专利名称：用来制造成形物品的方法
技术领域：
本发明涉及一种用塑性材料制造成形物品的挤压方法和设备。尤其是，它涉及用来制造成形洗涤物块的方法和设备。
背景技术：
一种用来制造洗涤物块的传统方法是粉碎继之以挤压(“模压”)和冲压。在这样一种方法中，一种包括该块所有成分的预成形合成物被典型地模压，也就是说挤压通过一孔板以便形成一连续“杆”，并将该连续杆切成通常称作“坯段”的预定长度更小的小段。然后将这些坯段送入一冲压机，或者作为替代，尤其在生产低成本无皂洗涤物(NSD)块情况下，只是在一个或多个表面上给出记号。这样的压纹或记号可用与块表面同尺寸的模具并通过，例如用锤用力打击模具来获得，或者使用辊子形的模具来获得。
用模具对洗涤物块实施冲压是为了给予该块一可再现的形状、平滑的表面和/或在块的至少一部分表面上刻印一标识、商标之类的图样。冲压机典型地具有一呈两个半模形式的模具，每个半模具有一在冲压操作期间接触坯段的表面。这些表面适于接近到一预设定的间隔距离，借此挤压在两个半模之间的坯段，从而给块以最终的形状和外观，然后再分离。过量的合成物在半模闭合时从半模压出。这通常被称作“溢料”。然后使溢料通过一“去溢料板”的孔洞，借此将溢料与皂块分离。溢料能占高达坯段材料的40％，它通常返回到粉碎步骤再利用。
由冲压机模具施加在洗涤物坯段上的压力通常比在简单的标识压纹中所用的压力大得多。冲压方法遇到的两个共同问题是块不易从模具中分离及模具粘连。就模具粘连而论，留在模具上的少量残余洗涤物在连续使用期间逐渐增加，这会导致块表面上的明显缺陷。模具粘连还能造成块难以甚至不能与模具表面分离。
能用冲压法生产的产品范围是有限的。为了被冲压，坯段需基本呈“固体”因而能被容易地输送并送入冲压机，而且还具有足够塑性以便在冲压过程中变形。尤其是，洗涤物制品必须不是太软和太粘的。然而，由于回收溢料形式的洗涤物合成物经受重复的工作和剪断，冲压过程本身具有导致材料更软和更粘的倾向。
对于一块精整作业线的速度而言，冲压也可能是一个限制因素。这是由于在使用冲压方法时遇到的操作困难和模具粘连的相结合。操作困难包括所涉及必然使用的多个步骤，即坯段制备、输送到和送入冲压机、冲压步骤以及去除溢料步骤。
许多冲压设备包括某些类型的顶出装置来帮助已成形块的分离，而且，已提出不少其他的模具粘连和模具分离不良问题解决方法。所有这些解决方法均集中在冲压设备的适应性上。因此，仍然十分需要一种方法和设备，它们即可减少与冲压相关的问题，又可完全不需要冲压过程。
现在我们已经发现，如果洗涤物合成物通过含有一孔的挤压机模具进行挤压，而且在该合成物通过模具时所述孔的横截面积发生改变从而在块上形成一适当形状，那么，与冲压相关的问题，尤其是与模具粘连、生产和多余溢料重复加工相关的问题，能明显地减轻。事实上，现在我们已经发现，通过使用这样一种方法，在挤压中的冲压步骤和冲压过程能够取消。
已经知道，可借助于用在成形压出物的挤压喷嘴下游的一个可活动动工具，来成形例如为塑料门封或者说挡风雨条的模制管件。在US-A-5162090、EP-A-0081093和GB-A-2206839中对此进行了描述。
在GB-A-2282099中披露，借助于作用在压出管上的可活动的硬化器能使汽车用挤压软管具有变化的直径。
还知道，如同在US-A-3134832中所披露，借助于一种可弹性变形喷嘴来成形挤压热塑塑料制品的横截面。从US-A-3840311中还可得知可应用于粮食产品的一种类似原理。在GB-A-1149423中披露了可变的虹膜隔板。在此处挤压出的物品是具有细碎的金属颗粒分布其中的可矫正塑性材料圆筒状工件。
发明内容
在第一方面，本发明提供一种用来生产可消耗产品成形件的方法，其中呈可挤压形态的通过包括至少一孔的模具挤压出，其特征在于，用于流过的所述至少一孔的横截面积在发生所述挤压的至少一部分时间期间连续地改变，借此获得在其至少一部分长度上横截面积改变的压出物。
