JP2018513246A - エマルジョン安定化剤としてのバイオポリマーブレンド - Google Patents

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Abstract

エマルジョン安定化剤は、1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドを含み、1種またはそれ以上の前記セルロースエーテルまたは前記架橋加工デンプンは疎水性に改変されており、前記バイオポリマーブレンド中の前記セルロースエーテルの総量は50重量%以下である。本発明は、さらに、前記エマルジョン安定化剤と、特に水中油エマルジョンとを含む、エマルジョン組成物に関する。一実施形態において、前記エマルジョンは、パーソナルケア製剤における使用に適している。

Description

本発明は、エマルジョン安定化剤、およびエマルジョン安定化剤を含有するエマルジョンに関する。より具体的には、本発明は、1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の架橋加工デンプン(cross-linked, modified starches)とのバイオポリマーブレンドを含むエマルジョン安定化剤であって、1種またはそれ以上の前記セルロースエーテルおよび前記架橋加工デンプンが疎水性に改変されている、エマルジョン安定化剤に関する。
エマルジョン安定性は、市販用のエマルジョンに必要とされる長期保存を実現するために重要である。パーソナルケア産業において、長期安定性が要求されるエマルジョンとしては、例えば、ある種の日焼け止め、皮膚湿潤化製剤、スキンクリーム、およびヘアスタイリング製剤があげられ得る。これらの種類のパーソナルケア製剤において、低分子を含有する合成材料が、乳化剤として典型的に用いられてきた。しかしながら、ある種の低分子乳化剤は、刺激、毒性、および製剤中の化粧用機能材料との望ましくない相互作用を生じさせ得る。さらに、ある種の低分子乳化剤は、望ましい長期エマルジョン安定性を実現できないこともあり得る。
パーソナルケア組成物用のエマルジョン安定化剤は、パーソナルケア組成物に含有され得る塩に対して非感受性である結果、組成物を処方する者がパーソナルケア製剤に含有させる原料の選択において過度に制約を受けないことが望ましい。
特に皮膚に使用されるパーソナルケア製剤のためには、消費者にとって魅力的な触覚品質を持つエマルジョン安定化剤が望ましい。
デンプンおよびデンプン誘導体は、パーソナルケア製剤に望ましい触覚品質を与えることが公知である。このような製剤に用いられるデンプンは、約3%超の濃度でなければならず、そうでない場合、デンプンは、レトログラデーションとして知られる現象を経て、製剤から沈殿し得る。
セルロースおよびその誘導体は、乳化剤として働くことが公知であるが、パーソナルケア製品、特に皮膚に使用されるパーソナルケア製品の乳化剤として使用した場合、望ましくない触覚品質をもたらし得る。
本特許出願と同じ譲受人に譲渡された米国特許出願公開第2012/0121519号は、1種またはそれ以上の架橋試薬と、1種またはそれ以上のイオン性試薬約1モル%〜約10モル%とで改変された多糖類を含有するポリマー乳化剤、その調製方法、および前記ポリマー乳化剤を含有するエマルジョンを開示している。
国際公開第2009/080657号は、1種またはそれ以上の疎水性に改変した多糖類と、ポリオールの脂肪酸エステルとを組み合わせて使用して、長期安定性と良好な官能特性とを持つといわれる油中水エマルジョンを得ることが記載されている。そこに記載されている疎水性に改変した多糖類としては、イヌリン、セルロースおよびその誘導体、デンプン、および寒天、ならびにそれらの混合物があげられ、好ましいポリオールの脂肪酸エステルは、ジイソステアリン酸ポリグリセリル−4/ポリヒドロキシステアレート/セバケートである。そこに記載されているように、油性の連続相を、1種またはそれ以上のポリオールの脂肪酸エステルから調製し、水相を、疎水性に改変した多糖類から調製し、次いで前記2つの相を混合し油中水エマルジョンを形成させる。
米国特許出願公開第2012/0121519号 国際公開第2009/080657号
本発明の1つの目的は、耐久可能な産物を含み、良好な長期安定性を実現するエマルジョン安定化剤を提供することである。
本発明の別の目的は、パーソナルケア製剤に用いた場合に許容できる触覚品質を実現するエマルジョン安定化剤を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、例えば皮膚、頭髪、および他のパーソナルケア用途のためのパーソナルケア製剤における塩化合物の使用を容易にするのに十分なだけ塩非感受性の、エマルジョン安定化剤を提供することである。
第1の実施形態において、本発明は、一般に、1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドを含むエマルジョン安定化剤であって、1種またはそれ以上の前記セルロースエーテルおよび前記架橋加工デンプンが疎水性に改変されている、エマルジョン安定化剤に関する。
ある実施形態において、本発明は、一般に、1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドを含むエマルジョン安定化剤であって、前記1種またはそれ以上のセルロースエーテルが疎水性に改変されている、エマルジョン安定化剤に関する。
ある実施形態において、本発明は、1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドを含むエマルジョン安定化剤であって、前記1種またはそれ以上のセルロースエーテルが疎水性に改変されており、前記バイオポリマーブレンド中の前記セルロースエーテルの総量が50重量%以下である、エマルジョン安定化剤に関する。
別の実施形態において、本発明は、1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドを含むエマルジョン安定化剤の製造方法であって、1種またはそれ以上の前記セルロースエーテルおよび前記架橋デンプンが疎水性に改変されている、エマルジョン安定化剤の製造方法に関する。
別の実施形態において、本発明は、1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドを含むエマルジョン安定化剤の製造方法であって、前記1種またはそれ以上のセルロースエーテルが疎水性に改変されている、エマルジョン安定化剤の製造方法に関する。
別の実施形態において、本発明は、連続相と、不連続相と、エマルジョン安定化剤とを含むエマルジョン製剤であって、前記エマルジョン安定化剤が、1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドを含み、1種またはそれ以上の前記セルロースエーテルおよび前記架橋加工デンプンが疎水性に改変されている、エマルジョン製剤に関する。
別の実施形態において、本発明は、連続相と、不連続相と、エマルジョン安定化剤とを含むエマルジョン製剤であって、前記エマルジョン安定化剤が、1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドを含み、前記1種またはそれ以上のセルロースエーテルが疎水性に改変されている、エマルジョン製剤に関する。
本発明のブレンドは、成分として1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の加工デンプンとを含み、セルロースエーテル成分およびデンプン成分はバイオポリマーと考えられるため、本発明のブレンドはバイオポリマーブレンドと呼ばれる。
本発明は、添付の図面と共に読んだ場合、以下の詳細な説明から最も良く理解される。図面には、以下の図が含まれる。
