DE69303495T2

DE69303495T2 - Verbessertes verfahren zur herstellung von seifenriegeln

Info

Publication number: DE69303495T2
Application number: DE69303495T
Authority: DE
Inventors: Dhanraj Chokappa; Vijay Naik; Jojo Philip
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: AU5811894A; BR9307677A; DE69303495D1; GB9226309D0; WO1994013778A1; EP0675948A1; EP0675948B1; ES2089914T3

Description

Technisches Gebiet:

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in Bezug auf ein Verfahren zur Herstellung von geformter Seife. Sie befaßt sich insbesondere mit einem Verfahren, das eine verbesserte sogenannte Peloteuse oder Seifen-Strangpresse verwendet. Obwohl die Erfindung unter spezieller Bezugnahme auf die Herstellung von Seifenriegeln beschrieben wird, ist dies doch so zu verstehen, daß der Ausdruck "Seife" sich auf Materialien einschließlich nicht-seifiger Oberflächenbehandlungsmittel einschließlich synthetischer Oberflächenbehandlungsmittel bezieht und der Ausdruck "Form" sich auch auf andere dreidimensionale massive Formen erstreckt, einschließlich Seifenriegeln, Klötzen (Knüppeln), Tafeln und sogenannten Nudeln.

Hintergrund der Erfindung

Das Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Seifenriegels oder -klotzes ist ein Gemisch, das Oberflächenbehandlungsmittel, andere funktionelle Bestandteile und Wasser in geeignetem Verhältnis enthält. In Abhängigkeit von der zusammensetzung dieses Gemischs können seine Fließ- und Verarbeitungscharakteristiken sehr unterschiedlich sein.
Generell erfordert die Verarbeitung/Fertigstellung eines solchen Gemischs verschiedene Verarbeitungsschritte wie Homogenisierung, Scherbearbeitung und Formung zu einer geforderten Gestalt.
Eine der Vorrichtungen, die im allgemeinen zur Durchführung einer oder mehrerer der genannten Operationen angewandt wird, ist eine als Peloteuse bezeichnete Strangpresse.
Die Funktion einer einfachen Peloteuse ist es, das Gemisch zu Riegeln oder Klötzen geeigneten Querschnitts zu formen, die anschließend in kleinere Riegel geschnitten oder in Tafeln geeigneter Form durch zweckmäßige andere Einrichtungen gestanzt werden können.
Die Funktion einer Abscheider-Peloteuse besteht darin, das Gemisch von sandigen oder kiesigen Partikeln oder Verunreinigungen zu reinigen und es zusätzlich zu homogenisieren/scherbearbeiten, um den erforderlichen Grad an Homogenität oder Phasenstruktur zu erzielen. Die Peloteusen können außerdem dazu verwendet werden, lose Klumpen, Splitter oder Flocken in Nudeln für die Zwischenspeicherung oder zum Einspeisen in nachfolgende Verfahrensvorgänge umzuwandeln.
Das Kernstück einer Peloteuse ist ein Schneckenextruder. Die einfachste Peloteuse hat einen Extruder mit einer einzigen Schraube. Der Vorrat an Zufuhrmaterial, entweder in homogenisierter und bearbeiteter Form oder in der Form von Nudeln oder gekräuselten Splittern, das durch den Trichter eingegeben wird, tritt in das Extruderzylindergehäuse ein und füllt den Ringraum zwischen der Extruder- Schraube (Schnecke) und dem Zylindergehäuse. Dieses ist stationär und die Schraube rotiert darin. Auf das Material wirken durch Reibung und/oder Zähigkeit verursachte Zugkräfte sowohl an der Gehäusefläche als auch an der Schraubenfläche. Die resultierende Kraft ist für den Vorwärtstransport der verarbeiteten Masse zum Abgabeende verantwortlich. Am Abgabeende kann der Extruder eine gelochte Platte aufweisen, durch die die verarbeitete Masse hindurchgedrückt wird. Diese Platte wird in der Technik allgemein als "Nudelplatte" bezeichnet. Die verarbeitete Masse tritt aus der gelochten Platte in Form von Stäben/Bändern/Blättern aus.
