JP2015527451A - 安定化多相水性組成物 - Google Patents

Abstract

水性多相組成物が、セルロースエーテルとナノ結晶セルロースとの混合物を使用して安定化される。多相組成物は、水中に分散された粒子、水中油型エマルション、泡沫、及びこれらの系の組合せを含んでよい。前記混合物は、水性塗料系、パーソナルケア製品、例えば、水中油型エマルションとして形成されるシャンプー及び洗剤、並びに起泡性製品、例えば、洗剤、シャンプー、別のパーソナルケア製品、及び食用組成物、例えば、ホイップクリーム代替物を安定化するために使用することができる。さらにまた、この混合物は、これらの多相組成物の多くにおいて界面活性剤の必要性を低減または排除することができる。

Description

本発明は、米国特許法第119条(e)の定めにより、2012年7月31日に出願された米国仮出願61/677,582号に基づく優先権を主張する。なお、この仮出願の内容は、参照により本明細書中に援用される。

本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念は、泡沫の形態で液体中の安定化された気体、液体中に懸濁された固体、並びに、エマルションの形態で水中に乳化された油もしくはその逆のものの組合せを含む、多相系に関する。一般的に、粒子は、液体から分離または沈降する。しかしながら、液体の高粘度により、分散した粒子の懸濁状態での維持を促進することができる。分散剤もまた、固体を懸濁状態に維持するために使用することができる。

米国特許第８，１０５，４３０号明細書

同様に、油は一般的に水から分離しがちであるが、様々な助剤、特に、様々な界面活性剤を用いて安定化させることができる。多くの応用においては、特定の界面活性剤が望ましくないとされうる。例えば、所定の応用では、アニオン性界面活性剤は刺激性となりうる。食品では、多くの場合に化学的添加剤を最少化することが望ましい。泡沫はまた、安定でなければ迅速に崩壊してしまう。

これらの多相系の多くに、セルロースエーテルを添加して安定性をもたらし、特に粘度を増大させることができる。典型的には、セルロースエーテルは、水中油型組成物のためのレオロジー調整剤として使用され、これらは粘度を増大させるために多くの水中油型組成物中に存在する。これらは、粘度を増大させるために起泡性組成物中に存在しても良い。ほとんどの場合、これらの主要な機能は粘度の増大であるが、その構造中に存在する十分な疎水特性のために、エマルション／泡沫の共安定剤としても機能しうる場合が、ごく稀にだがある。

ナノ結晶セルロースは、機械的処理で混合したセルロースの酸加水分解物によって生成されることのできるセルロースの結晶部分である。これらナノメートルサイズのセルロース粒子は、本来は結晶であり、水に不溶性であり、安定で、化学的に不活性であり、且つ生理的に不活性であると共に、魅力的な結合特性を有する。

例となる図、実験、結果、及び検査法の例示によって本発明概念の少なくとも一つの実施態様を詳細に説明する前に、当然ながら、本発明概念は、その応用において、以下の発明の詳細な説明に記載されるか、あるいは図面、実験、及び／または結果に示される、構造の詳細及び成分の設定には限定されない。本発明概念には別の実施態様が可能であり、様々な方法で実施されてよい。それ自体は、本明細書中で用いられる用語は、最大限広範な範囲及び意味を意図して用いられており、また、実施態様は例示を意図しており、包括的なものではない。また、当然ながら、本明細書中で用いられる用語は、説明を目的とするものであって限定ととらえられるべきでない。

本明細書中に特記のない限り、本願の特許請求の範囲及び明細書に記載される本発明概念に関して使用される科学的及び技術的用語は、当業者に通常理解される意味を有することとする。さらにまた、文脈により限定されない限りは、単数の用語は複数の用語を含み、複数の用語は単数の用語を含むものとする。一般的に、本明細書中に記載された化学に関して使用されている命名法及びその技術は、当技術分野で周知であり、通常使用されているものである。反応及び精製技術は、製造者の仕様書に従って、または当技術分野で通常行われているように、または本明細書中に記載のように実施される。本明細書中に記載される、分析化学、有機合成化学、並びに医薬品及び薬化学に関して使用される命名法、並びにその検査法及びその技術は、当技術分野で周知であり、通常使用されているものである。標準的な方法が、化学合成、化学分析、薬剤調合、製剤化、及び送達、並びに患者の治療に用いられる。

本明細書中において言及される全ての特許掲載公報、公開特許公報、及び非特許文献は、本願明細書及び特許請求の範囲に記載された本発明概念が関連する、当業者の技術レベルを示すものである。本明細書の如何なる部分において言及される特許掲載公報、公開特許公報、及び非特許文献も、それぞれ個別の特許または公報が具体的且つ個別に参照のために援用される旨が記載されている場合と同程度に、全て参照により本明細書中に援用される。

