JP2016535088A - レオロジー変性剤の後期添加 - Google Patents

Abstract

歯磨剤などのパーソナルケア組成物の製造方法であって、パーソナルケア組成物の形成プロセスの後期にレオロジー変性剤の添加を伴う、方法。

Description

本発明は、歯磨剤などのパーソナルケア組成物の製造方法、特にパーソナルケア組成物の形成プロセスの後期にレオロジー変性剤の添加を伴う方法に関する。

歯磨剤は、典型的に、真空容器内でいくつかのタイプの高エネルギー混合装置を用いて様々な成分を混ぜ合わせて製造される。液体は、通常、最初の工程として真空容器に添加する。着香剤又は他の油類は、損失を最小限に抑えてバッチ内での消泡効果を最大限化するようにバッチ内で混合プロセス中の様々な段階で添加することができる。塩は、混合槽に直接添加するか、又は先ずスラリー槽に添加し、その後混合槽に添加する。研磨剤は、典型的に、混合槽に直接添加するが、予めスラリー状にしてプレミックスとして混合槽に供給することも可能である。

レオロジー変性剤は、混合槽に直接添加するか、又はオフライン方式プレスラリー（槽又はインライン）を通じて添加する。槽へ直接添加する選択肢では、バッチ内で十分に（典型的には高エネルギーで）混合する必要があり、その履行にはかなりの処理時間がかかる場合がある。オフライン方式の選択肢では、様々な製剤をサポートするのに更に多くの資本的資産を必要とする。典型的に、現在使用されている製造プロセスの最終工程は、界面活性剤の添加である。界面活性剤をバッチの最後まで保持することで、槽の脱気が更に達成し易くなる。界面活性剤をプロセスの最後まで保持したとしても、先のバッチの残留物上で歯磨剤バッチを製造すると、最初のバッチからの残留界面活性剤が脱気時に重大な問題を引き起こす可能性がある。この問題は、練り歯磨き粉の製造における全体的な処理時間の最高３０％を占める可能性がある。

典型的には各成分は、最終的に均質な製品組成を形成するために高剪断混合装置によって成分を再循環させることにより混合槽内で一緒に混ぜ合わせられる。その後、混合槽に真空を適用して歯磨剤を所望の最終濃度まで脱気する。レオロジー変性剤の添加によりプレミックスが増粘されることで、粘度の高いプレミックスから空気を抜き取るのがより困難になるので、更に脱気され難くなる。混合プロセス中のレオロジー変性剤の添加が原因で、プレミックスはペースト状の粘性を示して内部混合槽表面に粘着して、混合槽から送り出されるときにプレミックスが完全に取り出されないようにする。このため、混合槽は別の製品式を製造する前に清掃する必要がある。現状では、かなりの時間（＞１時間）と大量の水を使って混合槽を清掃している。その結果、システム清掃中は新たな製剤が製造できないので、損失時間のせいで生産能力が大幅に低下する。したがって、最終製品の高粘度が原因で、処理時間は遅く、損失は大きい。

必要なのは、内部バッチ清掃時間による休止時間が短縮されたパーソナルケア組成物の製造方法である。

パーソナルケア組成物の製造方法であって、前記方法が、包装されたパーソナルケア組成物よりも低粘度のプレミックスを混合槽内で形成することと、プレミックスを混合槽から移動させることと、プレミックスにレオロジー変性剤を添加することと、プレミックスを脱気することと、プレミックスを包装してパーソナルケア組成物を製造することと、を含む、方法を提供する。

パーソナルケア組成物の製造方法であって、前記方法が、包装されたパーソナルケア組成物よりも低粘度のプレミックスを混合槽内で形成することと、プレミックスを混合槽から高エネルギー分散装置へ移動させることと、プレミックスにレオロジー変性剤を添加することと、インライン脱気装置を用いてプレミックスを脱気することと、プレミックスを包装してパーソナルケア組成物を製造することと、を含み、インライン脱気装置が、高エネルギー分散装置からインライン脱気装置までの圧力低下が高エネルギー分散装置のポンプ輸送圧力水頭よりも低くなるように配置される、方法を提供する。

本発明の一実施形態を表すプロセスフローチャートである。 本発明の一実施形態を表すプロセスフローチャートである。 試験混合容器の斜視図である。 混合用インペラの側面図である。

本発明は、レオロジー変性剤の歯磨剤プレミックスへの後期添加を伴う。混合槽からの流出による損失は粘稠なプレミックスのおかげで最小限に抑えられ、レオロジーが低くなるので混合槽内でのプロセス処理能力が速くなる。低レオロジーのプレミックスは脱気の効率及び速度をも高めるが、これは、インライン中でのように粘度が増大する前に行っても、高剪断ミルによるポンプ輸送前に行っても、又は混合槽内で行ってもよい。特定の実施形態では、プレミックスの脱気は、界面活性剤を添加する前に行うことでミセルの生成を軽減する。

本明細書内で引用される部、重量割合及び比率はいずれも、別途記載のない限り、口腔用組成物の総重量を基準とする。別途記載のない限り、どの試験も口腔用組成物全体で２５℃で行う。

本明細書で使用するとき、２つ又はそれ以上の要素を連結するものとして使用する場合の単語「又は」は、それら要素を個別にそして組み合わせて包含することを表すものとする。例えば、Ｘ又はＹとは、Ｘ若しくはＹ又は両者を表す。

「パーソナルケア組成物」とは、通常の使用過程で体表面に適用されて又は体表面と接触させて薬効をもたらす製品を意味する。体表面には、皮膚、例えば真皮又は粘膜が含まれ、体表面にはまた、体表面と関わりのある構造物、例えば毛髪、歯、又は爪も含まれる。パーソナルケア組成物の例としては、外観、洗浄、匂い制御又は総合的な美観を向上させるために人体に適用される製品が挙げられる。パーソナルケア組成物の非限定的な例としては、ヘアカラー組成物、口腔ケア組成物、ひげそりあと用のゲル及びクリーム、ひげそり前の前処理剤、ひげそり用ゲル、クリーム、又はフォーム、保湿剤及びローション、咳止め及び感冒組成物、洗い流さない（leave-on）スキンローション及びクリーム、シャンプー、コンディショナー、シャワー用ジェル、固形石鹸、トイレの手すり（toilet bars）、制汗剤、防臭剤、脱毛剤、口紅、ファウンデーション、マスカラ、サンレスタナー並びに日焼け止めローションが挙げられる。

「口腔ケア組成物」とは、本明細書で使用するとき、通常の使用過程において、特定の治療剤を全身投与する目的で意図的に嚥下されるものではなく、むしろ、歯の表面又は口腔組織と接触させるのに十分な時間にわたって口腔内に保持される製品を意味する。口腔ケア組成物の例としては、歯磨剤、歯磨きゲル、歯肉縁下用ゲル、口内洗浄液、ムース、フォーム、マウススプレー、トローチ剤、チュアブル錠、チューインガム、歯用ホワイトニングテープ、デンタルフロス及びデンタルフロスコーティング、気分転換用経口溶解ストリップ、又は義歯用ケア若しくは安定剤製品が挙げられる。口腔ケア組成物は、口腔表面に直接適用する又は付着させるためにストリップ又はフィルムに混入されてもよい。

本明細書で使用するとき、用語「歯磨剤」は、別途明記のない限り、歯用又は歯肉縁下用ペースト、ゲル、又は液体製剤を包含する。歯磨剤組成物は、単相組成物であってもよいし、又は２つ又はそれ以上の別々の歯磨剤組成物の組み合わせであってもよい。歯磨剤組成物は、ペーストを囲むゲルを有する、深い縞状、表面的な縞状、多層状、又はこれらのいずれかの組み合わせのような、いずれの所望の形態であってもよい。２つ又はそれ以上の別個の歯磨剤組成物を含有する歯磨剤中の各歯磨剤組成物は、ディスペンサーの物理的に分離された区画内に収容され、同時に投与されてもよい。

