(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
均一な高アルカリ性の固形洗浄構成物であって、
（ａ）混合システムにおいて、ウエットグラインドあるいはウエットミルにより、アルカリ金属水酸化物とアルカリ性水質媒体とを含む固体水和性アルカリ性材料を、前記固体水和性アルカリ性材料の水和により固形アルカリ性マトリックスを形成するのに効果的な１００μｍ未満の粒子径となるまで前記固体水和性アルカリ性材料を細かくして、それによって凝固速度を増加させかつ最終生成物が膨張するのを低減する５〜６０００ｐｓｉｇの剪断力と、前記固形アルカリ性マトリックスの融点未満の温度と、で混合する混合工程と、前記固形アルカリ性マトリックス中に含まれる全アルカリ金属水酸化物の含有量が８０〜９０％であり、
（ｂ）前記剪断力を除去し、前記混合システムから前記固形アルカリ性マトリックスを排出させ、前記アルカリ性マトリックスを固化して固形構成物にする排出工程とを有する方法によって製造されることを特徴とする均一な高アルカリ性の固形洗浄構成物。
【請求項２】
前記排出工程（ｂ）における前記アルカリ性マトリックスは、前記混合システムから排出される時に、前記固形構成物に凝固するまで実質上形を維持することができる１０００〜１，０００，０００ｃｐｓの粘度を有することを特徴とする請求項１に記載の均一な高アルカリ性固形洗浄構成物。
【請求項３】
前記アルカリ性マトリックスは、前記排出工程（ｂ）の後、１分から３時間の間に前記固形構造物に固化することを特徴とする請求項１に記載の均一な高アルカリ性固形洗浄構成物。
【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野
本発明は、均一な高アルカリ性固形洗浄構成物を製造する方法に関するものである。本発明による固形洗浄構成物は、例えば、衣類及び／または硬質表面の洗浄構成物、消毒添加剤が挙げられ、第一洗浄剤として水和性(hydratable)アルカリ源（alkaline source）を含み、洗浄補佐剤のような所望の添加剤を含む。本発明の洗浄構成物を製造するには、好ましくは連続混合システムを、より好ましいのはエクストリューダーを用いて製造し、溶融相を必要としない。処理が完了した後、構成物は凝固し、凝固前に膨張することはほとんどないか全くない。
発明の技術背景
固形ブロック洗浄構成物の開発は、常に大量の洗浄剤を使用する商業や非商業における洗浄構成物の調剤方法を発展させてきた。固形ブロック構成物は、一般に使用されている液体や顆粒、小球状の洗浄剤よりも特に優れている面がある。それは、取り扱いが容易で、安全性が高く、輸送や貯蔵中に構成物が分離せず、構成物中に高濃度の活性化成分を含むことができるという面を含む。以上のような利点があるので、固形ブロック洗浄構成物は、米国特許第RE32,763、RE32,818、4,680,134、4,595,520に開示されているように、商業向けあるいは非商業用の市場においてすぐに一般的な構成物の形態となった。
液体洗浄構成物を固形に変えて保持し、使用時にその活性原料を分配する処理方法を開発するため、多様な試みがなされている。例えば、洗浄構成物の原料を配合し、「溶融法（molten process）」などを通常参考にして溶解温度まで熱をかけ、均一な混合物を得る。それから型に注いで固形状になるまで冷却する。固形アルカリ洗浄剤は、洗浄原料と、乳濁液内で自由水と結合して水和する物質との水性乳濁液からも製造することができる。乳濁液は任意ではあるが加熱及び冷却後固まって固形になる。例えば、ハイル等による米国特許第4,595,520号、4,680,134号では、硬質金属イオン封鎖剤の縮合リン酸ナトリウム及び、水酸化ナトリウムのようなアルカリ性ビルダー塩を含んだ水性乳濁液から形成された固形アルカリ性洗浄剤が開示されている。この洗浄剤は、無水炭酸ナトリウム及び又は硫酸ナトリウムといった水和性固化剤と協働することによって凝固する。好ましくは、乳濁液を加熱して溶融状のものを形成させ、その後冷却して凝固させる。ヤコブ等による米国特許第5,064,554号では合成ブロック（fused block）状の固形洗浄剤が開示されている。この洗浄剤を製造するには、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属水酸化物、任意に水、活性塩素供給物質、及び又は有機合成物質との溶解物を作り、その溶解物に五アルカリ金属の三リン酸塩を配合し、フローミキサーにその溶解物を加え、混合した溶解物を型に注いで凝固させる。フェルノホルツ等による米国再発行特許第RE32,763では、固形ブロック洗浄構成物を製造する方法が開示されている。その方法は、水酸化ナトリウムとトリポリリン酸ナトリウムのような２つの水和性化学物質の水溶液を形成し、その溶液を約６５〜８５℃に加熱し、加熱溶液中の水和性原料の濃度を高くし、上昇した温度では液体でほぼ室温だと凝固する構成物を製造し、その加熱溶液を型に入れて注型にし、その型の中で冷却して凝固させるという方法である。
固形ブロック洗浄及び消毒構成物とすすぎ促進剤は、一般に使用されている液体、顆粒及び小球状洗浄構成物よりもはるかに優れている。溶融法は固形ブロック構成物を製造するには有効な方法であるが、構成物の加熱及び冷却処理を製造過程から除くと、時間と費用の節約になる。また、処理温度を下げると、熱に敏感な成分を洗浄構成物に使用することがより容易になる。さらに、製造された混合物を低温度で調剤できれば、以前程頑丈な包装をする必要もなくなる。
熱に敏感な原料の不活性化を最小限にするために、熱に敏感な原料と溶融原料が接触する量を減らすような製造方法を開発する試みがなされている。例えば、コープランド等による米国特許第4,725,376号では、固形ブロックアルカリ性洗浄構成物の製造が開示されている。その洗浄構成物を製造するには、熱不活性化原料の固形粒子を型の中に置き、隙間に行き渡るように溶融アルカリ性原料を固形粒子の上に注ぐ。それから、溶解物を冷却して固形状にする。その結果としてできた固形ブロック洗浄構成物は熱不活性化原料の粒子を含み、その粒子は構成物に均一に分散している。
融解温度にしないで原料をブレンドすることによって溶融法を開発し単純化する別の試みがされている。例えば、ガンサーによる米国特許第4,753,755号では、硬質金属イオン封鎖剤とアルカリ性水溶液を５０〜１３０°Ｆ（１０〜５４℃）の間で結合させ、アルカリ性液体分散物を形成し、次にその分散物に凝固可能な量の固形苛性材料を添加するという方法が開示されている。スミスによる米国特許第2,164,092号では、メタリン酸塩をオルトリン酸塩及び又は二リン酸塩に変え、水と水和してアルカリ性溶液を凝固させる条件下でメタリン酸塩化合物を加えてアルカリ性水溶液を凝固させる方法が開示されている。ガンサーやスミスによる方法は、融解温度を必要としない固形ブロック洗浄構成物の製造方法を提供するものである。ガンサーの方法は一般的に混合回数を増やす必要があり、凝固するのに何時間もかかる。また、ニトリロ三酢酸構成物に限定されていて、実質上流動しないレベルの粘度にするまで何時間もかかり、生成物の分離を防ぐためには長い間混合し、混合回数を３回にする必要がある。スミスの方法は、リン酸塩を基材とする洗浄構成物に限定される。
また、押し出し加工によって洗浄構成物を製造するために多様な試みがされている。ブリュージ等による米国特許第5,061,392号では、例えば、ペースト状の濃度を有する洗浄構成物を形成する方法を開示している。その方法は、トリポリリン酸カリウムを含む第一水溶液と、水溶性でナトリウムを基材とする洗浄ビルダー即ち水酸化ナトリウムを含む第二水溶液とを結合させるというものである。別の押し出し加工方法では、ラマチャンドランによる米国特許第4,933,100号に開示されているように、合成有機洗浄剤、トリポリリン酸ナトリウムのような水和ビルダー塩、及び水を一緒にこねて、有機洗浄剤の粒子あるいは扁平状のものを形成する。混合物は、エクストリューダーを通り、室温かそれよりも少し上の温度と低圧力の下、力で押し進められて開口部を通り、棒状成型物を形成する。これらの処理の欠点は、どちらの方法においても、固化させて合成固形ブロック状の最終生成物を提供できない点にある。
従って、本発明の目的は、原料の融解温度あるいはそれより低い温度で処理を行う固形高アルカリ性洗浄構成物の製造方法を提供することである。別の目的は、処理温度が低く高粘度の高アルカリ性洗浄構成物を作り、注型あるいは押し出し加工された構成物の凝固を早める処理方法を提供することである。さらに別の目的は、固形注型あるいは押し出し成形構成物及び製品の膨張を実質上排除できる処理方法を提供することである。
