Gewichts weiter verbessert werden kann.
Während in der obigen Ausführungsform die geschmolzene Seife dem Ausführungsabschnitt 3 zugeführt wird, während sie in dem Umlaufabschnitt 6 umläuft, kann der Ausformungsabschnitt 3 unmittelbar mit dem Ausgang des Speichertanks 61 verbunden sein, ohne die geschmolzene Seife im Umlauf zu bringen.
Während in der obigen Ausführungsform durchlüftete Seifen unter Verwendung der unteren Form 1 und der oberen Form 2 hergestellt werden, kann die untere Form 1 eine geteilte Form sein, die aus einer Vielzahl von Teilen entsprechend der Kontur eines gewünschten durchlüfteten Seifenprodukts zusammengesetzt ist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist zur Herstellung von Artikeln nützlich, die Kühlen und Verfestigen eines wärmegeschmolzenen komprimierbaren Fluids, das Blasen enthält, umfasst, im Besonderen zur Herstellung von durchlüfteter Seife aus durchlüfteter geschmolzener Seife, wobei es auch anwendbar zur Herstellung von Nahrungsmitteln wie beispielsweise Eiscreme, Schokolade und Schlagsahne, ist.
Beispiel 1 und vergleichendes Beispiel 1

Geschmolzene Seife, die eine große Anzahl von Blasen enthält, die darin verteilt sind, wurde unter Verwendung der zusammensetzenden Komponenten, die in Tabelle 1 unten gezeigt sind, entsprechend dem Verfahren, das in der JP-A-1143699 supra beschrieben ist, hergestellt. Stickstoffgas wurde für die Belüftung verwendet. Tabelle 1

Zusammensetzende Komponenten der geschmolzenen Seife	Gewichtsteile
Natrium Laurate	30,0
Sodium Cocoyl Isetionate	2,0
Sodium Lauroyl Lactate	5,0
Polyoxyethylene Monolaurate	2,0
Laurinsäure	5,0
Glycerin	20,0
Natriumchlorid	1,5
Parfüm	1,5
Wasser	32,0

In Beispiel 1 wurden durchlüftete Seifen aus der vorbereiteten geschmolzenen Seife entsprechend den Schritten, die in 1 bis 3 gezeigt sind, hergestellt. Das Gewicht der durchlüfteten Seife wurde auf 90 g/Stück festgelegt. Der Speichertank 61 der geschmolzenen Seife wies eine Kapazität von 0,2 m³ auf, und der Umlaufkanal 62 wies eine Querschnittsfläche von 78,5 cm² auf. Das Zuführungsvolumen der geschmolzenen Seife wurde basierend auf dem Druck-Arbeitsweg des Kolbens berechnet. Die Umlauftemperatur, die Umlaufflussrate, die Umlaufflussgeschwindigkeit und die Schergeschwindigkeit der geschmolzenen Seife waren wie in Tabelle 2 gezeigt ist. In dem vergleichenden Beispiel 1 wurde keine die Rückkopplungssteuerung durch Messung des spezifischen Gewichts und des Flüssigkeitsniveaus der geschmolzenen Seife durchgeführt.
Die geschmolzene Seife wurde dem Freiraum 11 der unteren Form 2 durch die entsprechenden Einführungsdüsen 31 zugeführt. Die obere Seite jeder unteren Form 1 wurde mit der oberen Form 2 geschlossen, um den Freiraum 11 hermetisch abzuschließen, und die geschmolzene Seife wurde auf ein festgelegtes Volumen (120 cm³) durch den Komprimierabschnitt 22 der oberen Form 2 komprimiert. In diesem komprimierten Zustand wurde die untere Form mittels Kühlwasser bei 5 bis 15°C für 3 bis 15 Minuten abgekühlt, um zu verfestigen.
Nach Beendigung der Verfestigung der geschmolzenen Seife wurde die obere Form entfernt. Die geschmolzene Seife wurde aus dem Freiraum 11 unter Verwendung eines Vakuumgreifers herausgenommen, während komprimierte Luft in den Freiraum 11 durch die verbindenden Öffnungen 12, die in dem Boden des Freiraums 11 eingebracht sind, eingeblasen. Infolgedessen wurden durchlüftete Seifen als Endprodukte erhalten.
Die resultierenden Stücke der durchlüfteten Seife wurden gewogen und ihre Rohdichte wurde entsprechend des folgenden Verfahrens gemessen. Die Resultate, die erhalten wurden, sind in Tabelle 2 gezeigt.
Messung der Rohdichte