Wenn es das Ziel ist, die Homogenisierung oder Scherbearbeitung zu verbessern oder sandige Partikel auszufiltern, ist es vorteilhaft, vor der gelochten Platte ein Drahtsieb anzubringen, dies ergibt jedoch die Tendenz einer Verminderung des Durchsatzes. Ist es jedoch das Ziel, die gemischte Masse zu Klötzen oder Riegeln zu formen, so sind am Abgabeende des Extruders zusammen mit der Nudelplatte oder ohne diese ein Konus und eine Matrizen/Ösen-Platte vorhanden. Der Extruder drückt die gemischte Masse durch diese Endarmaturen zur Erzeugung der Nudeln&sub1; Klötze oder Riegel. Die Konstruktionen der gelochten Platten, Konen und Matrizen/Ösen-Platten sind von Anwendung zu Anwendung stark unterschiedlich. Es ist zu beachten, daß die Durchsatzrate stark vom Widerstand abhängt, den Drahtsiebe, gelochte Platten, Konen und Matrizen bieten.
Als Doppel- oder zwillingsschrauben-Peloteusen werden Maschinen mit zwei Schrauben (oder Schnecken) bezeichnet, die parallel, nicht kämmend und in Bezug zueinander tangential in einem Zylindergehäuse montiert sind. Die Schrauben können gleichsinnig rotieren, üblicherweise sind sie aber gegenläufig. Es sind auch ineinandergreifend kämmende und gleichsinnig rotierende Doppelschnecken-Extruder zum Verarbeiten von Seifen/Detergentien-Masse bekannt. Sowohl im Fall von nicht kämmenden Duplex-Peloteusen als auch von kämmenden gleichsinnig rotierenden Doppelschnecken-Extrudern wirken auf die verarbeitete Masse Zugkräfte ähnlich denen, die bei Einzelschrauben-Peloteusen auftreten, und bewegen die Masse vorwarts.
Die Schneckenextrusion ist zwar ersichtlich ein einfacher Vorgang, jedoch können die Ergebnisse hinsichtlich der Produktqualität, der Durchsatzrate, des spezifischen Energieverbrauchs usw. durch eine Anzahl von Faktoren in eher komplexer Weise beeinflußt werden. Allgemein wird die Strangpressung durch Seifenfaktoren und durch Maschinenfaktoren beeinflußt. Es ist wichtig, die verschiedenen Faktoren in ein Gleichgewicht zu bringen, um die besten Resultate zu erzielen. Bei der Vorwärtsbewegung des verarbeiteten Materials erwärmt sich dieses als Ergebnis einer Wärmeerzeugung durch Reibung und Scherung. Bei bestimmten Rezepturen kann auch eine erhebliche strukturelle Zersetzung stattfinden. Bei bestimmten Gegebenheiten erhöht die erzeugte Wärme die Temperatur der verarbeiteten Masse über wünschbare Grenzen hinaus, wodurch bestimmte Eigenschaften der Seife nachteilig beeinflußt werden. Dies kann auch zu einer Verschlechterung der Eigenschaften für den Verwender sowie zu weicheren extrudierten Formen, die Komplikationen bei der weiteren Verarbeitung verursachen können, führen. Die übermäßige und verlustreiche Wärmeabgabe durch die Scherung kann auch zu einem niedrigeren Energie- Wirkungsgrad führen.
Aus Obigem ist ersichtlich, daß die Funktionen des Schneckenextruders beim Seifenfabrikationsprozeß das Mischen, das Bearbeiten und das Transportieren der Materialien umfassen. Es existieren auch andere Vorrichtungen für die Durchführung einiger oder aller dieser Verfahrensvorgänge. Beispielsweise kann das Mischen in Z- oder Sigmaflügel-Mischern durchgeführt werden: Die Produkte können durch gekühlte Walzen bearbeitet und unter Verwendung von Förderern transportiert werden. Man wird anerkennen, daß auch diese Vorrichtungen ihre Nachteile haben, beispielsweise arbeiten Mischer im allgemeinen nur chargenweise, gekühlte Walzen sind teuer in der Herstellung und Erhaltung und klebrige Produkte können nur schwer auf Förderern transportiert werden.