図1は、実施例3に従った、それぞれ架橋加工デンプン、非架橋加工デンプン、および非架橋非加工デンプンとブレンドした、疎水性に改変したセルロースエーテルを含む組成物の水相の、弾性率に関するグラフであり、開始時および1か月間保存した後に取得した。 図2は、実施例3に従った、図1の対象と同じ組成物の水相の、複素粘度に関するグラフであり、開始時および1か月間保存した後に取得した。 図3は、実施例5に従った、水溶液中に架橋加工デンプンとブレンドした疎水性に改変したセルロースエーテルを含む、0.2%EDTA二ナトリウム添加および非添加の組成物の、(弾性率で測定した)塩感受性を示すグラフである。 図4は、実施例5に従った、図3の対象と同じ組成物の、(複素粘度で測定した)塩感受性を示すグラフである。 図5は、実施例5に従った、種々の濃度のNaClを添加した水溶液中に本発明のバイオポリマーブレンドを含む組成物の、(剪断粘度で測定した)塩感受性を示すグラフである。 図6は、実施例6に従った、疎水性に改変したセルロースエーテルと架橋加工デンプンとの比率が異なるバイオポリマーブレンドを含む組成物の、官能順位を示すグラフである。
本発明は、耐久可能な産物を含み、良好な長期保存安定性を実現するエマルジョン安定化剤に関する。
本明細書で使用する場合、用語「改変」は、デンプンに適用する場合、分子の1つまたはそれ以上のヒドロキシル基で反応を起こさせたデンプン分子を意味する。
本明細書で使用する場合、用語「疎水性に改変」は、セルロースまたはデンプンに適用する場合、1種またはそれ以上の、脂肪族または芳香族の、飽和または不飽和の、直鎖、分枝鎖、または環状の、C〜C30の炭化水素ベースの鎖、特に8〜30個の炭素原子を含む疎水性基で置換された、セルロース分子またはデンプン分子を意味する。
本明細書で使用する場合、あらゆるデンプン材料またはセルロース材料の「重量」は、乾燥重量基準で記録される。
本明細書で使用する場合、用語「長期安定性」は、本明細書の実施例の項目で説明されているように、TURBISCAN(登録商標)LAB安定性分析装置を使用して測定した、室温および45℃の両方における、少なくとも28日間にわたるエマルジョンの安定性を意味する。
デンプンは、パーソナルケア組成物のエマルジョンに用いた場合、望ましい触覚特性を実現することが公知である。しかしながら、デンプンを唯一のエマルジョン安定化剤として用いた場合、レトログラデーションと呼ばれる現象が起こる可能性があり、その結果、典型的にはエマルジョンが不安定になることが公知である。したがって、そのようなレトログラデーションは望ましくない。
本発明によれば、1種またはそれ以上のセルロースエーテルおよび架橋加工デンプンが疎水性に改変されている、前記セルロースエーテルと前記架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドを含む組成物は、炭化水素ベースの油および天然油の両方の長期安定性のための、水中油エマルジョン用の有効なエマルジョン安定化剤組成物として働き得る。一実施形態において、1種またはそれ以上のセルロースエーテルが疎水性に改変されている、前記セルロースエーテルと架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドを含む組成物は、炭化水素ベースの油および天然油の両方の長期安定性のための、水中油エマルジョン用の有効なエマルジョン安定化剤組成物として働き得る。一実施形態において、セルロースエーテルの架橋加工デンプンに対する重量比は、約1:1以下である。そのようなエマルジョン安定化剤組成物は、良好な触覚品質を実現するが、レトログラデーションを受けないことが見いだされた。
本発明のバイオポリマーブレンドは、パーソナルケア製剤のエマルジョン安定化剤例えばスキンケア用途およびヘアスタイリング用途として、特に有利である。例えば、耐久可能性に加えて、合成安定化剤の触覚品質と比較して、本発明の主題のバイオポリマーブレンドによって実現される自然な触覚品質は魅力的であろう。同様に、本バイオポリマーブレンドの強固な塩耐性は、処方者が、種々の原料にブレンドすることを可能にするであろう。本発明のバイオポリマーブレンドは、TURBISCAN(登録商標)LAB安定性分析装置と、本明細書の実施例の項目で説明されている方法とを用いて測定した場合、低バイオポリマー濃度で用いてなお、デンプン成分のレトログラデーションを起こすことなく、長期エマルジョン安定性を示す。
セルロースエーテル
セルロースは、1,4−無水グルコース単位からできた多糖類である。天然セルロース中のセルロース分子は、水に不溶性である。セルロースを可溶性にするためには、セルロース誘導体、例えばヒドロキシエチルセルロース(HEC)、エチルヒドロキシエチルセルロース(EHEC)、ヒドロキシルプロピルセルロース(HPC)、ヒドロキシブチルメチルセルロース(HBMC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、メチルエチルヒドロキシエチルセルロース(MEHEC)、および疎水性に改変したエチルヒドロキシエチルセルロース(HMEHEC)に改変する必要がある。
改変セルロースを製造するために、セルロースをアルカリ化工程にかけ、次いでエチレンオキシドおよびエチルクロライドと反応させてEHECを製造し、同様にメチルクロライドと反応させてMEHECを製造する。セルロースの無水グルコース単位は、それぞれ反応に用いることができる3つのヒドロキシル基を有する。無水グルコース単位あたりの反応したヒドロキシル基の数は、置換度(DS)として表され、0〜3の範囲である。エチレンオキシドのモル置換度(MSEO)は、無水グルコース単位あたりの、エチレンオキシド基の総数の平均である。
本発明のエマルジョン安定化剤における使用に適したセルロースエーテル材料は、あらゆるセルロース源由来であってもよく、セルロース源としては、広葉樹パルプ、針葉樹パルプ、綿リンターを含む綿原料、バクテリアセルロース、および再生セルロースがあげられるが、これらに限定されない。
一実施形態において、本発明のバイオポリマーブレンドに用いられるセルロースエーテルは、非イオン性セルロースエーテルである。ある実施形態において、セルロースエーテルは、ヒドロキシ(C〜C)アルキルセルロースである。
非イオン性セルロースエーテルは、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ブチルセルロース、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、メチルエチルヒドロキシエチルセルロース、プロピルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルプロピルセルロース、ヒドロキシプロピ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ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、およびそれらの混合物である。一実施形態において、本発明のバイオポリマーブレンドに用いられるセルロースエーテルとしては、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、メチルエチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、およびそれらの混合物があげられるが、これらに限定されない。
一実施形態において、本発明のバイオポリマーブレンドに用いられるセルロースエーテルは、メチルエチルヒドロキシエチルセルロースであり、本明細書において「MEHEC」と呼ぶ。
一実施形態において、本発明のバイオポリマーブレンドに用いられるセルロースエーテルは、エチルヒドロキシエチルセルロースであり、本明細書において「EHEC」と呼ぶ。
適した非イオン性セルロースエーテルとしては、Akzo Nobel Functional Chemicals,LLC(イリノイ州、シカゴ)が商標Bermocoll(登録商標)として販売しているものがあげられる。他の適したセルロースエーテルとしては、Ashland Inc.(ケンタッキー州、コビントン)の、商標Natrosol(商標)ヒドロキシエチルセルロースとして販売されているものあげられ得る。
