制造装置的制作方法

本发明涉及制造装置，其包括用于刮擦皂的聚合物刀片，所述皂附着到用于制造条皂的辊磨机。

背景技术：

由金属材料(例如，碳钢、不锈钢)制成的刮刀或刮粉刀在本领域中是熟知的。在条皂制备过程中，使皂粒料/条粒通过辊磨机并压缩成“薄片”。刀片用于刮擦附着到辊磨机上的薄片以形成“致密薄片”，该致密薄片然后进一步精制并挤出成条皂。

当使用金属刀片制造包含吡啶硫酮锌(ZPT)(广谱抗微生物活性物质)的条皂时，发现令人惊奇且意料不到的挑战。含ZPT的皂薄片通常是白色或浅色的。发现存在于金属刀片中的不希望的金属可转移到皂中和/或皂表面上并与巯基吡啶氧化物络合以形成暗色巯基吡啶氧化物沉淀，所述沉淀可引起显著的“变色”(例如，灰色、绿色、蓝色或紫色)(参见图1A)。该发现是意料不到的，因为含ZPT的皂薄片与金属刮刀接触极短的持续时间(例如，小于1/100秒)。如图2所示，所得的变色可不利地影响含ZPT条皂的总体美观并且可给于消费者对装运或储存条件的负面印象或含ZPT的条皂可能具有差的质量。

另选地，条皂中的ZPT不稳定性可带来问题。金属离子还可因为原料中的杂质，或其它制造设备的金属部件(例如，辊磨机、管道、喷嘴等)被引入条皂制造过程中。据信，涉及来自金属刀片的过渡金属阳离子的氧化反应可随时间推移进一步加剧ZPT不稳定性并加快氧化损失。因此，可存在使用金属刀片制成的含ZPT条皂的抗微生物特性的显著减小。

一种解决方案可以是利用塑性材料替代金属刀片。然而，许多塑性材料例如聚碳酸酯(例如，碳纤维刀片)一般是硬的并且因此趋于易碎，并且有可能将不如刮粉刀那样表现良好。值得关注的是易碎的塑料可碎裂和断裂并且来自塑料刀片的材料片可作为外来物最终进入皂中。因此，可能不适合用任何类型的塑性材料代替金属刀片。

因此，需要用于制造条皂，优选地含ZPT条皂的改善的制造装置。具体地讲，需要一种制造装置，其包括用于刮擦附着到辊磨机的皂的非金属刀片。还需要制造含ZPT的条皂的方法，所述条皂在整个制造装置的使用中将不变色。还希望使用该制造装置制造的条皂一般将保留其大部分的抗微生物特性。

技术实现要素：

在第一方面，本发明涉及用于刮擦附着到辊磨机的皂的制造装置。具体地，本发明涉及一种制造装置，所述制造装置包括：(i)聚合物刀片以及(ii)支撑所述聚合物刀片的外壳。所述聚合物刀片具有刮擦表面，所述刮擦表面具有接触辊磨机的表面的刮擦边缘。所述外壳具有在交叉点处与刮擦表面相交的压实表面，其中所述交叉点与刮擦边缘相对，并且其中所述压实表面和所述刮擦表面形成约30°至约80°的面向角θ(θ)。

在另一方面，本发明提供用于制造条皂的方法，所述方法包括以下步骤：(a)在搅拌器中将皂的一种或多种成分混合；(b)在一个或多个辊磨机上研磨混合的成分；(c)利用根据本发明所述的制造装置刮擦附着到辊磨机上的经研磨成分；以及(d)将所述经刮擦成分挤出以形成条皂。

当结合所附权利要求书阅读以下具体实施方式时，本发明的这些和其它特征对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

虽然本说明书通过其中特别指出并且清楚地要求保护本发明的权利要求书作出结论，但据信通过以下对附图的说明可更好地理解本发明，在附图中相同的附图标号表示相同的元件，并且其中：

图1A是使用现有技术的金属刀片从辊磨机100刮擦的含ZPT皂的致密薄片的照片。彩色线表示由于ZPT与金属离子反应的变色。

图1B是使用本发明的聚合物刀片10从辊磨机100刮擦的含ZPT皂的致密薄片的照片。

图2A是在制造过程中使用现有技术的金属刀片制成的含ZPT条皂的照片。虚线圆示出由于金属污染在条皂表面上的变色。

图2B是在制造过程中使用本发明的聚合物刀片10制成的含ZPT条皂的照片。

图3是与辊磨机100接触的本发明的制造装置1的实施方案的剖视图。

图4是与辊磨机100接触以形成致密薄片的本发明的制造装置1的实施方案的透视图。

图5是本发明的聚合物刀片10的一个实施方案的剖视图。

图6是描述聚合物刀片或金属刀片的负荷挠曲(K)曲线的图。

图7是变色分数表，其显示了具有范围为1(最严重变色)到8(最轻变色)的变色分数的包含ZPT的8种不同条皂样品的照片，其可用于示例性和比较条皂组合物中ZPT变色的小组评价。

图8是用于测量刀片的负荷挠曲(K)的测试设备的照片。

具体实施方式

应当理解，权利要求的范围不受本文所述和/或所示的具体装置、方法、条件或参数的限制，并且本文所用的术语仅为了以举例的方式描述具体实施方案而不旨在限制受权利要求书保护的本发明。

