CN1433463A - 改善的复合皂组合物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种低总脂肪物质的复合皂组合物，其含有15－70％的总脂肪物质，0.5－40％的胶体氢氧化铝－磷酸盐络合物和10－50％的水。本发明也包括用于制备这种组合物的皂条的方法，该方法包括以下步骤：在25－95℃的温度下使一种或多种脂肪或脂肪酸的混合物与磷酸和一种碱性含铝材料反应，得到氢氧化铝－磷酸盐络合物和肥皂；向络合物和肥皂的混合物中加入水；将(b)的产物转变成皂条。

Description

改善的复合皂组合物及其制造方法
本发明涉及用于人体和/或织物洗涤的肥皂/复合皂的协同组合物。本发明还涉及制备这种用于人体和/或织物洗涤的肥皂/复合皂的方法。本发明特别涉及含有高含量的水及其它液体增效剂的低总脂肪物质(TFM)的复合皂及其制造方法。
用于人体洗涤的基于皂的常用复合皂通常含有超过约70wt％的总脂肪物质(TFM)，其余的是水(约10-20％)及其它组分，如着色剂、香料、防腐剂等。在这种组合物中也存在少量结构化剂和填料，其代替了所述复合皂中的一些皂，同时保持了所希望的复合皂硬度。一些已知的填料包括淀粉、高岭土和滑石。
也可以得到水分含量少于35％的硬的没碾压的皂条。这些皂条的TFM为约30-65％。通常通过使用不溶的颗粒料和/或可溶的硅酸盐可以降低TFM。碾压的皂条的水含量通常为约8-15％，硬的没碾压的皂条的水含量为约20-35％。
优选通过在配方中加入增效剂而不改变皂条的加工性能和物理性能来给予如起泡沫和皮肤触感的感官性质，这一点很重要。经常可以发现，配制在硬水条件下性能优越的洗涤剂组合物是个难题。在皂体系中加入如磷酸盐或其它的助洗剂会产生如起霜、砂砾感等的问题。
IN 176384中公开了一种低TFM含量的洗涤剂组合物，其水与TFM的比值高，但通过加入高达20％的胶体氢氧化铝(A-凝胶)而没有影响皂条的硬度、清洁性能和起泡性能。A-凝胶/TFM相结合能够制出具有较高水含量的皂条，仍而使用较低含量的TFM。在这一专利中，虽然公开的A-凝胶浓度高达20wt％，但是该发明的示例只限于使用7.5wt％的A-凝胶，结合40％的TFM以及另外一种结构化剂，如5wt％的碱性硅酸盐。
IN 177828中公开了一种方法，其中通过将氢氧化铝和TFM均衡结合使用可能制备出低TFM的皂条，其水含量高但是硬度却令人满意。该专利提出可以通过脂肪酸/脂与含铝的碱性材料如铝酸钠反应就地生成胶体氧化铝水合物，以形成通过模压获得的皂条。
我们的共同未决申请811/Bom/98(对应于GB 9906834.8)公开了使用占组合物9-16wt％的A-凝胶会协同地改善低TFM皂条的加工性能、感官性能和物理性能。
另外，我们的共同未决申请810/Bom/98(对应于WO/EP99/09042)公开了制备低TFM皂条的方法，这是利用脂肪酸与含铝碱性材料如铝酸钠溶液(其特定固含量是20-55％，其中氧化铝(Al2O3)与氧化钠(Na2O)的重量比为0.5-1.55)的反应，这产生了优越的皂条性能。这些皂条具有改善的硬度和更平滑的触感。该反应可以在40-95℃这一更宽的温度范围内发生。
在本发明的方法中，现已发现通过脂肪酸/脂与含铝碱性材料如铝酸钠溶液(其优选固含量为20-55％，优选其中氧化铝(Al2O3)与氧化钠(Na2O)的重量比为0.5-1.55)在磷酸存在下反应能就地生成氢氧化铝-磷酸盐络合物，这产生了优越的皂条性能。这些皂条具有显著较低的密度和改善的物理性能如皂条硬度，而不会影响其感官性能。用这一方法可能配制出既适用于软水条件又适用于硬水条件的皂条。