非イオン性セルロースエーテルは、良好な塩耐性が望まれる用途において、特に有用であり得る。
一実施形態において、本発明のバイオポリマーブレンドに用いられるセルロースエーテルは、特に塩化合物に対する高い耐性が要求されない製剤において、陰イオン性セルロースエーテルである。
陰イオン性セルロースエーテルは、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルカルボキシメチルセルロース、スルホエチルセルロース、ヒドロキシエチルスルホエチルセルロース、ヒドロキシプロピルスルホエチルセルロース、およびそれらの混合物である。
セルロースエーテルは、当業者に公知である通常の方法に従って調製することができる。例えば、アルカリセルロース(活性化セルロース)は、1工程または数工程で、まずセルロースをアルカリでマーセル加工し、続いてアルカリセルロースを、1工程または数工程で、エチレンオキシド、酸化プロピレン、ブチレンオキシド、メチルクロライド、エチルクロライド、モノクロロ酢酸(MCA)、およびMCAの塩から選択される、1種またはそれ以上の適切な量のエーテル化剤と、有機反応媒質、例えばエチルクロライド、アセトン、アルキルでブロックしたモノまたはポリ(エチレングリコール)、イソプロパノール、tert−ブタノール、またはエーテル、例えばメチルtert−ブチルエーテル、メチルsec−ブチルエーテル、もしくはジメトキシエタン、またはそれらの混合物の存在下で、約50〜約120℃の範囲の温度で反応させることによって調製することができる。
セルロースエーテルは、セルロース鎖上の、1つまたはそれ以上の置換基の存在によって特徴づけられる。
一実施形態において、セルロースエーテルは、ヒドロキシアルキル、例えばエチレンオキシドで置換され、MSEOとして特徴づけられる。一実施形態において、MSEOは、1.0以上、一実施形態において1.5以上、一実施形態において2.0以上、一実施形態において2.4以上である。
一実施形態において、セルロースエーテルは、メチルおよび/またはエチル置換されており、DSethylとDSmethylの合計は0.1以上、一実施形態において0.2以上、一実施形態において0.4以上、一実施形態において0.6以上、および一実施形態において0.8以上である。
アルキル置換セルロースエーテルの1つの製造方法において、セルロースを、1工程または数工程で、アルカリの総量が糖単位1モルあたり約0.8〜約1.8モルの水性アルカリでマーセル加工し、マーセル加工したセルロースを、糖単位1モルあたり総量約2.6〜約5.5モルのエチレンオキシドと反応させる。次いで、反応産物を、糖単位1モルあたり総量約0.2〜約1.5モルのエチルクロライドと反応させてEHECを製造するか、糖単位1モルあたり総量約0.2〜約1.5モルのエチルクロライドおよびメチルクロライドと反応させてMEHECを製造するか、のいずれかである。これらの成分を、マーセル加工したセルロースに添加し、1工程または数工程で、有機反応媒質の存在下、約50〜約120℃の温度で反応させる。本発明のある実施形態において、反応媒質とセルロースとの重量比は、約1:1〜約10:1であってもよく、別の実施形態において、約4:3〜約3:1であってもよい。
一実施形態において、メチルクロライドまたはエチルクロライドは、エーテル化剤および反応媒質の両方の機能を果たし、その場合、要求される量のメチルクロライドまたはエチルクロライドは、反応混合物中に既に存在し、メチルクロライドまたはエチルクロライドをさらに添加する必要はない。アルキル化は、セルロース源、アルカリの使用量、反応温度、および反応時間によって調整することができる。必要であれば、セルロースをさらに活性化するために、アルカリの一部を、反応の間の後期に添加してもよい。メチルおよびエチルによる総置換度は、相当する当量のNaOHが消費されて塩化ナトリウムを生じるため、マーセル加工工程で用いるアルカリの量によって制御することができる。しかしながら、副反応のために、アルキル置換の収率は約40〜約60%である。米国特許第7,319,146号明細書(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)によって、セルロースエーテルポリマーの製造に用いる方法の全般的な説明が提供される。
本発明における使用に適したセルロースエーテルの1つの製造方法が、米国特許出願公開第2009/0326217号明細書(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)に開示されており、そこではセルロースエーテルは、エーテル系溶剤の存在下で調製される。
疎水性改変
一実施形態において、セルロースエーテルは、8〜30個の炭素原子を含む、1つまたはそれ以上の、脂肪族または芳香族の、飽和または不飽和の、直鎖、分枝鎖、または環状の疎水性基で置換することにより、疎水性に改変してもよい。一実施形態において、用いられる疎水性置換基としては、C〜C30の、別の実施形態において好ましくはC〜C22の、アルキル基、アリールアルキル基、またはアルキルアリール基、およびそれらの組み合わせがあげられる。ある実施形態において、疎水性置換基は、C〜C22の、好ましくはC16〜C20の、飽和アルキル鎖、例えばセチル(C16)基、ステアリル(C18)基、またはベヘニル(C20)基である。ある実施形態において、本発明による疎水性置換基は、セチル基またはステアリル基である。ある実施形態において、疎水性基は、天然源由来、例えばトール油、獣脂、大豆、ココヤシ、およびパーム油由来である。
疎水性改変剤は、セルロースエーテル基質に、エーテル結合、エステル結合、またはウレタン結合によって結合してもよい。エーテル化するために最も一般的に用いられる試薬が容易に入手でき、反応が最初のエーテル化に一般的に用いられるものと類似しており、試薬が他の結合による改変に用いられる試薬よりも通常取り扱いが容易であるため、エーテル結合が好ましい。生じる結合は、通常、さらなる反応に対して、より強い耐性もある。一実施形態において、非イオン性セルロースエーテルを、不活性有機希釈剤、例えば低級脂肪族アルコール、ケトン、または炭化水素中にスラリー化し、得られたスラリーに、低温で、アルカリ金属水酸化物溶液を加え、次いでC10〜C24のエポキシドを加え、反応が完了するまで撹拌を続けることによって、反応を行うことができる。
疎水性に改変したセルロースエーテル、およびその調製方法は、当分野で公知である。例えば、米国特許第6,627,751号明細書(参照により本明細書に組み込まれる)は、ヒドロキシアルキル基を持たないアルカリ金属セルロースを、少なくとも3種類のアルキル化試薬と反応させることを含むプロセスによって得ることができる疎水性に改変した陰イオン性セルロースエーテルを開示しており、1種またはそれ以上の前記アルキル化試薬は、ハロ酢酸、アルカリ金属ハロアセテート、アルカリ金属ビニルスルホネート、およびビニルスルホン酸の群から選択され、1種またはそれ以上の前記アルキル化試薬は、式R−(OCHCH(R))−P(RはC〜Cの基を表し、Rは水素またはメチル基であり、nは0〜2であり、Pは、グリシジルエーテル基、3−ハロ−2−ヒドロキシプロピルエーテル基、1,2−エポキシ基、またはハロゲン化物を表す)のものであり、1種またはそれ以上の試薬は、式R−(OCHCH(R))−P(RはC〜C30の基を表し、mは0〜10であり、RおよびPは上記と同じ意味を有する)のものである。米国特許出願公開第2009/0326217(参照により本明細書に組み込まれる)は、セルロースエーテルを調製するためのプロセスを開示しており、前記セルロースエーテルは、式R−O−R(RとRとは同じであっても、異なっていてもよく、アルキル基から、好ましくは直鎖または分枝鎖のC〜Cアルキル基から独立して選択される)の沸点が40〜90℃であるエーテル、またはエーテルを含み沸点が40〜90℃である溶剤混合物の存在下で調製される。