発明の開示
本発明は、均一な高アルカリ性固形洗浄構成物を製造するための処理方法に関するものである。本構成物は、洗浄剤のようなアルカリ性の源となる物質（a source of alkalinity）（以下アルカリ源）を含み、所望の洗浄補佐剤と添加剤を含む。また、アルカリ性原料を溶かすために処理中に外部の熱源から熱を加えることはない。あるいは加えても最小限に抑える。本発明の方法によって製造された洗浄構成物は、広く多様な高アルカリ性洗浄構成物を含み、例えば衣類の洗濯や、硬質表面の洗浄、すすぎ、消毒、防臭などに使用される。
本発明による処理方法は、（ａ）固形水和性アルカリ性材料とアルカリ性水質媒体とを適切な混合システムにおいて高剪断力をかけ、固形アルカリ性原料の融解温度あるいはそれより低い温度で混合し、固形アルカリ性材料を小さくして、実質上均一な原料の固形アルカリ性マトリックスを提供できるように効果的な大きさの粒子にし、マトリックス中のアルカリ性材料の全量を約６５〜９５％にする過程と、（ｂ）混合システムからアルカリ性マトリックスを排出する過程と、（ｃ）アルカリ性マトリックスを固めて固形構成物にする過程とを含む。アルカリ性原料は、濃縮剤、二次的な洗浄剤、消泡剤などの添加剤と結合し、添加剤が全体にわたって分布したアルカリ性マトリックスを形成する。排出される前のアルカリ性マトリックスは、ミキサーから排出されてもマトリックスが凝固し固形構成物になるまではある形を保持するのに効果的な粘度を有し、好ましくは約1000〜1,000,000cpsである。固形及び水性アルカリの量及びアルカリ性マトリックスの処理方法は、排出されたアルカリ性マトリックスを効果的にその固まり全体にわたって実質上均一に凝固させるような量と方法であり、固化中に膨張して形がいびつになることはほとんどない。
本発明の混合システムは、高剪断力と混合撹拌を備えたバッチ型処理システムか、あるいは好ましくは、エクストリューダー装置のような連続式処理システムを使用できる。混合システムは、固形物を剪断しあるいはすり潰してアルカリ性水溶液中で固形アルカリ性材料の粒子を小さくすることができ、処理中は流動体として混合物を維持することができる。バッチ処理システムは、例えばタンクや他の容器状のものの中で、固形アルカリを高剪断力で混合したりあるいはウエットグラインド（wet grinding）にかけることができる。連続式処理システムは、例えばエクストリューダーのような混合装置にある高剪断力による混合区域内で、固形アルカリをウェットグラインドあるいはミルにかける（wet grinding or milling）ことができる。使用する処理システムの選択は、少なくとも部分的には、処理中のアルカリ性マトリックスの粘度に依存する。例えば、バッチ処理システムは、型やその他の容器に注いだり、ポンプで汲み入れたりすることができる粘度を有するマトリックスを提供するのに使用される。連続式処理システムは、容易に混合システムから注ぎ出せないあるいはポンプで汲み出せないような高粘度のアルカリ性マトリックスを処理するときに必要とされる。
本発明は、他の方法より実質上低温度で、実質上高粘度という条件下で均一な高アルカリ性洗浄構成物を製造する方法を提供する。他の方法には、原料を一緒に溶融して均一な混合物を得る一般的な「溶融法」のような方法などがある。好ましくは、アルカリ性マトリックスの処理温度は、アルカリ性原料の融解温度あるいはそれより低い温度に維持され、好ましくは温度が約１５〜６０℃で、粘度は約1,000〜1,000,000cpsである。任意ではあるが、外部から熱を原料に加えて温度を約５０〜１５０℃にし、処理を容易にすることもできる。例えば、アルカリ性マトリックスの粘度を減らすために混合段階中に、あるいは押し出し成形段階中などに加熱することができる。
好ましくは、アルカリ性原料の融解温度であるいはそれより低い温度で、好ましくは約１５〜６０℃でアルカリ性マトリックスをミキサーから排出する。処理されたアルカリ性マトリックスは、ミキサーから取り出してから約１分から約３時間の間に、好ましくは約１〜６０分の間に「凝固が作動する」すなわち凝固し始めるのが好ましい。好ましくは、マトリックスが完全に凝固あるいは平衡して構成物になるには、ミキサーから排出させてから約５〜４８時間以内、好ましくは約１０〜３６時間、好ましくは約１５から２４時間以内であるのがよい。実質上同時に、その固まり全体にわたって処理されたアルカリ性マトリックスが凝固して構成物になり、固化中にマトリックスが膨張して形がいびつになることはほとんどない。
多様な高アルカリ性洗浄構成物を本件の方法で製造することもできる。特定の構成物を含む原料のタイプや量は、目的や使用によって異なる。例えば、ランドリー洗浄剤、硬質表面洗浄用構成物、すすぎ剤、消毒剤、防臭剤などがある。処理構成物は、固形及び液体アルカリ性原料の結合したものから誘導された効果的な洗浄量の無機アルカリ性源となる物質と、所望の１種類以上の洗浄補佐剤及び又は他の添加剤を含む。好ましくは、固形アルカリ源は無水アルカリで、アルカリ性マトリックス中にあるアルカリ性水質媒体及び水を含む他の原料の自由水と結合して水和し、混合システムから排出後にマトリックスを凝固させる。適切な添加剤は、例えば、洗浄補佐剤や充填剤、二次的な洗浄剤といったもの、金属イオン封鎖剤、濃縮剤、汚れ懸濁剤、漂白剤、二次的な硬化剤、溶解度を変える薬剤、そしてその他の原料を含む。
本発明の方法では、原料を溶解する必要がある他の方法で典型的に用いられている温度よりも低い温度でアルカリ性原料を処理することによって、均一な高アルカリ性固形洗浄構成物が提供されている点で優れている。高い融解温度にする必要性がないので、混合物に含まれた熱に敏感な原料が不活性化するという問題を避けることがきる。さらに、処理温度が低いので、混合物を例えば包装紙状のものや容器、型、ディスペンサーなどに入れて注型あるいは押し出し成形する前に混合物を冷却する必要が全くないか、あるいはほとんどない。また、低温度で処理するので、処理構成物を含むために使用される包装材料の選択が広くなる。
さらに、処理後の洗浄構成物の固化速度が早くなる。これは、アルカリ性マトリックスの最終処理温度が凝固に要する温度に近いためである。苛性物質の水和反応の平衡が固形アルカリ性材料の融点より低い温度で生じるので、冷却をほとんどする必要がない。
本発明の方法では、先行技術の他の方法に比べるとかなり短い時間で排出されたアルカリ性マトリックスを凝固させることもできる。先行技術の他の方法では、苛性ビーズを粉砕せずに混合物に入れて混合する方法を開示したガンサーによる米国特許第4,753,755号に記載されている低温処理などがある。それに比べて、本発明の方法では、苛性ビーズあるいは他の固形物をアルカリ性水質媒体中でウェットミルにかけて粉砕したり、苛性ビーズをドライミルにかけて乾燥条件下で粉砕する方法を提供する。本発明の範囲を制限しようとするものではないが、固形アルカリを粉砕することによってアルカリ性マトリックス中の固形苛性物質の表面積が小さくなり、そのために固形アルカリ（例えば苛性物質）とアルカリ性水溶液との水和反応がより早く平衡に達すると、少なくとも部分的には考えられている。さらに、アルカリ性水質媒体中で苛性固形物質をウェットミルにかけると、凝固しているアルカリ性マトリックス中の苛性固形物質の密度変化の程度が抑えられ、それに続いて生成物の膨張を抑えると考えられている。
本発明の方法を用いて凝固速度を早くすると、アルカリ性マトリックスが固化して固形構成物になる間、原料の凝離は最小限に抑えられ、早く固形製品を製造することができる。また、本発明の方法によって無水水酸化物が均一に水和すると、固化したアルカリ性マトリックスが膨張して形がいびつになるのを最小限に抑えることもできる。それに引き続き、見た目が見苦しく及びあるいは機能を妨げるほどに形状を損なったために捨てなければならない固形生成物の量を減らすこともできる。
さらに、エクストリューダーあるいはその類似装置を使えば、洗浄構成物を連続的に処理することができ、掃除が簡単になり、製造処理の制御と再現性の程度を高くする事が可能になる。さらに、適切な高粘度と低温度のマトリックス中に非相溶性原料を留めて分離を防ぐ。また、マルチチャンバー  エクストリューダーを使用すれば、チャンバーが分離しているので、洗浄構成物を連続的に処理することができる。