本发明的一个优点是：能够配制出既适用于软水条件又适用于硬水条件的洗涤剂组合物，其中通过加入胶体氢氧化铝磷酸盐络合物(Alphos)而显著改善皂条的密度、加工性能和物理性能如硬度。
本发明的另一个优点是：能够制造出挤压成形的复合皂，该复合皂使用了碘值(IV)为0-110的脂肪酸混合物。特别值得注意的是：使用IV超过70的脂肪酸混合物并且加入Alphos作为结构化剂有可能用挤压成型方式、在不加入工艺助剂如硅酸盐的条件下生成物理性能优良的复合皂。也可能通过加入胶体氢氧化铝磷酸盐络合物(Alphos)而结构更好且除水以外的液体增效剂含量更高的复合皂。
根据本发明的第一个方面，提供了一种低TFM的复合皂组合物，其含有：
15-70wt％的总脂肪物质；
0.5-40wt％的胶体氢氧化铝-磷酸盐络合物(例如Alphos)；
10-55wt％的水；和
任选的其它增效剂；
余量是其它次要的添加剂。
根据本发明的一个优选方面，提供了一种低TFM的复合皂组合物，其含有：
15-70wt％的总脂肪物质；
0.5-40wt％的胶体氢氧化铝-磷酸盐络合物(例如Alphos)；
10-55wt％的水；
5-60％的增效剂；
余量是其它次要的添加剂。
根据本发明另外一个方面，提供了制备一种低TFM的复合皂组合物的方法，该复合皂含有：
15-70wt％的总脂肪物质；
0.5-40wt％的胶体氢氧化铝-磷酸盐络合物(例如Alphos)；
10-55wt％的水；和
任选的其它增效剂；
余量是如这里所述的其它次要添加剂，所述方法包括以下步骤：
a.在25-95℃温度下，使一种或多种如这里所述的脂肪酸/脂和磷酸的混合物与一种含铝碱性材料如铝酸钠反应，获得氢氧化铝-磷酸盐络合物和肥皂的混合物，所述铝酸钠的固含量为例如20-55％，其中Al2O3与Na2O的重量比为例如0.5-1.55。
b.向氢氧化铝-磷酸盐络合物和肥皂的混合物中加入预先确定量的水；
c.如果希望，向步骤(b)的混合物中加入如这里所述的其它次要的添加剂；
d.通过常规方法将步骤(c)的产物转变成皂条。
在本发明的方法中，特别优选将Al2O3与磷酸的重量比保持在0.40-2.40∶1的范围内。用于所述反应的磷酸优选纯度为26-85％。氢氧化铝-磷酸盐络合物的粒径可以是0.1-25微米。
本发明的方法可以在任何通常用于制造肥皂/洗涤剂的混合机中进行，优选使用高剪切捏和混合机。优选的混合机包括犁铧混合机、具有Sigma式样、多摩擦接触重叠、单弧形或双臂的捏和构件的混合机。双臂捏和混合机可以具有重叠或相切设计。另外，本发明可以按常规方法在螺旋状螺杆搅拌机容器或多头计量泵/高剪切混合机和喷雾干燥机组合中进行。
术语总脂肪物质通常缩写成TFM，用来表示存在的脂肪酸和甘油三酯残基的重量百分比，而不考虑伴生的阳离子。
对于具有18个碳原子的肥皂，伴生钠阳离子的量通常为约8wt％。可以根据需要使用其它阳离子，如锌、钾、镁、烷基铵和铝。
术语肥皂表示羧基脂肪酸的盐类。所述肥皂可能衍生自任何通常用于肥皂制造的甘油三酯，所以肥皂中的羧酸根阴离子可能含有8-22个碳原子。
可以通过使脂肪和/或脂肪酸皂化获得所述肥皂。通常用于肥皂制造的脂肪或油类可以是如牛油、牛油硬脂精、棕榈油、棕榈硬脂精、豆油、鱼油、蓖麻油、米糠油、向日葵油、椰子油、巴巴苏油、棕榈仁油等等。在上述方法中，脂肪酸衍生自油类/脂肪，其选自椰子、米糠、落花生、牛油、棕榈、棕榈仁、棉籽、大豆、蓖麻等。也可以合成制备所述脂肪酸肥皂(例如通过氧化石油或通过费-托法氢化一氧化碳)。可以使用树脂酸类，如存在于松油中的那些。环烷酸也适用。