In den letzten Jahren ist es üblich geworden, synthetische oberflächenaktive Mittel in "Seifen"-Riegel-zubereitungen zu verwenden. Alkylisethionate sind ein Beispiel für ein solches oberflächenaktives Mittel. Es ist auch üblich geworden, ölige oder fette Materialien in die Zubereitungen einzubeziehen, um Vorteile für die Haut zu erzielen. zu den Beispielen solcher Materialien gehören Fettsäuren, freies Isethionat, Mineralöle, Paraffinöle und Silicone. Die Verwendung solcher Materialien kompliziert die Verarbeitung, da die solche zubereitungen enthaltenden Materialien speziell auf Änderungen der Prozeßtemperatur empfindlich werden können.
Aus diesen Darlegungen ist ersichtlich, daß die Transportcharakteristiken der üblichen Extruder hinsichtlich der Fließeigenschaften (Rheologie) des verarbeiteten Materials sehr empfindlich sind, wodurch verschiedene Beschränkungen auf zubereitungen, die zufriedenstellend verarbeitet werden können, notwendig werden.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Wir haben nun festgestellt, daß einige oder alle der oben beschriebenen Nachteile überwunden werden können durch die Verwendung eines Extruders mit ineinandergreifend kämmender, gegensinnig drehender Doppelschnecke zur Förderung und Bearbeitung des Materials.
Doppelschneckenextruder sind früher beschrieben worden zur Verwendung bei der Verarbeitung von trockenen Substanzen in Pulver- oder Mehlform zu Lebensmitteln in verdaubarer Form bzw. zur Herstellung von Kunststoffen, die hochwärmebeständig, gut wärmeleitend und elektrisch isolierend sind, und zwar in den europäischen Patentschriften 41 641 bzw. 199 320.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Demnach schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von geformter Seife&sub1; das den Verfahrensschritt umfaßt, ein Seifenmaterial durch den Durchlauf durch einen Extruder mit kämmender, gegensinnig rotierender Doppelschnecke zu behandeln.
Typischerweise umfaßt im erfindungsgemäßen Verfahren der Extruder zwei mit entgegengesetztem Gewinde versehene, eng ineinandergreifend kämmende Schnecken, die für eine Drehung innerhalb eines ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisenden zylindergehäuses montiert sind und einen minimalen Abstand von Schnecke zu Schnecke und von der jeweiligen Schnecke zum Gehäuse aufweisen derart, daß, wenn das Material entlang wenigstens einem Teil des Gehäuses vom ersten Ende in Richtung zum zweiten Ende hindurchläuft&sub1; es in eine Vielzahl von diskreten, im wesentlichen C-förmigen Abschnitten geteilt wird, die von der Schneckenfläche und der Gehäusefläche begrenzt sind und auf einem Weg transportiert werden, durch den der Großteil des Materials sich im wesentlichen parallel zur Drehachse der Schnecken bewegt.
Der Betrieb der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Peloteuse kann unter Bezugnahme auf die folgende Gleichung beschrieben werden:
F = 2mnv
wobei:
F = theoretische Austritts-Fließrate,
m = Zahl der Ansätze auf der Welle,
N = Wellendrehzahl, und
v = Volumen des oben erwähnten C-förmigen Segments.
In der Praxis ist die tatsächliche Austrittsmenge stets weniger als die theoretische Austrittsmenge F, und zwar aufgrund des begrenzten Abstands zwischen den Wellen und des durch eine Nudelplatte am Auslaß bewirkten Strömungswiderstands. Das Verhältnis der tatsächlichen (gemessenen) Austrittsmenge zur theoretischen, oben abgeleiteten Zahl ist als "volumetrischer Wirkungsgrad" bekannt. Wie sich aus den in der Einleitung gemachten Bemerkungen ergibt, ist der volumetrische Wirkungsgrad einer Einschrauben-Peloteuse streng abhängig von den Reibungs- oder sonstigen rheologischen Eigenschaften des einzelnen Produkts.