本願明細書及び特許請求の範囲中に記載される全ての組成物及び／または方法は、本開示を踏まえれば過度の実験を行うことなく製造及び実施することができる。本発明の組成物及び方法が好ましい実施態様に関して記載される一方で、当業者には、本明細書中に記載されるこうした組成物及び／または方法に、及び前記方法の工程または一連の工程に、本発明の概念、精神、及び範囲を逸脱することなく変更を適用してもよいことが明らかであろう。当業者には明らかなこうした同等の代用品及び変更は、特許請求の範囲の記載に定義される本発明概念の精神、範囲、及び概念の範疇であると見なされる。

本開示に使用される以下の用語は、特記のない限り、以下の意味を有すると解される。

本明細書及び特許請求の範囲中で「含む」なる語と併用される「一の」もしくは「一つの」なる語は、「一」を意味するが、さらに「一つ以上」、「少なくとも一つ」、及び「一つまたはそれ以上」の意味とも一致する。特許請求の範囲中の「または」なる語は、本開示が代替物及び「及び／または」のみに言及する定義を支持する一方で、代替物のみに言及する旨の明確な特記があるか、または代替物が互いに矛盾しない限り、「及び／または」を意味して使用される。本願全体を通して、「約」なる語は、値を測定するために使用される装置及び方法の固有の誤差変動、及び／または被験体間に存在する差異を含む値を示すために使用される。「少なくとも一つ」なる語の使用は、１、並びに2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、100等を含むがこれらに限定されない１より大きなあらゆる量を含む。「少なくとも一つ」なる語は、これに付随する語によって、100または1000以上にまで拡張されてよく、さらに、より大きな上限でも十分満足な結果が得られることから、100もしくは1000の量は限定的と見なされるべきでない。さらにまた、「X、Y、及びZの少なくとも一つ」なる語の使用は、X単独、Y単独、及びZ単独、並びにX、Y、及びZのあらゆる組み合わせを含むと理解されるであろう。

本明細書及び特許請求の範囲中で使用される通り、「含む（及び含むのあらゆる形態、例えば「含んでいる」など）」、「有する（及び有するのあらゆる形態、例えば「有している」など）」、「含有する（及び含有するのあらゆる形態、例えば「含有している」など）」、または「含有する（及び含有するのあらゆる形態、例えば「含有している」など）」の語は、包括的または無制限であり、付加的な、記載されていない要素または方法工程を排除するものではない。

「これらの組み合わせ」なる語は、この語に先立って列挙された事項の並べ替え及び組み合わせの全てを意味して使用される。例えば、「A、B、C、及びこれらの組み合わせ」は、A、B、C、AB、AC、BC、またはABC、さらに特定の文脈で順序が重要であるならば、BA、CA、CB、CBA、BCA、ACB、BAC、またはCABの少なくとも一つを含むことを企図する。この例に続き、明確に含まれるのは、一つ以上の事項または用語の繰り返しを含む組み合わせ、例えば、BB、AAA、MB、BBC、AAABCCCC、CBBAAA、CABABB等である。当業者であれば、典型的には、いかなる組み合わせの事項または用語の数にも、文脈から逆の事実が明らかでない限り制限のないことを理解するであろう。

本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念は、ナノ結晶セルロースと組み合わせた水溶性セルロースエーテルが多相系、特に水性多相系にとっての安定剤として作用し得るとの発見に基づく。特に、この組み合わせは、水性溶液並びに水中油型エマルション中に分散した固体粒子の安定化に使用することができる。更にまた、気体／液体泡沫系の安定化に使用することができる。

HEC-NCCで増粘した炭酸カルシウムの水中分散物を、NCCを含まないHEC製品と比較すると、前者が、低剪断粘度に増大を示す一方で、中程度剪断速度粘度においては変化しなかったことを示す図である。

本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念は、第一相、第二相、セルロースエーテル、及びナノ結晶セルロースを含むか、前記成分からなるか、または本質的に前記成分からなる安定化多相組成物を提供する。前記セルロースエーテルは、水溶性非イオン性及び／またはアニオン性セルロースエーテルであってよい。第一相は、液体であってよい。非限定的な一実施態様においては、前記液体は水であってよい。前記第二相は気体、固体、または液体であってよい。非限定的な一実施態様においては、前記気体は空気であってよく、前記固体は水懸濁性粒子であってよく、また前記液体は水不溶性有機液体であってよい。

セルロースは、地球上に最も豊富な生体高分子の一つであり、木、綿、麻、及び別の植物ベースの材料中に見られ、植物構造の主要な補強相として作用する。セルロースはまた、海藻、被嚢類動物、及び数種の細菌によっても合成されうる。これは、1-4βグリコシド結合によって結合した、グルコース反復単位のホモポリマーである。1-4β結合は直鎖状にセルロースを形成し、これは水素結合を介して互いに強度に相互作用する。その規則正しい構造及び強度な水素結合のために、セルロースポリマーは高度に結晶性であり、凝集して基礎構造及び微小繊維を形成する。微小繊維は次々に凝集してセルロース系繊維を形成する。