在第二方面，本发明提供一种包括一挤压机模具的制造成形件的挤压设备，所述模具包括至少一在使用中横截面积能改变的孔、用来对一处于可挤压形态的合成物施加压力以便挤压该合成物通过所述至少一孔的装置，以及一用来在所述挤压发生的至少部分时间期间内连续改变送入该孔的合成物体积流率的装置。
在第三方面，本发明提供可借助于本发明的方法获得的可消耗产品例如洗涤物块。
本发明详细描述除非另作专门说明，下文提及的任何模具理解为是一种挤压机的模具。挤压机模具是一种材料通过它而受挤压的模具，它给予压出物以形状。为了避免疑惑，挤压机模不包括冲压模具。
用来施加压力的装置在本发明的挤压方法中，需要一种给要被挤压的合成物施加压力以便驱动它通过模具孔的装置。
在本发明的挤压方法中，用来给合成物施加压力的装置可以是能包含合成物并给合成物施加压力以便驱动它通过含有孔的模具即挤压它的任何装置。
此处提及的对于至少部分挤压阶段而言的体积流率连续变化意指与该流率突然或者说台阶式变化相反的一种流率徐缓(渐进)增加和/或减少。然而，除了连续改变之外，一个或多个这样的突然改变也可能被采用。
该改变可借助于例如改变泵送率，即借助于控制泵送装置来完成。该改变还可借助于使压出物通过一内部容积变化的腔室来完成。此容积变化可借助于具有一伸缩式结构来完成，该伸缩式结构由两个或多个管构件组成使得腔室的长度能发生改变。还可使用一与腔室内部连通的活塞/缸结构，或者使用一个可借助于内部流体压力进行变形的弹性轴环来改变腔室的内部容积。
在这方面，本发明能利用传统的洗涤物块制造设备。用挤压法来制造成形洗涤物块的传统方法包括粉碎、挤压和冲压几个步骤。
由于合成物的原材料可能处于松散聚集体、碎屑或小片状态，粉碎方法的功能是均质化和剪断处理合成物，以便产生所需程度的均匀性和相结构。粉碎步骤还用来从洗涤物合成物中除去任何像砂粒那样的颗粒。在粉碎之后，呈均质和已处理形态的合成物即可送入挤压设备又可成形为小球或块状，再作为半成品储存起来或送入挤压设备。该粉碎步骤通常在被称作“匀料机”的机器中执行。
挤压方法的功能是使合成物成为具有所需横截面的块或者说坯段状，然后它们能被冲压成所需形状的块。执行此项功能的挤压设备通常被称作“简单蜗压机”。
用于粉碎和挤压两者的最普通设备形式是螺旋挤压机。确实，同一螺旋挤压机能执行这两项功能。
最简单的螺旋挤压机具有单一螺旋。送入物料或者呈均质和已处理形式或者是松散聚集物、碎屑、小片、块状或(回收)块形式，它们通常经过一料斗进入挤压机圆筒，并在那里充满挤压机螺杆(螺旋)和圆筒之间的环形空间。在普通实用中圆筒静止而螺杆在圆筒内旋转。在圆筒以及螺杆表面处的摩擦/粘滞阻力作用在材料上。合力如同在一旋转螺栓上的静止螺母那样朝着出料端向前输送被处置物料。在出料端，挤压机可具有一穿孔板，被处置物料被迫通过穿孔板。它就是通常知晓的“面条机”板。从穿孔板挤出的被处置物质呈杆/带/片状。
如果目的在于生产用作半成品储存的切断的块状物或小球或者用作后继处置步骤的进料，就在出料端提供一适当的切断器以便将压出物切成更小的坯料。而如果目的在于形成要成为坯段或块的合成物料，那未，在传统方法中在挤压机出料端设备一圆锥体和孔板，而穿孔板不是必须的。挤压机迫使合成物料通过这些端部配件以便生成一连续杆，该杆再切成用来冲压的坯段。穿孔板、圆锥体和孔板的结构根据应用情况的不同有明显的变化。
被称作双联或者说双螺杆螺旋挤压机的机器具有两根螺杆(或者说螺旋)，它们是平行、不相互啮合的，而且彼此相切地安装在筒体之中。两螺杆可以同向旋转，但通常它们是逆向旋转的。也已知道在处理肥皂/洗涤物物料中可使用相互啮合的逆向或同向旋转双螺旋挤压机。在不相互啮合的双联螺旋挤压机情况下，阻力与在单螺杆挤压机中遇到的阻力相似，是作用在被处置物料上并将其沿前进方向推动的。而在相互啮合的双螺旋挤压机情况下，此方法得到双螺旋相互啮合的协助。