本発明の代表的なプロセス図を図１に示す。混合プロセスは液体４を混合槽１に添加することで開始する。混合槽１は、混合物の液体成分と固体成分とからなる低粘性スラリーを調製するための手段を提供する。液体４は、混合槽１に直接添加しても、又は、例えば粉末を液体と同時に添加することができるＶｏｒｔｅｘ Ｖｅｎｔｕｒｅｓ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から販売されているＬｏｂｅｓｔａｒ ｅｄｕｃｔｏｒを包含するエダクタなどの高エネルギー分散装置から添加してもよい。主要液体（典型的には、保湿剤、水、ｐＨ調整剤、そして潜在的に着香剤及び乳化剤／界面活性剤）を混合槽に添加した後、粉末（つまり、残りの粉末）７を混合槽１に添加することも可能である。特定の実施形態において、粉末７は、添加中に分散を最大限にして全体的な処理時間を最小限にするためにエダクタ３を用いて添加することがある。粉末は、典型的にはこのシステム用の塩から始め、次いで研磨剤を添加する。雲母、プリル、及び審美剤などの視覚的成分もこの段階で添加することが可能である。材料をすべて混ぜ合わせた後、均質性を与えるためにバッチをしばらくの間混合する（この時間は製造される歯磨剤の種類による）。混合は、例えば真空ポンプ９を用いて真空化で行うことも、又は大気条件下で行うことも可能である。特定の実施形態において、非真空条件下での混合は、低粘性の流体がシステムの自己脱気を可能にするときに行うことができる。非真空条件下で製造することで、システムのエネルギー消費が削減され、全プロセスの効率が向上する可能性がある。そのため、可能であれば、バッチは混合槽内に大気条件下約１５〜約５５℃の温度にしておく。粘度が低いほど、混合時間を短縮してプロセス効率を高めることができる。

例えば、図１を参照すると、特定の実施形態において、混合槽１は、主要ポートからソルビトール、水、色素、着色料及びポリソルベート８０を入れ、そして撹拌機コントローラを設置して十分なタンクの反転を供給して均質性を保持することが可能である。十分な混合を判断するために、システムのポンプ流量と懸濁液の沈降速度との間の関係を使用してシステム懸濁比を計算することができる。約１以上のシステム懸濁比は、システムが沈降を生じさせずに均質性を保持することを保証する。システム懸濁比は、先ず懸濁液の沈降速度を測定することで求めることができる。懸濁液の沈降速度が求まると、システムのポンプ流量が計算できる。システム懸濁比は次式のように算出される：

式中、Ｑｐ−システムのポンプ流量（以下の考察を参照されたい）（ｍ３／ｓ）
Ｖｂ−等価バッチ体積（ｍ３）
ＳＲｆ−付着法で測定された流体の沈降速度（１／ｓ）
ＳＳＲ−システム懸濁比
Ｑｐは、外部の再循環ループ上の流量計を用いて、又は撹拌槽内の撹拌機のポンプ流量を算出するための次の計算法によって測定することが可能であり、これはＰａｕｌ，Ｅｄｗａｒｄ Ｌ．Ａｔｉｅｍｏ−Ｏｂｅｎｇ，Ｖｉｃｔｏｒ Ａ．Ｋｒｅｓｔａ，Ｓｕｚａｎｎｅ Ｍ．（２００４）；Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｍｉｘｉｎｇ−Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，３５８〜３６０頁に記載されている。
Ｑ＝Ｎ_Ｑ×Ｎ×Ｄ^３
式中、
Ｎ_Ｑは、インペラの型と、Ｄ／τ比と、インペラのレイノルズ数とに応じたポンプ輸送数であり、
インペラのレイノルズ数は、

であり、Ｎはインペラの速度であり、
Ｄはインペラの直径である。

以下の表に、様々なインペラに関する乱流状態でのポンプ輸送数値を示す。特定の実施形態において、ポンプ輸送数は約０．４Ｎ_Ｑ〜０．８Ｎ_Ｑである。

システム懸濁比計算値はポンプ流量／沈降速度の比であり、特定の実施形態では、０．７５超又は１超である可能性がある。特定の実施形態において、図１に示すようにプレミックスを製造する場合、再循環ポンプ１１コントローラを設置してシステム懸濁比を約２以上としてもよく、典型的には約３０Ｈｚ〜約６０Ｈｚであり、混合物はエダクタ３を通って約５分以下で再循環させてもよい。次に、混合中及びエダクタ３を通って再循環中に着香剤成分を主要ポートを通って混合槽１に添加してよい。粉末送出ホースを粉末送出ポートを介してエダクタ３に接続した後、微量の粉末（甘味料、フッ化物源、リン酸エステルなど）をエダクタ３を通って、粉末送出ポートに接続された粉末送出ホースを介して混合槽１へ添加してもよい。バッチは、エダクタ３を通って約５分以下の間、又はバッチ体積の１００％に到達するまで再循環させる。その後、水酸化ナトリウムを主要ポートを介して混合槽１に添加して、バッチをエダクタ３を通して約５分以下の間再循環させてよい。その後、シリカをエダクタ３を通して、粉末送出ポートに接続された粉末送出ホースを介して混合槽１に添加して、バッチを、エダクタ３を通して約５分以下の間又はバッチ体積の１００％に到達するまで再び再循環させてよい。図２に示されるように、その後、エダクタ３を通した再循環は、システム懸濁比約１．５以上で撹拌混合を継続している間、バッチが後期レオロジー（Late Stage Rheology（ＬＳＲ））供給槽２０に移行するまで、又はＬＳＲシステムに直接供給されるまで、止めてもよい。その後、混合槽１に真空を適用することで残留バッチ材料をラインから取り出してＬＳＲタンク２０に移してよい。プレミックス槽の混合室を、例えばポリ（テトラフルオロエタン）のような物質でコーティングすることでプレミックスの、混合室の表面への付着を弱めることも可能であり、これにより槽内での損失を更に削減することができる。

特定の実施形態において、本発明の態様は低粘性を伴うのでプレミックスが混合槽に入っている間に少量のレオロジー変性剤をプレミックスに添加することも可能であり、そのため、試料を３０〜６０分間休息させた後プレミックスの粘度を０．１／ｓで測定するときに、システム内の残留物を最小限にとどめて改善されたシステム効率を保持するために粘度を１５０Ｐａ・ｓ以下にする必要がある。

ＬＳＲ槽２０に取り付けられた撹拌機コントローラは、システム懸濁比約１以上を維持するように設定してよい。特定の実施形態では、集塵システムを作動させて製造エリア内のほこりを最小限にすることができる。フィーダ式ホッパー２３での用途に十分な量（重量比）のレオロジー変性剤及び添加物を確認して利用することができ、前記フィーダ式ホッパーはＱｕａｄｒｏ ＺＣ１ ２４（Ｑｕａｄｒｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ）などの高エネルギー分散装置２４内に配置する。界面活性剤槽２６に十分な量の材料が入っていることを確認した後、歯磨剤配合表などの所望のパーソナルケア組成物配合表を、例えばＬＳＲ Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＨＭＩ）から選択して、設定点を配合カード及びバッチ製造記録（ＢＰＲ）と照合する。高エネルギー分散装置２４の速度は、約１０％解放〜約９０％解放までのプロセス制御弁（ＰＣＶ）２５の設定点と、約４５ＨＺ〜約６０Ｈｚまでの速度設定点を有し得る、横田ポンプＡＳＰ−５１５又はＡＳＰ−６１０（横田製作所、広島、日本）などのインライン脱気装置２７とによって、約４０Ｈｚ〜６０Ｈｚに設定してよい。横田ポンプＡＳＰ−５１５又はＡＳＰ−６１０には、従来のインライン脱気装置よりも比較的小さな内部体積及びポンプ輸送効率といった利点がある。

前記ＬＳＲシステムは再循環モードで開始してよい。プロセス中のプレミックスの典型的な温度は、特定の実施形態では約６０℃よりも温度が高いとシステムの着香剤ディスプレイに悪影響を及ぼすリスクがあるので、約１０℃〜６０℃までである。更に、特定の実施形態において、約１０℃未満の温度は、エネルギーの面で、流体がその温度に保持／到達するのを阻止する。約４０Ｌ／分〜約２５０Ｌ／分）までのＬＳＲ供給ポンプ２８の供給流量が設定点において確認することができる。配合カードで定義されたような目標流量での分散中、レオロジー変性剤フィーダ式ホッパー２３をモニターして所望のパーソナルケア組成物を製造する。

プレミックスの粘度は、１０秒−１で抽出したときに約０．０１Ｐａ・ｓ〜約１０Ｐａ・ｓまでの範囲であってよい。特定の実施形態において、粘度はＡＲ２０００レオメーター（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ）で測定されてよい。ＡＲ２０００レオメーターはレオロジーを測定する場合、次の測定法を利用する。すなわち、コンディショニング工程では、温度を２５℃に設定して２分間平衡を行う。剪断速度の増加に伴う定常流動は、剪断速度（１／ｓ）を０．００１から１２０．０まで上昇させて対数モードに設定することで測定される。デケードにつき（per decade）３点を、許容範囲内に２つの連続点が得られるまで２５℃において許容誤差５％以内で、３．０秒の抽出期間にわたって取得する。最大点を１．０分間測定する。剪断速度の減少に伴う定常流動は、剪断速度（１／ｓ）を１２０．０から０．０１まで減少させて対数モードに設定することで測定する。デケードにつき３点を、許容範囲内に２つの連続点が得られるまで２５℃において許容誤差５％以内で、１０．０秒の抽出期間にわたって取得する。最大点を１．０分間測定する。