一般の溶融法によって製造された該当構成物と比較して、本発明は、水と不活性原料、充填原料をより少なく含み、アルカリと他の活性物質を実質上多量に含むという点で有利である。さらに、高濃度の活性原料を配合することができ、均一な流体混合物として処理を行うことができ、一般の溶融法によって製造された構成物と比較して高濃度の活性原料を有する最終生成物を得ることができる点も本発明の利点である。例えば、溶融法を使用して、固形マトリックス中に約８０％以上の水酸化ナトリウムを含む構成物を製造することは望ましいことではない。なぜなら、固形水酸化ナトリウムの融点まで原料を加熱する必要があるからである。つまり、その融点は水の沸点を超えているので、（水和の）水の量をかなり減らすことになり、それによって混合物の凝固が早まるからである。
本発明の別の利点は、アルカリ性マトリックスを一度ミキサーから取り出せばより早く凝固し、実質上高粘度を有し、また生成物の固まり全体にわたって実質上均一に分布している活性原料の沈澱がかなり少ない高アルカリ性構成物を連続式処理によって製造できることである。その結果、生成物中での活性原料の分離及び凝離は、一般のバッチ式溶融法によって製造された生成物と比較して実質上抑えられる。一般の処理方法では、溶融混合物は容器内に分配され、次に外部の冷却源を使用して構成物が固化するまでゆっくりと冷却される。以上の方法では、かなりの量の時間とエネルギーが必要となり、生成物が大きくなると、溶融構成物の冷却及び凝固時間も増大する。このことは、凝固中の原料の沈澱に繋がる。本発明は、以上の問題を克服した。その結果、本発明によって形成された生成物は高品質で、性能はかなり改善されている。
【図面の簡単な説明】
図１は、３分間ウェットミルにかけた苛性ビーズを使用した洗浄構成物（第２バッチ）のＤＳＣ記録のグラフ図である。（走査速度は１０．０Ｃ/minute、サンプル量は１３．７００ｍｇ）
図２は、４５秒間ウェットミルにかけた苛性ビーズを使用した洗浄構成物（第１バッチ）のＤＳＣ記録のグラフ図である。（走査速度は１０．０Ｃ/minute、サンプル量は６．８００ｍｇ）
図３は、凝固時間（分）に対してグラフ化された苛性構成物の表面積（μｍ2/ｇｍ）のグラフ図である。
図４は、凝固時間（分）に対して湿性条件下で粉砕した苛性ビーズ（ミルにかけていない未加工ビーズと、１、２、３分ミルにかけたビーズ）を含む構成物のペネトロメーターの平均記録のグラフ図である。
図５は、未加工のミルにかけていない苛性ビーズとウェットミルにかけた苛性ビーズを含む構成物から生じるカプセルの膨張を示したグラフ図である。
発明の詳細な説明
本発明は、多様な固形高アルカリ性洗浄構成物を製造する方法を提供する。本発明の方法では、高剪断力で混合し、融解温度を必要とする一般の方法よりも低温で処理し、混合システムから排出後すぐに固形洗浄構成物に固化する均一な高アルカリ性マトリックスを生成する。
固形アルカリ源（solid alkaline source）は、好ましくはアルカリ金属水酸化物で、アルカリ性水質媒体中でウェットミルにかけられ、水溶液媒体と合わさって均一な混合物を得るのに効果的なそして混合物中の他の原料と合わさってアルカリ性マトリックスを形成するのに効果的な大きさの粒子になる。明細書中で使用される「アルカリ性マトリックス」という言葉は、固形の水和されたアルカリ源が全体に行き渡り、処方の原料にあるアルカリ性媒体及び又は水といった水供給源の中で懸濁された状態で維持される均一な連続相を表す。処理後、アルカリ性マトリックスを混合システムから排出させ、例えば注型や押し出し成形を施し、固化させて固形状にする。好ましくは、アルカリ性マトリックスが混合システムから排出後約１分から約３時間の間で凝固し始め、ミキサーから排出後約５〜４８時間以内にアルカリ性マトリックスの凝固が完了するのに効果的な量の固形及び水溶液のアルカリ原料を結合させる。
高アルカリ性構成物は、バッチ型処理システムあるいは連続式混合システム、好ましくはシングルあるいはツイン  スクリュー  エクストリューダーを用いて製造される。固化剤及び洗浄剤として１種類以上の固形アルカリ源をアルカリ性水溶液と結合させ、高剪断力で混合し、固形アルカリの粒子を小さくし、均一な苛性マトリックスを形成させる。任意ではあるが好ましくは、１種類以上の添加剤を苛性原料と配合し、低剪断力で原料類を混合し、均一なマトリックスを形成させるのがよい。アルカリ性マトリックスを、固形アルカリ性原料の融解温度あるいはそれより低い温度で処理する。マトリックスをミキサーから排出させ、押し出し成形や注型、あるいはその他の適切な手段を施す。次に排出させたアルカリ性マトリックスを固化させる。そのときの硬さは、濃厚なブロック状の固形から、柔軟なスポンジ状の、自身を支えきれる程の硬さをもったコイル状、四角形、その他様々な形をしたものまでの範囲の硬さである。本発明の方法によって製造された高アルカリ性洗浄構成物は、実質上均一で、構成物の固まり全体に原料類がくまなく分布し、実質上、形がいびつになることはない。
本発明の方法によって製造される洗浄構成物は、例えば、洗浄構成物、衣類及びまたは硬質表面の洗浄構成物、ランドリー用製品、その他の構成物を含む。本発明の高アルカリ性洗浄構成物は、一般に使用されている活性原料を含む。その活性原料は、製造する個々の構成物によってそのタイプや量が異なる。構成物は、固形及び液体アルカリ源から誘導されたアルカリ性源（a source of alkalinity）、例えばアルカリ金属水酸化物などを含む。好ましくは、固形アルカリ源は、水和性物質であり、アルカリ性マトリックス中の自由水と結合して固形製品を生じる。
本発明の方法によって製造された高アルカリ性洗浄構成物は、例えば、リン酸塩あるいは他の硬質金属イオン封鎖剤、アルカリ金属ケイ酸塩、硬質金属イオン封鎖剤としてアルカリ金属縮合リン酸塩、水、洗浄及び消毒の活性塩素源を含む。汚れやシミを除去する洗浄構成物は、アルカリ金属水酸化物のような多量の無機アルカリ源と、効果的な量の水、少量ではあるが効果を発揮できる量の界面活性剤あるいは界面活性剤システムのような二次的な洗浄剤（例えば、ノニルフェノールエトキシラートあるいはポリエチレングリコール脂肪アルコールエーテルのような非イオン界面活性剤）、トリポリリン酸ナトリウムのようなキレート剤／金属イオン封鎖剤、金属ケイ酸塩のような二次的なアルカリ源、及び又は次亜塩素酸ナトリウムのような漂白剤などを含む。
ここで処理構成物を記述するのに使用される「固形」という単語は、流動が認められず、適度な圧力あるいは単なる重力下で実質上その形を維持する固化した構成物を意味する。固形注型構成物の硬さの程度は、比較的濃厚で堅く、コンクリートに似た合成ブロック固形物（fused solid block）からコーキング剤に似て柔軟でスポンジ状と特徴づけられる硬さまである。
特に断りがない限り、「重量％」は、構成物の全重量に対する原料の重量を表す。
アルカリ源  本発明によって製造される高アルカリ性洗浄構成物は、被洗物の洗浄力を高めるために、そして構成物の汚れ除去能力を向上するために効果を発揮できる量のアルカリ源を１種類以上含む。アルカリ源は、固形及び液体アルカリ原料の配合から誘導される。
好ましくは、固形アルカリは無機の無水水和性アルカリ源である。「水和性アルカリ源」という言葉は、アルカリ性水質媒体を含むアルカリ性マトリックスに存在する自由水と結合して水和でき、アルカリ性マトリックスが固化して均一な固形構成物になる程度まで水和できる固形アルカリ原料を意味する。本発明によって処理される構成物に使用するのに適切な水和性アルカリ物質は、例えば、水酸化ナトリウムあるいはカリウムなどのようなアルカリ金属水酸化物を含み、好ましくは水酸化ナトリウムがよい。水酸化ナトリウムのようなアルカリ金属水酸化物は、約１２〜１００ＵＳメッシュ(0.1-1.5mm)の大きさの粒子が混じった、平均約５００ミクロンの大きさの粒状ビーズの固形物として購入可能である。
アルカリ性水質媒体は、好ましくは水酸化カリウムあるいはナトリウムのようなアルカリ金属酸化物の水溶液がよく、水酸化ナトリウム溶液がよい。アルカリ性水質媒体は好ましくは約４０〜６０％アルカリ性、溶液好ましくは約４５〜５５％溶液がよい。好ましいアルカリ性溶液は水酸化ナトリウム溶液で、５０％溶液として購入できる。
本発明の方法によれば、固形水和性アルカリ源は、固形アルカリをウェットミルにかけて適切な大きさの粒子にするのに効果的な、そして均一なアルカリ性マトリックスを形成するのに効果的な量のアルカリ性水質媒体と結合する。所望の他の添加剤を苛性原料と混合してもよい。
固形アルカリ材料がアルカリ性水質媒体に存在する自由水を水和水として固定させるという活性を有するので、苛性マトリックスは凝固する傾向を示し、このことは高く評価できる。処理中にアルカリ性マトリックスの固化が早く起きすぎると、他の原料と混合して均一な混合物を形成するのに支障を来し、及び／または処理アルカリ性マトリックスを注型や押し出し成形をするときにも支障を来す。従って、固形アルカリ金属水酸化物及びまたは他の水和性アルカリ源の量と、アルカリ性水溶液（例：％溶液）の量及び希釈濃度は、処方する他の原料と結合するアルカリ性マトリックスを提供するのに効果的なもので、そのため、原料を均一で流動性のある混合物として処理することができ、原料を混合システムから排出後、所望の期間内、好ましくは約１分から約３時間以内で凝固させる。