另外，如说明书包括附加权利要求中所用，冠词“某”和“所述”包括复数形式。

如本文所用，当置于数值“X”之前时，术语“约”是指X的10％，优选地X的5％扩展的区间，并且甚至更优选地从X的2％扩展的区间。

如本文所用，术语“条皂”是指用于洗涤、沐浴和清洁的固体或半固体制品，其包含皂表面活性剂和/或合成表面活性剂，如下文所述。如本文所用，条皂不限于条形，而是可具有任何规则或不规则的形状，包括但不限于：立方体、矩形、球形、椭圆形、圆柱体、椎体等。本发明的条皂不限于任何体积，但就非限制性示例而言，其特征可在于体积在约1cm³至约1,000cm³，更优选地约10cm³至约500cm³，并且最优选地约50cm³至约200cm³的范围内，并且重量在约0.5g至约5Kg，更优选地约1g至约1Kg，并且最优选地约10g至约500g的范围内。

如本文所用，术语“包括/包含”(comprising)、“具有”、“包含/含有”(containing)和“包括”(including)中的任何一个均是指能够添加不会不利地影响最终结果的其它部件、步骤等。这些术语中的每一个均包含术语“由……组成”和“基本上由……组成”。除非另外具体指明，据信本文的元件和/或设备可广泛购自全世界的许多供应商和来源。

除另有规定外，所有的百分比、份数和比率均基于所述条皂的总重量计。所有涉及所列成分的这些重量均基于活性物质的含量计，因此不包括可能包含在可商购获得的材料中的载体或副产物。下文中详细描述了组分，包括可任选地加入的那些，以及制备方法和使用方法。

除非另外特别说明，否则所有比率均为重量比率。除非另外特别说明，所有温度是摄氏度(℃)。所有本文所公开的量纲和值(例如数量、百分比、部分、和比例)将不被理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲或值是指所引用的数值和围绕该数值的功能上等同的范围二者。例如，公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。

制造装置

本发明涉及制造装置1，其用于在制造条皂时刮擦附着到辊磨机100的皂。已经发现根据本发明的制造装置1可用于制造条皂，所述条皂减少了由通过利用金属刀片的标准方法制造的含ZPT条皂可见的变色问题(参见图1B、2A和2B)。变色问题在金属离子如铁与巯基吡啶氧化物络合形成二价配体时出现。所述络合物是有色的并且有损于皂外观。这可能是由于物质形成、螯合和/或转移螯合。

令人惊奇的且意料不到的发现是从存在于皂制造过程中的金属污染的多种潜在源来看，金属刀片与含ZPT皂之间的极短接触导致变色问题。不受理论的束缚，据信由于刮擦相互作用的暴力特性以及其在由辊磨机物理调控所述皂之后立即发生，所以含ZPT的皂最容易与来自金属刀片的金属阳离子反应。

还已经发现本发明的制造装置1可用于制造表现出显著延长的储存寿命的含ZPT条皂。已知在巯基吡啶氧化物氧化时过渡金属沉淀，这导致ZPT的长期损失。因此，通过用非金属刀片代替金属刀片，可消除由于与金属刀片接触的ZPT损失的显著来源。因此，显而易见的是本发明可与期望在制备产品(优选地条皂，并且更优选含ZPT条皂)时限制金属接触和/或污染的任何类型的制造方法和机器一起使用。

本发明的另一个优点在于该制造装置1可用于制备不同厚度和/或密度的致密薄片，如制造不同类型的条皂和/或其它类型的产品所期望的。

条皂可经由本领域已知的多种不同方法制备。通常，条皂通过包括研磨的方法制造，从而产生经研磨的条皂。例如，用于制造条皂的典型的方法可包括一个或多个以下步骤：(a)其中通过连续方法(ConSap或连续皂化方法)或分批制备方法(即用于水解脂肪酸条粒的中和加工或釜加工)制得皂的步骤，(b)真空干燥步骤，其中将皂制成皂条粒，(c)混合步骤，其中将皂条粒与条皂组合物的其它成分混合，(d)研磨步骤，其中获得相对均匀的混合物，(e)模压步骤，其中将皂混合物挤出成皂条并随后切成皂块，以及(f)压印步骤，其中将皂块压印以产生成品条皂。通常，介于步骤(d)和(e)之间是当金属刮刀用于刮擦附着到辊磨机的皂以形成“致密薄片”时。将致密薄片转移到传送带，并且然后转移到压条机用于进一步精制和挤出。

附着到辊磨机的皂一般相当薄，例如，约0.2mm至约0.6mm。刀片从辊磨机刮擦这些薄片以形成致密薄片。显而易见的是制造装置1可影响所得的致密薄片的厚度和/或密度。本领域技术人员理解期望的致密薄片厚度和/或密度将通过具体制造方法的限制来确定。例如，如果致密薄片太薄或不足够致密，则它们可能太大量并堵塞收集它们的传送带或加料斗。另选地，如果致密薄片太厚或太致密，则它们可能太重而不能用于加工。适于制造条皂的致密薄片的厚度可以例如为约8mm至约12mm，优选地约10mm。另选地，适于制造条皂的致密薄片的密度例如可以为约0.9g/cm³至约1.1g/cm³。

