JP3696889B2 - 高密度洗剤を製造するためのプロセス - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、全体として、高密度洗剤組成物を製造するためのプロセスに関する。更に詳細には、本発明は、振動が小さい回転シャフトが中央に位置決めされたミキサー／高密度化装置に界面活性剤ペースト及び乾燥出発洗剤材料を供給することによって高密度洗剤凝集物を製造する連続プロセスに関する。このプロセスは、低用量の、即ち「コンパクト」な洗剤組成物として商業的に販売できる自由流動性高密度洗剤組成物を製造する。
発明の背景
現在、洗剤産業では、「コンパクト」であり、及び従って用量容積が小さい洗濯用洗剤が大きな注目を集めている。これらのいわゆる低用量洗剤を容易に製造するため、高嵩密度洗剤、例えば６００ｇ／ｌ又はそれ以上の密度を持つ洗剤を製造する多くの試みがなされてきた。現在、低用量洗剤に対する要求が高い。これは、低用量洗剤が資源を保護し、小さなパッケージで販売できるためであり、これは、消費者にとって更に便利である。
一般的には、洗剤粒状物又は粉体の調製を行うには、二つの主要な種類のプロセスがある。第１の種類のプロセスは、適当な洗剤スラリーをスプレー乾燥タワーでスプレー乾燥し、高多孔度の洗剤粒状物を製造することを必要とする。第２の種類のプロセスでは、様々な洗剤組成物を乾燥混合した後、これらの組成物を非イオン界面活性剤又は陰イオン界面活性剤等のバインダとともに凝集する。両プロセスにおいて、結果的に得られた洗剤粒状物の密度を左右する最も重要な要因は、様々な出発材料の密度、多孔度、及び表面積、及びこれらの夫々の化学的配合である。しかしながら、これらのパラメータは、所定の範囲内でだけ変化させることができる。かくして、嵩密度の大幅な増大は、洗剤粒状物を高密度化する追加の加工工程によってのみ行うことができる。
当該技術において、洗剤粒状物又は粉体の密度を高めるプロセスを提供するための多くの試みがなされてきた。スプレー乾燥粒状物の密度をポストタワー処理によって高めるため、特別の注意が払われた。例えば、一つの試みは、トリポリ燐酸ナトリウム及び硫酸ナトリウムを含むスプレー乾燥した又は粒状化した洗剤粉体をマルメリツァー（マルメリツァー（Marumerizer）は登録商標である）で高密度化し且つ球体化するバッチプロセスを含む。この装置は、実質的に垂直な滑らかな壁を持つシリンダ内のベースに位置決めされた実質的に水平であり且つ粗い回転自在のテーブルを含む。しかしながら、このプロセスは本質的にバッチプロセスであり、及び従って、洗剤粉体の大規模製造に適していない。更に最近になって、「ポスト−タワー（post-tower）」即ちスプレー乾燥洗剤粒状物の密度を高めるための連続的なプロセスを提供するための他の試みがなされた。代表的には、このようなプロセスは、粒状物を微粉状にする、即ち粉砕する第１装置及び微粉状にした粒状物の密度を凝集によって高める第２装置を必要とする。これらのプロセスは、「ポスト−タワー」即ちスプレー乾燥粒状物を処理することによって、即ち高密度化することによって、密度を所望の通りに高める。
上述のプロセスは全て、主としてスプレー乾燥粒状物の高密度化又はその他の処理に関する。現在、洗剤粒状物の製造においてスプレー乾燥プロセスが加えられる材料の相対的な量及び種類が限定されている。例えば、結果的に得られた洗剤組成物中の界面活性剤のレベルを高めること（これは、低用量洗剤の製造を容易にする特徴である）は困難であった。かくして、従来のスプレー乾燥技術による制限なしに、洗剤組成物を製造するプロセスを提供するのが望ましい。この目的のために、当該技術分野は、洗剤組成物の凝集についての多くの開示がなされている。例えば、ゼオライト及び／又は層状珪酸塩をミキサー内で混合して自由流動凝集物を形成することによって洗剤ビルダーを凝集する試みがなされてきた。
しかしながら、全ての上述のプロセスにおいて、連続した大規模構造には、特に、製造機器に及ぼされる作用を最小にして適切な品質の製品を一貫して得ることに関して困難がある。例えば、特定のミキサー／高密度化装置は研究室規模では、或いはパイロットプラント規模では極めて良好に作動するが、大規模な商業的連続製造設備ではその性能に必ずしも再現性がない。
一つの問題点は、商業的規模のミキサー／高密度化装置の回転シャフトで過度の振動が発生し、これにより、製造された洗剤組成物並びにミキサー／高密度化装置及び他の近くに配置された製造機器に悪影響が及ぼされるということである。更に、この問題点は、製造建屋の構造を損傷し、その修繕にかなりの費用が必要となる。かくして、低用量高密度組成物の製造に使用される商業的規模のミキサー／高密度化装置を、大きな機械振動なしに及びこの振動による損傷を伴わずに連続的に作動させることができるようにする手段が必要とされている。
従って、当該技術分野では、機械振動が最小のミキサー／高密度化装置で高密度洗剤組成物を連続的に製造するためのプロセスが必要とされている。更に、低用量洗剤即ちコンパクト洗剤の大規模製造を容易に行うための更に効率的で経済的なプロセスが必要とされている。
背景技術
以下の文献は、スプレー乾燥粒状物の高密度化に関する。アッペル等に付与された米国特許第５，１３３，９２４号（レバー）、ボルトレッティ等に付与された米国特許第５，１６０，６５７号（レバー）、ジョンソン等に付与された英国特許第１，５１７，７１３号（ユニレバー）、及びカルティスに付与された欧州特許出願第４５１，８９４号。以下の文献は、凝集による洗剤の製造に関する。カペシ等に付与された米国特許第５，３６，６５２号、カペシ等に付与された米国特許第５，４８６，３０３号、カペシ等に付与された米国特許第５，４８９，３９２号、カペシ等に付与された米国特許第５，５１６，４４８号、ビアーズ等に付与された米国特許第５，１０８，６４６号（プロクターアンドギャンブル社）、ホリングワース等に付与された欧州特許出願第３５１，９３７号（レバー）、及びスワルトリング等に付与された米国特許第５，２０５，９５８号。