牛油脂肪酸可以衍生自各种动物来源，通常含有约1-8％的肉豆蔻酸、约21-32％的棕榈酸、约14-31％的硬脂酸、约0-4％的棕榈油酸、约36-50％的油酸和约0-5％的亚油酸。典型的分布是2.5％的肉豆蔻酸、29％的棕榈酸、23％的硬脂酸、2％的棕榈油酸、41.5％的油酸和3％的亚油酸。也包括其它类似的混合物，如来自棕榈油的那些和衍生自各种动物脂肪和猪油的那些。
椰子油是指近似的碳链长度分布为8％的C8、7％的C10、48％的C12、17％的C14、8％的C16、2％的C18、7％的油酸和2％的亚油酸(列出的前六种脂肪酸是饱和的)的脂肪酸混合物。术语椰子油包括具有类似碳链长度分布的其它来源，如棕榈油和巴巴苏仁油。
根据本发明的一个优选方面，在碾压步骤前的任何步骤中加入高达60％的增效剂，如非皂表面活性剂、有助于护肤的物质如保湿剂、润肤剂、防晒剂或抗衰老化合物。另外，可在模压过程中大范围引入某些这种增效剂。
典型的适用脂肪酸混合物由5-30％的椰油脂肪酸和70-95％的未硬化的米糠油脂肪酸组成。也可以以其它所希望的比例使用衍生自其它适合的油类/脂肪如落花生、大豆、牛油、棕榈、棕榈仁等的脂肪酸。
对于本发明的目的，可以通过含铝碱性材料如铝酸钠与磷酸在25-95℃的温度下进行反应来制备胶体氢氧化铝磷酸盐络合物，所述铝酸钠的固含量为20-55％，其中Al2O3与Na2O的比为0.5-1.55，优选1.0-1.5。特别优选将Al2O3与磷酸的重量比保持在0.40-2.40的范围内。使用的市售磷酸优选纯度为26-85％。
所述非皂表面活性剂可以是阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂或两性离子表面活性剂或其混合物。保湿剂和湿润剂的例子包括多元醇、甘油、鲸蜡醇、聚羧乙烯934、乙氧基化蓖麻油、石蜡油、羊毛脂及其衍生物。还可以包括有机硅化合物如有机硅表面活性剂，如DC3225C(Dow Corning)，和/或有机硅润肤剂或硅油(DC-200，Dow Corning出品)。适合的防晒剂包括4-叔丁基-4’-甲氧基二苯甲酰甲烷(商品名为PARSOL 1789，来自Givaudan)和/或2-乙基己基甲氧基肉桂酸酯(商品名为PARSOLMCX，来自Givaudan)或其它UV-A和UV-B防晒剂。
可以加入其它添加剂，如一种或多种不溶于水的颗粒材料，如滑石、高岭土、多糖如淀粉或改性淀粉和纤维素。
可以在方法的步骤(c)中加入1-2wt％的次要添加剂，如香料、着色剂、防腐剂及其它常规添加剂。
本发明的组合物优选含有洗涤剂活性物，其通常选自阴离子型洗涤剂活性物和非离子型洗涤剂活性物。
适合的阴离子型洗涤剂活性化合物是有机磺化反应产物的水溶性盐类，其分子结构中具有含8-22个碳原子的烷基，以及选自磺酸酯基或硫酸酯基及其混合基团。
适合的阴离子型洗涤剂的例子是醇硫酸钠和醇硫酸钾，特别是将还原牛油或椰子油的甘油酯生成的高级醇硫酸盐化得到的那些；烷基苯磺酸钠和烷基苯磺酸钾，如其中的烷基含有9-15个碳原子的那些；烷基甘油基醚硫酸钠，特别是那些衍生自牛油和椰子油的高级醇的醚；椰子油脂肪酸单酸甘油酯硫酸钠；1摩尔高级脂肪醇和1-6摩尔环氧乙烷反应产物的硫酸酯的钠盐和钾盐；具有1-8个单位环氧乙烷分子的烷基酚环氧乙烷醚硫酸钠和硫酸钾，其中的烷基含有4-14个碳原子；用羟乙磺酸酯化并且用氢氧化钠中和的脂肪酸的反应产物，例如，其中所述脂肪酸衍生自椰子油及其混合物。
优选的水溶性合成阴离子型洗涤剂活性化合物是高级烷基苯磺酸及其与烯烃磺酸和高级烷基硫酸的混合物，以及高级脂肪酸单酸甘油酯硫酸的碱金属(如钠和钾)盐和碱土金属(如钙和镁)盐。