木または農業バイオマスから精製されたセルロースは、細菌の作用によって大幅に分解もしくは製造されうる。セルロース材料がナノサイズの繊維を含む場合には、かかる材料の特性はそのナノ繊維構造によって決定され、これらのポリマーはナノセルロースと呼称される。これらの用語は、本明細書中では同じ意味で用いられる。

一般的に、ナノセルロースは、ロッド形状の小繊維であり、長軸/直径比はおよそ20対200である。非限定的な一実施態様においては、ナノセルロースは約60nm未満の直径を有する。別の被限定的な一実施態様においては、ナノセルロースは約4nm乃至約15nmの直径、及び約150nm乃至約350nmの長軸を有する。結晶のサイズ及び形状はそれらの由来によって異なる。木由来のナノ結晶セルロースは、3乃至5nmの幅及び20乃至200nmの長軸を有する。別の原料、例えば綿など由来の別のナノ結晶セルロースは、若干異なる寸法を有する。

ナノセルロースは高い剛性、大きな比表面積、高い縦横比、低密度、及び、化学グラフト化及び修飾を促進し得る反応表面を有する。同時に、この材料は、多くの有機及び無機物質に対して不活性である。

セルロース繊維のナノスケール要素へのフィブリル化によるナノセルロースの製造には、強度の機械処理を要する。しかしながら、原材料及び加工度により、機械的フィブリル化に先立って化学処理を適用しても良い。一般的に、ナノセルロースの調製は、二つの方法、酸加水分解及び機械的除細動によって説明することができる。第一の方法では、ナノセルロースは、木の化学パルプまたは農業繊維から、酸加水分解により無定形領域を除去することによって調製することができ、これは次いでナノサイズの小繊維を産生する。加水分解条件は、生成するナノ結晶の特性に影響することが知られている。様々な酸もまた懸濁特性に影響する。ナノ結晶サイズ、寸法、及び形状もまた、セルロース源の性質によってある程度決定される。

酸加水分解は、厳密に制御された温度、撹拌及び時間の条件下で強酸を使用して実施することができる。酸の性質及び酸のセルロースに対する比もまた、ナノセルロースの調製に影響する重要なパラメーターである。酸の例には、以下に限定されるものではないが、硫酸、塩酸、リン酸、及び臭化水素酸が含まれる。加水分解温度は、室温から約70℃の範囲であってよく、対応する加水分解時間は、温度によって約30分から約12時間の範囲であってよい。加水分解の直後に、反応を止めるために懸濁液を希釈してよい。

非限定的な一実施態様においては、懸濁液は、反応を止めるために約5倍から約10倍に希釈してよい。その後、懸濁液を遠心分離し、水で一度洗浄し、再度遠心分離し、もう一度洗浄してよい。この処理は、酸含量を低減するために約4乃至5回繰り返してよい。再生セルロース透析チューブもしくは約12,000乃至14,000の分子量分画を有するSpectrum Spectra/Pro再生セルロース透析膜を使用し、蒸留水に対して懸濁液を、水のpHが一定の値、例えば、以下に限定するものではないが、約7.0のpH値に達するまで数日に亘って透析してよい。

セルロース結晶をさらに分散させ、そのサイズを低減するために、セルロース結晶の懸濁液を、超音波分解または高剪断マイクロフルイダイザーを通すことによって処理してよい。このように準備した材料は、ナノ結晶セルロース（NCC）、セルロースナノ結晶、セルロースナノ繊維、またはセルロースウィスカと呼称される。

第二の方法は、主に物理的な処理である。セルロース微小繊維または微小繊維化セルロースと呼称され、数十ナノメートル（nm）から数十マイクロメートル（μm）の直径を有する微小繊維の束を、高圧ホモジェナイジング及び粉砕処理を使用することによって生成させる。強度超音波処理を使用する新規な方法もまた、天然セルロース繊維から小繊維を単離するために使用されている。高強度超音波は、非常に強度の機械的振動力を生み出すことができるため、超音波の流体力の作用により、バイオマスからのセルロース小繊維の分離が可能である。この方法により、約60nm未満、より好ましくは約4nm乃至約15nmの直径及び1000nm未満の長軸を有する微小繊維化セルロースが製造される。微小繊維化セルロースには、さらなる化学、酵素、及び／または機械処理を任意に行ってよい。ナノ結晶セルロースを調製するためのいずれの方法も、米国特許第８，１０５，４３０号明細書に記載されており、その開示内容全体を参照のために本明細書に援用することとする。

多相系を安定化するために、ナノ結晶セルロースを、セルロースエーテルと組み合わせてよい。非イオン性及びアニオン性の水溶性セルロースエーテルが、本明細書及び特許請求の範囲に記載された本発明概念における使用に適切である。このセルロースエーテルには、以下に限定されるものではないが、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、セチルヒドロキシエチルセルロース、及びこれらの組み合わせが含まれる。これら組み合わせは、安定化の改善のために多相系に直接添加することができる。