图3示出了本发明的制造装置1的一个实施方案。辊磨机100围绕旋转轴101在相对于图3的逆时针方向上旋转，并且可由常用于工业中的任何标准材料，包括金属(例如，不锈钢、碳钢)制备。在一个实施方案中，当皂包含ZPT时，辊磨机100优选由不锈钢制成。在该实施方案中，优选的方面在于辊磨机100由400系列不锈钢制成，这是由于其比300系列更高的刚度/硬度，尽管300系列趋于具有更好的耐腐蚀性。不受理论的束缚，应当理解不锈钢不如碳钢硬，因此，如果使用碳钢刀片则可能在金属硬度的硬度方面不匹配并且导致辊磨机的频繁磨损/侵蚀。这是昂贵的辊磨机的一个问题，于是所述辊磨机将不得不频繁地更换。

在另一个实施方案中，当皂包含ZPT时，辊磨机100由非金属材料制成，诸如类似于用于制备聚合物刀片10的聚合物类型的聚合物。本文的目的在于进一步消除另一金属污染源。

具体地，图3的制造装置1包括：(i)聚合物刀片10，以及(ii)支撑所述聚合物刀片10的外壳20。所述聚合物刀片10具有刮擦表面11，所述刮擦表面具有接触辊磨机100的表面的刮擦边缘12。将显而易见的是术语“接触”，旨在表示聚合物刀片10的表面和辊磨机100彼此接近施加力，并且可介入其间的薄材料层(例如薄皂层)的存在并不意味没有接触。

聚合物刀片10可通过一个或多个保持元件16(例如螺杆)固定到外壳20，并且其中聚合物刀片10被构造成(例如在聚合物刀片10中的凹陷部或孔)接收保持元件16。参见图3，刮擦表面11可在相对于辊磨机100的表面的旋转轴101正交的平面(“O”)中延伸。优选地，刮擦表面11可具有约2mm、5mm、10mm、或20mm至约100mm、90mm、80mm、或70mm，更优选地约5mm至约15mm的距离。所述刮擦表面11的距离可以是非线性或线性的，优选地直线距离。然而，其它刮擦表面11距离也可以是合适的并且部分将必然地必定与制造装置1的其它部件的尺寸(即，压实表面21、面向角(θ)22)相关。

在另一个实施方案中，制造装置1可以可移除地安装到框架(未示出)上以便在第一操作位置与第二抽出非操作位置之间移动。当制造装置1处于使用中时，框架可允许外壳20定位聚合物刀片10使得其刮擦边缘12接触辊磨机100的表面。当不在操作中时，框架可远离辊磨机100的表面抽出外壳20以便避免损坏刮擦边缘12。

在另一个实施方案中，外壳20可包括用于支撑聚合物刀片10的顶板23。根据该实施方案的一个方面，顶板23具有压实表面21，所述表面在交叉点13处与刮擦表面11相交，其中所述交叉点13与刮擦边缘12相对。压实表面21和刮擦表面11在交叉点13处形成约30°至约80°的面向角θ(θ)22。具体地，面向角θ22可以为约30°、35°、40°、45°、50°或55°至约80°、75°、70或60°，优选地约40°至约50°。根据该实施方案的另一个方面，外壳20还可包括与顶板23相对的底板24以用于在两者间夹持所述聚合物刀片10。

在另一个实施方案中，压实表面21可沿相对于外壳20的轴(L)102的平面(L)从交叉点13延伸约6mm至约14mm的距离。参见图3，轴(L)102是垂直于辊磨机100的旋转轴101的轴。根据该实施方案，压实表面21的距离可以为约6mm、7mm、或8mm至约14mm、13mm、或12mm，优选地约9mm至约11mm。在一个实施方案中，距离可以为非线性或线性的，优选地直线距离。然而，其它距离可以是合适的，并且部分将必然地必定与制造装置1的其它部件的尺寸相关。

在另一个实施方案中，本发明的制造装置1具有分别为约1:1至约1：3的沿相对于外壳20的轴L102的平面(L)从交叉点13延伸的刮擦表面11的距离与压实表面21的距离的比率。

已发现重要的是该压实表面21存在于制造装置1中是为了压实从辊磨机100刮擦的皂薄片。通常，由金属(例如碳钢)制成的刀片是刚性的并且可被设计成相对薄(即，0.8mm至1.2mm)。据信，薄金属刀片可像刀一样作用以通过促进辊磨机100的表面处的粘附性损失来刮擦附着的皂。由金属刀片形成的致密薄片看起来具有足够的厚度和/或密度以便适于制造条皂。

另选地，由聚合物制成的刀片必须相当厚以便实现可比的刚度程度。考虑到不同的物理约束，显而易见的是聚合物刀片不能以与金属刀片相同的方式操作。不受理论的束缚，据信本发明的制造装置1可通过用固体壁(即，压实表面21)阻挡来犁去辊磨机100上附着的皂。因此，顶板23的压实表面21用作阻挡壁或堰以筑起经刮擦的薄片并将它们压缩成期望厚度和/或密度的致密薄片。应当理解致密薄片的厚度可受到改变压实表面21的距离影响。例如，较长的压实表面21应当转换成较厚的致密薄片，反之亦然。