因此，本发明能利用传统的洗涤物块制造设备，只需作适当的变型，例如用一挤压机模具替代此挤压机出料端的孔板即可，所述模具包括一孔，通过它用于流过的横截面积在使用中可以改变。
因而，在本发明的一实施例中，在挤压方法和设备中的压力施加装置包括一螺旋挤压机，最好是一双螺旋挤压机。
除了传统的螺旋挤压机之外，适于给洗涤物合成物施加压力的其他适用设备类型包括正排量泵类型的设备，例如活塞泵、齿轮泵和叶片泵类型的设备。
在本发明方法和设备中的优选的压力施加装置是一例如用于单柱塞挤压机的正排量泵。一柱塞挤压机通常包括一用于洗涤物合成物的容器或者说筒体，一用来给容器内材料施加压力的柱塞以及一洗涤物合成物被驱动通过的排出口。
在另一优选实施例中，压力施加装置包括一在出料端的圆锥体，可选择先于其放置一穿孔板。
传统的洗涤物块制造设备还能用来将洗涤物材料送入到一独立的压力施加装置之中。例如在一优选实施例中，洗涤物材料，它们最好呈块状或小球形式，从一螺旋挤压机送入一正排量泵之中。
挤压机模具本发明所用的挤压机模具定义为具有至少一孔，用于流过的横截面积在压出物流过时可以改变。
该模具可具有一个以上孔，只需至少一个孔是可变类型。如果具有一个以上孔，最好是所有孔是可变类型。
还有，如果该模具包含一个以上孔，最好是所有孔基本上处于同一平面之中。例如，孔可典型地由多个重叠的邻接平行部分确定，重叠量决定流过的横截面积。这些部分认为基本上处于同一平面之中。
在包含一个以上可变孔的模具中，可变孔的横截面积可调整成使得洗涤物合成物通过此模具时横截面积之和基本保持不变。
该模具可具有这样的结构，使得相对挤压方向而言在孔前方的模具部分中它的容积在挤压过程期间能增大或减小。例如在模具的该部分可具有一伸缩式结构。对于本领域技术人员显而易见，也能采用其他模具结构。
在一优选实施例中，至少部分模具的温度在挤压过程期间得到控制。这可以或可以不包括控制孔的温度。这可改善压出物的表面光洁度。在来自模具的压出物基本上处于最终块的形式，即有很少或没有进一步的处理步骤程之处，加热格外合适。适用的加热装置对于本领域技术人员是众所周知的。
可变孔可变孔的“横截面积”定义为由孔确定的横截面积，洗涤物合成物通过该孔受挤压并使压出物成形。
该孔必需具有这样的结构，使得它的横截面积在挤压过程期间能发生变化。最好是，接触压出物的表面是相对锐利，或者说刀口状的表面，或者至少是钝头三棱镜形或者是斜切的。
在一实施例中，该孔至少部分地由一材料构成，所述材料能借助于施加一外部压力而变形从而改变其横截面积。适用的可变形材料包括橡胶和其他多种弹性体。
在另一实施例中，该孔由至少两部分构成，所述两部分确定孔的横截面积并且至少一部分能相对于另一部分运动，从而改变孔的横截面积。
在一优选实施例中，该孔具有一膜片隔板结构，即包括一可调节的重叠部分隔板，至少两个重叠部分能彼此相对地运动从而改变孔的横截面积。
该孔的运动或变形从而改变其横截面积可利用任何适当装置来实现。例如，一适当的凸轮装置或者液压驱动活塞可用来改变该孔。
在洗涤物合成物流过孔时，随着孔的横截面积改变，压出物的横截面积也发生改变。因此通过以一种受控的方式改变孔的横截面积，就得到成形的压出物。
优选的是，用于流过的任何可变孔横截面积按照一种循环方式变化，从而形成具有规则重复形状的压力物。更优选的是，用于流过的任何可变孔横截面积按照一种循环方式变化，从而压力物基本上具有最终块的形状，即有很少或没有更进一步的处理步骤。压出物即可通过孔适当收缩或使用一独立的切断步骤而切成多个单独的块或者坯段。然后，如果需要，在块上印制出一个标识。在块上印制一标识所需的力远小于传统冲压所需的力，因而可免去对于传统冲压的需要是有利的。