（分散粒子）
液体、特に水性媒質中に分散した粒子を安定化するために、ナノ結晶セルロース及びセルロースエーテルを、好ましくは脱イオン水中で互いに混合する。一般的に、セルロースエーテルのナノ結晶セルロースに対する比は、質量にして約10:1から約1:10の範囲内であってよい。非限定的な一実施態様では、前記比は約4:1乃至約1:1の範囲内であってよい。

水性系に添加されるナノ結晶セルロース及びセルロースエーテルの量は、液体中に懸濁させようとする粒子の濃度並びに最終用途の要求によって変更されうる。一般的に、前記組み合わせの約0.5乃至約5質量％を、水性製剤に添加してよい。一般的に、こうした製剤は、約1乃至約70質量％の不溶性粒子を含んでよい。

水性系に分散される粒子は、一般的に比較的に小さな、例えば、以下に限定されるものではないが、約100ミクロン未満の粒径を有する。本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念は、多種多様な様々な粒子、例えば着色剤、例えば、以下に限定されるものではないが、二酸化チタン、ルチル、粘土粒子、水不溶性無機塩、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、鉱物、充填剤等を安定化するために使用することができる。

本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念における使用のための特段の応用の一つは、水ベースのまたはラテックス塗料の製剤の安定化である。これらの製剤は、典型的には比較的に粘性である。高粘度は、顔料及び粒状充填剤の安定化を助ける。多くの応用において、製剤は使用に先立ってさらに希釈される。この希釈工程によって粘度は低減し、よって塗料製剤の安定性も低減する。以下に詳説される通り、本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念は、「モデル」塗料製剤の分散物をもたらし、これは通常の濃度で安定であり、さらに希釈しても安定である。さらにまた、この分散物または「モデル」塗料の安定性は、こうした組成物中にポリマーが単独で使用される場合のように、中程度の剪断速度粘度の増大によって達成されるのではない。

水ベースのコーティング組成物が調製され、適用及び末端コーティング特性が達成される。コーティング成分には、結合剤、顔料、増量剤、ポリマー、界面活性剤、合着剤（coalescents）、中和剤、水等が含まれる。顔料（例えば、二酸化チタン）、無機着色料及び増量剤（例えば、粘土及び炭酸カルシウム）は、コーティング製剤に導入されて、色、堅牢性、テクスチャー、及び別の特性の隠蔽に役立つ粒状固体である。前記結合剤は、フィルム形成性ラテックスポリマー（例えば、アクリルポリマー、スチレンアクリルポリマー、ビニルアクリルポリマー、ビニルアセテートポリマー等）である。液体コーティングが表面に適用されて乾燥すると、このフィルム形成性結合剤ポリマーは、表面に結合すると共に、存在するあらゆる顔料及び増量剤を含む前記塗料の全ての不揮発性成分を互いに結合させるフィルム（例えば、乾燥コーティング）の形成に役立つ。前記結合剤ポリマーは、接着及び光沢をもたらし、これは、耐久性、柔軟性、及び剛性のために非常に重要である。

レオロジー調整ポリマー、分散物、界面活性剤、起泡制御剤、及び合着剤を使用して、製造方法、「缶中安定性（”in-can stability”）」、適用特性、表面湿潤、流動性、及び水平（leveling）特性等が最適化される。さらに、コーティング製剤に添加される様々な他の添加剤、例えば、乳化剤、接着促進剤、UV安定化剤、殺生物剤もある。ナノ結晶セルロースは、セルロースエーテルと組み合わせて、液体塗料製剤中に分散された粒子を安定化するために使用することができる。

セルロースエーテルと組み合わせたナノ結晶セルロースの安定化効果を試験するために、炭酸カルシウム粒子の水性分散物を、ヒドロキシエチルセルロース（HEC）とナノ結晶セルロースとの水性分散物（約2:1の質量比）と混合し、低剪断速度粘度及び中程度剪断速度粘度を評価した。使用されたHECは、Ashland Inc.より入手可能なNatrosol(登録商標)250 HR/HHR、PC等級であった。使用された炭酸カルシウムは、約38乃至約45ミクロンの粒径を有するMicroWhite 100であり、水性製剤は、約0.2質量％のピロリン酸テトラナトリウムを含んでいた。塗料中の顔料の粒径は、一般的に数十ナノメートルから凝集した状態のミクロンに亘った。炭酸カルシウムの濃度は、約60％であった。

第一に、HEC及びNCCの水性粘性分散物を、前記二成分を脱イオン水中で混合することにより生成させた。その後炭酸カルシウムをこの粘性分散物に加えて混合物を形成し、この混合物をスパチュラで約3乃至約5分間に亘って撹拌した。生成した組成物を、少量ずつの軟／脱イオン水で所望の濃度に希釈した。約四時間後に離漿を評価し、強度固化／顔料沈降を、約24時間後に評価した。離漿には、分散物から排出されたかまたは容器上部に上がってきた水分が含まれていないか探すことになる。強度固化は、木製の舌圧子を分散物に入れて撹拌することによって試験した。有益な強度固化結果は、木製圧子につく大量の残渣であってよい。