图4描绘了处于使用中的本发明的制造装置1。参见图4，外壳20还可包括位于外壳20的近端26处的多个通道25，所述通道被构造成将从辊磨机100脱离的经刮擦的皂引导至传送带(未示出)。通常，在使用期间，制造装置1相对于辊的旋转轴101定位，使得从辊磨机100刮擦的任何致密的皂薄片通过通道25由于重力朝向传送带引导。这旨在表示制造装置1的聚合物刀片10的刮擦边缘12通常将朝向图4的底部定位。在所述布置的情况下，附着到辊磨机100的薄的皂材料可从辊磨机100的表面刮去。然后刮擦的皂在聚合物刀片10的刮擦表面11之上行进，并且通过顶板23的压实表面21压实以形成致密的皂薄片。致密的皂薄片朝向通道25推动并且由于重力朝向传送带掉落。然而，如图4所示，已将制造装置1顺时针旋转约以使得其更容易观察装置1的各种组件。

通道25可由附接到突起部27的凸缘28限定，所述突起部基本上垂直于相对于所述外壳20的轴(L)102的平面(L)。另选地，所述突起部27可与相对于外壳20的轴(L)102的平面(L)形成小于90°的任何角度，只要其不致使凸缘28在使用期间妨碍辊磨机100即可。凸缘28可彼此等距地附接于突起部27上以形成等间距的通道25。另选地，凸缘28可在突出部上彼此不均匀地间隔以便形成不同尺寸的通道25。

在另一个实施方案中，本发明涉及用于刮擦附着到辊磨机100的皂的制造装置1，该制造装置包括聚合物刀片10，所述聚合物刀片具有接触辊磨机100的表面的刮擦边缘12，其中所述聚合物刀片10由选自下文所列的聚合物的聚合物制成。在一个优选的实施方案中，所述聚合物为选自下列的聚烯烃：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚烯烃塑性体、热塑性聚烯烃、以及乙烯和丙烯的嵌段共聚物。在更优选的实施方案中，所述聚合物为选自下列的热塑性聚烯烃：UHMW-PE(超高分子量聚乙烯)或交联的UHMW-PE(超高分子量聚乙烯)。

聚合物刀片

在另一个方面，本发明涉及用于刮擦附着到辊磨机100的皂的聚合物刀片10，其包括刮擦表面11，所述刮擦表面11从刮擦主体14延伸至刮擦边缘12从而与所述辊磨机100的表面接触，其中所述刮擦主体14具有3.5mm至18.0mm的厚度。

在一个实施方案中，如图5所示，其中具有大致矩形形状的所述刮擦主体14被构造成安装在外壳20的顶板23与底板24之间。另选地，刮擦主体14可具有任何期望的形状，诸如就非限制性示例而言，正方形、三角形、或复杂形状或轮廓形状。刮擦主体14的形状部分地将必然地必定与外壳20的尺寸相关，这与其在外壳20内形成基本上滑动配合的要求互补并受所述要求限制。外壳20可由金属(例如不锈钢)或聚合物制成。为了使其它金属污染最小化，外壳可优选地由类似于用于制备聚合物刀片的聚合物类型的聚合物制成。

在另一个实施方案中，发明人已经发现由选自以下组的聚合物制成的聚合物刀片10可适用于本发明中，其中所述聚合物组由下列组成：

(a)PPSU(聚苯砜)、PEI(聚(醚酰亚胺))、PSU(聚砜)、PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、PPE/PPO(聚苯醚)或它们的共聚物；

(b)PAI(聚(酰胺-酰亚胺))、PPS(聚(苯硫醚))、PEEK(聚(醚醚酮))、PEKK(聚(醚酮酮))、PBI(聚苯并咪唑)、PEK(聚(醚酮))、或它们的共聚物；

(c)PFA(全氟烷氧基烷烃)、MFA(TFE四氟乙烯和PFVE全氟化乙烯基醚的共聚物)、FEP(氟化乙烯丙烯聚合物)、ECTFE(乙烯氯三氟乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯如Teflon)、或它们的共聚物；

(d)PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、或它们的共聚物；

(e)PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PA(聚酰胺)、或它们的共聚物；

(f)聚(醚砜)、聚(芳基砜)、聚苯撑、聚苯并噁唑、聚苯并噻唑、或它们的共聚物；

(g)交联的聚氨酯、交联的硫醇-烯聚合物、交联的硫醇-烯丙烯酸酯聚合物、或它们的共聚物；

(h)POM(聚缩醛)、聚烯烃、或它们的共聚物；以及

(i)(a)-(g)的共混物。

在该实施方案中，聚合物优选为POM(聚缩醛)、聚烯烃或它们的共聚物。在该实施方案中，优选地所述聚合物为选自下列的聚烯烃：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚烯烃塑性体、热塑性聚烯烃、以及乙烯和丙烯的嵌段共聚物。甚至更优选地，所述聚合物为选自下列的热塑性聚烯烃：UHMW-PE(超高分子量聚乙烯)或交联的UHMW-PE(超高分子量聚乙烯)、优选地交联的UHMW-PE。据信UHMW-PE由其高分子量(～5×10⁶道尔顿)而获得抗磨损的耐久性。另外，虽然不需要UHMW-PE的交联，但因为据信交联使得所得的聚合物刀片10的耐久性增加所以其是优选的。