前述の通り、プレミックスは、システム懸濁比で定義されるように十分に混合した後、ＬＳＲ槽２０からポンプ及び流量計を介してＱｕａｄｒｏ ＺＣ１などの高エネルギー分散装置２４（すなわち、ロータ／ステータミル）へと、特定の実施形態において約１０Ｋｇ／分〜約１０００Ｋｇ／分まで又は約４０Ｋｇ／分〜約４００Ｋｇ／分までの流量で移動させる。高エネルギー分散装置により、主要混合流へのレオロジー変性剤の均一な分散を確実にする。特定の実施形態において、レオロジー変性剤は、個別にはパーソナルケア組成物の約０．０１重量％〜約４重量％を構成する又は合わせてパーソナルケア組成物の約０．１重量％〜約１０重量％を構成するように高エネルギー分散装置へ制御速度で添加することで、正しい配合比の実現を確実にする。レオロジー変性剤は乾燥粉末、粉末凝集体、他の成分を含む粉末凝集体、他の乾燥成分を含むプレミックス粉末、又は液体成分を含むプレミックス粉末の形態で添加することができる。システム内でのレオロジー変性剤の分散又は水和方法に更に影響を与えるようにコーティング、例えば鉱油、をレオロジー変性剤に添加してもよい。

このシステムの一実施形態は、レオロジー変性剤をそれぞれ高エネルギー分散装置に供給するロスインウェイト式フィーダであろう。典型的に、レオロジー変性剤を添加するとすぐにプレミックスのレオロジーが増加し始める。粘度の増加速度は、使用されるレオロジー変性剤の種類、製剤、及びプロセス条件によって変わる。同様に、可視的固体成分を高エネルギー分散装置から添加することも可能である。この方法は、プレミックスを何度も交換する必要性を削減し、そしてプレミックスを様々な最終製品ロットへ効率よく分配できることにより、プロセス効率に利益をもたらし得る。この方法で添加可能なレオロジー変性剤の例は、キサンタンガム、カルボキシメチルセルロース、カラギーナン、カルボマー、ヒドロキシエチルセルロース、グアーガム、又はシリカ濃縮液である。視覚的固体成分の例は、二酸化チタン、ポリエチレンスペック、プリル、着色シリカ、又は雲母である。

高エネルギー分散装置を出た後、プレミックスは横田ポンプＡＳＰ−５１５又はＡＳＰ−６１０などのインライン脱気装置２７に流入してよい。インライン脱気装置は、超音波検出法で測定したときに空気をプレミックスの約０．００１体積％以下まで除去することができ、これは約０．５体積％以上といった消費者が気付く空気濃度よりも低く、安定したプロセスウィンドウを可能にする。特定の実施形態において、インライン脱気装置は空気濃度をプレミックスの約０．０１体積％以下まで低減することができる。なお更なる実施形態において、インライン脱気装置は、空気除去対液体スループットの比約０．１５Ｌ／Ｋｇ〜約０．６Ｌ／Ｋｇ又は約０．２Ｌ／Ｋｇ〜約０．５Ｌ／Ｋｇを達成する可能性もある。更に、インライン脱気装置の寸法は損失（脱気装置内での消耗）／スループット比約１（１／ｓ）〜約８（１／ｓ）又は２（１／ｓ）〜約４（１／ｓ）をも達成する可能性もある。インライン脱気は、空気除去が最大化にできるように、全ての乾燥成分が混合流に添加されてから行ってよい。レオロジー変性剤は、（システムの水和速度で定義されたように）プレミックスに添加されるとすぐにレオロジーを増加し始めると仮定する。製剤の水和速度は、レオロジー変性剤の種類、水の量、イオン強度、固体含量及び他の特性などの多数の配合成分によって変化する。更に、水和速度は、高エネルギー分散装置の温度及びエネルギー密度などのプロセス条件によって決定される。

脱気は、低レオロジーを有する材料は高レオロジーを有する材料に比べて空気を除去するのに必要なエネルギーが少ないので、練り歯磨き粉などの最終製品よりも低いレオロジーで生じて効率（速度）を最大化することもまた重要である。したがって、インライン脱気装置は、できる限り高エネルギー分散装置の近くに配置してよい。インライン脱気装置は、高エネルギー分散装置からインライン脱気装置までの圧力低下が、高エネルギー分散装置のポンプ圧力水頭よりも低くなるように配置してもよい。特定の実施形態において、そのような配置が不可能な場合は、圧力制御弁を容積移送式ポンプと置き換えて高エネルギー分散装置において背圧を制御して、プレミックスをインライン脱気装置へ確実に供給することも可能である。この関係は、インライン脱気装置中でのプレミックスの接触の点からレオロジー変性剤の滞留時間とシステムの水和速度とで定義することもある。

脱気効率は、ラウリル硫酸ナトリウムなどの発泡性界面活性剤を減少させる又は除去することによって向上する可能性がある。そのため、特定の実施形態において、歯磨剤用発泡性界面活性剤は脱気工程後に添加する。ポリソルベート８０などの乳化界面活性剤は、脱気効率にほとんど影響を及ぼさない場合、脱気工程前に使用可能である。

特定の実施形態において、高エネルギー分散装置からインライン脱気装置までの混合流の粘度は、１０秒−１で測定すると約０．０１Ｐａ・ｓ〜約１，０００Ｐａ・ｓであり、また他の特定の実施形態において、上述の測定プロトコルを用いて１０秒−１で測定すると約０．０１Ｐａ・ｓ〜約１００Ｐａ・ｓである。

高エネルギー分散装置のエネルギー密度、すなわち一つの機器によりプレミックスへ移動されるエネルギー量は、前記装置の実際の力学的エネルギー（典型的にはＶＦＤ又はサーボモータでの測定値）とシステム内のプレミックス流量とで最もよく定義される。このエネルギー密度は、パーソナルケア組成物の質感及びシステムの水和速度全体に影響を及ぼすことが分かっている。上述のような許容可能なエネルギー密度は、約０．５ＫＷ／Ｋｇ／ｓ〜約１１ＫＷ／Ｋｇ／ｓ又は約３ＫＷ／Ｋｇ／ｓ〜約９ＫＷ／Ｋｇ／ｓということになる。許容可能な質感を達成するためのエネルギーは、温度などの他のプロセス条件が一定に保持される場合、水和速度と反比例することも確認されている。水和速度と最少エネルギー密度との関係は、典型的に、約０．００１Ｋｇ／ＫＷｓ^２〜約０．１０Ｋｇ／ＫＷｓ^２の範囲である。前記値は以下の式を使用して計算する。

式中、μ１０ｓ−添加された増粘剤の分散後１０秒後の粘度測定値（Ｐａ・ｓ）
μ０−水溶性ポリマー添加前の粘度測定値（Ｐａ・ｓ）
ＰＤ−電力吸引（ＫＷ）
Ｑ−システム流量（Ｋｇ／ｓ）
ＲＨｐｍＥＤ−最少エネルギー密度当たりの水和速度［システムのエネルギー密度に関する水和速度対水和速度単独］；（Ｋｇ／ＫＷｓ^２）

次に水和速度を求める方法について説明する。試験混合容器及び混合用インペラの進歩により、更に大規模な製造方法に関連する従来の回転式レオメーターを用いて複数の流体流、液体及び粉末、又はこれら材料の組み合わせ、を混ぜ合わせながら、展開するレオロジーを把握することも可能である。従来の回転式レオメーターは、正確に制御されたモータと高感度トルクセンサといった利点を付与する。液体／液体及び液体／粉末の組み合わせが試験混合容器とインペラからなるシステムを用いて形成されることもある。試験混合容器及びインペラは粉末及び／又は液体を他の流体中へ分散するのに役立つように設計されている。

機器
試験混合容器寸法は、液体／液体又は液体／固体の適切な混合を行うインペラ設計のために最適化する。水和実験の速度に関し、単インペラ型の典型的な実験計画について以下に詳述するが、これはこの用途に包含される水和速度データを裏付けるために使用された計画である。他のインペラの場合は、試験混合容器の内径及び高さ、並びにインペラ直径、間隙などを前記インペラ用に最適化する。

１．試験混合容器：
ａ．試験混合容器は従来の混合槽の縮小版となるように設計する。試験混合容器はプラスチック材料、典型的には光学的に透明なアクリル又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製である。図３に示すように、試験混合容器３０は平底形状でかつ材料添加用の２つの独立した注入ポート３２を有する円筒形である。
ｂ．試験混合容器の寸法：
ｉ．内径：３８．３ｍｍ
ｉｉ．外径：４２ｍｍ
ｉｉｉ．容器高さ：６５ｍｍ
ｉｖ．注入ポート直径：５ｍｍ、円形、容器底面から約３５ｍｍの位置に３０ｍｍ間隔で離れている