約60%の炭酸カルシウム、約1%のヒドロキシエチルセルロース（Natrosol(登録商標)250 HHR-P、Ashland Inc.より入手可能）を含む安定な炭酸カルシウム分散物は、ナノ結晶を生成させなかった。脱イオン水で40%に希釈したところ、4時間後に離漿が観察された。

上記と同様の、これもナノ結晶セルロースをもたらさない分散物を生成させ、その後11%に希釈した。離漿も強度固化も観察されなかった。28%に希釈した場合も、離漿も強度固化も観察されなかった。しかしながら、40体積％に希釈したところ、離漿が観察された。

約1%のヒドロキシセルロース（Natrosol(登録商標)250 HHR-P等級）及び約0.5％のナノ結晶セルロースと約60%の炭酸カルシウムの混合物を調製して安定な分散物を生成させた。この分散物を40%に希釈したところ、離漿も強度固化も観察されなかった。約0.67%のヒドロキシセルロース（Natrosol(登録商標)250 HHR-P等級）及び約0.33％のナノ結晶セルロースを含む同様の分散物を約40%に希釈したところ、離漿も強度固化も観察されず、安定であった。

約1%のヒドロキシセルロース（Natrosol(登録商標)250 HHR-P等級）及び約0.5％のナノ結晶セルロースと約60%の炭酸カルシウム及び水の分散物を今回は58%に希釈したところ、離漿も強度固化も示さない分散物が産生した。別の実施例では、約0.67%のヒドロキシセルロース（Natrosol(登録商標)250HR）及び約0.33％のナノ結晶セルロースを含む同様の分散物を約40%に希釈したところ、離漿も強度固化も示さず安定であった。図１は、HEC-NCCで増粘した炭酸カルシウムの水中分散物が、NCCを含まないHEC製品と比較すると、低剪断粘度に増大を示す一方で、中程度剪断速度粘度には変化が観察されなかったことを示す。

これらの試験は、セルロースエーテル／ナノ結晶セルロース混合物が、不溶性粒子の水性分散物の希釈耐性を改善することができ、低剪断速度粘度のみを選択的に増大させる一方で中程度の剪断速度粘度には影響しないことを立証する。これにより、セルロースエーテル／ナノ結晶セルロースに基づく分散物及び「モデル」塗料の生成が可能になり、これは安定性の喪失なしに更に希釈することができ、塗料の中程度剪断速度粘度もしくはKU値に望ましからぬ増大を引き起こすことなく製剤化することができる。

（水中油型エマルション）
ナノ結晶セルロースは、アルキルセルロースエーテルポリマーと混合して、水中の水不溶性有機液体の安定化エマルション、例えば、以下に限定されるものではないが、水中油型エマルションを形成することができる。こうしたエマルションは、約50%未満の有機液体、一般的には約1%乃至約30%、最も一般的には約10%乃至約30%、より典型的には約20%乃至約30%の有機液体もしくは油を含んでよい。これは、当然ながら、最終用途の要求並びに特定の有機液体によって変動しうる。

これらのエマルションは、一般的に、約0.1乃至約20質量パーセントのアルキルセルロースエーテル及び約0.01乃至約10質量パーセントのナノ結晶セルロースを含んでよい。非限定的な一実施態様では、エマルションは、約0.5乃至約5パーセントのアルキルセルロースエーテルを含む。一般的に、セルロースエーテルのナノ結晶セルロースに対する質量比は、約10:1乃至約1:10であってよい。非限定的な一実施態様では、前記比は、約4:1乃至約1:4であってよい。別の非限定的な一実施態様では、前記比は、約4:1乃至約1:1であってよい。

一般的に、アルキルセルロースエーテルには、以下に限定されるものではないが、エチルヒドロキシセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、セチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、及びヒドロキシエチルセルロースなどが含まれる。

典型的には、前記エマルションは、約0.3質量％のナノ結晶セルロース、より好ましくは、約0.4質量％以上、特に約0.5質量％のナノ結晶セルロースを含んでよい。非限定的な一実施態様においては、エマルションは、約0.3％乃至約1％のナノ結晶セルロースを含む。

NCC／アルキルセルロースエーテル混合物は、パーソナルケア製品、家庭用品、カーケア製品、及びワックス、殺虫剤、除草剤、及び別の工業用エマルションを含む多様な水中油型エマルションの安定化に使用することができる。

パーソナルケア製品のための典型的な水中油型エマルションには、界面活性剤、特にアニオン性界面活性剤が、エマルションの安定化のために添加される。しかしながら、ナノ結晶セルロースの使用により、存在する界面活性剤の量を低減することができ、多くの場合にはアニオン性界面活性剤を排除することができる。好ましくは、前記組成物は、約1%未満のアニオン性界面活性剤を含み、好ましい場合には、本質的に界面活性剤を含まない