Ein rechteckförmiger Messquader, der bekannte Seitenlängen (beispielsweise 10 bis 50 mm) aufweist, wurde aus der resultierenden durchlüfteten Seife herausgeschnitten und gewogen. Das Gewicht wurde durch das Volumen geteilt, um die Rohdichte zu erhalten. Das Volumen wurde aus den drei Seitenlängen berechnet. Die Gewichtsmessung wurde mittels einer Elektronenwaage (electron balance) durchgeführt. Die Gewichtsmessung wurde bei 25°C ± 3°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40 bis 70 % durchgeführt. Tabelle 2

		Beispiel 1	vergleichendes Beispiel 1
geschmolzene Seife	Umlauftemperatur (°C)	64	65
	Umlaufflusrate V(m³/hr).	3.3	3.3
	Umlaufflussgeschwindigkeit Vd(m/s)	0.12	0.12
	Schergeschwindigkeit (s^–1)	1.8	1.8
	eingebrachtes Volumen (%) (basierend auf dem festgelegten Volumen der durchlüfteten Seife)	120	120
durchlüftete Seife	Rohdichte (g/cm³)	0.75	0.80
durchlüftete Seife	Gewicht(g)	90	96

Wie aus den Resultaten, die in Tabelle 2 gezeigt sind, deutlich wird, war das Gewicht der durchlüfteten Seifen, das in Beispiel 1 erhalten wurden, nahezu gleich dem festgelegten Gewicht. Ferner, obwohl es in der Tabelle nicht gezeigt ist, gaben die durchlüfteten Seifen, die in Beispiel 1 erhalten wurden, keine unangenehmen Gerüche ab, die dem Erhitzen der geschmolzenen Seife zuzurechnen sind. Demgegenüber zeigen die durchlüfteten Seifen des vergleichenden Beispiels 1 eine deutliche Abweichung von dem festgelegten Gewicht.
Industrielle Anwendbarkeit:
Entsprechend des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung können Produkte, gefertigt aus einem komprimierbaren Fluid, ohne Gewichtsstreuung hergestellt werden.
Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist im Besonderen zur Herstellung von Artikeln mit Verfestigung durch Kühlung eines erhitzten, durchlüfteten komprimierbaren Fluids, wie beispielsweise in der Herstellung von durchlüfteter Seife aus durchlüfteter geschmolzener Seife, nützlich.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines aus einem komprimierbaren Fluid gefertigten Produkts, mit einem konstanten Gewicht, umfassend, Zuführen des komprimierbaren Fluids in einen Freiraum (11), gekennzeichnet durch die Schritte, Speichern des komprimierbaren Fluids in einem Speichertank (61) und in Umlauf bringen des komprimierbaren Fluids in einem mit dem Speichertank verbundenen Umlaufkanal (62) und Ausbilden eines den Speichertank durchlaufenden geschlossenen Kreises, und anschließend Durchführen der Zuführung durch Zuführen des komprimierbaren Fluids von dem Umlaufkanal (62) in den Freiraum (11), und wobei das Volumen des dem Freiraum zuzuführenden komprimierbaren Fluids entsprechend Abweichungen eines spezifischen Gewichts des dem Freiraum zuzuführenden komprimierbaren Fluids so angepasst wird, dass das Gewicht des dem Freiraum (11) zugeführten komprimierbaren Fluids, konstant ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Volumen des dem Freiraum (11) zuzuführenden komprimierbaren Fluids entsprechend Abweichungen des Flüssigkeitsniveaus des komprimierbaren Fluids in dem Speichertank (61) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das spezifische Gewicht des komprimierbaren Fluids an einer Position in dem Umlaufkanal (62) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Volumen, das basierend auf dem spezifischen Gewicht bestimmt wird, des dem Freiraum (11) zuzuführenden komprimierbaren Fluids durch ein Messmittel (33, 34) gemessen und dem Freiraum zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Messmittel (33, 34) einen Zylinder (33) und einen Kolben (34), der in dem Zylinder angeordnet ist und das Volumen des dem Freiraum (11) zuzuführenden komprimierbaren Fluids basierend auf dem Hub des Kolben (34) misst, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das komprimierbare Fluid geschmolzene Seife ist, die eine große Anzahl darin verteilter Blasen aufweist, und wobei das Produkt mit Gas angereicherte Seife ist.