一実施形態において、疎水性に改変したセルロースエーテルとしては、エチルヒドロキシエチルセルロースエーテル(HM−EHEC)があげられる。一実施形態において、疎水性に改変したセルロースエーテルは、疎水性に改変したヒドロキシエチルセルロース(HM−HEC)であってもよい。
考慮すべき別の要素は、疎水性に改変したセルロースエーテルの分子量である。分子量は、物理的性質、例えば固有粘度によって、または分光光度分析、例えば光散乱によって決定することができる。本発明については、全ての分子量は、当分野で公知である光散乱法によって決定され、以下の本出願の実施例の項目に記載された手順によって実証された重量平均分子量(Mw)で示される。記録される単位は、ダルトン(Da)による。
本発明のある実施形態において、疎水性に改変したセルロースエーテルの分子量は、900,000以上、より好ましくは1,000,000以上であろう。本発明のある実施形態において、分子量は、約2,000,000以下、一実施形態において約1,500,000以下、一実施形態において約1,200,000以下であろう。
本発明の別の実施形態において、疎水性に改変したセルロースエーテルの分子量は、900,000以下、一実施形態において800,000以下であろう。本発明のある実施形態において、分子量は、約200,000以上、一実施形態において約300,000以上であろう。
デンプン
本発明のデンプン成分は、デンプンのあらゆる植物源から単離することができ、植物源としては、例えば、トウモロコシ、小麦、コメ、モロコシ、エンドウ豆、ジャガイモ、タピオカ(キャッサバ)、サツマイモ、およびサゴがあげられる。本発明のある実施形態において、デンプンは、約90%超のアミロペクチンを含む。別の実施形態において、デンプンは、95%超のアミロペクチンを含む。さらに別の実施形態において、デンプンは、97%超のアミロペクチンを含む。
この高アミロペクチンデンプンは、当分野において、従来からワキシーとして公知であり、多くの種類のワキシーデンプンが市販されている。本発明のある実施形態において、ワキシーデンプンは、トウモロコシ、コメ、ジャガイモ、またはタピオカのワキシーデンプンである。
本発明の好ましい実施形態において、デンプンは、高分子量であろう。本発明については、高分子量は、意図的に低分子量に分解されていない天然デンプンの分子量と定義する。すなわち、デンプンの単離の間に、さらにデンプンの化学的処理および乾燥の間にいくらかの分解が起こるであろうが、本発明については、高分子量デンプンは、可能な限り自然のままの分子量を維持した高分子量デンプンである。別の実施形態において、デンプンは、これらに限定されないが、酸触媒加水分解、酵素触媒加水分解、および酸化分解を含む当分野で公知である手段によって、制御された方法で部分分解されていてもよい。デンプンが意図的に部分分解されている場合、分解されたデンプンの水流動性(WF)は、70未満、好ましくは60未満、最も好ましくは45未満であろう。
本発明で用いるために適切なデンプンは、架橋デンプンである。デンプン鎖の架橋は、適切な架橋剤、例えば二官能性化合物によって実現できる。さらなる実施形態において、架橋は、デンプンとエピクロロヒドリンとの反応によって実現される。さらなる実施形態において、好ましい架橋方法はリン酸化であり、2つのデンプン鎖が陰イオン性P−O基によって架橋されるように、デンプンを、オキシ塩化リン、ペントキシドリン、および/または三メタリン酸ナトリウムと反応させる。架橋部位の陰イオン特性によって、デンプンのエマルジョン安定化作用が助長される。さらなる実施形態において、さらに好ましい架橋方法は、C〜C18アルカンジカルボン酸またはアルケンジカルボン酸による方法であり、別の実施形態において好ましくはC〜Cアルカンジカルボン酸による方法であり、特にアジピン酸による方法である。アルカンジカルボン酸またはアルケンジカルボン酸は、2つのデンプン鎖をエステル結合で連結する。直鎖形状であっても、分枝鎖形状であってもよい。さらなる実施形態において、例えば、デンプンを、無水ジカルボン酸と無水酢酸との混合物と反応させることによって、架橋デンプンが得られる。デンプンは、約15ppm〜約400ppmの架橋試薬によって架橋してもよく、別の実施形態において好ましくは約50〜約300ppmの架橋試薬によって架橋してもよく、さらに別の実施形態においてより好ましくは約100ppm〜約200ppmの架橋試薬によって架橋してもよい。
さらなる態様において、架橋デンプンは、C〜Cヒドロキシアルキル成分を付加することにより、さらに改変される。理論に拘束されることを望むものではないが、2〜5個の炭素原子を有するアルキル基によってデンプン骨格に結合しているヒドロキシル基が存在することによって、デンプンの適切な親水性−親油性バランスがもたらされると考えられている。アルキル基におけるヒドロキシル基の位置はあまり重要ではなく、α位〜ω位であってもよい。置換度は、無水グルコース単位あたりの、デンプン分子が有する置換されたOH基数の平均である。ある実施形態において、ヒドロキシアルキル化の置換度は、好ましくはおよそ0.08〜0.3、別の実施形態において、より好ましくは、ヒドロキシアルキル化の置換度は、およそ0.15〜0.25である。天然デンプンのヒドロキシアルキル化は、天然デンプンを、炭素原子数が適切なアルキレンオキシドと反応させることによって引き起こすことができる。ある実施形態において、デンプンをエチレンオキシドまたは酸化プロピレンと反応させることによって得られる、ヒドロキシエチル化デンプンおよび/またはヒドロキシプロピル化デンプンが特に好ましい。本発明に従って用いるべきデンプンは、アルキル基あたり1個を超えるヒドロキシル基も含んでいてもよい。ある実施形態において、本発明のための特に好ましい架橋加工デンプンは、架橋したヒドロキシプロピルリン酸二デンプンまたは架橋したアセチル化アジピン酸二デンプンである。
本発明の架橋デンプンは、疎水性に改変されていてもよく、それ自体が、1種またはそれ以上の、脂肪族または芳香族の、飽和または不飽和の、直鎖、分枝鎖、または環状の、C〜C30の炭化水素ベースの鎖によって、特に8〜30個の炭素原子を含む疎水性基によって置換されていてもよい。別の実施形態において、用いられる疎水性置換基としては、C〜C30の、別の実施形態において好ましくはC〜C22の、アルキル基、アルケニル基、アリールアルキル基、またはアルキルアリール基、およびそれらの組み合わせがあげられる。ある実施形態において、疎水性置換基は、C〜C22のアルケニル鎖、好ましくはC〜C12のアルケニル鎖、例えばオクテニル(不飽和C)基および直鎖または分枝鎖ドデセニル(不飽和C12)基などである。ある実施形態において、疎水性基は、天然源由来であり、天然源としては、トール油、獣脂、大豆、ココヤシ、およびパーム油があげられるが、これらに限定されない。ある実施形態において、本発明による疎水性置換基は、オクテニル基またはドデセニル基である。疎水性改変剤は、エーテル結合、エステル結合、またはウレタン結合によってデンプン基質に結合していてもよい。エステル結合が好ましい。改変試薬としては、例えばオクテニル無水コハク酸およびドデセニル無水物があげられるが、これらに限定されない。
ある実施形態において、本発明に従って用いるべき架橋加工デンプンは、糊化されている。本発明については、用語「糊化デンプン」には、「予め糊化したデンプン」、「予めペースト化したデンプン」、および「冷水膨潤デンプン」が含まれる。用語「糊化」デンプンは、偏光における複屈折性十字を喪失した、膨潤化したデンプン粒を指す。糊化加工デンプンは、加熱することなく、冷水に可溶である。この関係において、「可溶」は、必ずしも真の分子性溶液の形成を意味するものではなく、コロイド分散液が得られることも意味する。本発明に従って用いるべき架橋加工デンプンは、好ましくは完全に糊化されている。