発明の概要
本発明は、振動が最小の回転シャフトが中央に配置されたミキサー／高密度化装置内に界面活性剤ペースト及び乾燥出発洗剤材料を供給することによって高密度洗剤凝集物を製造するプロセスによって高密度洗剤組成物を連続的に製造するプロセスを提供することによって、当該技術分野における上述の必要を満たす。このプロセスでは、ミキサー／高密度化装置の中央回転シャフトに同調ダンパー（tuned dampar）が取り付けてあり、これにより、機械振動及び振動と関連した通常の修繕費が最少の、高密度洗剤組成物を製造するプロセスを提供する。このプロセスは、低用量洗剤組成物として、即ち「コンパクト」な洗剤組成物として商業的に販売できる自由流動性高密度洗剤組成物を製造する。
本明細書中で使用されているように、「凝集物」という用語は、形成される凝集物よりも平均粒径が小さい出発洗剤成分を凝集させることによって形成された粒子に関する。本明細書中で使用した全ての％及び比は、特記されていない限り、重量％（無水ベース）として表現されている。全ての文献は、それらの文献に触れたことにより、開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。本明細書中で言及した全ての粘性は、７０℃（±５℃）で、及び約１０/sec乃至１００/secの剪断速度で計測した値である。
本発明の一つの特徴によれば、サラサラとした自由流動性の高密度洗剤組成物が提供される。このプロセスは、（ａ）洗剤界面活性剤ペースト及び乾燥出発洗剤材料を高速ミキサー／高密度化装置内で連続的に混合し、洗剤凝集物を得る工程と、（ｂ）洗剤凝集物の密度及び凝集の程度を更に高めるため、洗剤凝集物を中速ミキサー／高密度化装置内で混合する工程であって、該中速ミキサー／高密度化装置は、回転シャフトを中央に備えており、この回転シャフトには、シャフトの中間スパン長での約１０Hz乃至約２０Hzの範囲の振動数でシャフトのピーク振動が約−１．０Ｇ乃至約１．０Ｇであるように同調ダンパー装置が取り付けられている、混合工程と、（ｃ）洗剤凝集物を乾燥し、製品洗剤組成物を形成する工程とを有する。
本発明の別の特徴によれば、高密度洗剤組成物を製造するための別の連続プロセスが提供される。このプロセスは、（ａ）スプレー乾燥洗剤粒状物を中速ミキサー／高密度化装置に連続的に投入して混合する工程であって、該中速ミキサー／高密度化装置は、回転シャフトを中央に備えており、この回転シャフトには、シャフトの中間スパン長での約１０Hz乃至約２０Hzの範囲の振動数でシャフトのピーク振動が約−１．０Ｇ乃至約１．０Ｇであるように同調ダンパー装置が取り付けられている、混合工程と、（ｂ）洗剤凝集物を乾燥し、洗剤組成物を形成する工程とを有する。更に、本明細書中に説明したプロセスのいずれかによって製造した洗剤組成物もまた本発明によって提供される。
従って、本発明の目的は、機械振動が最少のミキサー／高密度化装置を必要とする、高密度洗剤組成物を連続的に製造するためのプロセスを提供することである。本発明の別の目的は、低用量洗剤即ちコンパクト洗剤の大量生産を容易にする更に効率的であり且つ経済的なプロセスを提供することである。本発明のこれらの及び他の目的、特徴、及び付随した利点は、好ましい実施形態の以下の詳細な説明及び添付の請求の範囲を図面を参照して読むことによって、当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、二つのミキサー／高密度化装置、流動床乾燥器、流動床冷却器、及び選別速度が本発明の好ましい実施形態に従って直列に位置決めされた好ましいプロセスを示すフローチャートであり、
第２図は、中央回転シャフトに取り付けられた同調ダンパーを示す、本プロセスで使用されるミキサー／高密度化装置の部分切断斜視図であり、
第３図は、同調ダンパーが取り付けられた中央回転シャフトの側断面図であり、
第４図は、連結バー及びクランプによってシャフトの周りに取り付けられた四つの減衰装置を含む同調ダンパーを示す中速ミキサー／高密度化装置の回転シャフトの端面図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
プロセス
本プロセスは、出発洗剤成分から直接製造された凝集物を含む低用量高密度洗剤組成物、並びに「ポスト−タワー」高密度化が加えられた従来のスプレー乾燥粒状物を含む組成物の製造で使用できる。「スプレー乾燥粒状物」という用語は、界面活性剤、ビルダー、及び他の標準的な洗剤添加物を含む洗剤成分の水性スラリーを乾燥することによって製造した多孔質粒状物を意味する。代表的には、乾燥は、高温空気流の向流が流れているタワーに水性スラリーをスプレーすることによって完了する。「ポスト−タワー」高密度化という用語は、従来のスプレー乾燥タワー又は同様の装置に通した後、以下に説明するミキサー／高密度化装置を通して処理した洗剤粒状物を意味する。
次に、第１図を参照すると、この図は、本プロセス及びその様々な実施形態を示すフローチャートである。プロセスの第１工程では、本発明は、界面活性剤ペースト流１２及び乾燥出発洗剤材料流１４を含む幾つかの出発洗剤成分流を高速ミキサー／高密度化装置１０に連続的に入れて混合することを必要とする。界面活性剤ペースト１２は、水性ペースト形態の洗剤界面活性剤が約２５％乃至約６５％を占め、好ましくは、約３５％乃至約５５％を占め、最も好ましくは、約３８％乃至約４４％を占める。好ましくは、乾燥出発洗剤材料１４は、アルミノ珪酸塩又はゼオライトビルダーが約２０％乃至約５０％を占め、好ましくは、約２５％乃至約４５％を占め、最も好ましくは、約３０％乃至約４０％を占め、炭酸ナトリウムが約１０％乃至約４０％を占め、好ましくは、約１５％乃至約３０％を占め、最も好ましくは、約１５％乃至約２５％を占める。界面活性剤ペースト１２及び乾燥出発洗剤材料１４は、自由流動性のサラサラとした高密度洗剤組成物が製造されるように、本明細書中に説明した範囲の比で連続的に混合される。好ましくは、界面活性剤ペースト１２の乾燥出発洗剤材料１４に対する比は、約１：１０乃至約１０：１であり、更に好ましくは、約１：４乃至約４：１であり、最も好ましくは、約２：１乃至約２：３である。