除热塑性聚烯烃之外，存在具有可适用于本发明的相似特性的其它聚合物。在另一个实施方案中，发明人还发现聚合物刀片10可由选自下列的聚合物制成：硫醇烯、聚氨酯(即，聚硫醇烯、聚氨酯)、或它们的共聚物。可在聚合之后处理这些聚合物以产生固化树脂型的聚合物。例如，这些聚合物可经历紫外固化以产生具有与交联的UHMW-PE刀片类似特性的较致密聚合物材料。

将显而易见的是由金属诸如碳钢或不锈钢制成的刀片具有相对高的刚度从而可相对薄。材料的刚度是其厚度和固有弹性模量(即拉伸强度)的函数。金属和聚合物具有不同的弹性模量。因此，不言而喻通过切换材料，聚合物刀片10的厚度可增加以达到金属刀片的相同刚度以便以相同方式起作用。在一个实施方案中，发明人已经发现如果刮擦主体14具有约3.5mm、4.0mm、4.5mm、5.0mm至约18.0mm、17.5mm、17.0mm或16.0mm，或优选地约13.5mm至约15.5mm的厚度，则聚合物刀片10可提供与金属刀片的相当刚度。

在另一个实施方案中，本发明的聚合物刀片10可由增强的聚合物制成。增强的聚合物的示例可以为如本文所述的任何聚合物，其已用具有比聚合物本身更高拉伸强度的材料(例如金属)增强。可以想象金属组分可在内部形成，同时聚合物在刀片的外部上形成涂层。

在另一个实施方案中，在本发明的聚合物刀片10中，刀片10由提供较低的磨损率的聚合物制成(即，长刀片寿命)。具体地讲，发明人已经发现具有大于3.5mm、优选地大于4.0mm，还更优选地大于6.0mm厚度的由UHMW-PE制成的聚合物刀片10可提供与金属刀片相当的拉伸强度和/或刚度。

在另一个实施方案中，不受如图5所示的特定形状的约束，发明人已经发现如果聚合物刀片10由具有如根据ASTM D638-10所测定的，约220N/mm、300N/mm、或350N/mm至约10,000N/mm、9,500N/mm或9,000N/mm，或优选地约300N/mm至约8,000N/mm的弹性模量(即拉伸强度)的聚合物制成，则其可适用于本发明中。不受理论的束缚，据信具有在如上文所公开的指定范围内的弹性模量的聚合物具有足够的耐久性使得其例如在掉落时将不断裂或碎裂。此类聚合物的非限制性示例包括聚烯烃，具体地，热塑性聚烯烃，并且更具体地聚乙烯，如上文所述。

在另一个实施方案中，聚合物刀片10还可包括安装至所述聚合物刀片10的顶板23，其中所述顶板23具有面向所述刮擦表面11形成约30°至约80°的面向角(θ)22的压实表面21。在该实施方案中，优选地所述面向角(θ)22为40°至50°。在另一个实施方案中，聚合物刀片10还可包括与顶板23相对的底板24以用于在两者间夹持所述聚合物刀片10。

在另一个实施方案中，发明人已经发现提供最佳设计的压实表面21的距离与聚合物刀片10的刮擦主体14的距离之间的关系。具体地，所述压实表面21的距离相对于所述刮擦主体14的距离的比率分别为1:4至1:8，其中所述距离沿相对于所述辊磨机的旋转轴101正交的平面(O)测量。

在另一个实施方案中，在聚合物刀片10中，刮擦主体14可沿相对于外壳20的轴L102的平面(L)延伸约20mm、25mm、或30mm至约112mm、107mm、或102mm，优选地约25mm至约35mm的距离。

在另一个实施方案中，在聚合物刀片10中，压实表面21可沿相对于外壳20的轴L102的平面(L)延伸6mm至14mm，优选地9mm至11mm的距离。

用于制造条皂的方法

在另一方面，本发明涉及用于制造条皂的方法，其中所述方法包括以下步骤：

(a)在搅拌器中将皂的成分混合；

(b)在一个或多个辊磨机上研磨成分；

(c)用根据本发明的制造装置刮擦附着到辊磨机的成分；以及

(d)将所述成分挤出成条皂。

在一个实施方案中，如上所述的方法，其中在步骤(b)中，将所述刮擦辊磨机的速度保持在约2m/s至约4/s的范围内。在另一个实施方案中，如上所述的方法，其中所述pH通常维持在约10.0至约10.5之间的范围内。

条皂

本发明的含ZPT条皂已经展示抗微生物特性和增强的颜色稳定性。为了实现这些有益效果，本发明的制造装置已用聚合物刀片10替代常用于工业中的标准金属刀片来制造条皂。

在一个实施方案中，本发明提供由如上所述的方法制备的包含约0.11重量％至0.28重量％的ZPT的条皂。在一个实施方案中，根据本文所公开的稳定性测试，由本发明的方法制备的条皂示出不变色。

在另一个实施方案中，本发明的条皂具有“低”pH。所述“低”pH优选地在约10.0至约10.5的范围内。如本文所用，本发明条皂的pH可使用任何可商购获得的pH计在大约25℃下测量。将条皂首先在50℃下溶解于蒸馏水中并且然后在密封杯中搅拌2小时以避免吸收二氧化碳，从而形成浓度为1.0％的水性溶液。使该溶液冷却至25℃并且然后测量pH。