別の乳化剤、例えば非イオン性乳化剤などを、NCC／アルキルセルロースエーテル混合物と組み合わせて使用することができる。非イオン性乳化剤の例には、以下に限定されるものではないが、脂肪アルコール、ステアレス-n、及びセテアレス-nが含まれる。

前記組成物は、少なくとも一つの活性パーソナルケア活性剤もしくは有効成分を含む場合は、パーソナルケア製品である。パーソナルケア活性剤もしくは有効成分には、以下に限定されるものではないが、鎮痛剤、麻酔剤、抗生剤、抗真菌剤、防腐剤、フケ防止剤、抗菌剤、ビタミン、ホルモン、下痢止め剤、コルチコステロイド、抗炎症剤、血管拡張剤、核（karyolitic）剤、ドライアイ組成物、創傷治癒剤、感染防止剤、UV吸収剤、保湿剤、湿潤剤、皮膚軟化剤、潤滑剤、軟化、毛もつれ解除、縮毛矯正剤、毛髪彫刻（hair sculpturing）、脱毛、死んだ皮膚細胞除去、並びに溶媒、希釈剤、助剤、及び別の成分、例えば、水、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、高級アルコール、グリセリン、ソルビトール、鉱油、保存料、界面活性剤、噴射剤、香料、精油、及び増粘剤が含まれる。こうした組成物には、油、例えば、鉱油、植物由来の油、エステル、合成ワックス、及びシリコーンが、典型的に使用される。

パーソナルケア組成物は、ヘアケア、スキンケア、サンケア、ネイルケア、及びオーラルケア組成物を含んでよい。本発明によるパーソナルケア製品中のパーソナルケア活性剤もしくは有効成分の例には、以下に限定されるものではないが、
１）香料の形態で嗅覚応答を引き起こす香水、及び、香料反応をもたらすことに加えて身体の悪臭を低減することのできる脱臭香水；
２）皮膚冷却剤、例えば、メントール、メンチルアセテート、メンチルピロリドンカルボキシレート N-エチル-メンタン-3-カルボキサミド、並びにメントールの他の誘導体であって、皮膚への冷却感覚の形態で触覚応答を引き起こすもの；
３）皮膚の滑らかさの増大として触覚応答を引き起こす、皮膚軟化剤、例えば、イソプロピルミリステート、シリコーン材料、鉱油、及び植物油；
４）香水以外の脱臭剤であって、その作用が、特に身体の悪臭の発生原因となる皮膚表面の微生物叢のレベルを低減または排除することであるもの。香水以外の脱臭剤の前駆体もまた使用可能である；
５）制汗活性剤であって、その作用が、皮膚表面の汗の出現を低減または排除することであるもの；
６）保湿剤であって、湿分の添加または皮膚からの湿分蒸発の防止によって皮膚に湿分を維持するもの；
７）皮膚及び髪をUV及び太陽からの他の有害な光線から保護するサンスクリーン活性剤。本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念によれば、治療上の有効量は、通常、組成物の質量の約0.01乃至約10質量％、好ましくは約0.1乃至約5質量％であってよい；
８）ヘアートリートメント剤であって、髪をコンディショニングし、髪を清浄化し、髪のもつれを解き、スタイリング剤、ボリューム付加剤、及び光沢剤、色保持剤、老け防止剤、養毛剤、ヘアダイ、及び顔料、髪用香水、縮毛矯正剤、髪用漂白剤、髪用保湿剤、ヘアーオイルトリートメント剤、及び縮れ防止剤として作用するもの；
９）オーラルケア剤、例えば、歯磨きペースト、歯磨き剤、及びマウスウォッシュであって、歯及び歯肉を正常化し、白くし、脱臭し、且つ保護するもの；
が含まれる。

本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念においては、前記組成物は、家庭用ケア組成物中に使用してよい。家庭用ケア組成物は、水及び少なくとも一つの家庭用活性ケア剤または有効成分を更に含んでよい。家庭用活性ケア剤または有効成分は、使用者に幾分かの利点を提供するはずである。適切に配合される活性剤または有効成分の例は、以下に限定されるものではないが、
１）香料の形態で嗅覚応答を引き起こす香水、及び、香料反応をもたらすことに加えて身体の悪臭を低減することのできる脱臭香水；
２）防虫剤であって、その作用が、昆虫を特定の領域から排除するかまたはその皮膚への攻撃を防ぐことであるもの；
３）ペット脱臭剤または殺虫剤、例えば、ペットの臭気を低減するピレトリン；
４）ペットのシャンプー剤及び活性剤であって、その作用が、皮膚及び毛の表面から塵、異物、及び細菌を除去することであるもの；
５）細菌、塵、脂、及び油を皮膚から除去し、皮膚を殺菌し、皮膚をコンディショニングする、工業等級の固形石鹸、シャワーゲル、及び液体石鹸活性剤；
６）家庭または公共施設において細菌を殺す又はその成長を妨げる感染防止成分；
７）洗濯用柔軟活性剤であって、静電気を低減し、生地の肌触りをより柔らかにするもの；
８）生地の手入れの、洗浄、濯ぎ、及び乾燥のサイクル中の色の喪失を低減する、洗濯または洗剤または生地柔軟剤；
９）便器洗浄剤であって、汚れを除去し、細菌を殺し、脱臭するもの；並びに
１０）生地の外観を向上させる生地のサイジング剤；
が含まれる。