処方に含まれる固形アルカリとアルカリ性水溶液の量は、全アルカリ性マトリックスに存在する水分のパーセント及び他の原料の水和能力によって異なる。処方に含まれるアルカリ性水溶液の量は、原料を均一な混合物に処理するための水源と、原料を処理するのに効果的なレベルの粘度と、及び又は排出及び固化中に所望の硬さと凝集力を備えた処理アルカリマトリックスとを提供できる量であることが好ましい。任意ではあるが、添加される水は所望の形態で、つまり他の原料と独立した形態で含まれてもよいし、添加剤水溶液の一部として含まれてもよい。
ミキサーから排出された時点でのアルカリ性マトリックスは、約８重量％以上のアルカリ性水質媒体を含むのが望ましく、好ましくは約１６〜８８重量％、最も好ましいのは約３３〜６３重量％である。混合システムから分配された後、アルカリ性マトリックスは水和水を約５重量％以上含むのが望ましく、好ましくは約１０〜３５重量％、好ましくは約１５〜２５重量％である。
添加剤  高アルカリ性洗浄構成物は、さらに一般的な洗浄補佐剤、例えばキレート／金属イオン封鎖剤や漂白剤、濃縮剤、二次的な洗浄剤、洗浄充填剤（detergent filler）、消泡剤、再付着防止剤（anti-redeposition agent）、閾値剤（threshold agent）あるいはシステム、美的な性質を高める薬剤（例：染料、発臭剤）、その他の添加物を含む。補佐剤や他の添加材料は、製造される構成物のタイプによって変わる。
キレート／金属イオン封鎖剤  本発明の構成物は、アミノカルボン酸、縮合リン酸塩、ホスホネート、ポリアクリルラートなどのキレート／金属イオン封鎖剤を含む。一般にキレート剤は、自然水に通常存在する金属イオンと配位結合（すなわち、結合）し、金属イオンが洗浄構成物中の他の洗浄性原料の活性を妨げるのを防ぐことができる分子である。また、キレート剤がマトリックス中に効果的な量で含まれている場合は、閾値剤として機能することもできる。処方に従って作る洗浄構成物のタイプに依存するが、洗浄構成物は約０．１〜７０重量％、好ましくは約５〜５０重量％のキレート／金属イオン封鎖剤を含む。
利用できるアミノカルボン酸は、例えば、ｎ−ヒドロキシエチルイミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、Ｎ−ヒドロキシエチル−エチレンジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）などが挙げられる。本発明の構成物に利用できる縮合リン酸塩の例は、例えばオルトリン酸のナトリウム塩とカリウム塩、二リン酸のナトリウム塩とカリウム塩、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、などを含む。縮合リン酸塩も、範囲は制限されるが、アルカリ性マトリックス中の自由水を水和水として固定して構成物の凝固を促すこともできる。
本発明の構成物は、アミノトリス（メチレンホスホン酸）、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、エチレンジアミンテトラエ（メチレンホスホン酸）（ethylenediaminetetrae(methylene phosphonic acid)）、ジエチレントリアミンペンテ（メチレンホスホン酸）（diethylenetriaminepente(methylene phosphonic acid)）などのホスホネートを含む。中性あるいはアルカリ性のホスホネートを使用することが好ましい。あるいは、リン酸塩を加える時に中和反応によって熱がなるべく生じないように、アルカリ源とホスホネートを混合物に加える前に結合させることが好ましい。
構成物は、例えばポリアクリラート  コーティッド（polyacrylate-coated）トリポリリン酸塩硬質金属封鎖剤のようなポリアクリラートを含むことができる。好ましくは、ポリアクリラートは中性あるいはアルカリ性物質か、混合物に加えられる前に中和される。構成物中の苛性原料の平衡反応が生じると生成物は固化中に膨張するが、ポリアクリラートはこの平衡反応を妨げる傾向を示す。このようなアルカリ性マトリックスや処理構成物の膨張を避けるために、ポリアクリラート材料を加える前に、苛性ビーズあるいは他の固形物を約５０％苛性溶液中でウェットミルにかけるのが好ましい。ポリアクリラートを粉末として混合物に加えるのが好ましい。こうすれば、処理中のリン酸の転化量、例えば、コーティッドトリポリリン酸塩などの量を減らすこともできる。
洗浄剤に使用するのに適したポリアクリラートは、例えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−メタクリル酸共重合体、加水分解された（hydrolyzed）ポリアクリルアミド、加水分解されたポリメタクリルアミド、加水分解されたポリアミド−メタクリルアミド共重合体、加水分解されたポリアクリロニトリル、加水分解されたポリメタクリロニトリル、加水分解されたアクリロニトリル−メタクリロニトリル共重合体などがある。キレート剤／金属イオン封鎖剤のさらなる議論に関しては、本明細書中で参照として取り入れた、カーク−アザマー（Kirk-Othmer）、化学技術辞典（Encyclopedia of Chemical Technology）、第３版、第５巻、３３９〜３６６頁と第２３巻、３１９〜３２０頁を参照すること。
漂白剤  被洗物の色を明るくしたり、白くしたりするための洗浄構成物に使用される漂白剤は、洗浄処理中に通常接する条件下で−Ｃｌ、−Ｂｒ、−ＯＣｌ、及び／または−ＯＢｒといった活性化ハロゲン物を遊離することができる漂白化合物を含む。本発明の洗浄構成物に使用される適切な漂白剤は、例えば、塩素、次亜塩素酸塩、クロルアミンなどといった塩素を含有する化合物を含む。ハロゲンを放出する化合物で好ましいのは、アルカリ金属のジクロロイソシアヌル酸塩、塩素化リン酸三ナトリウム、アルカリ金属のハイポクロライド、モノクロルアミン、ジクロルアミンなどを含む。構成物中の塩素源の安定性を高めるために、カプセル化塩素源（Encapsulated chlorine sources）を使用することもできる（例えば、本明細書中で参照として取り入れた米国特許第4,681,914号を参照すること）。洗浄構成物は、少量ではあるが効果を発揮できるだけの量の漂白剤を好ましくは約０．０１〜１０重量％、好ましくは約０．１〜６重量％含むことができる。
濃縮剤  本発明の構成物は濃縮剤を含む。濃縮剤は、処理中及び混合システムから排出後に固化している間、アルカリ性マトリックス中の原料を懸濁し、アルカリ性マトリックスの粘度を増加させ、排出されたマトリックスが固まって固形構成物になるまで形を維持させる。適切な濃縮剤は、例えば、粘土、ポリアクリラート、セルロース誘導体、沈降シリカ（precipitated silica）、いぶしたシリカ（fumed silica）、ゼオライト、その他の似た物質、以上の物質の混合物を含む。洗浄構成物は約０．０１〜１０重量％、好ましくは約０．５〜５重量％の濃縮剤を含む。
二次的な洗浄剤  本発明による構成物は、界面活性剤あるいは界面活性剤系である１種類以上の二次的な洗浄剤を含む。多様な界面活性剤類を洗浄構成物に使用できる。界面活性剤類は陰イオン、陽イオン、非イオン界面活性剤を含み、多数の販売及び製造元から入手可能である。界面活性剤の議論はカーク−アザマー（Kirk-Othmer）、化学技術辞典（Encyclopedia of Chemical Technology）、第３版、第８巻、９００〜９１２頁を参照すること。好ましくは、構成物は所望レベルの汚れ除去と洗浄能力を提供するのに有効な量の洗浄剤を含むのがよい。
洗浄構成物に使用される非イオン界面活性剤は、ポリアルキレンオキシドポリマーを界面活性剤分子の一部に有するものを含む。このような非イオン界面活性剤は、例えば、セテアレス−２７（Ceteareth-27）、パレス２５−７（Pareth 25-7）などといった脂肪アルコールのポリオキシエチレングリコールエーテルと、グリセロールエステル、ポリオキシエチレンエステル、脂肪酸のエトキシル化及びグリコールエステル（ehoxylated and glycol esters of fatty acids）などといったカルボン酸エステルと、ジエタノールアミンの縮合物、モノアルカノールアミン縮合物、ポリオキシエチレン脂肪酸アミドなどといったカルボキシリックアミドと、商標PLURONIC（ビーエイエスエフ−ワイアンドット（BASF-Wyandotte））で購入可能な物質のようなエチレンオキシド／プロピレンオキシドブロック共重合体などを含むポリアルキレンオキシドブロック共重合体、その他の非イオン化合物を含む。