含ZPT的条皂的pH可能是重要的，因为其可对条皂的加工、金属吸收、氧化、变色等具有影响。例如，虽然低pH条皂对于ZPT稳定性而言更好，但低pH条皂趋于更显著的变色，所以该趋势是含ZPT的皂特有的问题。因此，具有低pH的含ZPT条皂必须使用非金属刀片，优选地本发明的聚合物刀片10，并且优选地与不锈钢辊磨机组合。可能在较高pH下(例如10.7)制造含ZPT的条皂，并且使用化学方式诸如ZnCO₃(参见，US2012/0220516(P&G))以帮助解决变色问题。然而，由于在较高pH下的ZPT不稳定性，制造商被迫将介于约10.0至约10.5之间的较低pH范围用于含ZPT的条皂，从而如果期望避免上述问题，则要求将本发明的聚合物刀片用于其制造。

为可更完全地理解本文所述的发明，列出以下测试方法。应当理解这些方法仅出于解释说明的目的并且不被认为以任何方式限制本发明。

测试方法

1.负荷挠曲测试

负荷挠曲测试法作为以施加的力计的负荷(N)/移动的距离(mm)的函数测量材料的挠曲。该测试提供用于测定材料的硬度或刚度的方法。该方法通过模拟材料上一系列不同负荷的位置，并且然后测量材料由于该负荷移动的距离来测量材料的弯曲。例如，可测定由金属制成的刮刀的负荷挠曲。接着，可测定由塑料制成的刮刀的负荷挠曲。一旦已测定塑性材料的负荷挠曲，则可将数据用于测定为了获得相当于金属材料的刚度所需的塑性材料的大约厚度。

进行负荷挠曲测试的一种方式是将测试材料的70mm×16mm片置于梁板上，如图8所示。挠曲测试仪(购自Instron，USA)由接触测试材料的中心的探针(直径10mm)组成。测试通过挠曲测试仪经由探针将力(N)施加到测试材料上并记录在测试材料的中心处移动的距离(mm)而开始。在测试材料的中心处施加更高的力的情况下重复该测试直至其正好完全弯曲(即，屈服点)。每种测试材料经历相同的过程。负荷挠曲率(K)计算为负荷(N)/屈服点之前的挠曲(mm)。

2.磨损率测试

磨损率测试用作用于估计特定类型的材料在苛刻的条件下在辊磨机上随使用时间推移的磨损特性的加速老化测试。

1.由具有如图5中描述的大致形状(约1,000mm长度×50mm宽度)的不同材料制备刀片的测试样品。

2.记录每种刀片的初始重量(g)和宽度(mm)。

3.通过将刀片放置成与以2.12m/s的速度运行的辊磨机接触来开始测试。使得辊磨机连续运行1-2天(平均约1,000至2,000分钟)。

4.停止辊磨机并移除刀片。

5.记录每种刀片的最终重量(g)和宽度(mm)。

6.计算宽度损失(um/km)和重量损失(mg/km)作为刀片磨损率的代表。

7.对于每个样本刀片，重复步骤3至6。

3.变色测试

如本文所用，“变色”是指通过形成有色沉淀而导致的颜色变化，所述有色沉淀来自ZPT与不希望的金属离子诸如三价铁离子和/或二价铜离子之间的反应。变色可以是灰蓝色、蓝色、黑色、紫色、绿色等的颜色，该颜色与包含ZPT的组合物的原有颜色(即白色)不同。所谓“原有颜色”，其是指在条皂中的ZPT具有与三价铁离子和/或二价铜离子反应的机会之前，组合物的颜色。为了易于测量和比较，本文中条皂的变色通过加入包含三价铁离子和/或二价铜离子的溶液而人工诱导，并且在人工引入三价铁离子和/或二价铜离子之前和之后的条皂的色差可容易地通过雇用经训练的专家小组进行变色评估或者通过使用比色剂或其它熟知的设备定量来进行测量。

例如，湿铁板法可用于人工诱导条皂中的ZPT变色。具体地讲，选择浇铸铁板作为三价铁离子源以与巯基吡啶氧化物离子反应来诱导变色。在测试之前，将浇铸铁板抛光以确定在表面上不存在锈。然后，在流动的自来水下将浇铸铁板和待测试的条皂洗涤5分钟。然后，将湿条皂小心地放置在湿浇铸铁板上以确保条皂与浇铸铁板的表面之间的充分接触。在将条皂除去之前，将所述条皂保持在浇铸铁板上2小时。然后由具有6位专门小组成员的小组来评价条皂上所得的变色，所述专门小组成员根据图6中所示的变色分数表来对变色进行评级。

另选地，三价铁离子变色阈值法可用于评价条皂组合物对三价铁离子诱导的变色的抗性。所述“阈值”是指导致ZPT条皂的可测量颜色变化的不可取的金属离子的最小含量，其可通过下文所述的切向外推法来测定。