パーソナルケア及び家庭用ケア活性成分または有効成分の上記リストは、例に過ぎず、使用可能な活性成分または有効成分の完全なリストではない。これらのタイプの製品中に使用される他の成分は、当分野において周知である。従来使用されている上記成分に加えて、本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念による組成物は、着色剤、保存料、酸化防止剤、栄養補給剤、αもしくはβヒドロキシ酸、活性増強剤、乳化剤、機能性ポリマー、1-6の炭素原子を有するアルコール、脂肪または脂肪性化合物、抗菌化合物、亜鉛、ピリチオン、シリコーン材料、炭化水素ポリマー、皮膚軟化剤、油、界面活性剤、薬剤、風味剤、香料、懸濁剤、及びこれらの混合物等の成分を任意に含んでよい。

セルロースエーテル及びナノ結晶セルロースの、水中油型エマルションを安定化する性能を試験するために、約10%の白色鉱油、1%の保存料、0.9%の疎水変性ヒドロキシエチルセルロース（Ashland Inc.より入手可能なNatrosol(登録商標) Plus 330 CS）、及び、約0.1%乃至約0.5%の変量のナノ結晶セルロースから、水中油型エマルションを生成させた。残量は水であった。約0.1%及び約0.2%のナノ結晶セルロース濃度では、水中油型エマルションは比較的に不安定であった。約0.3%のナノ結晶セルロース濃度では、安定性は増大した。約0.4%及び約0.4%のナノ結晶セルロース濃度では、エマルションは安定であった。これらのエマルションはローション様の外観を有して均一であり、時間の経過と共に退色することもpHの変化もなかった。これらのエマルションは、約45℃の温度で少なくとも約４週間に亘って安定であり、皮膚に容易に適用されて非脂性の肌触りをもたらした。約1.5%及び約2%の疎水変性ヒドロキシエチルセルロースを用い、ナノ結晶セルロースを用いずに製造された水中油型エマルションは、安定ではなかった。

（泡沫）
ナノ結晶セルロースは、水溶性セルロースエーテルと組み合わせて、泡沫の安定化に使用することができる。セルロースエーテル／ナノ結晶セルロース混合物は、脱イオン水中に分散させて、発泡性水性液体と混合してよい。

発泡性水性液体には、水、及び泡沫を生成し得る組成物を含んでよい。油、脂、脂肪酸、界面活性剤、タンパク質、並びにその他多くの、泡沫を生成し得る多種多様な組成物がある。ナノ結晶セルロースと適合性であるあらゆる泡沫生成剤を、本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念において使用してよい。

泡沫組成物は、多種多様な消費者製品及び／または工業製品を含んでよい。これらは、例えば、以下に限定されるものではないが、食品、例えばホイップクリーム；ホイップクリーム代替物；ヒト用及びペット用のシャンプー；及び洗車用または別の応用のための洗剤を含んでよい。

一般的に、NCC及びセルロースエーテルの濃度は、最終用途の応用によって様々に異なる。約0.25質量%乃至1.0質量%のセルロースエーテル濃度を、本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明概念の発泡性組成物に使用することができる。非限定的な一実施態様において、セルロースエーテルの濃度は、約0.5乃至約0.75%であってよい。

一般的に、ナノ結晶セルロースの濃度は、約0.1乃至約1%であってよい。非限定的な一実施態様では、ナノ結晶セルロースの濃度は、約0.25乃至約0.5%であってよい。

ナノ結晶セルロース／セルロースエーテル混合物の泡沫安定化を試験するために、約12%のラウリル硫酸ナトリウムを約2%のコカミドプロピルベタインと共に含む、例となる泡沫形成溶液を調製し、次いでこれを脱イオン水中に活性剤の合計が1%になるまで希釈した。これをヒドロキシエチルセルロース、（Natrosol(登録商標)250 HRとしてAshland Inc.より市販品を入手可能な中程度粘度ヒドロキシエチルセルロース）、ナノ結晶セルロース、及びこれらの混合物であって、各成分の濃度が様々である分散物を調製するための液体媒質として使用した。