改変粒状デンプンは、水中で、糊化温度を上回る加熱によって糊化することができる。糊化の、いくつかの非限定的な例は、槽加熱、蒸気注入加熱、ジェット加熱(約10〜約150PSIの圧力で)、および押出しである。粒状デンプンを糊化することによって、エマルジョン安定化剤の成分としての機能性を獲得することができると考えられている。本発明のデンプンを種々の温度および濃度で加熱して、機能的コロイド懸濁液を得ることができる。本発明のある実施形態において、デンプンは、約90℃〜約200℃で加熱される。別の実施形態において、デンプンは、約100℃〜約150℃で加熱される。加熱方法によるが、水中のデンプン濃度の限界は、因子、例えば粘度、熱伝達、および溶液安定性などによって変わるであろう。本発明のある実施形態において、デンプンは、約1〜約40重量%(重量%)の濃度で加熱され、別の実施形態において、デンプンは、約2重量%〜約30重量%の濃度で加熱され、さらに別の実施形態において、約3重量%〜約15重量%の濃度で加熱され、またはこれらの範囲の上限と下限とを組み合わせることによって規定される、さらにまた別の実施形態によって加熱されるであろう。
このような糊化デンプンを製造するために用いられる通常のプロセスとしては、中でも、ドラム乾燥、押出し、および噴霧乾燥があげられる。
ドラム乾燥には、加熱したドラム上で、非常に粘度の高い、半固体のデンプンペーストを、同時に加熱し乾燥させることが含まれる。乾燥させたフィルムは、ドラムから金属のブレードではがし、次いですり砕く。このプロセスは、非常に高い固形物含有量に達するまで行うことができる。
押出しを、デンプンを同時に加熱し乾燥させるために用いることも可能である(米国特許第3,137,592号明細書(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)を参照のこと)。このプロセスは、デンプンの糊化を引き起こす高温高圧におけるデンプン/水混合物の物理的処理を利用しており、続いてノズルを離れた後に、急速に水を蒸発させながら膨張させる。
糊化架橋加工デンプンを用いることによって、周囲温度で、または公知のデンプン含有組成物のために用いられる製造条件よりも著しく低い温度で、前記デンプンを製造することが可能となる。ある実施形態において、好ましくは糊化架橋加工デンプンは噴霧乾燥によって製造する。
ある実施形態において、本発明に従って用いるべき架橋加工デンプンは、大部分がインタクトなデンプン細粒である。大部分がインタクトな粒状構造を有する糊化架橋加工デンプンの水性分散液は、例えば、分散液がわずかにざらついた感触を有する乾燥デンプン溶液によって得られる、粒状構造を有さないデンプンの水性分散液よりも、均質で滑らかな触感を有する。インタクトな粒状構造を有する糊化デンプンの場合、水素結合の本来の内部構造は破壊されているが、外形または形状は維持されている。
特に好ましい噴霧乾燥した糊化デンプンの製造プロセスは、米国特許第4,280,851号明細書(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)に記載されている。前記プロセスを実行するために適合させた装置は、米国特許第4,600,472号明細書(参照によりその全体もまた本明細書に組み込まれる)に記載されている。本プロセスにおいて、粒状デンプンまたは加工デンプンの混合物は、噴霧状態で加熱または糊化される。加熱すべきデンプンは、相対的に細かく分けられたスプレー材料を形成するために、噴霧口を通してノズル装置中に噴霧される。さらに、加熱媒質は、デンプンを糊化に必要な温度に加熱するために、ノズル装置内の開口部を通して、噴霧された材料中に噴射される。閉鎖されたチャンバーは、噴霧および加熱媒質のための注入口を取り囲み、加熱されたデンプン噴霧材料がチャンバーから出られるような形で配置された換気口の形を定める。装置は、デンプン噴霧材料がチャンバーを通過する間、すなわち噴霧口から換気口まで、の経過時間がデンプンの糊化時間を規定するようになっている。得られた噴霧乾燥した糊化デンプンは、くぼみがある球形状の、均一に糊化したデンプン細粒を含み、細粒の大部分は、完全で破損がなく、水和後に膨潤化する。このようなデンプンを製造するために使用できるノズルもまた、米国特許第4,610,760号明細書(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)に記載されている。
適切な糊化デンプンまたは加工デンプンを製造するために、米国特許第5,149,799号明細書(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)のプロセスを用いることもできる。本プロセスにおいて、デンプンは、均一に噴霧され、水性媒質存在下、単一の噴霧段階によって加熱される。噴霧段階は、内部混合型二流体噴霧乾燥ノズルを備えた装置内で行われ、この装置は、加熱した噴霧デンプンを乾燥させるためのデバイスに連結されている。
適切な特質を有する、噴霧乾燥した、糊化デンプンまたは加工デンプンは、連続的な、ジェット加熱と噴霧乾燥とを連結したプロセスによって製造することもできる。デンプン懸濁液は、直接蒸気噴射によるジェット加熱装置内で、138℃〜160℃で糊化される。デンプン懸濁液の流れと蒸気の流れとは、加熱または沸騰チャンバー内で混合される。後者の放出口は、通常の噴霧乾燥器に設置されている圧縮空気噴霧ノズルまたは高圧ノズルに連結されている。ジェット加熱されたデンプンを、高温高圧で噴霧ノズル中に導き、冷風、熱風、または好ましくは蒸気で噴霧してもよい。噴霧後、高温の、ジェット加熱したデンプン溶液は、通常の噴霧乾燥したデンプンと同様の方法で取り扱われる。乾燥プロセスは、液滴を冷却および乾燥する間にデンプン分子がレトログラデーションすることを防ぐのに十分に速い。噴霧乾燥したデンプンは、アモルファス材料(すなわち、実質的に非晶質である)であり、水に可溶であるか、またはコロイド状に分散させることができる。
ある実施形態において、本発明による架橋加工デンプンは、使用する際に水性媒質中で再構成される、乾燥した粉末状組成物として提供され得る。
本発明に従って使用するのに適した架橋加工デンプンは、皮膚科学的に望ましい使用特性および触覚品質を有する。前記架橋加工デンプンは、皮膚の保水能力を高め、皮膚を滑らかでしなやかにするのに役立つ。架橋加工デンプンと共に本発明のエマルジョン安定化剤を含有する化粧品は、皮膚の上に非常に良く延ばすことができ、べたついた感触を残さない。
バイオポリマーブレンド
別の態様において、本発明は、エマルジョン安定化剤の製造方法を提供する。前記方法は、セルロースエーテルを架橋加工デンプンとブレンドしてバイオポリマーブレンドを製造することを含み、1種またはそれ以上の前記改変セルロースエーテルおよび前記架橋加工デンプンは、疎水性に改変されている。ある実施形態において、前記方法は、デンプンを1種またはそれ以上の架橋試薬で架橋すること、および前記架橋加工デンプンを疎水性に改変したセルロースエーテルとブレンドする前に、例えばヒドロキシアルキル化によって、前記架橋デンプンをさらに改変することを含んでいてもよい。別の実施形態において、前記方法は、前記セルロースエーテルとデンプン成分とをブレンドする前に、前記セルロースエーテルまたは前記架橋加工デンプンを、1種またはそれ以上の疎水性試薬で疎水性に改変することを含む。
ある実施形態において、バイオポリマーブレンド中のセルロースエーテルの総量は、50重量%以下である。一実施形態において、ブレンド中のセルロースエーテルの総量は、約5重量%以上、一実施形態において約10重量%以上、一実施形態において約20重量%以上である。一実施形態において、ブレンド中のセルロースエーテルの総量は、約45重量%以下、一実施形態において約40重量%以下、別の実施形態において約30重量%以下、別の実施形態において約25重量%以下である。
エマルジョン化パーソナルケア製剤