本発明のポリエチレングリコールを基材とする洗浄構成物に使用される陰イオン界面活性剤は、例えば、アルキルカルボキシラートやポリアルコキシカルボキシラートなどといったカルボキシラートと、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、スルホン化脂肪酸エステルなどといったスルホン酸塩と、硫酸化アルコール、硫酸化アルコールエトキシラート、硫酸化アルキルフェノール、アルキル硫酸塩、スルホこはく酸エステル、アルキルエーテル硫酸塩などといった硫酸塩と、アルキルリン酸塩エステルなどといったリン酸塩エステルを含む。より好ましい陰イオン類は、アルキルアリールスルホン酸ナトリウム、α−オレフィンスルホン酸塩、及び脂肪アルコール硫酸塩などを含む。
消毒剤や繊維の柔軟剤用の洗浄構成物の含有に使用される陽イオン界面活性剤は、以下のようなアミン類を含む。つまり、Ｃ18アルキル鎖あるいはアルケニル鎖が結合した第一、第二、第三モノアミンと、アミンオキシドと、エトキシル化アルキルアミンと、エチレンジアミンのアルコキシラートと、２−アルキル−１−（２−ヒドロキシエチル）−２−イミダゾリンや１−（２−ヒドロキシエチル）−２−イミダゾリンなどといったイミダゾールと、例えば、ｎ−アルキル（Ｃ１２−Ｃ１８）ジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ｎ−テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド一水化物、ジメチル−１−ナフチルメチルアンモニウムクロライドといったようなナフチレン置換第四級アンモニウムクロライドなどといった第四級アンモニウムクロライド界面活性剤を含む第四級アンモニウム塩と、その他の界面活性剤を含む。
洗浄充填剤  洗浄構成物は、少量ではあるが効果を発揮できる量の１種類以上の洗浄充填剤を含むことができる。洗浄充填剤は、それ自体では洗浄剤として機能することはないが、洗浄剤と協働して構成物の総合的な洗浄作用を高める。
本発明の洗浄構成物に使用するのに適した充填剤の例は、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、澱粉、糖、プロピレングリコールなどのＣ1−Ｃ10アルキレングリコールなどを含む。洗浄充填剤の含有量は、約０．０１〜２０重量％、好ましくは約０．１〜１５重量％であるのがよい。
消泡剤  洗浄構成物は、泡の安定性を減らすために少量ではあるが効果を発揮できる量の消泡剤を含むこともできる。好ましくは、洗浄構成物に含まれる消泡剤の量は、約０．１〜５重量％、好ましくは約１〜３重量％であるのがよい。本発明の構成物に使用される適切な消泡剤の例は、ポリジメチルシロキサン（polydimethysiloxane）中に分散されたシリカのようなシリコーン化合物、脂肪アミド、炭化水素ワックス、脂肪酸、脂肪エステル、脂肪アルコール、脂肪酸せっけん、エトキシラート、鉱油、ポリエチレングリコールエステル、モノステアリルリン酸塩といったアルキルリン酸塩エステルなどが含まれる。消泡剤に関する議論は、マーチン等による米国特許第3,048,548号、ブリュネル等による米国特許第3,334,147号、リュー等による米国特許第3,442,242号に掲載されおり、両方の開示を本明細書で参照として取り入れている。
再付着防止剤  汚れの懸濁液を洗浄溶液中に容易に保持し、洗浄された被洗物上に除去された汚れが再び付着するのを防止できる再付着防止剤を高アルカリ性洗浄構成物に含ませることもできる。適切な再付着防止剤の例は、脂肪酸アミド、フッ化炭素界面活性剤、コンプレックスリン酸塩エステル、スチレンマレイックアンヒドリド共重合体、ヒドロキシエチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロースやカルボキシメチルセルロースといったセルロース誘導体、などが含まれる。洗浄構成物は、約０．０１〜１０重量％、好ましくは約０．１〜５０重量％の再付着防止剤を含むことができる。
染料／発臭剤  多様な染料、香料を含む発臭剤、及び他の美的効果を高める薬剤を構成物に含有させることもできる。染料は、本発明の構成物の外観を変えるために含有させるもので、例えば、ダイレクト  ブルー  ８６（マイルズ）、ファスチュソル（Fastusol）ブルー（モーベイ  ケミカル  コーポレーション）、アシッド  オレンジ  ７（アメリカン  シアナミド）、ベーシック  バイオレット  １０（サンド）、アシッド  イエロー  ２３（ジーエイエフ）、アシッド  イエロー  １７（シグマ  ケミカル  カンパニー）、フルオレッセン（キャピトル  カラー  アンド  ケミカル）、ロダミン（Rhodamine）（ディーアンドシーレッド  Ｎｏ．１９）、サップ  グリーン（キーストーン  アナライン  アンド  ケミカル）、メタニル  イエロー（キーストーン  アナライン  アンド  ケミカル）、アシッド  ブルー  ９（ヒルトン  デイビス）、サンドラン  ブルー／アシッド  ブルー  １８２（サンド）、ハイソル  ファースト  レッド（キャピトル  カラー  アンド  ケミカル）、アシッド  グリーン  ２５（チバ−ガイギー）などが含まれる。
構成物に含有される香料は、例えば、シトロネロール（citronellol）などのテルペノイド、アミルシナムアルデヒド（amyl cinnamaldehyde）といったアルデヒド、Ｃ１Ｓ−ジャスミンやジャスマールといったジャスミン、バニリンなどがある。
構成物の製法  本発明は、本発明と同じあるいは類似の構成物を溶融法のような通常の方法によって製造するときに典型的に使用される条件よりも低い温度と高い粘度で高アルカリ性洗浄構成物を製造する方法を提供する。本発明によって製造されたアルカリ性マトリックスでは、混合システムから排出された後の膨張が抑えられ、冷却をほとんど行わなくてもマトリックスは凝固し、凝固にかかる時間もより短い。
混合システムにバッチ型ミキサー、例えばチャールズ  ロス  アンド  サン  カンパニー製のロス  ラボラトリー  ミキサー（モデルME-100L）を使用することができる。混合システムは連続式フローミックスであるのが好ましく、例えばテレダイン連続式プロセッサーあるいはブリーズレイ（Breadsley）パイパー（Piper）連続式ミキサーなどがある。さらに好ましいのは、シングルあるいはツイン  スクリュー  エクストリューダー、さらに好ましいのはツイン  スクリュー  エクストリューダーで、例えばマルチプル  セクション  ビューラー（Buhler）ミアグ（Miag）ツイン  スクリュー  エクストリューダーがある。
一般的に、溶融法では、混合物を原料の融点、一般的には約６０〜９０℃以上に加熱し、アルカリ性材料を水和させる。次に溶融混合物を例えば凍結によって冷却し、構成物を凝固させる。それに比較して、本発明は、混合物を固形アルカリの融点あるいはそれより低い温度で、好ましくは約１５〜６０℃で維持する「低温処理」方法である。
本発明の方法は、苛性ビーズのような固形アルカリ性材料を５０％苛性溶液といったアルカリ性水質媒体中でウェットミルにかけ、固形アルカリを小さくして効果的な大きさの粒子にし、粘性苛性マトリックスを形成する過程を含む。固形アルカリはアルカリ性水溶液と結合し、処理中のアルカリ性マトリックスの発熱を妨げる。
固形アルカリ源は、好ましくは水酸化ナトリウムあるいはカリウムのような水和性の無水アルカリ金属水酸化物がよい。好ましくは、固形アルカリ源を小さくして（例えば高剪断力で混合して小さくする）効果的な大きさの粒子にすれば、早く凝固し、均一に水和し、最終製品の膨張が抑えられる。処理中のアルカリ性材料の粒子が十分に粉砕されていないと、処理構成物の固化に要する時間は長くなり、処理構成物中の固形アルカリの水和が不十分になる。また、固化中及び又は固化後の最終製品が膨張することもある。固形アルカリ源の粒子を小さくすると、混合システムから排出する前のアルカリ性マトリックスの粘度を増大させるのに効果的でもある。これに引き続き、アルカリ性マトリックス中の活性原料の分離を抑え、さらに最終製品の固形物全体にわたって原料類が分布することを促すこともできる。好ましくは、ミルにかけた後の固形アルカリ粒子の平均の大きさは約１００ミクロン未満、好ましくは約５０ミクロン未満である。