作为替代，压出物可作进一步处理。例如，在成形压出物上印制标识和/或用一种传统的方法冲压成形压出物以便最终完成块的形状。在使用一冲压步骤时，由本发明提供的部分预成形该压出物的方法显示出明显的优越性。冲压包括在半模闭合时从其中压出多余的合成物，如果块已经部分地成形，那么多余物即溢料的量会减少，而且在冲压步骤中所需的压力也降低。减少溢料量意味着较少的材料循环和再处理。因而洗涤物合成物变得过分软和粘的问题得到很大程度的减轻。
挤压方法材料进入挤压模具的体积流率，即由压力施加装置送入该模具的材料的体积流率，在后文被称作第一体积流率。
材料通过一个或多个所述孔的体积流率在后文被称作第二体积流率。
在本发明的方法中，最为优选的是第一体积流率基本保持不变。在这方面，例如一活塞的正排量装置能很好地适用于本发明。
在本发明的方法中，同样最为优选的是第二体积流率在挤压方法中改变。
在整个挤压过程期间，最好是挤压压力即模具入口处压力的波动减至最小。
如同上文所述，模具的容积可增大或减小。这对于保持第一体积流率基本不变而同时改变第二体积流率是特别有用的。此外，它还能用来使整个过程期间的挤压压力波动减至最小。
在含有一个以上可变孔的模具中，这些可变孔的横截面积可以这样地调节，使得在洗涤物合成物通过模具时横截面积之和基本保持不变，这也会有助于减少挤压压力波动。
如果用于流过的总横截面积在挤压过程期间发生变化，最好是用来流过的一个或多个孔的总横截面积以及第二体积流率相互控制成，使得挤压压力变化特别是当流过一个或多个孔的面积趋于零时减至最小，并且在该挤压机模具中不生成过大压力。可消耗产品根据本发明的方法和设备能制造可消耗产品的成形物品，所述可消耗产品是与例如塑料模制品的半永久产品相对而言的。
可消耗产品包括食品、家用或个人清洁制品、个人洗涤或卫生制品、化妆品以及药物制品。
(i)洗涤物块所谓“洗涤物块”是指一个小片、饼状物或块，在其中表面活化剂的水平为块重量的至少5％，为块重量的至少10％更好，所述表面活化剂包括肥皂、活性的合成洗涤物或其合成物。
洗涤物合成物本领域技术人员显而易见，本发明挤压方法需要压出物处于一种基本“固态”但可挤压的形态。
虽然如此，本发明的方法允许将要制成为成形洗涤物块的配方具有比传统的破碎、挤压和冲压方法能用的配方具有更加广泛的范围。
(ii)其他应用尽管本发明主要是针对成形洗涤物制品的生产，本领域技术人员容易看出，本发明的方法和装置也可用来制造其他类型的可消耗产品成形物品。特别是在制造方法中目前采用一挤压方法和/或一冲压方法，或者甚至是原始制品处于一种适合挤压的可塑形式的情况下尤其如此。例如，适当的应用可包括制造包括糕饼在内的各种食物制品。
下面参照附图用举例的方法进一步描述本发明，其中图1显示一种用于本发明方法的挤压机模具，它包括一个用弹性材料制成的可变孔；图2显示另一种用于本发明方法的挤压机模具，它的容积可被调节并包括一个由两个部分制成的孔；图3显示又一种用于本发明方法的挤压机模具，它包括两个孔；图4显示另一种用于本发明方法的挤压机模具，其中一个可变孔由在两个或更多转动圆盘内的多个重叠孔形成；而图5显示又一种用于本发明方法的挤压机模具，其中两个或多个具有平行旋转轴线的滚筒按垂直于挤压方向的轴线旋转。
附图详述图1显示一个挤压机模具，它包括一个用弹性材料制成的可变孔。其中图1(a)是该模具的端视图，而图1(b)和1(c)是同一模具的截面图，而且在图1(c)中孔口已被缩小。挤压方向用(X)表示。该孔包括一用可变形材料1例如一装入金属支座3内的弹性体制成的环。该环通过开口5施加增压流体膨胀。由于环的外表面受挤压机模具金属限制，造成环内孔口尺寸的缩小。