一般に、エマルジョンは2種類の不混和性の液状物質の混合物を含み、物質の一方(分散相)は、他方(連続相)に分散されている。本発明については、エマルジョンは、液状媒質中に、実質的に均一に分布した、または分散した複数の油滴と定義する。通常、エマルジョンは、室温でこのような形態である。凝固点が100℃を下回る温度であるいくつかの油の場合、エマルジョンは、油をまず水中に分散させた製剤であってもよいが、室温に冷却する際に、油がある程度凝固してしまっていることがある。液状媒質は連続相を形成し、油は液状媒質に可溶ではない。ある実施形態において、液状媒質への溶解度は、0.1重量%、好ましくは0.05重量%、またはそれ未満である。適切な液状媒質の、いくつかの非限定的な例としては、水、エタノール、メタノール、イソプロパノール、グリセロール、プロピレングリコール、もしくはアセトン、またはそれらの混合物があげられる。本発明のある実施形態において、液状媒質は、水と、エタノール、メタノール、イソプロパノール、グリセロール、グリコール、例えばプロピレングリコール、またはアセトンの中の1種またはそれ以上との混合物である。
ある態様において、本発明のエマルジョン安定化剤は、水または水ベースの媒質に分散された化粧的に許容できる油を含有するエマルジョンを形成するために用いることができる。
別の態様において、本発明は、エマルジョン安定化剤、界面活性剤、化粧的に許容できる油、および水または水ベースの液状媒質を含み、水または水ベースの液状媒質が連続相である、エマルジョンを提供する。
本発明の一実施形態において、エマルジョンは、パーソナルケア組成物である。本発明の一実施形態において、パーソナルケア組成物は、スキンケア組成物である。本発明の一実施形態において、パーソナルケア組成物は、ヘアケアまたはヘアスタイリング組成物である。本発明の一実施形態において、エマルジョンは、ジェル、ムース、ポマード、およびワックスから選択されるヘアスタイリング組成物である。
本発明の一実施形態において、エマルジョンは、スキンケア組成物、皮膚洗浄組成物、メーキャップ、美顔ローション、クリームモイスチャライザー、ボディーソープ、ボディーローション、フットケア製品、例えばフットクリーム、ハンドクリーム、リップスティック、リップグロス、リップペンシル、アイシャドー、ジェルアイカラー、アイライナー、アイペンシル、マスカラ、コンシーラー、ファンデーション、美顔パウダー、液体ルージュ、ほお紅、デオドラント、シェービングクリーム組成物、マニキュア、ジェル状マニキュア除光剤、キューティクルリムーバー、キューティクルクリーム、アクネクリーム、アクネクレンジングスクラブ、歯磨き、シェービングローション、クリーム脱毛剤、ローション脱毛剤、ワックス脱毛剤、粘土材料から作られた美顔パック、アンチエイジング製品、シャンプー、ヘアケア製品、例えばコンディショナー、ヘアトリートメントクリーム、スタイリングジェル、スタイリングフォーム、ヘアムース、ヘアスプレー、セットローション、ブロースタイリングローション、ヘアカラーローションおよびヘアダイ、毛髪脱色クリーム ヘアリラクシング組成物、カール促進ジェル、芳香性ヘアグロス、サンケア製品、例えばサンスティックおよび日焼け止め、石鹸、ハンドウォッシュ、手指消毒ジェル、抗菌手指洗浄剤、ボディースクラブ、ハンドスクラブ、泡入浴剤、バスオイル、インスタント手指消毒剤、ベビーローション、おむつかぶれクリーム、お手ふき、ベビーバス、およびビタミンクリームからなる群から選択されるパーソナルケア組成物である。
本発明の、本態様のある実施形態において、油は、エマルジョンの10%以上存在し、別の実施形態においてエマルジョンの20%以上存在し、さらに別の実施形態においてエマルジョンの約30%以上存在する。本発明の、本態様の一実施形態において、油は、エマルジョンの50%以下存在し、さらに別の実施形態においてエマルジョンの40%以下存在する。
本発明のある実施形態において、エマルジョン中の油滴は、平均粒子径が約0.2μm〜約100μmである。別の実施形態において、油滴は、平均粒子径が約0.5μm〜35μmである。さらに別の実施形態において、油滴は、平均粒子径が約1μm〜約25μmである。本発明の実施形態において、平均粒子径の下限は、それぞれ0.2μm、0.5μmおよび1μmであってもよく、上限は、それぞれ100μm、35μmおよび25μmであってもよく、実施形態は、これらの下限と上限とを組み合わせた範囲であってもよい。平均粒子径は、例えば、当業者に公知であるような光散乱技術によって測定することができる。
本発明のある実施形態において、化粧的に許容できる油は、溶剤系に可溶ではなく、消費者に何らかの利益、例えば感触、保護、ヒーリング、UVプロテクション、吸蔵、滑り、水和、またはラジカル捕捉をもたらす油である。化粧的に許容できる油は、炭化水素ベースの油および天然油から選択することができる。化粧的に許容できる油の非限定的な例は、パーム油、鉱物油、ワセリン(petroleum jelly)、ワセリン(petrolatum)、シリコーン、ジメチコン、エミュー油、ヒマシ油、スクアリン(squaline)、アボカド油、アーモンド油、ココナツ油、カカオバター、グレープシード油、ラノリン、落花生油、ゴマ油、ホホバ油、オリーブ油、シリコーン油、ヒマワリ油、サフラワー油、シアバター、および小麦胚芽油である。
本発明のある実施形態において、化粧的に許容できる油は、エアゾール噴射剤であってもよい。
本発明のある実施形態において、最終製剤、例えばスキンケア製剤またはヘアケア製剤におけるエマルジョン安定化剤の使用濃度は、約1重量%〜約5%重量%であってもよい。エマルジョン安定化剤の使用濃度は、部分的に、ブレンドのセルロースエーテル成分の重量平均分子量に基づいて選択してもよい。セルロースエーテルが、約900,000以上の分子量を有する疎水性に改変したセルロースエーテルである、ある実施形態において、エマルジョン安定化剤の使用濃度は、エマルジョン製剤の総重量に対して、好ましくは約1重量%〜約3重量%、さらに別の実施形態においてより好ましくは約1.5重量%〜約2.5重量%、さらに別の実施形態において約2重量%である。セルロースエーテルが、900,000未満の分子量を有する疎水性に改変したセルロースエーテルである、ある実施形態において、エマルジョン安定化剤の使用濃度は、エマルジョン製剤の総重量に対して、好ましくは約3重量%〜約6重量%、さらに別の実施形態においてより好ましくは約4重量%〜約5.5重量%、さらに別の実施形態において約5重量%である。
保存剤は、長期保存安定性、特に微生物学的な保存期間安定性をもたらすために、パーソナルケア製剤に用いられることが多い。適切な保存剤としては、例えば、メチルパラベン、プロピルパラベン、ブチルパラベン、DMDMヒダントイン、イミダゾリジニル尿素、グルテルアルデヒド(gluteraldehyde)、フェノキシエタノール、ベンザルコニウムクロライド、メタンアンモニウムクロライド、ベンゼトニウムクロライド、ベンジルアルコール、クロロベンジルアルコール、メチルクロロイソチアゾリノン、メチルイソチアゾリノン、安息香酸ナトリウム、クロルアセトアミド、トリクロサン、ヨードプロピニルブチルカルバメート、ナトリウムピリチオン、ピリチオン亜鉛、および他の、当業者に公知である化粧的に許容できる保存剤があげられる。
種々の他の添加剤、ならびに活性原料および機能的原料を、本明細書で示されるように、化粧品組成物に含有させてもよい。これらに限定されないが、緩和剤、湿潤剤、増粘剤、界面活性剤、UV光阻止剤、固定剤ポリマー、顔料、染料、着色剤、αヒドロキシ酸、審美性向上剤、例えばデンプン、香水およびフレグランス、塗膜形成剤(防水剤)、防腐剤、抗真菌剤、抗微生物剤、および他の医薬、ならびに溶剤があげられる。
本発明において有用な界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤および両性界面活性剤があげられる。使用できる非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレン化アルコール、ポリオキシプロピレン化アルコール、またはポリグリセロール化アルコール、8〜22個の炭素原子および通常2〜30モルのエチレンオキシドを含む直鎖脂肪鎖を有するアルキルフェノールおよび脂肪酸、脂肪酸アミド、アルコキシル化脂肪アルコールアルコールアミン、脂肪酸エステル、グリセロールエステル、アルコキシル化脂肪酸エステル、ソルビタンエステル、アルコキシル化ソルビタンエステル、アルキルフェノールアルコキシラート、芳香性アルコキシラート、ならびにアルコールアルコキシラートがあげられる。同様に、エチレンオキシドと酸化プロピレンとのコポリマー、エチレンオキシドおよび酸化プロピレンの脂肪アルコールとの凝縮物、ポリオキシエチレン化脂肪アミドまたはアミン、エタノールアミド、グリコールの脂肪酸エステル、ソルビタンのオキシエチレン化または非オキシエチレン化脂肪酸エステル、スクロースの脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールの脂肪酸エステル、グルコース誘導体のリン酸トリエステルおよび脂肪酸エステルも有用である。