具体地将，当条皂组合物的变色域准备被测试时，将其加工成多种样品条皂。在每个样品条皂的表面上标记直径为23.50mm的圆形表面区域。此类圆形表面优选匹配Gretag-MacbethTM Color-Eye 3100比色计中的探针的直径，在本发明中采用所述比色计来测量在通过引入三价铁离子来诱导任何变色之前样品条皂的LAB色值(“标准颜色”)。

然后，将一系列新鲜制备的包含0.0029重量％、0.0058重量％、0.0087重量％、0.0116重量％、0.0174重量％、0.0232重量％以及0.0290重量％的FeCl₃的FeCl₃溶液分别滴定到由待测试的相同条皂组合物制成的七(7)种样品条皂的标记过的圆形表面区域上，以便在其中故意诱导变色。在每个圆形表面区域上的各FeCl₃溶液的体积很好地控制为60μl。因此，滴定到样品条皂表面上的Fe³⁺离子含量分别为8.1ppm、16.1ppm、21.2ppm、28.3ppm、42.4ppm、56.5ppm、和70.7ppm。

在室温下放置2小时之后，各种程度的变色将在滴定了FeCl₃溶液的标记过的圆形表面区域内的样品条皂的顶层上形成。

然后通过Gretag-MacbethTM Color-Eye 3100比色计来分析标记过的圆形表面区域以确定通过添加FeCl₃溶液诱导的变色的LAB色值(“样品颜色”)。因此，颜色通过熟知的LAB值来定量。具体地讲，L值表示所测量颜色的明度或亮度，即L值越高，则颜色越浅或越亮。A值表示所测量颜色的红度/绿度，其中正A值代表红色并且负A值代表绿色。B值表示所测量颜色的黄度/蓝度，其中正B值代表黄色并且负B值代表蓝色。当比较样品颜色和标准颜色之间的差值时，计算为＝L_样品-L_标准的正ΔL(ΔL)指示样品颜色比标准颜色浅，并且负ΔL(ΔL)指示样品颜色比标准颜色深。计算为＝A_样品-A_标准的正ΔA(ΔA)指示样品颜色更红，并且负ΔA指示样品颜色是绿的。计算为B_样品-B_标准的正ΔB(ΔB)指示样品颜色更黄，并且负ΔB指示样品颜色更蓝。ΔB越负，则样品颜色相比于标准色越蓝。

在图上，通过将所测量的ΔB值(y轴)相对于所测试的条皂组合物的所滴定的三价铁含量(x轴)作图，可获得所测试的条皂组合物的变色曲线。然后可通过外推法，即通过沿针对所测试的条皂组合物绘制的变色曲线的最陡部分画切线并且将所述切线外推至与图的x轴相交，来确定在此所测试的条皂组合物中造成可测量的蓝色变化所需的三价铁离子的最小含量。然后，对应于交叉点的x值(即三价铁含量)被识别为三价铁离子变色阈值。

4.ZPT稳定性

如上所述，ZPT可在暴露于氧化物质时发生转化，从而在容易氧化的环境中随时间推移而丧失其抗微生物效果。ZPT对于环境伤害的这种脆弱性是本领域所熟知的，并且已经提出了各种解决方案来使ZPT稳定，并且成功的很有限。

ZPT的化学稳定性通过如下所述的老化测试进行评估，从而确定在此老化测试后ZPT的损失百分比。首先获得包含ZPT的条皂，优选在其被制造后立即获得。在此类条皂中的ZPT的起始含量(百分比)通过下述方法进行测量，利用一部分条皂，或者由同批皂条粒制备的同质条。将条皂进行称重(+/-0.01g)，并且记录它的起始重量。接下来，该条皂经受一个老化过程，在此期间将该条皂置于密封的不透水袋内，该袋优选地由聚乙烯(PE)制成。随后将包含该条皂的袋长期(例如10天、12天、14天、或者在某些情况下至多36个月)保持在室温下(即，约25℃)，或者保持在高温(例如50℃)对流烘箱内。在老化后，如果置于高温对流烘箱中，将条皂从对流烘箱中取出并使之回复到室温(即，25℃)。将条皂再次称重，并且记录它的最终重量。条皂中ZPT的最终含量(百分比)通过下述相同方法进行测量。

ZPT的化学稳定性通过以下方程式进行计算以获得ZPT的损失百分比：

本文通过碘基滴定方法测量条皂组合物中ZPT的含量，该方法更详述于以下部分。可通过碘来滴定ZPT中的巯基，碘把ZPT氧化成二硫-2,2'二硫代双吡啶-l-氧化物。如果ZPT已经被氧化或以其他方式发生转化，使得它不再具有巯基，它将不再能够被下文所述的碘基滴定方法检出。

首先，制备标准化的0.04N碘溶液。具体地，无水硫代硫酸钠(具有99％的最低纯度)在105℃烘箱中干燥2小时，随后储存在干燥器中。将0.05g(+/-0.0001g)无水硫代硫酸钠称重并置于自动滴定器的100mL聚丙烯烧杯中，并且加入50mL去离子水以形成标准溶液。本文所用的自动滴定器优选为带有铂环电极的Mettler DL25或Mettler DM140-SC滴定器，其可从Mettler Toledo Internantional，Inc.(Switzerland)商购获得，或者它们的等同物。将自动滴定器设置为用经标准化的碘溶液滴定标准硫代硫酸钠溶液。从自动滴定器的滴定管中排出气泡，并且开始滴定。重复该程序两次以上，并且将结果平均以获得标准化的0.04N碘溶液。相对标准偏差(RSD)％应小于平均值的1％。