Man kann davon ausgehen, daß bei einer konventionellen Peloteuse in Abhängigkeit von den Fließeigenschaften des zugeführten Materials nur wenig von der dem Schneckenextruder eingespeisten Energie zum Transport und zur Bearbeitung des Materials benötigt wird. Die während des Strangpressens abgegebene überschüssige Energie wird zu einem großen Teil in Wärme umgewandelt, die die Temperatur des Produkts erhöht. Es wird angenommen, daß bei einem beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Extruder eine Reduktion der Abhängigkeit der Durchsatzrate von der Rheologie des in der Behandlung befindlichen Materials und eine Reduktion der Temperaturanstiege im Material während der Behandlung eintritt, wodurch einige oder alle der genannten Nachteile überwunden werden.
Wie noch im einzelnen genauer besprochen wird, wird angenommen, daß volumetrische Wirkungsgrade von etwa 60 % unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erreicht werden können, während bei Einschnecken-Peloteusen nach dem Stand der Technik der volumetrische Wirkungsgrad typischerweise 9 bis 19 % betrug.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Schnecken ein aneinander angepaßtes Paar sind, d. h. sie sollen gleichen Durchmesser haben und im wesentlichen nur hinsichtlich der Gegenläufigkeit der Schnecke verschieden sein.
Die Schnecken sind vorzugsweise vom Extruder abnehmbar, wodurch sie immer bei Bedarf gegen ein anderes Schneckenpaar mit unterschiedlicher Schneckengestaltung ausgetauscht werden können. Die Schnecke kann entweder kontinuierlich oder segmentiert sein. Die segmentierten Schnecken haben entfembare Abschnitte, die unterschiedliche Steigung haben können, so daß sie in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des zu verarbeitenden Materials manipuliert werden können. Die Schnecken können einfach oder mehrfach ansetzend sein.
Typischerweise umfassen Verfahren gemäß den Ausführungen der Erfindung weiterhin Einrichtungen zum Drehen der Schnecken in zueinander entgegengesetztem Drehsinn. Es ist zu beachten, daß die positive Pumpcharakteristik der beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Extruder entweder zur Erhöhung des Durchsatzes des Extruders bei einer gegebenen Drehzahl oder zur Verminderung der für einen gegebenen Durchsatz erforderlichen Drehzahl verwendet werden kann. Die Verminderung der Schneckendrehzahl ist speziell deshalb vorteilhaft, weil sie das Ausmaß der Erwärmung des Produkts während der Behandlung reduziert und ermöglicht, daß die Eingangsleistung vermindert wird.
Typischerweise umfassen weiterhin die Verfahren gemäß den Ausführungen der Erfindung Einrichtungen zum Liefern des Materialvorrats an das Zylindergehäuse des Extruders am ersten Gehäuseende. Allgemein umfassen diese Einrichtungen zum Liefern des Materialvorrats eine Trichteranordnung, die über dem einen Ende der Schnecken positioniert ist. Ein Vorteil, der mit der Verwendung von gegensinnig rotierenden Schnecken verbunden ist, ist, daß eine Quetschwirkung auftritt und das Material vom Trichter in das Zylindergehäuse des Extruders hereingezogen wird.
Typischerweise umfassen die erfindungsgemäßen Verfahrensausführungen weiterhin eine Einrichtung zum Formen des Materials in Seifenformen am zweiten Ende des zylinders. Solche Einrichtungen sind in der Technik bekannt. Die Formen können Nudeln, Riegel und/oder Klötze umfassen. Die genaue Art der Einrichtung zum Formen des Materials hängt von der Natur der gewünschten Gestaltung ab. Sind Nudeln gewünscht, so umfaßt diese Einrichtung eine gelochte Platte, durch die das Material extrudiert wird. Werden Riegel oder Klötze gewünscht, so können ein konventioneller Konus und eine Ösenplatte verwendet werden.
Bei bestimmten Ausführungen der Erfindung nimmt der Steigungswinkel der Schnecken in der Fließrichtung ab. Vorzugsweise ist der Steigungswinkel im Bereich des ersten Endes des zylindergehäuses 20º bis 30º und im Bereich des zweiten Endes des Zylindergehäuses 10º bis 20º. Dies ist speziell da nützlich, wo das Material kompaktiert wird und seine gesamte Dichte sich während des Verfahrens entlang der Schnecke vom ersten bis zum zweiten Zylindergehäuseende erhöht.