图2显示包括一由两个运动部分确定的孔的挤压机模具。图2(a)为由一内圆筒7和一外圆筒9构成的模具的截面图，所述内圆筒能如同用箭头(N)标出的那样沿着用(X)标出的挤压方向滑入外圆筒或者从后者滑出，使得模具容积加大或缩小。从前文可以理解，这种运动提供一种在模具内存储材料借此调节第一和第二体积流率的瞬间变化和差别的方法。图2(b)和2(c)显示该模具的端视图，其中孔口面积11由两块相关的滑板13、15确定和控制。这些板设计成相互交叉，并能完全关闭从而造成压出物分离成单独的块。相互协调两个运动即孔面积改变和圆筒轴向滑动的定时，以便使块产生符合需要的三维形状，并在孔面积为零时消除过度压力的生成。在后面这种状态，圆筒的向外运动应与该挤压机物料体积通过量匹配。
图3显示一种具有两个可变孔的挤压机模具设计。其中图3(a)显示确定该孔的两个部分。它们包括一块具有开口区19的主端板17以及一块滑动的中央板21。当中央板21横过端板17作往复运动时，一孔的开口减小而另一孔的开口加大。因此用于流过的总横截面积保持不变或者说接近恒定。图3(b)显示图3(c)所示三个滑动位置中的每一个所产生的压出物横截面。
图4显示一种设计，其中可变孔由相应旋转圆盘29、31、33中的重叠开口23、25、27形成。图4(a)为端视图。而图4(b)为截面图。挤压方向用(X)标出。
图5显示一种设计，其中具有平行旋转轴线的两个或多个轮或滚筒35、37围绕与来自喷嘴39的用(X)标出的挤压方向垂直的轴线旋转，而所述旋转不是顺着就是逆着压出物流动方向或者是两者的结合。图5(a)是剖开的侧视图。而图5(b)是剖开的端视图。滚筒的边缘制成三维轮廓，使得在轮之间的相应凹口41、43形成一个孔45(或者沿着滚筒轴向隔开的多个孔)，其开口面积随着轮的旋转而变化。这种挤压机模具设计的优点在于能直接将标识加到块上。还可在压出物表面上施加进一步的冷却或加热。
在这种设计的一优选实施例中，轮/滚筒旋转，使得它们的表面顺着或逆着压出物流动方向交替地运动，因此用于压出物通过由轮/滚筒形成的孔流动的横截面积相应地增大或缩小。轮或滚筒的速率受到控制，使得邻近轮成形表面切断位置的洗涤物速率大于或等于该点沿流动方向的轮速率。换句话说，轮被流过它的压出物擦净。
如图6所示，一基本挤压头47安装在一横截面可变的模具孔板49上。该模具包括一开口51，其横截面由沿箭头方向运动的滑板53、55改变。滑板分别具有与压出物接触的“小刀”边缘57、59。
可以看出，孔板49的开口51与第一管状构件63的一第一腔室61连通。该第一构件第一腔室61又与第二管状构件65的一第二腔室64连通，第二管状构件65与第一管状构件刚性连接。第二腔室又与一缸69的内部67连通，缸内可滑动地接合(用箭头指示)一活塞71，以便泵送压出物(未显示)。
现在描述改变输送到孔板49的压出物体积流率的种种不同方法。
首先，如图6所示，可借助于改变活塞71行程速度和/或使它如箭头72指示的那样往复运动来改变体积流率。
如图7所示，也可借助于在第一管状构件63和第二管状构件65之间如箭头73标出的相对伸缩运动来改变体积流率。
如图8所示，还可借助于在与第一管状构件63的第一腔室61连通的滑动缸77内滑动的一活塞75的动作来改变体积流率(活塞动作由箭头标出)。
另一种替代方法如图9所示。在第一管状构件61的壁内形成一个环状沟槽79。一弹性环状构件81密封该沟槽，但它伸入第一腔室61的程度借助于从气压管道83输送的气动压力来改变。
权利要求
1. 一种用来生产可消耗产品成形物品的方法，其中一种呈可挤压形态的合成物通过包括至少一个孔的模具挤压出，其特征在于，用于流过的所述至少一个孔的横截面积在发生所述挤压的至少一部分时间期间内连续改变，由此获得沿其至少一部分长度上横截面积改变的压出物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过改变用来输送压出物到喷嘴的泵送速率来改变体积流率。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过改变一腔室的内部容积来改变体积流率，压出物通过该腔室输送到该喷嘴。