可以将适合的非离子型洗涤剂活性化合物概括地描述为环氧烷基与有机疏水化合物缩合生成的化合物，所述环氧烷基本质是亲水性的，所述有机疏水化合物本质上可以是脂肪族或烷基芳香族的。可以容易地调节与任何特定疏水基缩合的亲水基或聚氧化烯基的长度，以便产生具有所希望的亲水单元和憎水单元平衡度的水溶性化合物。
具体的例子包括具有8-22个碳原子的直链或支链结构的脂族醇与环氧乙烷的缩合产物，如具有2-15摩尔环氧乙烷/摩尔椰油醇的椰子油环氧乙烷缩合物；烷基具有6-12个碳原子的烷基酚与5-25摩尔环氧乙烷/摩尔烷基酚的缩合物；乙二胺和环氧丙烷反应产物与环氧乙烷的缩合物，所述缩合物含有40-80wt％的聚氧乙烯基团，分子量为5,000-11,000；结构为R3NO的叔胺氧化物，其中一个R基团是8-18个碳原子的烷基而其它R基团每个为甲基、乙基或羟乙基，例如二甲基十二烷基氧化胺；结构为R3PO的叔膦氧化物，其中一个R基团是10-18个碳原子的烷基而其它R基团每个为1-3个碳原子的烷基或羟烷基，例如二甲基十二烷基膦氧化物；结构为R2SO的二烷基亚砜，其中一个R基团是10-18个碳原子的烷基而其它R基团每个为甲基或乙基，例如甲基十四烷基亚砜；脂肪酸烷基醇酰胺；脂肪酸烷基醇酰胺和烷基硫醇的环氧烷缩合物。
本发明组合物中也可能包括阳离子洗涤剂活性物、两性洗涤剂活性物或两性离子洗涤剂活性物。
可以加入的适合的阳离子洗涤剂活性物是烷基取代的季铵卤化物盐类，例如二(氢化牛油)二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、氯化苯甲烃铵和十二烷基甲基聚氧乙烯氯化铵以及胺和咪唑啉盐类，例如伯、仲和叔胺氢氯化物和咪唑啉氢氯化物。
可任选使用的适合的两性洗涤剂活性化合物是含有8-18个碳原子的烷基和被阴离子型水增溶基取代的脂烃基的脂肪族仲胺和叔胺的衍生物，例如3-十二烷基氨基-丙酸钠、3-十二烷基氨基丙烷磺酸钠和N-2-羟基十二烷基-N-甲基牛磺酸钠。
可任选使用的适合的两性离子洗涤剂活性化合物是具有8-18个碳原子的脂烃基和被阴离子型水增溶基取代的脂烃基的脂肪族季铵、锍和鏻化合物的衍生物，例如3-(N-N-二甲基-N-十六烷基铵)丙烷-1-磺酸盐甜菜碱、3-(十二烷基甲基锍)丙烷-1-磺酸盐甜菜碱和3-(十六烷基甲基鏻)乙烷磺酸盐甜菜碱。
现在将仅参考以下非限制性实施例通过举例进一步描述本发明，所述实施例尤其显示了本发明方法制备的组合物和非本发明方法制备的组合物的比较结果。
实施例
实施例1-7
制备皂条
将用常规方法制备的皂坯与结构化剂如滑石(实施例1)或A-凝胶+滑石(实施例2)或胶体氢氧化铝磷酸盐络合物(Alphos，实施例3)混合，所述氢氧化铝磷酸盐络合物是单独在一个高剪切混合机中于80℃下通过含铝碱性材料如铝酸钠与85％的磷酸反应而制得，所述铝酸钠固含量为40％，其中Al2O3与Na2O的比为1∶1。加入次要和其它的组分并混合。用常规方法将皂条挤压成形。皂条配方列在表1中。
用以下方法试验如上所述制备的样品的硬度(针入度值)和密度。
针入度值(PV)
使用锥形针入度计测量显示皂条硬度的针入度值；典型仪器的明细以及测量方法如下。
锥形针入度计
制造商：Adair Dutt & Company，孟买
测量范围：0-40毫米
检验等级：20，以5为一级
测量方法：让搁在试验样品上的整个装置(由针入度计针和标准锤组成)自由下降，从而在指定的一段时间内刺入试验物达到一个具体的距离，按照最接近的1/10mm读出这一距离。重复这一操作至少3次后计算平均值。
皂条的密度
用标准方法测量并用以下公式计算皂条的密度：
密度(g/cm3)＝皂条重量(g)/体积(cm3)
                          表1