試験溶液／分散物を、Waring Blenderで泡立てて泡沫を生成させた。この泡沫を、即座に20メッシュの篩上の漏斗に注いだ。流出に要した時間を記録した。表１に示される通り、セルロースエーテルもナノ結晶セルロースも含まない試験溶液が約37秒間保持される安定な泡沫を生成した一方で、ナノ結晶セルロースを単独で、またはセルロースエーテルを単独で用いたところ（いずれの場合も水中0.75%で試験した）、安定性が低減された。安定性は、セルロースエーテル単独またはナノ結晶セルロース単独の場合と比較して、0.25%のセルロースエーテルが0.25%のナノ結晶セルロースと組み合わせて使用された場合に改善された。時間は15秒であったが、これは界面活性剤の電荷がナノ結晶セルロースの安定性を低減したか、または安全性を破壊したと考えられる。しかしながら、試験溶液にアニオン性界面活性剤が使用された場合でさえも、0.5%のセルロースエーテル及び0.5%のナノ結晶セルロースが使用された場合には、泡沫安定性は2分間以上を記録した。

これらの結果は、水溶性セルロースエーテルのナノ結晶セルロースとの組み合わせが、多種多様な多相系、例えば、以下に限定されるものではないが、水ベースの分散物／モデル塗料の場合のような粒子／水系、水中油型エマルション、例えば、シャンプー、洗剤等、並びに、多種多様な製品、例えば、ホイップクリーム代替物製品、シェービングクリーム、油の有無によらず生成された洗剤の場合等の泡沫を安定化できることを示す。

むろん、開示された情報を詳説するために、成分または手順のあらゆる想到され得る組み合わせを記載することはできないが、当業者であれば、開示された情報に多数の更なる組み合わせ及び並べ替えが可能であることを認識することができる。したがって、開示された情報は、本願特許請求の範囲の記載の精神及び範囲に含まれるこうした全ての交代、修正、及び変更を包含することを企図する。

Claims (28)

1. 第一相、第二相、水溶性非イオン性セルロースエーテル、及びナノセルロースを含み、前記ナノ結晶セルロースは約20乃至約200の直径に対する長軸を有し、前記ナノ結晶セルロースの直径は約60ナノメートル未満である、安定化多相組成物。
2. 前記第一相が、水を含む、請求項１に記載の安定化多相組成物。
3. 前記第二相が、気体、水懸濁性粒子、水不溶性有機液体、及びこれらの混合物から成る群より選択される、請求項１に記載の安定化多相組成物。
4. 前記第二相が、油を含む、請求項２に記載の安定化多相組成物。
5. 界面活性剤を含まない、請求項４に記載の安定化多相組成物。
6. 界面活性剤を更に含む、請求項４に記載の安定化多相組成物。
7. 約０．１％〜約２０％のアルキルセルロースエーテルを含む、請求項４に記載の安定化多相組成物。
8. 約０．３％〜約１％のナノ結晶セルロースを含む、請求項７に記載の安定化多相組成物。
9. 前記セルロースエーテルが、メチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、セチルヒドロキシセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、及びヒドロキシエチルセルロースから成る群より選択される、請求項４に記載の安定化多相組成物。
10. 約１％〜約３０％の油を含む、請求項４に記載の安定化多相組成物。
11. パーソナルケア製品である、請求項４に記載の安定化多相組成物。
12. 前記パーソナルケア製品がパーソナルケア活性化合物を更に含む、請求項１１に記載の安定化多相組成物。
13. 前記パーソナルケア製品がシャンプーである、請求項１１に記載の安定化多相組成物。
14. 前記多相が食品である、請求項４に記載の安定化多相組成物。
15. 前記油が、鉱物油、植物から誘導された合成ワックス、エステル、及びシリコーンから成る群より選択される、安定化多相組成物。
16. 前記第二相が不溶性粒子を含む、請求項２に記載の安定化多相組成物。
17. 前記不溶性粒子が、顔料、不活性充填材、及び着色剤から成る群より選択される、請求項１６に記載の安定化多相組成物。
18. 前記不溶性粒子が、二酸化チタン、炭酸カルシウム、ルチル、粘土、及び酸化亜鉛からなる群より選択される、請求項１６に記載の安定化多相組成物。
19. 前記セルロースエーテルが、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、及びセチルヒドロキシエチルセルロースから成る群より選択される、請求項１６に記載の安定化多相組成物。
20. フィルム形成性ラテックスポリマーを更に含む、請求項１６に記載の安定化多相組成物。
21. 塗料である、請求項１６に記載の安定化多相組成物。
22. セルロースエーテルとナノ結晶セルロースを混合してブレンドを形成させる工程、このブレンドを水に添加して分散物を形成させる工程、この分散物に不溶性粒状物質を混合する工程を含む、不溶性粒状物質の水中での安定化方法。
23. 前記第二相が気体である、請求項１に記載の安定化多相組成物。
24. 泡沫生成剤を更に含む、請求項２３に記載の安定化多相組成物。
25. 前記気体が空気である、請求項２３に記載の安定化多相組成物。
26. パーソナルケア製品である、請求項２３に記載の安定化多相組成物。
27. 前記第一相が油を含む、請求項２３に記載の安定化多相組成物。
28. 食品である、請求項２３に記載の安定化多相組成物。

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