Bei bestimmten Ausführungen der Erfindung wird bevorzugt, daß die Breite der Schneckengänge in der Strömungsrichtung relativ zur Breite des Kanals zwischen den Schneckengängen in Fließrichtung zunimmt. Vorzugsweise beträgt die Kanalbreite wenigstens das Dreifache der Stegbreite im Bereich des ersten Endes des Zylindergehäuses und weniger als das Dreifache der Stegbreite im Bereich des zweiten Endes des Zylindergehäuses. Dies ist speziell dort nützlich, wo Material kompaktiert wird und seine gesamte Dichte sich während des Fortschreitens entlang der Schnecke vom ersten bis zum zweiten Zylindergehäuseende erhöht.
Bei speziellen Ausführungen der Erfindung sind Kühleinrichtungen zum Kühlen des Materials im Zylindergehäuse vorhanden. Die Kühleinrichtungen können Einrichtungen zum zirkulieren eines Kühl- Strömungsmittels durch eine Kühlhülse um das zylindergehäuse und/oder durch Kanäle innerhalb einer Schnecke oder beider Schnecken umfassen. Während Kühleinrichtungen bei Einschnecken-Extrudern allgemein angewandt werden, sind sie bei der vorliegenden Erfindung optional.
Bei üblichen Einschnecken-Extrudern wird das Abführen des Materials vom Unterschied der Reibung zwischen dem Material und dem Zylindergehäuse und den Schnecken beeinflußt. Dieser Unterschied wird teilweise dadurch erzielt, daß man das zylindergehäuse, nicht jedoch die Schnecken kühlt. Der beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete eng ineinandergreifende Doppelschnecken-Extruder hat eine positive Pumpcharakteristik und folglich bedarf es keiner Kühlung zum Aufrechterhalten der Pumpwirkung.
Es kann jedoch ein gewisses Maß an Kühlung angewandt werden, falls es erwünscht ist, den Verfahrensstrom während seines Durchtritts durch den Extruder zu kühlen, wodurch das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Gerät die in konventionellen Anlagen verwendeten gekühlten Walzen ersetzen kann. Bei erfindungsgemäßen Ausführungen kann die Kühl-Effizienz durch Kühlen der Schnecken zusätzlich zum Zylindergehäuse verbessert werden.
Es ist zu beachten, daß bei konventionellen Anlagen das Vorsehen der Kühleinrichtungen, ob sie der Unterstützung des Pumpens oder der Entfernung von durch Scherung erzeugter Wärme dienen sollen, erhebliche Kapitalkosten hinzufügt und die Betriebskosten pro Tonne der Kapazität erhöht, während bei der Erfindung die Kapazität der Kühleinrichtung zum Entfernen von Wärme aus dem Material nicht groß sein muß. In der Praxis ermöglicht dies die Verwendung eines Kühlmittels mit höherer Temperatur, beispielsweise gekühltes Wasser anstelle von geeistem Wasser. Außerdem erleichtern die relativ niedrigen Temperaturen, die im aus der Vorrichtung gemäß der Erfindung austretenden Produkt erreicht werden können, erheblich die nachfolgende Handhabung und Verarbeitung des Produkts.
Eine weitere mathematische Beziehung,. die nützlich für das Verständnis der Erfindung ist, ist die den Wärmefluß betreffende Beziehung:
Q = MCdT
wobei:
Q = gesamte Wärmetransferrate;
M = Massenflußrate des Kühlmittels;
C = spezifische Wärmekapazität des Kühlmittels; und
dT = Temperaturanstieg im Kühlmittel.