アルカリ性水質媒体は混合物中に含まれており、固形アルカリ源を所望の固形マトリックスの水和レベルで平衡を維持するための水を提供し、処理中に所望の粘度で混合物を維持し、排出及び固化中に所望の硬さと凝集力をもった処理マトリックスと最終製品を提供するのに効果を発揮できるだけの量が含まれている。添加する水は、混合物中に単独の水として必要とされている条件で含まれているか、液体材料あるいはプレミックスの一部として含まれている。
溶融処理によって製造された構成物と異なって、本発明による処理混合物は、混合システムからアルカリ性マトリックスが排出されると同時に十分に水和できる程の固形アルカリを含まない。混合システムから排出されると、固形苛性物の水和が生じ、ゆっくりと平衡点に達し、アルカリ性マトリックスは凝固する。その時の温度は、共晶の融点／凝固点未満で、約５〜４８時間かかる。
通常の洗浄原料と他の添加剤は、所望の苛性マトリックスと結合する。原料は液体あるいは固形状で、例えば乾燥粒子、好ましくは固体であり、単独で混合物に加えられたり、他の原料とのプレミックスの一部として加えられる。固形アルカリと液体アルカリは結合して、任意の添加剤が全体に分布したアルカリ性マトリックスを形成する。
水の苛性マトリックスは熱力学的に不安定な傾向にあり、凝固させると熱力学的平衡に達する。従って、効果的な剪断力で原料を混合できる混合システムを使用すれば、原料を混合して実質上均一なマトリックスを形成することができ、アルカリ性マトリックスを流動性のある濃度に維持できる。また、連続処理や、固まり全体における原料類の均一分布に適した型の一般的な産業用混合及び又は剪断装置を使用して、アルカリ性マトリックスをかき混ぜ、混合し、撹拌し、ブレンドし、注ぎ、押し出し、及び又は型取ることができる粘度を維持するアルカリ性マトリックスが好ましい。処理中のアルカリ性マトリックスの粘度は、好ましくは約１，０００〜１，０００，０００cpsである。本発明の範囲を制限しようとするものではないが、アルカリ性原料の混合物を剪断力を強くして混合すると、構成物の原料を溶かして均一な混合物を形成する通常の製造方法で要する温度よりもかなり低い温度でアルカリ性マトリックスを製造することができると、少なくとも部分的には考えられている。
アルカリ性マトリックスを構成物のアルカリ性原料の融解温度より約１〜９０℃低い温度、好ましくは約５〜２０℃低い温度で処理することが望ましい。処理中、アルカリ性マトリックスには外部から熱を全く加えていないか最小限しか加えていないが、処理条件の変化及びまたは原料間での発熱反応によって、アルカリ性マトリックスの到達する温度が処理中に上がることも考えられる。任意ではあるが、アルカリ性マトリックスの温度を上げることもできる。例えば、混合システムの入口と出口で外部熱源から熱を加えて約５０〜７５℃、好ましくは約５５〜６０℃の温度に到達させてマトリックスの処理を促すこともできる。
一般的に、原料を処理する圧力は少なくとも約５psig(34.5Kpa)、好ましくは約５〜６０００psig(34.5-41370Kpa)、最も好ましくは約５〜１５０psig(34.5-1034.5Kpa)であるのがよい。処理中のアルカリ性マトリックスの流動性を維持するために、ミキサーや放出口などを通じてマトリックスを押し進めるのに効果的な力を提供するために、所望の圧力をかける。
アルカリ性マトリックスを混合システムから取り出して、型や他の容器に入れて注型成形したり、マトリックスを押し出し成形にしたりする。好ましくは、アルカリ性マトリックスを、包装紙状のもの、容器、フィルム、厚紙包装、型や他の包装システムに注いで注型にしたり、押し出し成形にする。また、固形構成物のディスペンサーとして使用できるものに注ぐのが任意ではあるが、好ましい。混合システムから排出する時点でのアルカリ性マトリックスの温度は、アルカリ性マトリックスを最初に冷却しなくても包装システムに直接入れて注型にしたり押し出し成形できるのに十分な程低いことが好ましい。好ましくは、排出時のアルカリ性マトリックスの温度はおおよそ周囲の温度、好ましくは約１５〜８０℃好ましくは約１５〜６０℃であるのがよい。次にアルカリ性マトリックスを固化させて固形状にする。固形状とは、密度の低い、スポンジ状の、柔らかい、コーキング材のような硬さから、密度の高い、合成固体(fused solid)やコンクリート状のブロックといったものまである。
混合システム  本発明によれば、高アルカリ性構成物をバッチ型或いは連続式混合システムで処理することができる。例えば、構成物をバッチ型処理システムを使用して製造することもできる。例えばロス  ミキサーはチャールズ  ロス  アンド  サン  カンパニー（モデルME-100L）から購入可能であり、ステーターヘッドと優れたスクリーンヘッドを備えている。まず、固形苛性物をアルカリ性水溶液中でウェットミルにかけ、次に、別のラボラトリーミキサーを低剪断力で操作し、苛性マトリックスを処方の他の原料類と混合する。アルカリ性マトリックスは次に混合システムから注ぎ出され、あるいはポンプでくみ出されて、固化させられる。
テレダイン２”型連続式ミキサーといった連続式混合システムを使用して苛性ビーズを苛性溶液中でウェットミルにかけ、ブレッドスレイ  パイパー（Breadsley Piper）連続式スピードフローミキサーを使用して残りの原料類を苛性混合物と混合して、米国特許第3,730,487号及び米国再発行特許第RE29,387号に記載されているように構成物を製造することもできる。例えば、水酸化ナトリウムビーズと約５０％水酸化ナトリウム水溶液をテレダイン連続式ミキサーに供給し、高剪断力で混合して、ビーズを５０％溶液中でウェットグラインド（wet grind）にかける。苛性物をアルカリ性水質媒体に加える前に乾いた状態ですりつぶすことも可能であると考えられ、単独であるいは他の乾燥原料と一緒にしてすりつぶしても良く、例えば、ハンマーミルやインパクトミルなどのような適切な粒子粉砕器を使用することもできる。苛性マトリックスを次にブレッドスレイパイパー連続式ミキサーなどの第２ミキサーに移し、添加剤、例えばトリポリリン酸塩、好ましくはコーティングされたものや、界面活性洗浄剤、カプセル化塩素源といったその他の任意の原料などを添加し、苛性原料と混合する。
本発明による好ましい方法では、混合システムはツイン  スクリュー  エクストリューダーを指し、共働して回転し相互にかみ合う２つの隣接した平行回転スクリューを格納している。好ましくはエクストリューダーは多様な胴体セクションを有し、混合物が押し出されるときに通過する排出口を有する。エクストリューダーは、例えば、原料を受け移動させるための供給あるいは運搬セクションを１つ以上と、圧縮セクション、温度や圧力、剪断力などを変えることができる混合セクション、ダイ（die）セクションなどを含んでいる。購入可能な適切なツイン  スクリュー  エクストリューダーは、例えば、ビューラー  ミアグ（アメリカ合衆国ミネソタ州、プリマス）から購入できるビューラー  ミアグ（６２ｍｍ）エクストリューダーなどがある。
スクリューの立体配置、スクリューピッチ、スクリュースピード、胴体セクションの温度と圧力、剪断力、マトリックスの生産速度、含水量、ダイの穴の直径、原料を送る速度などエクストリュージョンの条件を胴体セクションで望み通りに変えて、効果的に原料の処理を行い、原料が全体に分布した実質上均一な液体あるいは半固体マトリックスを形成することができる。エクストリューダー内のマトリックス処理を促すために、マトリックスの粘度を約１，０００〜１，０００，０００cpsに維持するのが好ましい。
エクストリューダーに備わった高剪断力をもつスクリューの立体的配置、及びピッチやフライト（前方あるいは後方）（flight(forward or reverse)）、スピードといったスクリューの条件は、固形アルカリをアルカリ性水質媒体中で高剪断力で処理し、固形アルカリを小さくして効果的な大きさの粒子にし、均一なアルカリ性マトリックスを得るのに適している。スクリューは、運搬する、混合する、粉砕する、こねる、圧縮する、排出するなどの一連の要素を含み、胴体セクション内のスクリューの動作によって原料を所望の高剪断力及び低剪断力で混合し、エクストリューダーを通して混合物を運ぶことができるよう設計されているのが好ましい。スクリューの要素は、運搬型スクリュー、パドルデザイン、メータリングスクリュー（metering screw）などがある。好ましいスクリュースピードは、少なくとも約２０rpm、好ましくは約２０〜２５０rpmである。