２．混合用インペラ：
ａ．図４に示すように、混合用インペラ４０は従来のピッチドタービン翼と水中翼構造とを組み合わせた構造のインペラである前記試験混合容器に対応する混合用インペラの寸法は次の通りである。
ｉ．混合用インペラブレードの直径（ＢＤ）：３２．５ｍｍ
ｉｉ．混合用インペラブレードの幅（ＢＷ）：１３ｍｍ
ｉｉｉ．混合用インペラシャフトの長さ（Ｌ）：５５ｍｍ

３．レオメーター：
ａ．ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＡＲＧ２又はＤＨＲ３応力制御型レオメーター（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ）、特注のペルチェベース容器ホルダを装備するもの。

４．方法：
ａ．密度計、ピクノメータ（pygnometer）などを用いて歯磨剤ベース流体の密度を求める。
ｂ．流体密度に応じて適切な量の歯磨剤ベース材料の重さを量って流体２８〜３０ｍＬを試験混合容器に入れる。
ｃ．ポリマー／結合剤スラリーを調製し、投与用商品カードを満たす適切な組み合わせの重さを予め量る。
ｉ．結合剤スラリーは、ポリマーをほとんど膨張することなく分散させることができるシステム内で調製することができる。例えば、４０％キサンタンガムのＰＥＧ ３００分散液、５％カーボポールの酸性水分散液、など。
ｄ．試験混合容器をベースホルダーに取り付けて、混合用インペラと試験混合容器の位置合わせ／中心揃えをする。
ｅ．混合用インペラを試験混合容器の混合室内まで下ろす。混合用インペラと試験混合容器との間の典型的な側壁間隙は約５．５ｍｍである。間隙はインペラの種類及び試験混合容器の寸法それぞれに合わせて変化する。
ｆ．レオメーター方法
ｉ．粘度とトルクを剪断速度の関数として経時的にモニターする従来の流動ピークホールド実験計画を利用する。
ｉｉ．レオメーターを所望の温度に設定する。
ｉｉｉ．混合用インペラの速度を所望の回転数（ｒｐｍ）に設定してインペラの所望の剪断速度を発生させる。所望の剪断速度は典型的に１〜数百秒^−１の範囲である。
ｉｖ．実験時間は作成される製剤に応じて１分〜１０分まで様々であってよい。含水量が少ない製剤には、最大１時間までの長い時間をかけて分析する必要があるものもある。
ｖ．実験全体にわたってデータ点当たり０．５〜１秒の速度で時間、トルク、及び粘度のデータを集める。
ｇ．インペラを所定の位置に配置して、粉末及び／又は結合剤スラリーを側部ポートから試験混合容器へ２秒以内に注入するときに分析プログラムを開始する。
ｈ．測定時間中、１秒間に１回未満の抽出速度で粘度とトルクをモニターする。
ｉ．定義されたテスト運転の終了（典型的には１０分の運転）後、Ｍｅｔｚｎｅｒ−Ｏｔｔｏ法で生データの補正を行う（Ａｉｔ−ｋａｄｉ Ａ．，Ｍａｒｃｈａｌ Ｐ．，Ｃｈｏｐｌｉｎ Ｌ．，Ｃｈｒｉｓｓｅｍｅｎｔ，Ａ．，Ｂｏｕｓｍｉｎａ Ｍ．，「Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｉｘｅｒ−Ｔｙｐｅ Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒｓ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｏｕｅｔｔｅ Ａｎａｌｏｇｙ」，Ｃａｎａｄｉａｎ Ｊ．Ｃｈｅｍ Ｅｎｇ．，８０（６），１１６６〜１１７４頁，２００２年）。

インライン脱気装置を出た後、プレミックスは液体抽出システムの方へ流れて、当該システム内で残りのプレミックス界面活性剤を添加して製剤を完成させてもよい。システム全体の圧力低下を最小化するために高エネルギー分散装置から液体抽出システムまでの滞留時間を最小限に抑えることが望ましいこともある。システム全体の圧力低下を最小化することで、機器をより小型でより効率の高いものにしかつライン直径をより小さくすることができる。機器が小型になるほど、典型的に、入手及び操作するためのコストが削減され、ラインが小さくなるほど、典型的に、損失が軽減される。特定の実施形態において、高エネルギー分散装置から液体抽出システムまでの平均滞留時間は約５秒〜約３０秒である。水和速度とスループットとは次の式で関連付けられる。

式中、μ３０ｓ−レオロジー変性剤の添加後３０秒後の粘度測定値（Ｐａ・ｓ）
μ０−レオロジー変性剤添加前のシステムの粘度測定値（Ｐａ・ｓ）
Ｑ−システム流量（Ｋｇ／ｓ）
ＲＨｐＴ−水和速度対スループット［水和速度とシステムスループットとの関係］；（Ｋｇ／ｓ^３）

０．００１Ｋｇ／ｓ^３未満でかつ最高１Ｋｇ／ｓ^３のＲＨｐＴ値は、静的混合システム全体で許容可能な圧力低下を付与することが確認された。約１Ｋｇ／ｓ^３超の値は、後述するように、動的混合という選択肢によって支えられる可能性がある。

特定の実施形態において、界面活性剤は、静的ミキサーを用いるなどのインライン混合法で前記混合流に混入する。特定の実施形態において、大部分の界面活性剤は、インライン脱気プロセスの効率を最大限にするためにインライン脱気装置終了後に添加する。静的ミキサーは、当該技術分野において周知であり、通常一連の繰り返し又は無作為の連動プレート及び／又はフィンの形態である。本方法で使用可能な静的ミキサーとしては、Ｃｈｅｍｉｎｅｅｒ Ｉｎｃ．（Ｄａｙｔｏｎ，ＯＨ ４５４０１）から入手可能なＣｈｅｍｉｎｅｅｒ ＳＳＣ．７５−４Ｒ−Ｓ（ＫＭＡ ４エレメント３／４インチ）、及びＫｏｃｈ−Ｇｌｉｔｓｃｈ ＬＰ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓａｌｅｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，ＯＨ）から入手可能なＫｏｃｈ ＳＭＸ ４エレメントミキサー（公称３／４インチ）が挙げられる。使用してよい別のタイプのミキサーは、動的ミキサーである。１種の動的ミキサーは、高剪断ミルであり、例えばＩＫＡ Ｗｏｒｋｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ ＮＣ）から入手可能なものである。更に、所望の場合、静的ミキサー又は他のインラインミキサーは、１本以上の入口管の中に若しくはこれと共に又は合流領域の上流に配置されてもよい。加えて、本明細書にて説明される及び特許請求される方法により組み合わされる材料に対して更に一定の流れをもたらすために、サージタンクが使用されてもよい。加えて又は別の方法として、ザンカー（Zanker）プレートが利用されてもよい。

ミキサーの選択は最終組成物の相構造やシステム全体の圧力低下を最適化することによって影響を受ける可能性があり、水和速度によって影響を受ける。例えば、等方性組成物の製造に使用される材料の一部を混合するには、静的ミキサーで十分である。層状組成物を製造するためにその他の材料を混合するには、最終組成物の粘度を増加させるために、より高度な撹拌を使用してもよい。したがって、高剪断ミルなどの動的混合システムが適している場合がある。本明細書で使用するとき、動的混合システムは、この中で材料を混ぜ合わせるためのインペラ、ジェット混合ノズル、再循環ループ、ガスパーコレーション、回転若しくは固定ふるい又は類似の撹拌手段を使用する、バッチ及び連続の撹拌システムが含まれる。

練り歯磨き粉などの最終パーソナルケア組成物の粘度は、特定の実施形態において、１秒−１で測定したときに約１Ｐａ・ｓ〜約２００Ｐａ・ｓの範囲又は約１Ｐａ・ｓ〜約１５０Ｐａ・ｓの範囲であってよい。特定の実施形態において、粘度はＡＲ２０００レオメーター（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ）で測定することが可能である。ＡＲ２０００レオメーターはレオロジーを測定する場合、次の測定法を利用する。すなわち、コンディショニング工程では、温度を２５℃に設定して１０分間平衡を行う。剪断速度の増加に伴う定常流動は、剪断速度（１／ｓ）を０．００１から１２０．０まで上昇させて対数モードに設定することで測定される。デケードにつき３点を、許容範囲内に２つの連続点が得られるまで２５℃において許容誤差５％以内で、３．０秒の抽出期間にわたって取得する。最大点を１．０分間測定する。剪断速度の減少に伴う定常流動は、剪断速度（１／ｓ）を１２０．０から０．０１まで減少させて対数モードに設定することで測定する。デケードにつき３点を、許容範囲内に２つの連続点が得られるまで２５℃において許容誤差５％以内で、１０．０秒の抽出期間にわたって取得する。最大点を１．０分間測定する。この工程を終えた後、プレミックスは、例えば体積が同等の又は同等でない１つ又は２つ以上の容器に包装することができる。製品を入れた容器を、最終的に出荷して消費者に販売してもよく、又は中間体として混合物の輸送及び貯蔵に使用してもよい。したがって、容器は、バルク貯蔵装置、例えば、タンク、タンク車、若しくは貨車から、又は最終包装、例えば、チューブ、瓶、及び／若しくはトトル（tottle）から選択されてよい。一定の時間、仮の容器に貯蔵すると、縞模様形成のための充填性能が改善することもあり得る。容器は、当該技術分野において周知のような解体式（frangible）又は再密閉可能な密閉部を設けられてもよく、及び本発明により組み合わされた材料を収容するのに好適ないかなる材料で作製されてもよい。