Q ist offensichtlich die Summe von wenigstens zwei Ausdrücken, von denen sich einer auf die aus dem Produkt (ob wahrnehmbar oder latent oder beides) entfernte Wärme bezieht und einer sich auf die dem Produkt durch die Rotation der Schnecke hinzugefügte Wärme, die sogenannte viskose Wärmeerzeugung, bezieht. Wie oben erwähnt, kann die Kühleinrichtung in Ausführungen der Erfindung Einrichtungen zum zirkulieren eines Kühlungs-Strömungsmittels durch eine Kühlhülse um das Zylindergehäuse und durch Kanäle innerhalb einer oder beiden Schnecken umfassen, und dies kann die Wärmetransferrate spürbar verbessern, indem die Wärmeübergangsfläche vergrößert wird.
Im Gebrauch kann das erfindungsgemäße Verfahren auf einen weiten Bereich von Materialien angewandt werden und der Gebrauch ist nicht begrenzt auf solche Materialien, die synthetische nicht-seifige oberflächenaktive Mittel enthalten. Speziell kann die Erfindung angewandt werden auf die Verarbeitung von transparenten und/oder durchscheinenden Seifenzubereitungen, die bekanntlich eine hohe Viskosität aufweisen und schwierig oder teuer zu verarbeiten sind, oder auf Seifenformen, die strukturierende und/oder härtende Hilfsmittel aufweisen. Es ist beabsichtigt, daß jede Art durchlüfteter/massiver und/oder Toiletten/Wäscherei-Seifen durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt werden kann.
Es ist außerdem zu beachten, daß das beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Gerät nicht mit den selben hohen maschinenbaulichen Toleranzen hergestellt sein muß, die bei der Herstellung konventioneller im Gegensinn rotierender Extruder erforderlich sind, wodurch weiterhin die Einstell- und Herstellungskosten vermindert werden. Ein wesentlicher die Herstellung betreffender Vorteil ist, daß die Schnecken zumindest teilweise nicht aus einem Rohstück herausgearbeitet, sondern gegossen sind.
Die Erfindung wird nun nur zum zweck der Veranschaulichung unter Bezugnahme auf die anliegenden zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Extruders mit aufgeschnittener Ansicht der Schnecken zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Extruder-Zylindergehäuses;
Fig. 3 ein Querschnittsprofil der Schnecke;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht zweier kämmender Schnecken, die in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden;
Fig. 5 einen Vergleich zwischen dem tatsächlichen und dem theore tischen volumetrischen Wirkungsgrad durch ein im erfindungsgemäßen Verfahren verwendetes Gerät für einen Bereich von Seifenmischungen im Vergleich mit einer Einschnecken- Peloteuse;
Fig. 6 - als Figuren 6(a) und 6(b) - Einzelheiten von zwei in zwei Ausführungen der Erfindung verwendeten Geräten.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt der Extruder zwei eng ineinandergreifend kämmende Schnecken 1 und 2, die in einem mit einer Hülse versehenen Zylindergehäuse 3 montiert sind und von einem Motor 4 angetrieben werden. Die beiden Schnecken haben entgegengesetzte Gewinderichtung und kimmen eng ineinandergreifend. Wenn sich eine Schnecke im Uhrzeigersinn dreht, dreht sich die andere im Gegenuhrzeigersinn. Die dargestellten Schnecken sind solche mit einem einzigen Anfang oder Ansatz, es können aber auch Mehrfachansatz-Schnekken sein. Ein Querschnitt einer typischen Schnecke ist in Fig. 3 dargestellt.
Die Abstände zwischen den Schnecken und zwischen einerseits den Schnecken und andererseits dem zylindergehäuse werden so klein als möglich gehalten. Dies sichert eine Vielzahl von im wesentlichen geschlossenen C-förmigen Kammern, die es ermöglichen, daß das Seifen/Detergentien-Material zwangsläufig und relativ stetig transportiert wird. Diese Eigenschaft ist in Fig. 2 gezeigt.
Bei einem Extruder in Betrieb kann das Bedürfnis bestehen, Material aus diskreten Teilchen oder eine zusammengeklumpte Masse zu einem homogenen Extrudat zu kompaktieren. Dies kann erreicht werden durch Verändern des Querschnittsprofils der Schnecken vom Einfüllende bis zum Abgabeende derart, daß die Stegbreite graduell/progressiv vom Einfüllende zum Abgabeende zunimmt und gleichzeitig der Steigungswinkel einer der beiden Schnecken sich passend ändert, um sicherzustellen, daß die nachlaufende Flanke des Stegs oder Gangs einer der Schnecken sich sehr nahe an der angrenzenden vorlaufenden Flanke des Stegs oder Gangs der anderen Schnecke befindet. Diese Eigenschaft ist bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung zu sehen.