本発明の範囲から逸脱することなく、追加の出発洗剤成分（このうちの幾つかを以下に説明する）を高速ミキサー／高密度化装置１０に混入できるということは理解されるべきである。第１処理工程は、好ましくは、ロディジＣＢミキサー又は同じ商標のミキサーである高速ミキサー／高密度化装置１０内で、本明細書中に説明したプロセスパラメータの下で、連続的に完了できる。これらの種類のミキサーは、本質的には、プラウ形状の幾つかのブレードを備えた回転シャフトが中央に取り付けられた水平な中空静止シリンダからなる。好ましくは、シャフトは、約１００rpm乃至約２５０rpmの速度で、更に好ましくは、約３００rpm乃至約１６００rpmの速度で回転する。好ましくは、高速ミキサー／高密度化装置１０内での洗剤成分の平均滞留時間は、好ましくは、約２秒乃至約４５秒であり、最も好ましくは、約５秒乃至約１５秒である。
次いで、高速ミキサー／高密度化装置１０内で形成された結果的に得られた洗剤凝集物を低速又は中速のミキサー／高密度化装置１６内に供給し、この装置内でのプロセス中、凝集物が更に大きくなる。別の態様では、スプレー乾燥粒状物（図示せず）の一つの流れを中速ミキサー／高密度化装置に直接投入する。この態様では、高速ミキサー／高密度化装置１０は、本発明のこの特定の実施形態について、厳密にはオプションである。このプロセスで使用される中速ミキサー／高密度化装置１６は、液体分配器及び凝集器を含み、そのため、両技術を同時に実施できる。中速ミキサー／高密度化装置１６は、例えばロディジＫＭ（プラウシェア（Ploughshare））ミキサー、ドレイス（ドレイス（Drais）は登録商標である）Ｋ−Ｔ１６０ミキサー、又は同じ商標のミキサーであるのが好ましい。中速ミキサー／高密度化装置１６内での滞留時間は、好ましくは、約０．５分乃至約１５分であり、最も好ましくは、約１分乃至約１０分である。
次に第２図を参照すると、この図には、中速ミキサー／高密度化装置１６の部分切断斜視図が示してある。第２図からわかるように、中央に配置されたシャフト１８は、中速ミキサー／高密度化装置１６（例えばロディジＫＭ（プラウシェア）ミキサー）の内側で回転する。本発明によれば、少なくとも一つの同調ダンパー２０が回転シャフト１８に取り付けられている。更に、中速ミキサー／高密度化装置１６は、ミキサー／高密度化装置１６の内側壁に取り付けられたカッター２２によって液体分配を行う。これらのカッターは、回転シャフト１８よりも全体に小型である。カッターは、代表的には、少なくとも約３６００rpmで作動する。中速ミキサー／高密度化装置１６は、プロセス中の混合／高密度化作業を補助するため中央回転シャフト１８に取り付けられたプラウ２４、及び高速ミキサー／高密度化装置１０から洗剤材料を受け入れることができる一対の入口ポート２１及び２３を更に有する。
上文中に述べたように、回転シャフト１８には、プロセスに悪影響をもたらす比較的強い機械振動が加わり易い。これに関し、回転シャフト１８の長さに沿った様々な箇所に一つ又はそれ以上の同調ダンパー２０を取り付けると、このような望ましからぬ機械振動が最小になるか或いはなくなるということがわかっている。次に第３図及び第４図をまとめて参照する。第３図は、同調ダンパー２０の部分側断面図であり、第４図は、同調ダンパー２０が取り付けられたシャフト１８の端面図である。同調ダンパー２０は、シャフト１８の機械振動を最小にするため、円筒形形状の四つの減衰装置２６を含むということが第３図及び第４図からわかる。同調ダンパー２０は、これらのいわゆる円筒形形状の減衰装置２６を少なくとも二つ、好ましくは四つ含む。これらの減衰装置２６は、シャフト１８の９０°毎に取り付けられており、連結バー２３を介して連結されている。減衰装置２６は、割りリングアッセンブリ等の任意の既知の便利な機械的装置によって回転シャフト１８に取り付けることができる。減衰装置２６は、次いで、第２図、第３図、及び第４図に示すように、カバーケーシング２１によって包囲される。同調ダンパー２０の減衰装置の外ケーシング２１は、好ましくは、露呈される環境に耐えることができる材料でつくられている。本プロセスでは、環境は洗剤成分であり、これにより外ケーシング２１をプラスチックから製造できる。
減衰装置２６は、一対の調整ロッド２８及び３０を含み、これらのロッドは、一対の可撓性部材即ちスポンジ状部材３２及び３４と隣接して取り付けられている。可撓性部材３２及び３４は、ニトリル、天然ゴム、又は合成ブチルゴム（例えばイレーヌ（Ilene）産業社から入手できる）を含むエラストマー材料等の任意の可撓性材料で形成されているのがよく、又は、供給者（例えばスウェーデン国のフォルシェダ（Forsheda）ＡＢ）によって最終形状に型成形できる。可撓性部材３２及び３４は、シャフト１８の連続回転速度により生じる機械振動を減衰する主要構成要素である重り３５と接触する。
好ましくは、同調ダンパー２０の調節は、シャフト１８のピーク振動が選択された範囲内にあるように減衰装置２６を操作し且つ位置決めすることによって行われる。詳細には、同調ダンパー２０の調節は、可撓性部材３２及び３４の大きさを、同調ダンパー２０の所望の固有振動数が得られるように定めることによって行われる。好ましくは、同調ダンパー２０は、その固有振動数がシャフト１８の固有振動数の約９５％であるように調節される。一つ以上の同調ダンパー２０を使用する場合には、シャフト１８に取り付けられた各同調ダンパー２０の固有振動数を１０Hz乃至２０Hzの範囲の幾つかの振動数で分配できるか或いは全てを同じ振動数に同調できる。