                  实施例1        实施例2         实施例3皂                    44.5           44.5            45.5液体增效剂即AOS       4              4               4游离水分              12.5           12.5            12.5结构化剂(37％)        滑石           A-凝胶+滑       Alphos次要成分              2              2               2产物特性密度                  1.362          1.346           1.224针入度值(mm)          32.4           28.8            11.5
表1的数据显示：使用Alphos作为结构化助剂有可能获得具有改善硬度的较低密度皂条。
加入液体增效剂：
如上所述制备列于表2的配方，但是加入较高含量的液体增效剂。使用针入度计按上述方法试验皂条的硬度。
                          表2
                  实施例4     实施例5    实施例6    实施例7皂                    44.5        44.5       44.5       44.5液体增效剂即AOS(1)    9           11         7          7Alphos                32          30         -          -A-凝胶+滑石           -           -          34         -水分                  12.5        12.5       12.5       12.5滑石                  -           -          -          34次要成分              2           2          2          2产物特性针入度值              25          21.6       ＞70，     ＞70，
                                         不可处理   不可处理
(1)α-烯烃磺酸盐
表2的数据显示：当使用Alphos对皂条进行结构化时，有可能加入较高含量的液体增效剂。使用常规结构化体系不可能加入含量＞7％的液体增效剂。加入非皂洗涤剂活性物能改善起泡、触感及其它使用性能而对皮肤更温和。将Alphos用作结构化体系的另一个重要好处是，配方性能在硬水条件和软水条件下都很好。
实施例8-9
制备皂条的方法
a.先有技术的方法(实施例8)
在调料锅里于80-85℃下将一些脂肪酸的混合物熔融并且用40％的铝酸钠溶液中和，这样制备一批肥皂。所述铝酸钠溶液是通过将固体氧化铝三水合物在90-95℃下溶解在氢氧化钠溶液中来制备的。加入额外的水使调料锅中的水分含量为约36％。在真空下将肥皂物质喷雾干燥达到所需要的水分，并形成面条状。在sigma混合机中将细皂条与滑石、香料、颜料、二氧化钛混合，并两次通过一个三联辊轧机。在真空下模压已碾碎的碎片，形成坯。切割这些坯并且捣成饼。
b.本发明的方法(实施例9)