Typischerweise ist am Einfüllende des Extruders ein Trichter 5 vorhanden, durch den das Seifen/Detergentien-Material in den Extruder eintritt. Am anderen Ende des Extruders sind eine (nicht dargestellte) mit Löchern versehene Platte, eine (nicht dargestellte) Konushülse und eine (nicht dargestellte) Ösenplatte montiert. In der Praxis wären die Ösenplatte, die Hülse und die gelochte Platte am Flansch am Abgabeende des in Fig. 1 gezeigten Extruders montiert.
Bei der Drehung der Schnecken wird das in jeder der geschlossenen C-förmigen Hohlräume befindliche Material linear transportiert und durch die Löcher in der gelochten Platte in der Form von Stangen gedrückt, die im Konus zusammengeschweißt werden, und aus der Ösenplatte tritt kontinuierlich ein Riegel des geforderten Querschnitts aus.
In Fig. 6(b) ist ein bei einer weniger bevorzugten Ausführung der Erfindung verwendetes Gerät gezeigt, mit teilweise ineinandergreifend kämmenden Schnecken, während Fig. 6(a) eine bevorzugenswertere Anordnung mit eng ineinandergreifend kämmenden Schnecken zeigt. Es ist zu beachten, daß die Schnecken von Fig. 6 nicht die speziellen Eigenschaften der in Fig. 4 gezeigten Ausführung haben, sondern vielmehr zwei Extreme der Variation der Stegbreite, die in Fig. 4 vorkommt, zeigen.
Während die oben beschriebenen Extruder alle einstufige Extrudermechanismen haben, ist zu beachten, daß die Erfindung in gleicher Weise bei Verwendung von zweistufigen oder anderen mehrstufigen Extrudern ausgeführt werden kann, und zwar insbesondere bei solchen, die den mehrstufigen Vakuum-Peloteusen oder Abscheidern entsprechen.
Ein spezieller Vorteil dieser Ausführungen der vorliegenden Erfindung, bei denen eng ineinandergreifend kämmende Schnecken verwendet werden, ist, daß das Seifen/Detergentien-Material in erheblichem Ausmaß daran gehindert ist, mit den Schnecken mitzurotieren. Dies stellt sicher, daß der Großteil des Materials sich im wesentlichen parallel zur Extruderachse bewegt und hierdurch irgendwelche rheologischen oder strukturellen Schäden oder einen Temperaturanstieg im Material vermeidet und in einer Seifen/Detergentienmasse resultiert, die bei der weiteren Verarbeitung bessere Verarbeitungsqualitäten aufweist. Ein solches Verfahren erbringt einen höheren Durchsatz bei einer gegebenen Drehzahl pro Minute, also einen besseren volumetrischen Wirkungsgrad und einen niedrigeren spezifischen Energieverbrauch im Vergleich zu bisher in der Seifen/Detergentien-Industrie verwendeten Strangpreßverfahren.
Diese betrieblichen Eigenschaften der Erfindung sind ersichtlich durch Bezugnahme auf Fig. 5, die einen Vergleich eines tatsächlichen und eines theoretischen volumetrischen Wirkungsgrads durch ein in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendetes Gerät für einen Bereich von Seifenmischungen zeigt.