特定の実施形態では、本明細書に記載の１つ又は２つ以上の処理方法は、１つ又は２つ以上の追加の処理方法を用いても又は組み合わせてもよく、複数の処理方法を採用して製造された製品は共通の容器内に送り出されてよく、それにより、例えば、複数の層、相、模様などを有する製品が形成される。このような層、相及び／又は模様は均質な製品を形成するために容器内で混合されても混合されなくてもよい。特定の実施形態において、第１相の製品を製造するための処理方法は、ペースト相とゲル相とを含む歯磨剤などの最終的な多層組成物を容器に充填するために、第２の又は複数の相を製造するための処理方法とは別の場所にあってもよい。

１つの態様では、１つの処理方法又は複数の方法は、第１の相、第２の相、混合相、及び／又は多相の組成物を容器に充填するための充填ラインにつなぐことができる。１つの態様では、組成物を別の組成物と組み合わせて多相製品の形成を意図している場合、前記組成物をいろんな方法で容器内に充填してもよい。例えば、練り歯磨き粉チューブへの充填技術と回転台設計を組み合わせることにより、容器を充填できる。更に、本発明は、米国特許第６，２１３，１６６号に開示されているような方法及び装置により容器に充填することも可能である。この方法及び装置により、容器を充填するために少なくとも２つのノズルを用いて、２つ又はそれ以上の組成物を単一の容器内へらせん形状で充填することも可能であり、その容器は回転台上に設置されて、組成物を容器内へ導入しながら回転させる。

本発明の方法により歯磨剤を製造するために利用可能な一部の組成物の例を以下に挙げる。

甘味料としては、サッカリンナトリウム、スクロース、マルトース、ラクトース、ステビオシド、ネオヘスペリジルジグリドロカルコン（neohesperidildigydrochalcone）、グリシルリジン、ペリラルチン、ｐ−メトキシ桂皮アルデヒドなどを練り歯磨き粉の０．０５〜５重量％の量で使用してよい。スペアミント油、ペパーミント油、サルビア油、ユーカリ油、レモン油、ライム油、ウィンターグリーン油及び桂皮油のような精油、他の香辛料及びフルーツ香味料、並びにｌ−メントール、カルボン、アネトール、オイゲノールなどのような単離された合成調味料を着香剤として使用してもよい。着香剤は、練り歯磨き粉の０．１〜５重量％の量で混入されてよい。エチルパラオキシベンゾナート（Ethyl paraoxy benzonate）、ブチルパラオキシ安息香酸などを防腐剤として使用してもよい。甘味料は研磨剤と共に添加してもよい。着香剤及び防腐剤は、僅かに膨張したレオロジー変性剤液を調製するときに添加しても、又は保湿剤と混合した後でレオロジー変性剤と共に混合してもよい。デキストラナーゼ、溶菌酵素、リゾチーム、アミラーゼ、及びε−アミノカプロン酸及びトラネキサム酸などの抗プラスミン薬のような酵素、モノフルオロリン酸ナトリウム、フッ化ナトリウム及びフッ化スズのようなフッ素化合物、クロルヘキシジン塩、四級アンモニウム塩、アルミニウムクロルヒドロキシアラントイン、グリシルレチン酸、クロロフィル、塩化ナトリウム及びリン酸化合物を有効成分として使用してもよい。その上、シリカゲル、アルミニウムシリカゲル、有機酸及びその塩を必要に応じて混合してもよい。低粘性の有機有効成分は僅かに膨張したレオロジー変性剤液を調製するときに添加してもよい。

混合物の粘度は、混合槽で混合中は十分に低いが、歯磨剤製造プロセス終了時には製品を分注した直後にブラシで洗い流させないほど十分に高い。そのため、レオロジー変性剤は、混合物中では混合物に最小限の粘度上昇を与えるが、混合物が混合槽を出て歯磨剤が分注容器に充填されるまでの間は粘度を上昇させる必要がある。

典型的に、最高レベルの疑似塑性を付与するレオロジー変性剤は、電荷−電荷相互作用又は水素結合により構造を形成するもの、例えばコロイド状シリカ及びヘクトライト粘土である。流量の観点から、これら材料は理想的な特徴を有しており、高度な剪断減粘性である。キサンタンガムなどの多糖誘導体又はカルボマーなどの合成ポリマーのようにレオロジー変性剤が形成する架橋ネットワークもまた高度な疑似塑性を付与する。セルロースガムのように、鎖の絡み合いだけで構造を構成するレオロジー変性剤もまた疑似塑性であるが、三次元秩序をもつものよりも低度の疑似塑性となり易い。

レオロジー変性剤を単独で又は組み合わせて使用して「濃縮系」を形成してもよい。ヘクトライトなどの一部のレオロジー変性剤は、第２レオロジー変性剤を含まない組成物で使用されて当該組成物を相分離させる。同様に、個々のレオロジー変性剤を用いる濃度に制限がある場合もあり、更なるレオロジー変性剤を追加して所要のレオロジー特性を達成する必要がある。

特定のレオロジー変性剤又はレオロジー変性剤の組み合わせに関し、正確なレオロジープロファイルを達成して混合中にプレミックスに好適な流量をもたせて有効な歯磨剤を形成することは、レオロジー変性剤又はレオロジー変性剤の組み合わせを用いるときの製剤濃度によって決まる。典型的に、レオロジー変性剤の濃度を上げると粘度が増大する。そのため、混合物を混合槽からほとんど出して剛毛上に留まる歯磨剤を製造することができるレオロジー変性剤濃度には適量がある。レオロジー変性剤又はレオロジー変性剤の組み合わせに関する最適濃度は、用いられる材料の品質等級によって、典型的には分子量又はポリマー鎖長によっても決まり、鎖長が長いほど粘度が高くなる。レオロジー変性剤は、製剤中の他の成分と相乗的相互作用を発現することもあり、その結果、混合中に正確な粘度に到達するのに必要な濃度と歯磨剤の用途とが変化する。他の多くの要因が特定の製剤における特定のレオロジー変性剤の選択に影響を及ぼす可能性がある。レオロジー変性剤上の特定の電荷が、例えば他の成分との望ましくない相互作用を避けるために必要な場合がある。

本発明での使用に好適なレオロジー変性剤としては、有機及び無機レオロジー変性剤並びにこれらの混合物が挙げられる。無機レオロジー変性剤としては、ヘクトライト及び誘導体、水酸化ケイ素、三級及び四級ケイ酸マグネシウム誘導体、ベントナイト、並びにこれらの混合物が挙げられる。好ましい無機レオロジー変性剤はヘクトライト及び誘導体、水酸化ケイ素、並びにこれらの混合物である。有機レオロジー変性剤としては、キサンタンガム、カラギーナンン及び誘導体、ジェランガム、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、スクレロチウムガム及び誘導体、プルラン、ラムザンガム、ウェランガム、こんにゃく、カードラン、カルボマー、アルギン、アルギン酸、アルギン酸塩及び誘導体、ヒドロキシエチルセルロース及び誘導体、ヒドロキシプロピルセルロース及び誘導体、リン酸デンプン誘導体、グアーガム及び誘導体、デンプン及び誘導体、無水マレイン酸とアルケンとのコポリマー及び誘導体、セルロースガム及び誘導体、エチレングリコール／プロピレングリコールコポリマー、ポロキサマー及び誘導体、ポリアクリレート及び誘導体、メチルセルロース及び誘導体、エチルセルロース及び誘導体、寒天及び誘導体、アラビアゴム及び誘導体、ペクチン及び誘導体、キトサン及び誘導体、ポリエチレングリコール樹脂、例えばＰＥＧ−ＸＭ（式中、Ｘは１以下である）、インドゴム、ローカストビーンガム、納豆菌ガム、ビニルピロリドンとアルケンとのコポリマー、トラガカントガム、ポリアクリルアミド、キチン誘導体、ゼラチン、ベータグルカン、デキストリン、デキストラン、シクロデキストリン、メタクリレート、微結晶性セルロース、ポリクオタニウム、ファーセレランガム（furcellaren gum）、ガッチゴム、サイリウムガム、クインスガム、タマリンドガム、カラマツ木ガム、タラガム、並びにこれらの混合物が挙げられる。キサンタンガム、カラギーナン及び誘導体、ジェランガム、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、スクレロチウムガム及び誘導体、プルラン、ラムザンガム、ウェランガム、こんにゃく、カードラン、カルボマー、アルギン、アルギン酸、アルギン酸塩及び誘導体、ヒドロキシエチルセルロース及び誘導体、ヒドロキシプロピルセルロース及び誘導体、リン酸デンプン誘導体、グアーガム及び誘導体、デンプン及び誘導体、無水マレンイン酸とアルケンとのコポリマー及び誘導体、セルロースガム及び誘導体、エチレングリコール／プロピレングリコールコポリマー、ポロキサマー及び誘導体、並びにこれらの混合物が好ましい。キサンタンガム、カラギーナン及び誘導体、ジェランガム、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、スクレロチウムガム及び誘導体、プルラン、ラムザンガム、ウェランガム、こんにゃく、カードラン、並びにこれらの混合物がより好ましい。