パーソナルケア製剤に加え、本発明のエマルジョン安定化剤は、種々の産業や用途のためにも用いることができる。そのような産業としては、例えば石油採掘における助剤として、洗濯用途、作物保護、農業製剤、アスファルト安定化剤、またはコーティング助剤などがあげられる。
次に、本発明を、以下の非限定的な例によって説明する。実施例において、用いられるセルロースエーテルは、疎水性に改変したエチルヒドロキシエチルセルロース製品であるが、本発明をそれに限定する意図ではなく、当業者は、本明細書の教示から、これらの方法を、どのようにして他の疎水性に改変したセルロースエーテルを用いた溶液およびエマルジョンの調製に適合させればよいかを理解するであろう。
エマルジョン調製手順
エマルジョンは、以下の例示的な調製手順に従って調製したが、当業者は、各試薬の量を、どのようにして望ましいであろう他の濃度および量に調節すればよいかを理解するであろう。
a.HM−EHEC母液の調製(4重量%)
疎水性に改変したエチルヒドロキシエチルセルロースエーテル(HM−EHEC)2gを秤量し、周囲温度で、オーバーヘッドミキサーを用い、平刃を使用して400rpmで撹拌しながら48gの水にゆっくりと分散させる。
HM−EHECを添加した後、水性混合物の加熱を開始する。75℃の温度で、タイマーを15分に設定して1回かける。溶液がとろみを増したら、回転を250〜300rpmに落とす。
失われた水を補い、保存剤を加える。
周囲温度で、さらに数分間撹拌する。
b.架橋加工デンプン母液の調製(6重量%)
加工デンプン3gを秤量し、その加工デンプンを、周囲温度で、オーバーヘッドミキサーを用い、平刃を使用して400rpmで撹拌しながら47gの水にゆっくりと分散させる。
加工デンプンを添加した後、水性混合物の加熱を開始する。90℃の温度で、タイマーを15分に設定して1回かける。ポリマー溶液がとろみを増したら、回転を250〜300rpmに落とす。失われた水を補い、保存剤を加える。周囲温度で、さらに数分間撹拌する。
c.エマルジョン(0.75%HM−EHECおよび1.25%加工デンプンと30%油の例)
4オンスガラスジャー中に、0.5449gのSPAN(登録商標)80界面活性剤、0.2496gのTWEEN(登録商標)40界面活性剤、0.49655gのGlydant(登録商標)保存剤、28.9159gの脱イオン水、および29.7931gの油を順に量り取る。
混合物を、ミキシングヘッドS25N−25F(分散エレメント)を付けた、IKA WERKEのUltra Turrax(登録商標)T25を用いて、13,500rmpで120秒間均質化する。30.2083gの均質化した混合物をジャーの中に入れたままにしておく。
均質化した混合物が入ったジャーの最上部に、平刃撹拌器を用いた混合プロセスをエマルジョン上に設置し、オーバーヘッドミキサーを用いて、約300rpmで撹拌する。
aおよびbで調製した、HM−EHECの母液9.3750g(4重量%)および加工デンプンの母液10.4167g(6重量%)を加える。300rpmでさらに10分間混合する。
さらなる評価のためのエマルジョンは、全部で約50gである。
エマルジョン安定性
本発明については、エマルジョン安定性を、TURBISCAN(登録商標)LAB安定性分析装置を用いて定量的に測定した。この分析装置を、各サンプルエマルジョン製剤の、最初の後方散乱シグナルを得るために用いた。次いで、エマルジョン製剤を45℃で保存し、約1か月間にわたり、定期的にスキャンした。経時的に測定した後方散乱シグナルを、最初のサンプルのシグナルと比較した。より具体的には、最初の後方散乱シグナルを基準とした、その後の後方散乱シグナルの極大差が5%超である場合、後方散乱シグナルがこの5%の差に達するまでの日数を、安定性の程度、または「Turbiscan(登録商標)時間」として記録した。この時間が長いほど、エマルジョンは安定である。この技術によって、不安定性が視覚的に観察可能になるよりかなり前に、潜在的な不安定性を検出することが可能となる。
水相のレオロジー
安定性は、多糖類ブレンドの潜在的レトログラデーションの指標である水相のレオロジー的挙動をモニタリングすることによっても確認できた。レトログラデーションは低温においてより激しいため、サンプル水溶液は室温(約20℃)でエイジングした。潜在的なレトログラデーションをモニタリングするために、1か月間にわたり、水溶液のレオロジーを測定した。水相のレオロジー的性質および顕微鏡的構造、これらの性質が、エマルジョン安定性における重要な役割、作用を反映していると考えられている(Russel, W.B., Saville, D.A., and Schowalter,W.R.(1989), 「Colloidal Dispersions」(Cambridge Monographs on Mechanics), Cambridge University Press, Cambridge, UKを参照のこと)。
2種類のレオロジー試験を実施した。振動レオロジー測定は、20℃、5%ひずみで実施した。振動数は、0.1rad/secから100rad/secまで変化させた。0.2rad/secにおける、弾性率および複素粘度の値を記録した。剪断粘度測定は、20℃で、剪断速度を約0.1rad/secまたは約0.2rad/secから約100rad/secまで変化させて実施した。レオメーターは、Rheometricsレオメーター(Rheometric Scientific、型番SR−5000)を用いた。
改変セルロースエーテルの分子量決定
a.MEHEC
機器:Tetra Detector Array(TDA502)を備えたGPCmax(どちらもMalvern製)
移動相:0.05M酢酸ナトリウム、0.02重量%アジ化ナトリウム、pH6(酢酸)
カラム:2×TSK GMPWXL 7.8×300mm+プレカラム(Tosoh Bioscience)
流速:0.5ml/分
注入量:100μl
カラム温度:35℃
検出:屈折率、光散乱(7°および90°)、および粘度
適用したdn/dc:0.148
全てのサンプルは、SEC分析に先立って、移動相に溶解し、終夜振盪し、0.45μmシリンジフィルター(再生セルロース膜、GE Healthcare)で濾過した。典型的な濃度は、0.5〜1mg/mlであった。
分子量分布の狭いプルラン標準試料(Mn=100000、Mw=112000、IV=0.458dl/g、dn/dc=0.144、Shodex)を、検出器の較正に用いた。dn/dc(分子量分布の較正に必要な係数)は、セルロースエーテルについての典型的な値である0.148に設定した。
b.HM−EHEC
移動相が、0.5重量%のRAMEAを、0.05M酢酸ナトリウム、0.02重量%アジ化ナトリウム、pH6(酢酸)に添加したものであることを除いて、EHECの場合と同様。RAMEAは、ランダムメチル化シクロデキストリンα(Cyclolab)を表す。
実施例1 エマルジョン安定性に対する分子量の影響