同調ダンパー２０が適切に同調されている場合には、シャフト１８についての好ましいピーク振動範囲は、約１０Hz乃至約２０Hzの振動数範囲において、シャフト１８の中間スパン長で計測して約−１．０Ｇ乃至約１．０Ｇであり、更に好ましくは、約−０．５Ｇ乃至約０．５Ｇであり、最も好ましくは、約−０．２５Ｇ乃至約０．２５Ｇである。このようなピーク振動範囲は、代表的には商業的規模の製造設備に作用する±３．５Ｇ程度のピーク振動を大幅に改善する。好ましくは、９０秒の間隔でピーク振動を計測する。当業者には理解されることであろうが、このようなピーク振動の計測は、従来の加速度計（ニューヨーク州バッファローのＩＣＰ社から入手できるＰＣＢ３０８Ｂ）を使用することによって容易に行うことができる。
例えば、プロセスの連続作動中、電源に取り付けられた加速度計（例えば、ＩＣＰ社から入手できるＰＣＢ４８０Ｅ０９０、及びソニー社のＴＣＤ−Ｄ３ ＤＡＴレコーダー等のバッテリー作動式デジタルテープレコーダー）を使用することによってシャフト１８の振動を記録する。レコーダー及び電源を防水防振包囲体（例えばカルロン社のＣＪ１０８５包囲体）に取り付ける。センサは、歯科用セメント又は他の剛性接着剤によってシャフト１８に取り付けられ、シャフトの半径方向振動が計測されるように位置決めされる。振動は、少なくとも２時間、好ましくは４時間に亘って記録される。作動の完了時にテープレコーダーを包囲体から取り出し、再生する。デジタルプロット装置又はアナログプロット装置（例えばヒューレットパッカード社の３５６０Ａ分析器又は３５６７０Ａ分析器）のいずれかでデータを９０秒の間隔でプロットする。振動のピーク値及びrms値をエクセルやマトラブ等のＰＣベースソフトウェアプログラムから決定できる。
理論によって括ろうとするものではないが、中速ミキサー／高密度化装置１６と関連した負のピーク振動は、いわゆる「洗剤壁」がミキサー／高密度化装置１６の内面に存在する場合に特に悪化する。プロセス中、少なくとも約１mmの随意の洗剤コーティング即ち壁が中速ミキサー／高密度化装置１６の内壁面の一部を覆う場合がある。最小厚さが１mmのこのコーティングによって覆われた内壁の部分は、かなり大きい（内壁の最大１００％が覆われる）か或いは５０％だけが覆われる。この洗剤コーティングの存在により、中速ミキサー／高密度化装置１６のシャフト１８の回転中にプラウ２４が接触する表面の輪郭が凸凹になる。この凸凹の表面のため、シャフト１８に加わる力が不規則になり、これによって、機械振動が全体として大きくなる。しかしながら、同調ダンパー２０は、更に、この追加の機械振動をなくすか或いは最小にする。
第１図乃至第４図を集合的に参照すると、中速ミキサー／高密度化装置１６から出る、結果的に得られた洗剤凝集物、又は別の態様のスプレー乾燥粒状物の好ましい密度は、少なくとも６５０g/lであり、更に好ましくは、約７００g/l乃至約８００g/lである。結果的に得られた、組成物の洗剤凝集物の粒子の多孔度は、好ましくは、約５％乃至約２０％の範囲内にあり、更に好ましくは、約１０％である。中速ミキサー／高密度化装置１６から出た洗剤凝集物又はスプレー乾燥粒状物は、この時点で、低用量コンパクト洗剤製品としていつでも包装及び販売を行うことができるが、これらに一つ又はそれ以上の随意のプロセス工程を加えることができる。
随意のプロセス工程
随意であるが、洗剤凝集物を流動床乾燥器３６又は同様の装置で乾燥できる。本プロセスの別の随意の工程では、流動床乾燥器３６を出た洗剤凝集物を、当該技術分野で周知の流動床冷却器３８又は同様の装置で冷却することによって、更に調整する。
別の随意のプロセス工程は、流動性を改善するため及び／又は洗剤組成物の過剰凝集を抑えるため、以下に列挙する本プロセスの一つ又はそれ以上の位置でコーティング剤を加える工程を含む。（１）コーティング剤を、コーティング剤の流れ４０によって示されているように、流動床冷却器３８の後で直接的に加えることができ（好ましくは）、（２）コーティング剤を、コーティング剤の流れ４２によって示されているように、流動床乾燥器３６と流動床冷却器３８との間で加えることができ、（３）コーティング剤を、流れ４４によって示されているように、流動床乾燥器３６と中速ミキサー／高密度化装置１６との間で加えることができ、及び／又は（４）コーティング剤を、流れ４６によって示されているように、中速ミキサー／高密度化装置１６及び流動床乾燥器３６に直接的に加えることができる。第１図に示す流れ４０、４２、４４、及び４６のうちの任意の一つ又はこれらの流れの組み合わせでコーティング剤を加えることができるということは理解されるべきである。本プロセスでは、コーティング剤の流れ４０が最も好ましい。
コーティング剤は、好ましくは、アルミノ珪酸塩、珪酸塩、炭酸塩、及びこれらの混合物からなる群から選択される。コーティング剤は、使用中に洗剤を容易に掬うことができるようにする点で消費者に望まれている、結果的に得られた洗剤組成物の自由流動性を高めるばかりでなく、特に中速ミキサー／高密度化装置１６に直接的に加えられた場合に、過剰凝集をなくすか或いは最小にすることによって凝集を制御するのにも役立つ。当業者には気付かれることであろうが、過剰凝集は、非常に望ましくない流れ特性をもたらし、最終的な洗剤製品の外観を損なう。
随意であるが、プロセスは、追加のバインダをスプレーする工程をミキサー／高密度化装置１０及び１６の一方又は両方に含むのがよい。バインダは、洗剤組成物に「結合」剤又は「粘着」剤を加えることによって凝集を高める目的で加えられる。バインダは、好ましくは、水、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドンポリアクリレート、クエン酸、及びこれらの混合物からなる群から選択される。本明細書中に列挙した他の適当なバインダ材料は、ビアーズ等に付与された米国特許第５，１０８，６４６号（プロクターアンドギャンブル社）に記載されている。同特許に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