レオロジー変性剤の量は、組成物全体の０．５重量％超で最高４重量％の範囲、０．５重量％超で最高３重量％の範囲、又は０．５重量％超で最高２重量％の範囲であってよい。

本発明の方法で製造される練り歯磨き粉は、界面活性剤又は界面活性剤混合物を約０．１重量％超含んでよい。本明細書に記載の界面活性剤濃度は、ラウリル硫酸ナトリウムなどの共通の原材料が低活性の水溶液として供給された場合であっても、１００％活性成分に基づくものである。好適な界面活性剤濃度は、組成物全体の約０．１重量％〜約１５重量％、約０．２５重量％〜約１０重量％、又は約０．５重量％〜約５重量％である。本明細書で使用される好適な界面活性剤としては、アニオン性、両性、非イオン性、双極性イオン性及びカチオン性界面活性剤が挙げられるが、アニオン性、両性、非イオン性及び双極性イオン性界面活性剤（並びにこれらの混合物）が好ましい。

本明細書で有用なアニオン性界面活性剤としては、アルキルラジカル中に１０〜１８個の炭素原子を有するアルキル硫酸塩及びアルキルエーテル硫酸塩の水溶性塩、並びに１０〜１８個の炭素原子を有する脂肪酸のスルホン化モノグリセリドの水溶性塩が挙げられる。ラウリル硫酸ナトリウム及びココナツモノグリセリドスルホン酸ナトリウムは、この種のアニオン性界面活性剤の例である。特定の実施形態において、練り歯磨き粉は少なくとも約０．１２５％、少なくとも約０．５％のアニオン性界面活性剤、又は少なくとも約２％のアニオン性界面活性剤を含む。

本発明で有用な好適なカチオン性界面活性剤は、約８〜１８の個の炭素原子を含有する長いアルキル鎖を１本有する脂肪族四級アンモニウム化合物誘導体、例えばラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、塩化セチルピリジニウム、塩化ベンザルコニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、ジイソブチルフェノキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、亜硝酸ココナッツアルキルトリメチルアンモニウム、フッ化セチルピリジニウム、等として広く定義できる。特定のカチオン性界面活性剤はまた、本明細書に開示された組成物中で殺菌剤としても作用する可能性がある。

本発明の組成物に使用可能な好適な非イオン性界面活性剤は、アルキレンオキシド基（本質的には親水性）と、本質的には脂肪族又は芳香族であってよい有機疎水性化合物との縮合によって生成される化合物として広く定義できる。好適な非イオン性界面活性剤の例としては、ポロキサマー、ジイソステアリン酸ソルビタンなどのソルビタン誘導体、ＰＥＧ−３０硬化ヒマシ油等の硬化ヒマシ油のエチレンオキシド縮合体、脂肪族アルコール又はアルキルフェノールのエチレンオキシド縮合体、エチレンオキシドと、プロピレンオキシドとエチレンジアミンの反応生成物との縮合体に由来する生成物、長鎖三級アミンオキシド、長鎖三級ホスフィンオキシド、長鎖ジアルキルスルホキシド及び当該物質の混合物が挙げられる。これら材料は、口腔用組成物のために構成される過剰粘度に寄与することなく、泡を安定化するのに有用である。

双極性イオン性界面活性剤は、脂肪族四級アンモニウム、ホスホニウム及びスルホニウム化合物の誘導体として幅広く記載されており、これらの脂肪族ラジカルは直鎖であっても又は分枝状であってもよく、脂肪族置換基のうち一つは炭素原子を約８個〜１８個含有し、そしてアニオン性水溶性基、例えばカルボキシ、スルホネート、サルフェート、ホスフェート又はホスホネートを含有するものもある。

本発明の方法で製造された歯磨剤は約５０％超の液体キャリア物質を含んでいてよい。通常水が含まれている。商業的に好適な歯磨剤の調製に用いられる水は、イオン含量が少なく、有機不純物を含まない可能性がある。一般に水は、本明細書の液体歯磨剤組成物の少なくとも１０重量％、好ましくは約２０重量％〜７０重量％を占める。より好ましくは、当該組成物は水を少なくとも約３０％、好適には水を約３０％〜約５０％包含する。前記量の水には、添加された遊離水に加えて、ソルビトール及び界面活性剤溶液などの他の材料と共に導入された遊離水が包含される。

一般に、液体キャリアは更に１種以上の保湿剤を包含する。好適な保湿剤としては、グリセリン、ソルビトール、及び他の食用多価アルコール、例えば約１５％〜約５０％の濃度の低分子量ポリエチレングリコールが挙げられる。発泡特性と乾燥耐性との最良のバランスを付与するために、水総量対保湿剤全量比は好ましくは約０．６５：１〜１．５：１、好ましくは約０．８５：１〜１．３：１である。

本明細書において口腔用組成物の粘度は、当該組成物中に含まれるニュートン液体の粘度の影響を受ける可能性がある。前記液体は、グリセリン又は水などの純粋な液体であっても、又はソルビトール水溶液などの溶質の溶媒溶液であってもよい。ニュートン液体の非ニュートン口腔用組成物粘度への寄与程度は、混入されたニュートン液体の濃度によって決まる。水は口腔用組成物中に典型的にかなりの量で含まれており、そのニュートン粘性は２５℃において約１ｍＰａ・ｓである。グリセリン及びソルビトール溶液などの保湿剤のニュートン粘性は、典型的に、水よりもかなり高い。その結果、保湿剤の合計濃度、水と保湿剤との比、及び保湿剤の選択は、口腔用組成物の高い剪断速度下での粘度を求めるのに不可欠である。

ソルビトール、グリセリン、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール及びこれらの混合物などの通常の保湿剤を使用してよいが、使用される特定の濃度及び比は保湿剤の選択によって異なる。ソルビトールは使用してもよいが、ニュートン粘性が比較的高いため、口腔用組成物の高い剪断速度下での粘度にかなり影響を及ぼすので典型的には組成物の４５重量％を超える濃度で混入することはない。それとは逆に、プロピレングリコールは、ソルビトールよりもニュートン粘性が低いので高濃度で用いることができ、したがって口腔用組成物の高い剪断速度下での粘度にほとんど影響を及ぼさない。グリセリンのニュートン粘性はソルビトールとポリエチレングリコールの中間である。

エタノールも口腔用組成物中に含まれていてよい。これらの量は、口腔用組成物の０．５〜５重量％の範囲、好適には１．５〜３．５重量％の範囲であってよい。エタノールは有用な溶媒であり、また、着香剤の効果を高めるのにも役立ち得るが、後者に関しては通常ほんの少しの濃度で用いられる。プロピレングリコールなどの非エタノール溶媒を用いてもよい。低分子量ポリエチレングリコールもまた本明細書において有用である。

本明細書における口腔用組成物は、典型的に、様々な他の成分、例えば研磨剤、フッ化物イオン源、キレート剤、抗菌剤、レオロジー変性剤、シリコーン油、並びに防腐剤及び着色剤などの他の補助剤を含む。