任意ではあるが、加熱及び冷却装置をエクストリューダーに隣接して設置し、エクストリューダー内で望ましい温度プロファイルを得るために熱を加えたり除去したりするのに使用する。例えば、エクストリューダーにある１つ以上の胴体セクション、例えば原料の入口セクションや最終の出口セクションなどに外部熱源を備えると、あるセクションを通じて、あるいはあるセクションから別のセクションまでの間で、あるいは最終の胴体セクションで排出口を通じて処理している間の混合物の流動性を増加させることができる。好ましくは、排出口の時点も含めた処理中のアルカリ性マトリックスの温度は、固形アルカリ性マトリックスの融解温度あるいはそれ以下の温度、好ましくは約５０〜１５０℃に維持されるのがよい。
エクストリューダーでは、スクリュー類を回転動作させることによって原料を混合し、かなりの圧力をかけて混合物をエクストリューダーのセクションを通じて押し進める。混合システム内での圧力を少なくとも約５psig(34.5Kpa)、好ましくは約５〜６，０００psig(34.5-41370Kpa)、最も好ましくは約５〜１５０psig(34.5-1034.5Kpa)にまで増加させ、１つ以上の胴体セクション内で所望の粘度レベルでアルカリ性マトリックスを維持したり、あるいはダイでエクストリューダーからマトリックスを排出させるのを促す。
原料の処理が完了すると、アルカリ性マトリックスは排出口好ましくはダイを通じてエクストリューダーから出される。また、圧力を排出口で上げるとアルカリ性マトリックスの押し出し加工が容易になり、成形物の外観を変えることができる。例えば、伸びた形にしたり、所望される通りに手触りを滑らかにあるいはざらざらにしたりすることなどができる。
アルカリ性マトリックスは、エクストリューダーから排出されたとき十分に高い粘度を有するので、排出されたマトリックスの形は実質上マトリックスが凝固して固形構成物になるまで維持される。好ましくは、排出前のアルカリ性マトリックスの粘度は、約２０，０００〜１，０００，０００cpsであるのがよい。マトリックスの粘度は、１種類以上の濃縮剤、例えば粘土や、ポリアクリラート、セルロース、いぶしたシリカ、その他の物質などの添加によって増大する。
また、アルカリ性マトリックス中のアルカリの量が増えると、粘度も増大すると考えられている。例えば、水酸化ナトリウムといった無水物材料を含む約５０％の苛性溶液は固形アルカリ材料と結合して、全アルカリ性が約８０〜９０％となるマトリックスを提供する。以上のようにアルカリ性マトリックスの全アルカリ性が高くなって、通常の構成物が含む約６５〜７５％アルカリ性あるいはそれより低いアルカリ性を上回ると、排出されたアルカリ性マトリックスの凝固速度はかなり増える。本発明を制限しようとするものではないが、排出されたマトリックスの凝固速度の増大は、少なくとも部分的には、構成物中のアルカリ量が高くなって固形マトリックスの融点が上昇したためであると考えられている。これに引き続き、凝固が生じるための熱力学的な推進力が増大し、それによって凝固速度も増大する。
さらに、アルカリ性マトリックスの粘度と凝固速度は、アルカリ性マトリックス中の固形アルカリ源の粒子が小さくなると増大する。固形及び液体アルカリ源の間のアルカリ性マトリックスを形成する反応速度は、直接固形状及び液体状アルカリ間の接触する表面積に関係する。本発明を制限しようとするものではないが、固形アルカリ源の粒子を粉砕して小さくすることによって、液体状アルカリと接触可能な固形状アルカリの表面積が増え、引き続き、水のアルカリ性マトリックスの平衡速度が速まり、アルカリ性マトリックスを形成する。その結果、凝固速度が早くなって固形構成物が形成される。したがって、本発明の方法は高アルカリ性構成物の処方を開発することができ、アルカリ性マトリックス及び固形構成物に含まれる苛性量の合計は、一般の処方に見られる約６５〜７６％よりも増えて、本発明の構成物では約８０〜９０％になる。
少なくとも部分的には、冷却及びまたは原料の化学反応によって、注型あるいは押し出し加工のアルカリ性マトリックスは最終的に固まる。凝固過程は１分以内から約２〜３時間続き、その時間は例えば押し出し加工されるマトリックス、処方する原料、アルカリ源の濃度、アルカリ性マトリックスの温度、その他の要因に依存する。注型あるいは押し出し加工アルカリ性マトリックスは、約１分から約２時間、好ましくは約５〜６０分内に固化して固形物になることが好ましい。
包装システム  本発明で製造されたアルカリ性マトリックスは仮の型へ入れられて注型あるいは押し出し加工を施される。そして凝固した構成物を型から取り出し、移動させて包装する。アルカリ性マトリックスを直接包装容器に入れて注型あるいは押し出し加工することもできる。押し出し加工材料を所望の大きさに切断して包装したり、貯蔵して後で包装することもできる。
包装容器は硬くてもよいし柔らかくてもよい。また、高アルカリ性構成物を含むのに適切ならばどんな材料からも構成することができる。さらに、処理構成物の凝固中に連続的に固化剤が水和するので、それによって生じる温度約１００℃までに耐えることができる容器であることが好ましい。例えばガラス、鋼鉄、プラスチック、厚紙、厚紙の合成物、紙、などがある。好ましい容器は、ポリエチレンのようなポリオレフインから構成される容器である。
原料類は周囲の温度あるいはそれに近い温度で処理されるので、処理アルカリ性マトリックスの温度は十分に低く、そのため、アルカリ性マトリックスを容器あるいは他の包装容器に直接入れて、容器材料に構造的な損傷を与えることなく注型あるいは押し出し加工にすることもできる。結果として、溶融条件の下で処理され分配される構成物に使用される材料よりも多様な材料を使用して容器を製造することができる。
構成物を含むために使用される包装は、使用中に生物分解性及びまたは水溶性のある材料から製造されることが非常に好ましい。以上のような包装は、制御して包装からはずすことができ、含まれる洗浄構成物を調剤するのに有効である。本発明の構成物を包装するのに利用される生物分解性のある材料は、例えばポリビニルアルコールを含む水溶性の重合フィルムを含む。これに関しては例えばヤングによる米国特許第4,474,976号、ソネスタインによる米国特許第4,692,494号、チャンによる米国特許第4,608,187号、ハック（Haq）による米国特許第4,416,793号、クラークによる米国特許第4,348,293号、リーによる米国特許第4,289,815号、アルバートによる米国特許第3,695,989号によって開示されていて、本明細書で参照として取り入れている。
さらに、アルカリ性マトリックスの粘度は、例えば混合中に提供される剪断力の大きさ、構成物原料中の固化剤と水の量、マトリックスの温度、その他の要因によって変わるので、アルカリ性マトリックスを押し出しによって多様な形と大きさの注型にすることもできる。また、「溶融法」と異なって、アルカリ性マトリックスは比較的低い温度で処理されるので、注型あるいは押し出し加工する前あるいは後にマトリックスを冷却するのは最小限に抑えられる。また、低温度で材料を排出することで、材料を操作するときの安全性を高めることもできる。さらに押し出し加工あるいは注型のアルカリ性マトリックスは、冷却及びまたはマトリックス中の原料類の化学反応によって、混合システムから排出されると同時にマトリックスの固まり全体で実質上固化する。
本発明の構成物は高苛性材料を含むので、処理構成物の製造、貯蔵、分配、包装の際に、以上のような材料を操作するために適切な安全手段をとることが好ましい。特に、操作者が処理中のアルカリ性マトリックスや固形処理構成物、構成物を含む洗浄溶液と直接接触する危険をなくすために処置をとらなければならない。
製造構成物の調剤  本発明に従って作られた洗浄構成物はスプレータイプのディスペンサーから調剤されるのが好ましい。ディスペンサーは、米国特許第4,826,661号、4,690,305号、4,687,121号、4,426,362号などによって開示されていて、本明細書で参照として取り入れている。スプレータイプのディスペンサーは簡単に機能し、固形構成物のむき出しになった表面に水スプレーを当て、構成物の一部を溶解し、すぐに構成物を含む濃縮溶液をディスペンサーから貯蔵所へあるいは直接使用ポイントに向けることができる。
本発明は、さらに後述の詳細な例によって記載される。これらの例は、先の記載で説明した本発明の範囲を制限することを意味するものではい。本発明の概念内での変化は、熟練した先行技術内での概念から明らかである。引用した参照の開示を本明細書中で参照として取り入れた。
例１
連続混合システムを使用した洗浄構成物の製造
米国特許第3,730,487号、米国再発行特許第RE29,387号に記載されているように、業務用衣類洗濯洗浄剤として使用するために３種類の洗浄構成物をブレッドスレイ  パイパー連続式スピードフローミキサー（モデル４５）と組み合わせたテレダイン２”型連続式ミキサーを使用して製造した。