本プロセスで考えられている他の随意の工程には、過大な洗剤凝集物又はスプレー乾燥粒状物をスクリーニング装置４８でスクリーニング即ち選別する工程が含まれる。スクリーニング装置４８は、最終的な洗剤製品の所望の粒径について選択された従来の篩を含むがこれに限定されない様々な形態をとることができる。他の随意の工程には、凝集物に追加の乾燥を加えることによって選択凝集物を調整する工程が含まれる。
本プロセスの別の随意の工程は、結果的に得られた洗剤凝集物を、他の従来の洗剤成分をスプレーし及び／又は混合する工程を含む様々なプロセスによって仕上げる工程を含む。第１図において、この工程に集合的に参照番号５０が附してある。例えば、仕上げ工程は、完成した凝集物に香料、光沢剤、及び酵素をスプレーし、更に完全な洗剤組成物にする工程を含む。このような技術及び成分は当該技術分野で周知である。
洗剤界面活性剤ペースト
本プロセスで使用する洗剤界面活性剤ペーストは、好ましくは、水性の粘性ペーストの形態であるが、本発明では別の形態も考えられている。このいわゆる粘性界面活性剤ペーストの粘性は、約５０００cPs乃至約１０００００cPsであり、更に好ましくは、約１００００cPs乃至約８００００cPsであり、水を少なくとも約１０％、更に好ましくは少なくとも約２０％含む。粘性の計測は７０℃で行われ、剪断速度は約１０/sec乃至１００/secである。更に、界面活性剤ペーストは、もしもこれが使用される場合には、好ましくは、上文中に特定した量の洗剤界面活性剤を含み、残りは水及び他の従来の洗剤成分からなる。
粘性界面活性剤ペースト中の界面活性剤自体は、好ましくは、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、双生イオン界面活性剤、両性界面活性剤、及び陽イオン界面活性剤、及びこれらの適当な混合物から選択される。本発明で有用な洗剤界面活性剤は、１９７２年５月２３日にノリスに付与された米国特許第３，６６４，９６１号、及び１９７５年１２月３０日にローリン等に付与された米国特許第３，９１９，６７８号に記載されている。両特許に触れたことにより、これらの特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。有用な陽イオン界面活性剤には、１９８０年９月１６日にコックレルに付与された米国特許第４，２２２，９０５号及び１９８０年１２月１６日にマーフィーに付与された米国特許第４，２３９，６５９号が含まれ、これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。界面活性剤のうち、陰イオン界面活性剤及び非イオン界面活性剤が好ましく、陰イオン界面活性剤が最も好ましい。
界面活性剤ペーストで有用な好ましい陰イオン界面活性剤の非限定的例には、従来のＣ₁₁−Ｃ₂₀アルキルスルホン酸塩（「ＡＳ」）、ＣＨ₃（ＣＨ₂）_x（ＣＨＯＳＯ₃ ^-Ｍ⁺）ＣＨ₃及びＣＨ₃（ＣＨ₂）_y（ＣＨＯＳＯ₃ ^-Ｍ⁺）ＣＨ₂ＣＨ₃という化学式のＣ₁₀−Ｃ₁₈第２（２、３）アルキルスルホン酸塩が含まれる。この化学式において、ｘ及び（ｙ＋１）は、少なくとも約７、好ましくは少なくとも約９の整数であり、Ｍは、水溶性陽イオン、特にナトリウム、不飽和スルホン酸塩、例えばオレイルスルホン酸塩及びＣ₁₀−Ｃ₁₈アルキルアルコキシスルホン酸塩（「ＡＥ_ｘＳ」、特に、ＥＯ １−７エトキシスルホン酸塩）である。
随意であるが、本発明のペーストで有用な他の例示の界面活性剤には、Ｃ₁₀−Ｃ₁₈アルキルアルコキシカルボン酸塩（特にＥＯ １−５エトキシカルボン酸塩）、Ｃ₁₀−Ｃ₁₈グリセロールエーテル、Ｃ₁₀−Ｃ₁₈アルキルポリグリコシド及び対応するスルフェーテッドポリグリコシド、Ｃ₁₂−Ｃ₁₈アルファスルホネーテッド脂肪酸エステルが含まれる。所望であれば、従来の非イオン界面活性剤及びいわゆるピークが狭いアルキルエトキシレート及びＣ₆−Ｃ₁₂アルキルフェノルアルコキシレート（特に、エトキシレート及び混合したエトキシ／プロポキシ）Ｃ₁₂−Ｃ₁₈ベタイン及びスルホベタイン（「スルタイン」）、Ｃ₁₀−Ｃ₁₈アミン酸化物、等を含むＣ₁₂−Ｃ₁₈アルキルエトキシレート（「ＡＥ」）等の両性界面活性剤もまた、全体組成物に含まれる。Ｃ₁₀−Ｃ₁₈Ｎ−アルキルポリヒドロキシ脂肪酸アミドもまた使用できる。代表的な例には、Ｃ₁₂−Ｃ₁₈Ｎ−メチルグルカミドが含まれる。ＷＯ９，２０６，１５４を参照されたい。糖から得られた他の界面活性剤には、Ｃ₁₀−Ｃ₁₈Ｎ−（３−メトキシプロポキシ）グルカミド等のＮ−アルコキシポリヒドロキシ脂肪酸アミドが含まれる。Ｎ−プロポキシ乃至Ｎ−ヘキシルＣ₁₂−Ｃ₁₈グルカミドを抑泡剤として使用できる。従来のＣ₁₀−Ｃ₂₀石鹸も使用できる。泡立ちをよくするのが望ましい場合には、枝分かれしたＣ₁₀−Ｃ₁₆石鹸も使用できる。陰イオン界面活性剤及び非イオン界面活性剤の混合物が特に有用である。他の従来の有用な界面活性剤は、標準テキストに列挙してある。
乾燥洗剤材料
本プロセスの出発乾燥洗剤材料は、好ましくは、アルミノ珪酸塩イオン交換材料として引用された洗剤アルミノ珪酸塩ビルダー、及び炭酸ナトリウムを含む。本発明で洗剤ビルダーとして使用されたアルミノ珪酸塩イオン交換材料は、好ましくは、カルシウムイオン交換容量及び交換速度の両方が高い。理論によって括ろうとするものではないが、このような高いカルシウムイオン交換速度及び容量は、アルミノ珪酸塩イオン交換材料を製造する方法から得られた相互に関連した幾つかの要因の関数であると考えられる。これに関し、本発明で使用されたアルミノ珪酸塩イオン交換材料は、好ましくは、コーキル等に付与された米国特許第４，６０５，５０９号（プロクターアンドギャンブル社）に従って製造される。同特許に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