本発明の方法で製造された歯磨剤は歯科用研磨剤を含んでいてよい。研磨剤は、歯の研磨、表面沈着物の除去、又はこれら両者に役立つ。本明細書での使用が考慮される研磨剤物質は、歯の象牙質を過度に研磨しない任意の物質であることができる。好適な研磨剤としては、例えばリン酸二カルシウム、リン酸三カルシウム、ピロリン酸カルシウム、β相ピロリン酸カルシウム、リン酸二カルシウム二水和物、無水リン酸カルシウム、不溶性メタリン酸ナトリウムなどの不溶性リン酸塩光沢剤が挙げられる。炭酸カルシウム及びマグネシウムのようなチョーク系研磨剤、キセロゲル、ヒドロゲル、エアロゲル及び沈降物を包含するシリカ、アルミナ及びαアルミナ三水和物のようなその水和物、焼成ケイ酸アルミニウム及びケイ酸アルミニウムのようなアルミノケイ酸塩、三ケイ酸マグネシウムのようなケイ酸マグネシウム及びケイ酸ジルコニウム、並びに尿素とホルムアルデヒドとの粒状縮合生成物、ポリメチルメタクリレート、粉末ポリエチレン及び米国特許第３，０７０，５１０号に開示されているもののような熱硬化型重合樹脂なども好適である。また、研磨剤の混合物を使用することもできる。砥粒研磨物質は、一般に約０．１〜約３０μｍ、好ましくは約１〜１５μｍの平均粒径を有する。

本明細書に記載の口腔用組成物の放射性象牙質損耗値（Radioactive Dentin Abrasion、「ＲＤＡ」）値は約７０〜約２００まで、約７０〜約１４０まで、又は約８０〜約１２５までであってよい。ＲＤＡ値は、Ｈｅｆｆｅｒｅｎ著「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ」、Ｊｕｌｙ−Ａｕｇｕｓｔ １９７６，５６３〜５７３頁に記載の方法、並びに米国特許第４，３４０，５８３号、同第４，４２０，３１２号及び同第４，４２１，５２７号（Ｗａｓｏｎ）に記載の方法にしたがって測定される。

ポリリン酸塩などの非研磨物質がＲＤＡ値に影響を及ぼす可能性もある。また一方、研磨剤に関するＲＤＡ値は前記物質を用いずとも測定可能である。本発明の組成物において、研磨剤自体は、５％の添加量で使用したときに約７０〜約１４０まで又は約８０〜約１２５までのＲＤＡ値を有することが好ましい。

様々な種類のシリカ歯科用研磨剤は、歯のエナメル質又は象牙質を過度に研磨させない優れた歯の洗浄及び研磨性能を付与する。シリカ研磨剤は、沈降シリカであっても、又は米国特許第３，５３８，２３０号（１９７０年３月２日発行、Ｐａｄｅｒら）及び同第３，８６２，３０７号（１９７５年６月２１日発行、ＤｉＧｉｕｌｉｏ）に記載のシリカキセロゲル、例えばＷ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｄａｖｉｓｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから商品名「Ｓｙｌｏｉｄ」として販売されているシリカキセロゲルなどのシリカゲルであってもよい。好適な沈降シリカとしては、ＩＮＥＯＳから商品名Ｓｏｒｂｏｓｉｌ ＡＣ ４３及びＡＣ ３３として販売されているものが挙げられる。吸油量がシリカ１００ｇ当たり３０ｇ〜シリカ１００ｇ当たり１００ｇのシリカを使用してもよい。低吸油量のシリカは構造化され難く、そのため口腔用組成物の粘度を、極めて構造化され易くそれ故に吸油量がより高いシリカほど高めないことが分かっている。本明細書で使用するとき、吸油量はシリカが２５℃において吸収できる亜麻仁油の最大量を測定することで求められる。

好適な研磨程度は、組成物全体の約０重量％〜約２０重量％、特定の実施形態において、１０重量％未満、例えば１重量％〜１０重量％であってよい。特定の実施形態において、組成物全体の３重量％〜５重量％の研磨程度が使用され得る。

虫歯予防のために、口腔用組成物には通常、フッ化物イオン源が含まれている。フッ化物源としては、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウム、フッ化スズ、モノフルオロリン酸スズ及びモノフルオロリン酸ナトリウムが挙げられる。好適な濃度は、液体歯磨剤の重量に対し入手可能なフッ化物イオンの２５〜２５００ｐｐｍを規定する。

抗歯石剤として有効な別の任意の薬剤はキレート剤である。好適なキレート剤としては、酒石酸及びその薬学的に許容可能な塩、クエン酸及びクエン酸アルカリ金属塩、並びにこれらの混合物などの有機酸及びその塩が挙げられる。キレート化剤は、細菌の細胞壁に見出されるカルシウムを錯化し得る。キレート化剤はまた、このバイオマスを無傷のまま保持する助けとなるカルシウムの架橋から、カルシウムを除去することによって、歯垢を崩壊させることもできる。しかしながら、カルシウムに対する極めて高い親和性を有するキレート剤を使用することで、歯質脱灰を生じさせることも可能である。特定の実施形態において、キレート剤は、プラーク及び歯石の形成軽減を伴って洗浄を改善するように約１０１〜１０５のカルシウム結合定数を有する。本発明の製剤で使用され得るキレート化剤の量は、約０．１％〜約２．５％、約０．５％〜約２．５％、又は約１．０％〜約２．５％である。酒石酸塩キレート剤は、単独で使用しても、他の任意のキレート剤と組み合わせて使用してもよい。

本発明においてキレート剤として用いるのに特に好適な別の類の薬剤は、水溶性ポリリン酸塩、ポリホスホン酸塩、ピロリン酸塩である。本組成物で使用されるピロリン酸塩はいずれかのピロリン酸アルカリ金属塩であり得る。本組成物で有用なピロリン酸塩の有効量は、一般に、少なくとも１．０％のピロリン酸塩イオン又は約１．５％〜約６％のピロリン酸イオンを提供するのに十分である。ピロリン酸塩は、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ著、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｖｏｌｕｍｅ １５，Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（１９６８年）により詳細に記載されている。

トリポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸カリウム及びヘキサメタリン酸ナトリウムなどの水溶性ポリリン酸塩を使用してもよい。この種の他の長鎖抗歯石剤についてはＰＣＴ国際公開第９８／２２０７９号に記載されている。水溶性ジホスホン酸塩も好ましい。好適な溶解性ジホスホン酸塩としては、エタン−１−ヒドロキシ−１，１−ジホスホン酸塩（ＥＨＤＰ）及びアザシクロヘプタンジホスホン酸塩（ＡＨＰ）が挙げられる。トリポリリン酸塩及びジホスホン酸塩は、それほど水溶性ではない化学的ステイン除去剤と同程度に粘度を高めることなく抗歯石活性及びステイン除去活性の両者を付与しかつ水中での加水分解に対して安定であるので、特に有効である。溶解性ポリリン酸塩及びジホスホン酸塩はステイン除去活性として有利である。理論に束縛されたくはないが、これらの成分は、歯のエナメル質表面から着色された歯周囲菌膜を脱離させることによってステインを除去するものと考えられる。水溶性ポリリン酸塩及びジホスホン酸塩の好適な濃度は、口腔用組成物の約０．１重量％〜約１０重量％、約１重量％〜約５重量％、又は約１．５重量％〜約３重量％である。

本発明での使用に好適な、更なる他の有効な類のキレート剤は、アニオン性高分子ポリカルボキシレートである。このような材料は当該技術分野で周知であり、その遊離酸の形態で、あるいは一部では又は好ましくは完全に中和された水溶性アルカリ金属塩（例えば、カリウム、好ましくはナトリウム）又はアンモニウム塩の形態で用いられる。更なる高分子ポリカルボキシレートは、米国特許第４，１３８，４７７号及び同第４，１８３，９１４号に開示されており、スチレン、イソブチレン、又はエチルビニルエーテルと無水マレイン酸とのコポリマー；ポリアクリル酸、ポリイタコン酸、及びポリマレイン酸；並びにユニロイヤル（Uniroyal）ＮＤ−２として入手可能な、僅か１，０００程度のＭＷのスルホアクリルオリゴマーが挙げられる。

抗菌剤もまた本発明で有用である。多種多様な抗菌剤が使用でき、ピロリン酸スズ及びグルコン酸スズなどのスズ塩、乳酸亜鉛及びクエン酸亜鉛などの亜鉛塩、ビスグリシン酸銅などの銅塩、塩化セチルピリジニウム及び塩化テトラデシルエチルピリジニウムなどの四級アンモニウム塩、ビスビグアニド塩、並びにトリクロサンなどの非イオン性抗菌剤が挙げられる。チモールなどの特定の香味油もまた抗菌活性を有する可能性がある。このような薬剤は、米国特許第２，９４６，７２５号及び同第４，０５１，２３４号に開示されている。塩化ナトリウムも有用であり、ＰＣＴ国際公開第９９／４３２９０号に記載されている。

抗菌剤は、含まれる場合、典型的に約０．０１％〜約１０％の濃度で包含される。スズ系及びカチオン性抗菌剤の濃度は、ステイン付着問題を回避するために５％未満、又は１％未満に抑えることがある。