固形水酸化ナトリウムビーズと５０％苛性剤をテレダイン連続式ミキサーに供給し、高剪断力混合によって調剤し、苛性ビーズを５０％苛性溶液中でウェットグラインドにかける。次に、界面活性剤を苛性混合物に加えた。次にその混合物をブレッドスレイ  パイパー連続式ミキサーに直接入れ、コーティッドトリポリリン酸塩界面活性剤、カプセル化塩素を加え、苛性混合物を混合した。ブレッドスレイミキサーを低剪断力で原料を混合するように設定した。次に材料をプラスチックチューブで包装して、凝固させた。
構成物の処方と分析結果を以下に示した。
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結果  全ての実行例に置いて、活性原料のトリポリリン酸ナトリウムをうまく保持しながら凝固した。また、カプセル化ナトリウムの利用可能な塩素もうまく保持できた。
例２
ツインスクリューエクストリューダーを使用した高アルカリ性洗浄構成物の製造
業務用衣類洗濯洗浄剤に使用するための洗浄構成物をツインスクリューエクストリューダーを使用して製造した。エクストリューダーは、５セクション、６２mm、ビューラー  ミアグ  ツインスクリューエクストリューダー（１００ＨＰ）、ビューラー  ミアグ、インコーポレイテッド製（アメリカ合衆国ミネソタ州プリマス）を使用した。初めの３つのセクション（１〜３）を高剪断力混合用に設置した。あとの２つのセクション（４〜５）は低剪断力混合用に設置した。
排出口の圧力は６０psig(413.7Kpa)に設定した。パイプなしのダイの圧力は４４psig(303.4Kpa)、ダイの温度は９８°Ｆ（３７℃）にした。コーティッドトリポリリン酸ナトリウムのフィーダーパイプの前のセクションの温度は６９．８°Ｆ（２１℃）で、後のセクションは７３．４°Ｆ（２３℃）であった。パイプ付きのダイの圧力は５８psig(400Kpa)で、ダイの温度は９８°Ｆ（３７℃）であった。
粉末フィーダーによって苛性ビーズをエクストリューダーの第１セクションの粉末供給口へ供給した。粉末を供給した後すぐに５０％苛性溶液をエクストリューダーの第１セクションにポンプで組み入れた。高剪断力で混合できるよう設計されたエクストリューダーの最初の３つのセクションを利用して５０％苛性物中で苛性物ビーズをウェットミルにかけた。粉体及び液体を供給する流量、つまりフィード速度を下記の表に示した。第２フィード口はエクストリューダーの第４セクションに設けられ、そこを通じて液体界面活性剤やコーティッドトリポリリン酸ナトリウムをウェットミルにかけた苛性混合物に加えた。エクストリューダーの最後の２つのセクションは、界面活性剤とコーティッドトリポリリン酸塩をウェットミルにかけた苛性混合物とブレンドするように設計された。
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例１の混合物からは、自由に流れ、容易に成形できる材料が得られ、エクストリューダーから排出されて３０分以内に凝固した。例２から４の混合物では粘度が増加し、排出後、型の中である形を保った。例５の混合物はエクストリューダーから排出されたときは半固体で、ある形を維持し、エクストリューダーから排出されて２分以内でその形に凝固した。例１から例５の混合物の粘度は、自由に流れる液体（例１）から自身の形を維持できる半固体材料（例５）にまで増加した。粘度の増加は、混合物中の苛性物質の濃度の上昇、つまり７６％から８３．４％の上昇に対応していた。
例３
苛性水溶液中での苛性ビーズのウェットミル
ロスミキサーを使用して洗浄構成物を２バッチ作り、水溶液中で固形アルカリをウェットミルにかける時間の違いを比較した。ステイターヘッドと優れたスクリーンヘッドを備えたロスミキサー（チャールズ  ロス  アンド  サン  カンパニー製（モデルME-100L））に原料を供給した。
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最初のバッチでは、水酸化ナトリウムビーズを５０％水酸化ナトリウム溶液中で４５秒間室温でウェットミルにかけた。ロスミキサーを約５のスピード設定にし、固形アルカリをウェットミルにかけた。界面活性剤とコーティッドトリポリリン酸塩を苛性混合物中に加え、標準のラボラトリーミキサーで更に３分間混合した。
２番目のバッチでは、苛性ビーズを３分間、最初に実行したように同じ速度、剪断力、温度でウェットミルにかけた。界面活性剤とコーティッドトリポリリン酸塩を加え、最初に実行したように同じ速度、剪断力、温度で更に３分間混合した。
ペネトロメーターと示差走査カロリメーター（Differential Scanning Calorimeter）（ＤＳＣ）で、ゼロ（Ｔo）から４６時間までの間の様々な時間ごとに２つのバッチの記録をそれぞれ取った。ペネトロメーターの記録結果を以下に示した。
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結果  ２つのバッチの凝固時間の違いはかなりなものであった。固形苛性物を４５秒間ウェットミルにかけたときの混合物は、生成物の固化に２４時間以上もかかった。それと比較して、苛性物を３分間ウェットミルにかけたときの混合物は、およそ２時間で生成物は固化した。
ＤＳＣの記録
次の時間間隔でＤＳＣ分析を２つのバッチで実行した。：１、６．５、２４、３６、５１、７２時間。ＤＳＣ分析の結果を以下に示した。
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結果  ２つのバッチ間のＤＳＣ記録の差異はかなりのものであった。固形苛性物をロスミキサーで３分間ウェットミルにかけた２番目のバッチでは、苛性一水和物はすぐに発現した（図１参照）。固形アルカリを３分間ミルにかけたバッチでは、１７時間経っただけで重要な一水和物のピークが見られた。固形苛性物を４５秒ウェットミルにかけたバッチでは、重要な一水和物のピークは７６時間後にでき始めた（図２参照）。以上の結果から、苛性固形物の粒子の大きさが小さくなると生成物の凝固速度は増すことがわかる。
例４
ウェットミルによる粒子サイズの減少
ロスラボラトリーミキサーを使用して、様々な時間間隔でミルにかけたときの粉砕具合を測定するために次の実験を行った。５２％の未加工水酸化ナトリウムビーズと４８％カイドール（Kaydol）鉱油の混合物をロスミキサーに入れ、スピード設定を５にしてミルにかけた。ミルにかけた後、７．５グラムと１３グラムの間の未加工あるいはミルをかけたビーズを７５グラムの鉱油に加えた。次に固形アルカリの粒子サイズをラセンテック（Lasentec）粒子サイズ分析装置（レーザー  センサー  テクノロジー  インコーポレイテッド製（モデル  ラブテック（Lab-Tech）１００TM））を使用して測定した。その結果、未加工ビーズ粒子の平均直径は５００ミクロンを超えていたが、３分間ミルにかけると約１０ミクロンになった。
別の実験では、苛性ビーズ（水酸化ナトリウム、NaOH）を５０％苛性（水酸化ナトリウム、NaOH）溶液中でウェットミルにかけた。構成物の凝固をペネトロメーターを使用して時間延長して測定した。結果を以下の表に示した。
苛性物粉砕実験
ロム（rom）  ラセンテック粒子サイズ分析装置
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上述した実験で得られた粒子の平均直径を基にして結果を計算した。それぞれの構成物の表面積（μm2）を計算して、凝固時間（分）に対してグラフで示した（図３参照）。また、平均のペネトロメーターの記録を凝固時間（分）に対してグラフ化した（図４参照）。その結果から処理構成物の凝固速度は、ウェットミルの程度を上げて、固形アルカリの粒子を小さくするほど増大することが示された。
混合物をカプセルに入れて形成した。１４日間貯蔵した後にカプセルの膨張したパーセントを測定した。以下の表に示した結果から、膨張の程度はウェットミルによる粉砕程度が減るにつれて増大したことがわかった。
ＥＱ  苛性物質粉砕実験
ロム（rom）ラセンテック粒子サイズ分析装置
粉砕による膨張のパーセントを調べる実験
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未加工（ミルにかけていない）ビーズを含むカプセルは、ミルにかけた苛性ビーズを含むカプセルと比較してかなり膨張して時間が延長するとさらに膨張した（図５参照）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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