好ましくは、アルミノ珪酸塩イオン交換材料は、「ナトリウム」の形態である。これは、このアルミノ珪酸塩のカリウム及び水素が提供する交換速度及び容量が、ナトリウム形態によって提供される程高くないためである。更に、アルミノ珪酸塩イオン交換材料は、好ましくは、サラサラとした洗剤凝集物が本明細書中に説明したように容易に製造されるように、過剰乾燥形態である。本発明で使用したアルミノ珪酸塩イオン交換材料は、好ましくは、洗剤ビルダーとしてのそれらの有効性を最適化する粒径を有する。「粒径」という用語は、本明細書中では、顕微鏡決定及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の従来の分析技術によって決定された所与のアルミノ珪酸塩イオン交換材料の平均粒径を表す。アルミノ珪酸塩の好ましい粒径は、約０．１μｍ乃至約１０μｍであり、更に好ましくは、約０．５μｍ乃至約９μｍである。最も好ましくは、粒径は、約１μｍ乃至約８μｍである。
好ましくは、アルミノ珪酸塩イオン交換材料は、以下の化学式を有する。
Ｎａ_z〔（ＡｌＯ₂）_z（ＳｉＯ₂）_y〕_xＨ₂Ｏ
ここで、ｚ及びｙは少なくとも６の整数であり、ｚのｙに対するモル比は約１乃至約５であり、ｘは約１０乃至約２６４である。更に好ましくは、アルミノ珪酸塩は、以下の化学式を有する。
Ｎａ₁₂〔（ＡｌＯ₂）₁₂（ＳｉＯ₂）₁₂〕_xＨ₂Ｏ
ここで、ｘは約２０乃至約３０であり、好ましくは約２７である。好ましいアルミノ珪酸塩は、例えばゼオライトＡ、ゼオライトＢ、及びゼオライトＸの表示で商業的に入手できる。別の態様では、本発明で使用するのに適した自然に生じた又は人工的に得られたアルミノ珪酸塩イオン交換材料は、クランメル等に付与された米国特許第３，９８５，６６９号に記載されているように製造される。同特許に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
本発明で使用するアルミノ珪酸塩は、更に、無水状態を基に計算された、ＣａＣＯ₃硬度／グラムと等価の少なくとも約２００mgのイオン交換容量、好ましくはＣａＣＯ₃硬度／グラムと等価の好ましくは約３００mg乃至３５２mgの範囲のイオン交換容量によって特徴付けられる。更に、本アルミノ珪酸塩イオン交換材料は、更に、少なくとも約２グレインＣａ⁺⁺／ガロン／分／−グラム／ガロン、及び更に好ましくは約２グレインＣａ⁺⁺／ガロン／分／−グラム／ガロン乃至約６グレインＣａ⁺⁺／ガロン／分／−グラム／ガロンのカルシウムイオン交換速度によって特徴付けられる。
洗剤添加物
本プロセスの出発乾燥洗剤材料には、追加の洗剤成分を含むことができ、及び／又は本プロセスの続く工程中に任意の数の追加の成分を洗剤組成物に組み込むことができる。これらの添加物には、他の洗剤ビルダー、漂白剤、漂白剤活性剤発泡促進剤又は発砲抑制剤、抗酸化剤、耐蝕剤、汚れ浮かし剤、汚れ落とし剤、殺菌剤、ｐＨ調整剤、非ビルダーアルカリ度源、キレート剤、スメクタイト粘土、酵素、酵素安定化剤、及び香料が含まれる。１９７６年２月３日にバスカービルジュニア等に付与された米国特許第３，９３６，５３７号を参照されたい。
他のビルダーは、一般的には、様々な水溶性のアルカリ金属、アンモニウム、又は置換アンモニウムの燐酸塩、ポリ燐酸塩、ホスホン酸塩、ポリホスホン酸エステル、炭酸塩、硼酸塩、ポリヒドロキシスルホン酸塩、ポリ酢酸塩、カルボン酸塩、ポリカルボン酸塩から選択できる。好ましいのはアルカリ金属であり、特にナトリウム、上述の塩である。本発明で使用する上で好ましいのは、燐酸塩、炭酸塩、Ｃ₁₀−Ｃ₁₈脂肪酸、ポリカルボン酸、及びこれらの混合物である。更に好ましいのは、ナトリウムトリポリ燐酸塩、テトラナトリウムピロ燐酸塩、クエン酸、洒石酸塩、モノ琥珀酸塩、及びジ琥珀酸塩、及びこれらの混合物である（以下を参照のこと）。
非晶質珪酸ナトリウムと比較すると、結晶層珪酸ナトリウムは、カルシウム及びマグネシウムのイオン交換容量が明らかに増大する。更に、層状珪酸ナトリウムは、カルシウムイオンよりもマグネシウムイオンを好み、洗浄水からほぼ全ての「硬度」を除去するのに必要な特徴を備えている。しかしながら、これらの層状珪酸ナトリウムは、一般的には、非晶質珪酸塩並びに他のビルダーよりも高価である。従って、経済的に可能な洗濯用洗剤を提供するため、使用される結晶層珪酸ナトリウムの比を賢明に決定しなければならない。
本発明で使用するのに適した結晶層珪酸ナトリウムは、好ましくは、以下の化学式である。
ＮａＭＳｉ_xＯ_2x+1・yＨ₂Ｏ
ここで、Ｍはナトリウム又は水素であり、ｘは約１．９乃至約４であり、ｙは約０乃至約２０である。更に好ましくは、結晶層珪酸ナトリウムは、以下の化学式を有する。
ＮａＭＳｉ₂Ｏ_5・yＨ₂Ｏ
ここで、Ｍはナトリウム又は水素であり、ｙは約０乃至約２０である。これらの及び他の結晶層珪酸ナトリウムは、コーキル等に付与された上掲の米国特許第４，６０５，５０９号に論じられている。
無機燐酸塩ビルダーの特定の例は、ナトリウム及びカリウムのトリポリ燐酸塩、重合度が約６乃至２１のポリメリックメタ燐酸塩、及びオルト燐酸塩である。ポリホスホン酸塩ビルダーの例は、ナトリウム及びカリウムのエチレンジホスホン酸塩、ナトリウム及びカリウムのエタン１−ヒドロキシ−１，１−ジホスホン酸塩、及びナトリウム及びカリウムのエタン１，１，２−トリホスホン酸塩である。燐を含む他のビルダー化合物は、米国特許第３，１５９，５８１号、米国特許第３，２１３，０３０号、米国特許第３，４２２，０２１号、米国特許第３，４２２，１３７号、米国特許第３，４００，１７６号、及び米国特許第３，４００，１４８号に開示されている。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