In Fig. 5 sind Ergebnisse für eine zubereitung angegeben, die auf Natriumcocoylisethionat basiert und relativ niedrige Seifenpegel enthält, ferner für eine Zubereitung, die auf einem Gemisch von Natriumcocoylisethionat und Seife basiert, und für eine Zubereitung, die auf einem Acylisethionat,Sulphosuccinat,Betain-System oberflächenaktiver Mittel basiert. Zwischen diesen Unterschieden in der zubereitung wird nicht unterschieden, sie sind jedoch teilweise verantwortlich für die Streuung der Ergebnisse. Dreiecke sind Ergebnisse, die mit eng ineinandergreifend kämmenden Wellen ähnlich den in Fig. 6(a) gezeigten erhalten wurden. Kreuze sind Ergebnisse, die mit teilweise kämmenden Wellen ähnlich den in Fig. 6(b) gezeigten erhalten wurden. Quadrate sind Ergebnisse, die mit einem konventionellen Einschnecken-Extruder gleicher Schneckengröße wie die Doppelschneckengeräte erhalten wurden. Es ist aus dieser graphischen Darstellung klar ersichtlich, daß der volumetrische Wirkungsgrad des eng ineinandergreifend kämmende Wellen verwendenden Geräts allgemein über 50 % liegt, während mit teilweise kämmenden Wellen der volumetrische Wirkungsgrad auf 25 bis 50 % des theoretischen Maximums fällt. Es ist zu beachten, daß der volumetrische Wirkungsgrad von 25 bis 50 % immer noch eine allgemeine Verbesserung gegenüber den Ergebnissen darstellt, die mit der bekannten Einschnecken-Peloteuse erhalten werden.
Da der volumetrische Wirkungsgrad der Doppelschnecken-Peloteuse viel höher ist als der einer Einschneckeneinheit, ist bei der Doppelschnecken-Peloteuse zur Erzielung eines bestimmten Wärmetransferkoeffizienten eine niedrigere Spitzengeschwindigkeit erforderlich. Außerdem zeigt der Versuch, daß die viskose Wärmeabgabe im Produkt sowohl bei der Doppelschneckeneinheit (im Vergleich zur Einschneckeneinheit) reduziert ist als auch bei niedrigeren Wellendrehzahlen reduziert ist. Selbst bei kleinem Umfang liegt die Verminderung der viskosen Wärmeabgabe pro Durchsatzeinheit in der Größenordnung eines Faktors 5 im Vergleich zur Einschneckeneinheit.

Claims

1. Verfahren für die Herstellung von Seifenformen, das den Verfahrensschritt einschließt, ein Seifen-Ausgangsmaterial durch den Durchlauf durch einen Extruder mit kämmender, gegensinnig rotierender Doppelschnecke zu behandeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Extruder zwei mit entgegengesetztem Gewinde versehene, eng ineinandergreifend kämmende Schnecken aufweist, die für eine Drehung innerhalb eines ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisenden zylindergehäuses montiert sind und einen minimalen Abstand von Schnecke zu Schnecke und von der jeweiligen Schnecke zum Gehäuse aufweisen derart, daß, wenn das Material entlang wenigstens einem Teil des Gehäuses vom ersten Ende in Richtung zum zweiten Ende hindurchläuft, es in eine Vielzahl von diskreten, im wesentlichen C-förmigen Abschnitten geteilt wird, die von der Schneckenfläche und der Gehäusefläche begrenzt sind und auf einem Weg transportiert werden, durch den der Großteil des Materials sich im wesentlichen parallel zur Drehachse der Schnecken bewegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Material durch Einspeisungseinrichtungen am ersten Ende des Zylindergehäuses des Extruders in dieses Gehäuse eingespeist wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Material am zweiten Ende des Zylindergehäuses zu Formseifen geformt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem im Extruder der Steigungswinkel jeder Schnecke angrenzend an das erste Ende des Zylindergehäuses 20 bis 30º beträgt und angrenzend an das zweite Ende des Zylindergehäuses 10 bis 20º beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem im Extruder die Breite des Kanals jeder Schnecke wenigstens das Dreifache der Breite des Schneckengangs angrenzend an das erste Ende des Zylindergehäuses und weniger als das Dreifache der Breite des Schnekkengangs angrenzend an das zweite Ende des Zylindergehäuses beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Material im Gehäuse durch Kühleinrichtungen gekühlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Kühleinrichtungen eine Einrichtung zum Zirkulieren eines Kühl-Strömungsmittels durch eine Kühlhülse um das Zylindergehäuse umfassen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Kühleinrichtungen eine Einrichtung zum zirkulieren eines Kühl-Strömungsmittels durch Kanäle in einer oder beiden der Schnecken umfassen.