接下来，制备标准化的0.01N和0.006N碘溶液。具体地，使用溶解在100mL去离子水中的0.10g(+/-0.0001g)硫代硫酸钠制备标准化的0.01N碘溶液，移取出10.0mL该溶液到100mL自动滴定器烧杯中，该烧杯中有50mL附加的去离子水，随后进行滴定程序。利用3.0mL 0.01M的硫代硫酸钠溶液和40mL溶剂(包含在6％v/v丁醇中的13％v/v盐酸)制备标准化的0.006N碘溶液，然后加入40mL 1:1己烷/异丙醇。随后进行自动滴定程序。每天标准化碘溶液。

需测量ZPT含量的条皂随后用擦板切碎，并且搅拌以形成均匀混合物。称重4.00g切碎的皂并放入自动滴定器的洁净干燥烧杯中。随后将75mL热的6％v/v丁醇(其在沸水浴中加热)和5mL浓缩HCl(在室温下提供)加入到烧杯中。剧烈搅拌混合物以完全溶解所有可溶组分。随后将烧杯置于自动滴定器中，并且从滴定管中完全去除气泡。

然后开始滴定并且当混合物仍旧温热时进行分析。在滴定程序中剧烈搅拌该混合物。对于具有按重量计小于0.2％ZPT的组合物，使用0.006N碘溶液进行滴定。对于具有较高ZPT浓度的组合物，可降低初始的起始样品重量。可由本领域的技术人员手动进行或利用自动滴定程序进行滴定。

条皂中的ZPT含量计算如下：

其中N是标准化碘溶液的当量浓度，并且其中15.88％是一个常数，其来源于：

针对需测量ZPT含量的每种条皂组合物重复上述程序三次，并且将结果平均以获得特定条皂的最终ZPT含量，以百分比(％)表示。上文使用的所有化学试剂是高纯度试剂，其购自VWR Scientific(Batavia，Illinois，USA)或其它科学化学供应商。

实施例

实施例1–制备聚合物刀片

根据图5中所示和概述于表1中的实施方案，本发明的聚合物刀片由各种塑性材料制备，并具有在各种范围内的厚度(就刮擦主体14而言)。

表1：

*可以商品名1000从Quadrant Engineering Plastic Products(Beijing，China)商购获得。

**可以商品名PE 500从Quadrant Engineering Plastic Products(Beijing，China)商购获得。

***可以商品名 C从Quadrant Engineering Plastic Products(Beijing，China)商购获得。

实施例2–聚合物刀片相对于金属刀片的负荷挠曲

进行对比实验以估计与1.0mm金属刀片相比，根据实施例1制得的聚合物刀片的负荷(N)/挠曲(mm)比率。根据图5所述的实施方案制备以下两种比较金属刀片，并且它们的细节在表2中汇总。

表2：

*可以商品名65Mn碳钢从JiaDong(Tianjin，China)商购获得。

**可以商品名SS304从JiaDong(Tianjin，China)商购获得。

根据上文所述的程序测量实施例1-5(即，本发明的聚合物刀片)和实施例6-7(即金属刀片)的负荷挠曲。测量结果总结于表3中。

表3：

使用Microsoft Excel分析数据并作图。图6示出如通过负荷挠曲测试所测量的实施例1-7的负荷挠曲率曲线。由图6显而易见的是实施例6的碳钢的负荷挠曲率(K)显著大于由聚合物制成的具有小于3mm厚度的刀片。然而，随着增加由UHMW-PE制成的刀片的厚度，则负荷挠曲率(K)接近能与实施例6的碳钢的负荷挠曲率相比的程度。事实上，实施例3的6.0mm厚度的UHMW-PE刀片的负荷挠曲率(K)几乎等于实施例6的碳钢的负荷挠曲率。因此，对于具有一定厚度的由UHMW-PE制成的聚合物刀片观察到足够的拉伸强度。

实施例3–磨损率研究

制备四种不同的刀片。具体地，实施例8是由碳钢制备的比较例，并且实施例9-11是分别由UHMW-PE、POM和HDPE制备的本发明实施例。如上文所述进行磨损率测试。测量结果和计算的重量损失总结于表4中。

表4：

*得自如上文所述的相同供应商的材料。

上述实施例展示由POM和HDPE制成的聚合物刀片具有比由碳钢制成的金属刀片更差的磨损率，但令人惊奇的是由UHMW-PE制成的聚合物刀片示出比金属刀片更好的磨损率。

本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

除非明确排除或有所限制，否则将本文引用的每篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或申请，全文均以引用方式并入本文。任何文献的引用不是对其相对于任何本发明所公开的或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其单独地或以与任何其它参考文献或多个参考文献的组合提出、建议或公开了此类发明的认可。此外，如果此文献中术语的任何含义或定义与以引用方式并入本文的文献中相同术语的任何含义或定义相冲突，将以此文献中赋予该术语的含义或定义为准。

虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方式，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明实质和范围的情况下可作出多个其他改变和变型。因此，本文旨在所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类改变和修改。