非晶質無機ビルダーの例は、テトラ硼酸デカ水和物、及びアルカリ金属酸化物に対するＳｉＯ₂の重量比が約０．５乃至約４．０、好ましくは、約１．０乃至約２．４の珪酸塩である。本発明で有用な水溶性非晶質有機ビルダーには、様々なアルカリ金属、アンモニウム、及び置換アンモニウムのポリ酢酸塩、カルボン酸塩、ポリカルボン酸塩、及びポリ水和スルホン酸塩が含まれる。ポリ酢酸塩ビルダー及びポリカルボン酸塩ビルダーの例には、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム、及び置換アンモニウムのエチレンジアミン四酢酸塩、ニトリロ三酢酸塩、ベンゼンヘキサカルボン酸塩、ベンゼンポリカルボン酸塩、及びクエン酸塩がある。
ポリマーポリカルボン酸塩ビルダーは、１９６７年３月７日にディールに付与された米国特許第３，３０８，０６７号に記載されている。同特許に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。このような材料には、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、フマル酸、アコニット酸、シトラコン酸、メチレンマロン酸等の脂肪族カルボン酸のモノポリマー及びコポリマーの水溶性の塩が含まれる。これらの材料のうちの幾つかが、非石鹸陰イオン界面活性剤とよく混合した場合にのみ、以下に説明する水溶性陰イオンポリマーとして有用である。
本発明で使用するための他の適当なポリカルボン酸塩は、１９７９年３月１３日にクラッチフィールド等に付与された米国特許第４，１４４，２２６号、１９７９年３月２７日にクラッチフィールド等に付与された米国特許第４，２４６，４９５号に記載されたポリ酢酸カルボン酸塩である。これらの特許に触れたことにより、これらの両特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。これらのポリ酢酸カルボン酸塩は、重合条件下でグリオキシル酸のエステル及び重合開始剤を混合することによって調製できる。次いで、結果的に得られたポリ酢酸カルボン酸エステルを化学的に安定した末端基に取り付け、ポリ酢酸カルボン酸塩がアルカリ溶液中で急速に解重合して対応する塩に転化しないように安定化し、洗剤組成物に加える。特に好ましいポリカルボン酸塩ビルダーは、１９８７年５月５日にブッシュ等に付与された米国特許第４，６６３，０７１号に記載の洒石酸モノ琥珀酸塩及び洒石酸ジ琥珀酸塩の組み合わせを含むエーテルカルボン酸塩ビルダー組成物である。同特許に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
漂白剤及び活性剤が１９８３年１１月１日にチャン等に付与された米国特許第４，４１２，９３４号及び１９８４年１１月２０日にハートマンに付与された米国特許第４，４８３，７８１号に記載されている。両特許に触れたことにより、これらの特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。キレート剤もまたブッシュ等の米国特許第４，６６３，０７１号の第１７コラムの第５４行目乃至第１８コラムの第６８行目に記載されている。これにより、ここに開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。発泡改質剤もまた随意の成分であり、１９７６年１月２０日にバートレッタ等に付与された米国特許第３，９３３，６７２号、及び１９７９年１月２３日にゴールト等に付与された米国特許第４，１３６，０４５号に記載されている。両特許に触れたことにより、これらの特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
本発明で使用する上で適当なスメクタイト粘土は、１９８８年８月９日にタッカー等に付与された米国特許第４，７６２，６４５号の第６コラムの第３行目乃至第７コラムの第２４行目に記載されている。これにより、ここに開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。本発明で使用する上で適当な追加の洗剤ビルダーは、バスカービルの特許の第１３コラムの第５４行目乃至第１６コラムの第１６行目及び１９８７年５月５日にブッシュ等に付与された米国特許第４，６６３，０７１号に記載されている。両特許に触れたことにより、これらの特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
本発明を更にわかり易くするため、以下の例を参照する。これらの例は、単なる例示であって、本発明の範囲を限定しようとするものではない。
例１
この例は、自由流動性のサラサラとした高密度洗剤組成物を製造する本発明のプロセスを例示する。様々な洗剤出発成分の二つの供給流を２８００kg／時の速度でロディジＣＢ−３０ミキサー／高密度化装置内に連続的に供給する。一方の供給流は、界面活性剤及び水を含有する界面活性剤ペーストを含み、他方の供給流は、アルミノ珪酸塩及び炭酸ナトリウムを含有する出発乾燥洗剤材料を含む。ロディジＣＢ−３０ミキサー／高密度化装置のシャフトの回転速度は約１４００rpmであり、平均滞留時間は約１０秒である。更に凝集するため、ロディジＣＢ−３０ミキサー／高密度化装置の内容物をロディジＫＭ６００ミキサー／高密度化装置内に連続的に供給する。この工程の平均滞留時間は約６分間である。ロディジＫＭ６００ミキサー／高密度化装置は、中央リングによって連結された４つの同調ダンパーを含む。これらの同調ダンパーは、ミキサーの長さの中央下方に配置されており、シャフトの周りに９０°の間隔で配置される。各質量又は重量エレメントは１３．６１kg（３０ポンド）であり、同調ダンパーの可撓性エレメントは、約２５Hzに合わせて大きさが定められており且つ調整されている。次いで、全部で４つのダンパーを単一のカバーケーシング内に封入する。次いで、結果的に得られた凝集物を流動床乾燥器に供給し、次いで流動床冷却器に供給する。平均滞留時間は、夫々約１０分間乃至１５分間である。コーティング剤、アルミノ珪酸塩、を中速ミキサー／高密度化装置１６のほぼ中央に供給し、過剰凝集を制御し、なくす。次いで、洗剤凝集物を従来の選別速度で選別し、粒径分布を均等にする。流動床冷却器を出る洗剤凝集物の配合は、以下の表Ｉに記載された通りである。