将熔融的脂肪酸混合物在80-85℃下和磷酸以6.66的TFM：磷酸的比加入到一个高剪切混合机中，并用40％的铝酸钠溶液中和，这样制备一批肥皂。在sigma混合机中将得到的物质与次要成分、香料、颜料和二氧化钛混合，并两次通过一个三联辊轧机。在真空下模压已碾碎的碎片，形成坯。切割这些坯并且捣成饼。
如以上实施例1中所述的方法试验如上所述制备的样品的硬度(针入度值)，并通过以下方法试验其触感(砂砾感)。
触感
由一个训练有素的专家小组在冷水里进行标准洗涤过程，以便判断砂砾感。根据1-10的等级给出评分，评分1指触感最好而10指触感最差。具有令人满意的质量的香皂通常触感得分为7.0-8.3。
                            表1组成wt％                 实施例8                实施例9肥皂                       44.5                  44.5液体增效剂即AOS            4                     4结构化剂(37％)             A-凝胶(8％)           Alphos(当量含量)                 +滑石(29％)水分                       12.5                  12.5次要成分                   2                     2产物特性针入度值                 28.8                 11.5触感                     7.6                  7.6
列出的数据显示，在相似的肥皂和水分含量下，具有Alphos的本发明的皂条会产生更硬的产品，同时给予同等的感官感觉。在上述组合物中不能将A-凝胶含量增加到超过8％，因此使用这种结构化剂不能进一步改善皂条的硬度。

Claims (13)

1.一种低总脂肪物质的复合皂组合物，其含有15-70％的总脂肪物质，0.5-40％的胶体氢氧化铝-磷酸盐络合物和10-50％的水。
2.权利要求1的皂条，其中所述组合物另外含有5-60％的增效剂。
3.权利要求1或2的皂条，其中所述组合物的碘值为0-110。
4.前述任一项权利要求的皂条，其中所述胶体氢氧化铝-磷酸盐络合物是从一种含铝碱性材料制备得到的。
5.权利要求4的皂条，其中所述含铝碱性材料是铝酸钠，其固含量为20-55％，并且Al2O3与Na2O的比为0.5-1.55∶1。
6.权利要求5的皂条，其中所述含铝碱性材料与磷酸在25-95℃的温度下混合。
7.一种制备低总脂肪酸的复合皂的方法，所述复合皂含有15-70％的总脂肪物质，0.5-40％的胶体氢氧化铝-磷酸盐络合物和10-55％的水，所述方法包括以下步骤：
a.在25-95℃的温度下使一种或多种脂肪或脂肪酸的混合物与磷酸和一种碱性含铝材料反应，得到氢氧化铝-磷酸盐络合物和肥皂；
b.向络合物和肥皂的混合物中加入水；
c.将(b)的产物转变成皂条。
8.权利要求7的方法，其中所述含铝碱性材料是铝酸钠。
9.权利要求7或8的方法，其中所述铝酸钠的固含量为20-55％。
10.权利要求7-9任一项的方法，其中Al2O3与Na2O的比为0.5-1.55∶1。
11.权利要求7-10任一项的方法，其中所述氢氧化铝-磷酸盐络合物的粒径是0.1-25微米。
12.权利要求7-11任一项的方法，其中所述方法是在高剪切捏合混合机里进行的。
13.权利要求7-12任一项的方法，其中Al2O3与磷酸的比为0.4-2.4∶1。
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