4.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述孔的至少一部分由一可弹性变形的材料构成。
5.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述孔由确定其横截面积的至少两个部分构成，并且至少一个所述部分能相对于另一个运动以便改变所述横截面积。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述孔具有一膜片隔板结构。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述孔由至少两个相邻滚筒构成，所述滚筒具有大致平行的旋转轴线并定位成，使得它们的圆周表面处于接触状态，所述旋转轴线基本上垂直于挤压方向，所述孔由至少一个所述滚筒圆周表面的一轮廓区域确定，而所述横截面积由随着所述滚筒旋转而改变的所述轮廓区域或者多个区域来确定。
8.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在挤压期间一第一体积流率基本保持不变。
9.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在挤压期间一第二体积流率改变。
10.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述模具包括一个以上的孔，其用于流过的横截面积在挤压期间改变。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述孔的横截面积调整成，使得在挤压期间所述横截面积之和基本保持不变。
12.如权利要求1至8所述的方法，其特征在于，彼此相关地控制用于流过的所述一个或多个孔的总横截面积以及所述第二体积流率。
13.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在所述挤压过程期间，至少部分所述模具的温度得到控制。
14.如上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述可消耗产品成形物品是一种洗涤物块。
15.一种用来制造成形物品的挤压设备，该设备包括一包括至少一个在使用中横截面积能改变的孔的挤压机模具，用来给处于可挤压形态的合成物施加压力以便挤压所述合成物通过所述至少一个孔的装置，以及一用来连续改变在所述挤压发生的至少部分时间期间送入所述孔的所述合成物的所述体积流率的装置。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述用来连续改变所述体积流率的装置包括用来改变所述施加压力装置泵送速率的装置。
17.如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述用来连续地施加压力的装置包括一用来改变一腔室内部容积的装置，所述压出物通过所述腔室从所述施加压力装置输送到所述喷嘴。
18.如权利要求15至17中任一项所述的设备，其特征在于，所述用来施加压力的装置包括一正排量泵。
19.一种通过权利要求1至14中任一项所述的方法来获得的成形洗涤物块。
全文摘要
一种用来生产可消耗产品成形物品的方法，其中一种合成物通过包括至少一个孔的模具挤压出，其特征在于，用于流过的所述至少一个孔的横截面积在发生所述挤压的至少一部分时间期间呈连续形式改变，借此获得一沿其至少一部分长度横截面积改变的挤压物。还描述了适于实施该方法的设备。
文档编号C11D17/00GK1424961SQ00818608
公开日2003年6月18日 申请日期2000年10月30日 优先权日1999年11月23日
发明者B·埃蒙森, G·N·欧文 申请人:荷兰联合利华有限公司