仕上げ工程で香料、酵素、及び他の微成分を含む追加の洗剤成分を上文中に説明した凝集物にスプレーし、洗剤組成物を完成する。本プロセスによって製造した完成した洗剤組成物全体の相対的な比率を以下の表ＩＩに示す。

Ｃ_12-13アルキルエトキシレート（ＥＯ＝６．５）は、シェル石油社から商業的に入手できる。
結果的に得られた洗剤組成物の密度は７９６ｇ／ｌであり、平均粒径は６１３μｍである。
例ＩＩ
この例は、本発明による別のプロセスを示し、先ず最初に粒状物をスプレー乾燥した後、中速ミキサー／高密度化装置内で混合する。以下の表ＩＩＩの洗剤組成物は、１２７０．０６kg／時（２８００ポンド／時）の速度で３００℃の向流空気が存在する直径が３．０４８ｍ（１０フィート）のスプレー乾燥タワーで製造される。粒状物をロディジＫＭ−６００に供給する。滞留時間は約１２時間である。ロディジＫＭ６００は、中央リングによって連結された４つの同調ダンパーを備えている。これらの同調ダンパーは、ミキサーの長さのほぼ中央に配置されており、シャフトの周囲に９０℃の間隔で配置されている。各質量又は重量エレメントは１３．６１kg（３０ポンド）であり、可撓性エレメントが、約２５Hzに合わせて大きさが定められており且つ調整されている。次いで、全部で四つの同調ダンパーを単一のカバーケーシングに入れる。

仕上げ工程で香料及び酵素を含む追加の洗剤成分を上文中に説明した粒状物上にスプレーし、完成した洗剤組成物を得る。本プロセスで製造した完成した洗剤組成物全体の相対的な比率を以下の表ＩＶに示す。

Ｃ_12-13アルキルエトキシレート（ＥＯ＝６．５）は、シェル石油社から商業的に入手できる。
結果的に得られた洗剤組成物の密度は８２２ｇ／ｌである。
本発明を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができ、本発明は、本明細書中に説明した実施形態に限定されないということは当業者に明らかである。

Claims (10)

1. 洗剤組成物を連続的に調製するための方法において、
   （ａ）洗剤界面活性剤ペースト及び乾燥出発洗剤材料を高速ミキサー／高密度化装置内で連続的に混合し、洗剤凝集物を得る工程と、
   （ｂ）前記洗剤凝集物の密度及び凝集の程度を更に高めるため、前記洗剤凝集物を中速ミキサー／高密度化装置内で混合する工程であって、該中速ミキサー／高密度化装置は、回転シャフトを中央に備えており、この回転シャフトには、前記シャフトの中間スパン長での１０Hz乃至２０Hzの範囲の振動数で前記シャフトのピーク振動が−１．０Ｇ乃至１．０Ｇであるように同調ダンパー装置が取り付けられている、混合工程と、
   （ｃ）前記洗剤凝集物を乾燥し、洗剤組成物を形成する工程とを有することを特徴とする方法。
2. 前記中速ミキサー／高密度化装置は、前記中速ミキサー／高密度化装置の内壁面の一部をコーティングする少なくとも１mmの洗剤を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記洗剤組成物の密度は少なくとも６５０ｇ／ｌである、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記シャフトのピーク振動は、−０．５Ｇ乃至０．５Ｇである、請求項１、２、又は３に記載の方法。
5. 前記シャフトのピーク振動は、−０．２５Ｇ乃至０．２５Ｇである、請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方法。
6. 前記高速ミキサー／高密度化装置の後にコーティング剤を加える工程を更に有し、前記コーティング剤は、アルミノ珪酸塩、炭酸塩、珪酸塩、及びその混合物からなる群から選択される、請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の方法。
7. 前記洗剤凝集物を冷却する工程を更に有する、請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の方法。
8. 前記高速ミキサー／高密度化装置での前記洗剤凝集物の平均滞留時間は、２秒乃至４５秒である、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の方法。
9. 前記中速ミキサー／高密度化装置での前記洗剤凝集物の平均滞留時間は、０．５分乃至１５分である、請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の方法。
10. 洗剤組成物を連続的に調製するための方法において、
    （ａ）スプレー乾燥洗剤粒状物を中速ミキサー／高密度化装置に連続的に投入して混合する工程であって、該中速ミキサー／高密度化装置は、回転シャフトを中央に備えており、この回転シャフトには、前記シャフトの中間スパン長での１０Hz乃至２０Hzの範囲の振動数で前記シャフトのピーク振動が−１．０Ｇ乃至１．０Ｇであるように同調ダンパー装置が取り付けられている、混合工程と、
    （ｂ）前記洗剤凝集物を乾燥し、前記洗剤組成物を形成する工程とを有することを特徴とする方法。

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