特定の実施形態において、抗菌剤は、米国特許第５，０３７，６３７号に記載されているような非カチオン性抗菌剤である。特に有効な抗菌剤は、２’，４，４’−トリクロロ−２−ヒドロキシジフェニルエーテル（トリクロサン）である。

本組成物中の任意成分はシリコーン油である。シリコーン油は、ＰＣＴ国際公開第９６／１９１９１号に開示されているように、プラークバリアとして有用であり得る。好適な類のシリコーン油としては、ジメチコーン、ジメチコノール、ジメチコーンコポリオール及びアミノアルキルシリコーンが挙げられるが、これらに限定されない。シリコーン油は一般に、約０．１重量％〜約１５重量％、約０．５重量％〜約５重量％、又は約０．５重量％〜約３重量％の濃度で存在する。

サッカリンナトリウム、シクラミン酸ナトリウム、アセスルファムＫ、アルパルテーム、スクロースなどのような甘味料を約０．１〜５重量％の濃度で包含してもよい。他の添加物を混入してもよく、香味料、防腐剤、乳白剤及び着色剤が挙げられる。典型的な着色剤は、Ｄ＆Ｃ黄色１０号、ＦＤ＆Ｃ青色１号、ＦＤ＆Ｃ赤色４０号、Ｄ＆Ｃ赤色３３号及びこれらの組み合わせが挙げられる。着色剤の濃度は、約０．０００１％〜約０．１％の範囲であってよい。

後期レオロジー変性剤の添加を使用して粘度の生成速度を求めるために、以下の表２を参照して数種の練り歯磨き粉製剤を調製した。

試料（高ソルビトール含量試料、高含水試料、低含水試料）はそれぞれ、本発明の後期レオロジー変性剤の添加を利用して調製し、水和速度を以降で詳述する、上述の方法により測定した。水和速度は、短い処理時間に関してシステムの粘性を説明する手段として測定した。生成物の粘度測定は流体加工において一般的な方法である。レオロジー変性剤の後期添加は、粘度の相対的な時間効果を理解するのに不可欠なものとなり、バッチ処理において過去に無視されていた時間で理解するよう要求される。

機器：
試料プレミックスの調製に使用される試験混合容器の内径は３８．３ｍｍ、外径は４２ｍｍ、容器高さは６５ｍｍであり、直径５ｍｍの２つの注入ポートは３０ｍｍ離れて、容器底部から３５ｍｍの位置にあった。試験混合容器内でのプレミックスの混合に使用される混合用インペラは、ブレード直径３２．５ｍｍ、ブレード幅１３ｍｍであり、混合用インペラシャフトの長さは５５ｍｍであった。レオメーターは、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＡＲＧ２応力制御型レオメーター（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ）であり、特注のペルチェベース容器ホルダを装備していた。

方法：
各試料において、プレミックス成分は試験混合容器に表２に示す量で加えた。後期添加プレミックス１及び２成分は、オフライン容器内で、プレミックスに後期添加するために視覚的に混ぜ合わされて塊がなくなるまで混合した。試験混合容器をベースホルダーに取り付け、混合用インペラを試験混合容器内で位置合わせをし、５．５ｍｍの間隙を空けて試験混合容器室内まで下げた。レオメーターを２５℃に設定した。レオメーターの試験パラメータは、剪断速度設定点２５秒−１による流動ピーク曲線に調整し、１秒当たり１個のデータ点を１０分間収集した。混合用インペラが所定の位置にある場合、ＴＡ Ｒｈｅｏｌｏｇｙ Ａｄｖａｎｔａｇｅプログラム（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｎｅｗ Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ）を開始して、５秒後に５ｍｌ又は１０ｍｌシリンジを用いて後期添加プレミックス１及び２を３秒未満で２つの注入ポートから注入した。レオメーターを使用して、粘度、剪断応力、剪断速度及び温度を測定した。剪断速度は、レオメーター及びＭｅｔｚｎｅｒ Ｏｔｔｏ関係式を使用して６４秒−１に調節した。後期添加プレミックス１及び２を注入する前に取得した粘度データはυ０秒で使用し（used at）、後期添加プレミックス１及び２の添加後１０秒後に取得した粘度データはυ１０として使用し、後期添加プレミックス１及び２の添加後３０秒後に取得した粘度データはσとして使用し、そしてその他も同様に使用した。各試料の水和速度は次の式を用いて求めた。

μ３０秒−後期添加プレミックス１及び２の添加後３０秒後の粘度測定値（Ｐａ・ｓ）
μ１０秒−後期添加プレミックス１及び２の添加後１０秒後の粘度測定値（Ｐａ・ｓ）
μ０−レオロジー変性剤添加前のシステムの粘度測定値（Ｐａ・ｓ）

表３は、上記方法による、生成された試料の水和速度データを示している。データは、広範囲の水和速度のパーソナルケア組成物が、レオロジーの大部分が処理用機器から出た後で生じるようにこのレオロジー法で製造され得ることを裏付けている。処理中の比較的短い平均滞留時間（約６０秒）及び上述の範囲の水和速度により、異なるバッチ間での稼働停止時間の短縮のような処理効率が得られる。

一般に、水和速度データは高含水配合、高ソルビトール含量配合及び低含水配合に分類され得る。試験からは、溶媒とレオロジー変性剤系のそれぞれがどのようにして短時間に作用して粘度を変化させるかがはっきりと分かった。この水和速度（粘度を上昇させるもの）はプロセスシステムの効率及び所要電力に重大な影響を及ぼす。迅速な水和システムの場合、プロセスシステム内での時間を最小限に抑えて効率を高める必要がある。理論上、システムの水和が非常に遅いと、製品の粘度は使用時点までに消費者が満足する値に達しない。

本明細書で開示する寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳密に限られるとして理解されるべきではない。それよりむしろ、別途明記のない限り、こうした寸法はそれぞれ、列挙された値とその値周辺の機能的に同等の範囲との両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図する。

任意の相互参照又は関連特許若しくは関連出願を包含する本明細書に引用される全ての文献は、明確に除外ないしは別の方法で限定されない限り、参照によりその全体が本明細書中に組み込まれる。いずれの文献の引用も、その文献が本明細書において開示又は特許請求されるあらゆる発明に対する先行技術であると認めるものではなく、また、その文献が、単独で、あるいは任意の他の参照文献とのあらゆる組み合わせにおいて、かかる発明のいずれかを参照、教示、示唆又は開示していることを認めるものでもない。更には、本文書における用語のいずれかの意味又は定義が、参照により援用される文献における同一の用語のいずれかの意味又は定義と相反する限りにおいて、本文書においてその用語に与えられた意味又は定義を優先するものとする。

本発明の特定の実施形態について説明及び記載してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることが当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することを意図したものである。

Claims (12)

1. パーソナルケア組成物の製造方法であって、
   ａ）混合槽内で、包装されたパーソナルケア組成物よりも低粘度のプレミックスを形成することと、
   ｂ）前記プレミックスを前記混合槽から移動させることと、
   ｃ）前記プレミックスにレオロジー変性剤を添加することと、
   ｄ）前記プレミックスを脱気することと、
   ｅ）前記プレミックスを包装してパーソナルケア組成物を製造することと、
   を含む、方法。
2. 前記プレミックスを前記混合槽から移動させるとき、前記プレミックスが約０．１（１／ｓ）〜約６０（１／ｓ）の３０秒水和速度を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記移動が高エネルギー分散装置を介して行われる、請求項１又２に記載の方法。
4. 前記脱気がインライン脱気装置を介して行われる、請求項３に記載の方法。
5. 前記高エネルギー分散装置から前記インライン脱気装置までの間の前記プレミックスの粘度が、１０秒−１で測定したときに約０．０１Ｐａ・ｓ〜約１，０００Ｐａ・ｓである、請求項４に記載の方法。
6. 前記インライン脱気装置が前記プレミックスの空気レベルを前記プレミックスの約０．０１体積％以下まで低下させる、請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記レオロジー変性剤が、前記プレミックスの約０．１重量％〜約１０重量％の量で添加される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記レオロジー変性剤が、キサンタンガム、カルボキシメチルセルロース、カラギーナン、カルボマー、ヒドロキシエチルセルロース、グアーガム、又はシリカ濃縮液のうちの少なくとも１種である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記移動されたプレミックスの粘度が約１５０Ｐａ・ｓ未満である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 脱気後、前記プレミックスに界面活性剤を添加する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 界面活性剤の濃度が、前記プレミックスの約０．１重量％〜約１５重量％である、請求項１０に記載の方法。
12. 界面活性剤がアニオン性、両性、非イオン性、双極性イオン性又はカチオン性界面活性剤のうちの少なくとも１種である、請求項１０又は１１に記載の方法。

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