エマルジョン安定性に対する疎水性に改変したエチルヒドロキシエチルセルロース(HM−EHEC)の分子量の影響を確定するために、実験を実施した。1.5%の架橋ヒドロキシルプロピル改変ワキシージャガイモデンプン、別称タイプ「A」デンプンを、表1に示すように、3つの異なるタイプの疎水性に改変したEHECサンプルに、それぞれ0.5%の濃度でブレンドした。3つの異なるタイプの疎水性に改変したEHECサンプルは、それぞれ、MSEOが2.4以上、DSethylが0.8以上であった。各製剤は、0.25%のTween(登録商標)40(非イオン性エトキシル化(20)ソルビタンエステル界面活性剤、Croda Inc.(ニュージャージー州、エジソン)から入手可能)、および0.55%のSpan(登録商標)80(非イオン性オレイン酸ソルビタン界面活性剤、Croda Inc.(ニュージャージー州、エジソン)から入手可能)も含有していた。サフラワー油の形の、30%のトリグリセリドベースの油、および0.5%のGlydant(登録商標)(保存剤、Lonza,Inc.(ニュージャージー州、アレンデール)から入手可能)、残余の水。表1のデータは、1,000,000超の分子量を有するHM−EHECが、より高いエマルジョン安定性性能をもたらすことを示す。
実施例2
デンプン改変の影響−水との混和性
製剤1で用いられているようにHM−EHEC1と命名された疎水性に改変したEHECのサンプルを、4つの異なるタイプのデンプンそれぞれとブレンドし、そのブレンドを、0.2%のTween80、30%のテトラデカン、0.5%のGlydant(登録商標)保存剤、および残余の水も含むエマルジョンを調製するために用いた。表2のデータは、架橋加工デンプンが、改変していない非架橋デンプンと比べて、より優れた長期エマルジョン安定性をもたらすことを示す。
実施例3
デンプン改変の影響−架橋
製剤1で用いられているようにHM−EHEC1と命名された疎水性に改変したEHECのサンプルを、表3に示すように、種々のタイプのデンプンと様々な割合でブレンドし、そのブレンドを、0.2%のTween80、30%のテトラデカン、0.5%のGlydant(登録商標)保存剤、および残余の水も含むエマルジョンを調製するために用いた。製剤8は本発明の組成物であり、製剤9〜11は比較例である。表3のデータは、バイオポリマーブレンド中のセルロースエーテルの総量が50重量%以下である、高粘度の疎水性に改変したセルロースエーテルと架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドが、良好な長期安定性をもたらすことを示す。これに対して、同じ疎水性に改変したセルロースエーテルと同じ架橋加工デンプンとのバイオポリマーブレンドであって、バイオポリマーブレンド中のセルロースエーテルの総量が50重量%超であるバイオポリマーブレンドは、十分な長期安定性をもたらさなかった。同様に、同じ疎水性に改変したセルロースエーテルと、架橋も改変もしていないデンプンとのバイオポリマーブレンドは、十分な長期安定性をもたらさなかった。
製剤8〜11のそれぞれの水相に対応する組成物を調製した。これらの水性組成物を、それぞれ製剤8A〜11Aと命名し、表3Aに示す。
水性製剤8A〜11Aのレオロジーを、上記の手順により、まず製剤を調製したときに、さらに22℃の温度で1か月間保存した後に測定した。図1は、表3Aに示す製剤の、弾性率の変化を示す。振動数は、0.2rad/secであった。図2は、表3Aに示す製剤の、複素粘度の変化を示す。振動数は、0.2rad/secであった。これらの図は、製剤8Aおよび9Aのように、HM−EHEC1を架橋加工デンプンとブレンドした場合、経時的なレオロジー的性質の変化が極めて小さいことを示す。製剤10A、および改変も架橋もしていないデンプンを用いた製剤11Aが示すレオロジー的性質の変化は、極めて大きかった。
実施例4
トリグリセリドベースのエマルジョンの安定性
製剤1で用いられているようにHM−EHEC1と命名された疎水性に改変したEHECのサンプルを、架橋加工デンプンと3つの異なる割合でブレンドし、そのブレンドを、0.25%のTween(登録商標)40(非イオン性エトキシル化(20)ソルビタンエステル界面活性剤、Croda Inc.(ニュージャージー州、エジソン)から入手可能)、0.55%のSSpan(登録商標)80(非イオン性オレイン酸ソルビタン界面活性剤、Croda Inc.(ニュージャージー州、エジソン)から入手可能)、サフラワー油の形の、30%のトリグリセリドベースの油、0.5%のGlydant(登録商標)保存剤、および残余の水も含むエマルジョンを調製するために用いた。各製剤において、疎水性に改変したセルロースエーテルの改変架橋デンプンに対する重量比は、約1:1以下であった。表4のデータは、HM−EHEC1と架橋加工デンプンAとのブレンドが、トリグリセリドベース(すなわちサフラワー油)のエマルジョンに、優れたエマルジョン安定性をもたらすことを示す。
実施例5
改変多糖類ブレンドを含有するエマルジョンの塩感受性
パーソナルケア製剤に一般的に用いられる化粧的に許容できる塩の存在が、本発明のエマルジョン安定化剤水溶液のレオロジー的性質に影響を与えるかどうかを確定するために、実験を実施した。図3および図4は、それぞれ表3Aの製剤8Aにおける、HM−EHEC1とデンプンAとのポリマーブレンド水溶液の塩感受性を示す。溶液組成物に、0.2%のEDTA二ナトリウムを加える。これらのチャートで示されるように、このポリマー溶液のレオロジーは、塩の添加に対して、この具体的な事例ではEDTA二ナトリウムの添加に対して非感受性である。図3は、EDTA二ナトリウム添加および非添加の製剤8Aに関する弾性率の変化を示す。図4は、EDTA二ナトリウム添加および非添加の製剤8Aに関する複素粘度の変化を示す。図3および4のデータは、有利なことに、0.2%のEDTA二ナトリウムの存在が、製剤の弾性率または複素粘度のいずれに対しても顕著な影響を与えないことを示す。
その他の濃度レベルの塩が、本発明のエマルジョン安定化剤を含む水溶液のレオロジー的性質に影響を与えるかどうかを確定するために、さらなる実験を行った。製剤8Aのサンプルを、NaCl濃度を0%、1%、5%、10%、および15%とした他は上記表3Aのように調製し、0.2rad/sec〜100rad/secの剪断粘度の形でレオロジーを測定した。図5のデータは、塩濃度が15%のように高くても、NaCl含有量が0%の組成物と比較して、なお本発明のエマルジョン安定化剤を含む水性組成物の剪断粘度に顕著な影響を与えないことを示す。このように塩感受性がないことによって、塩の存在が最終製品のレオロジー的挙動を破綻させるであろうと懸念する必要がないため、本発明のエマルジョン安定化剤を用いた場合、組成物、例えばパーソナルケア製剤の、最終的な組成の決定における自由度をより高めることが可能となる。
実施例6
触覚特性
以下の表5中の実施例は、HM−EHEC1を架橋加工デンプンと、すなわちデンプンAとブレンドした場合、HM−EHEC1を単独で用いた場合と比べて、より望ましい触覚特性が実現されることを示す。
疎水性に改変したセルロースエーテルは、一般に、架橋加工デンプンよりも高い粘度および弾性率を有し、理論上は、単独でエマルジョン安定化剤として使用し得る。しかしながら、実際上は、パーソナルケア製剤に用いた場合、疎水性に改変したセルロースエーテルは、望ましくない触覚品質を有する。望ましいエマルジョン安定性を実現するためには十分であるが、触覚品質に関して最終製品が消費者に受け入れられないほどではないだけの疎水性に改変したセルロースエーテルを含有するエマルジョン安定化剤を提供することが課題である。さらに、架橋加工デンプンは、疎水性に改変したセルロースエーテルに伴う望ましくない触覚特性を克服するためだけではなく、クリーム分離またはシネレシス(重力効果)を克服するためのゲル強度(G’)を増加させるためにも十分な量で存在しなければならない。
種々の量の疎水性に改変したセルロースエーテルおよび改変架橋デンプンを含む5つの製剤を調製し、触覚特性を評価した。各製剤は、0.25%のTween(登録商標)40(非イオン性エトキシル化(20)ソルビタンエステル界面活性剤、Croda Inc.、(ニュージャージー州、エジソン)から入手可能)、0.55%のSpan(登録商標)80(非イオン性オレイン酸ソルビタン界面活性剤、Croda Inc.(ニュージャージー州、エジソン)から入手可能)も含有していた。サフラワー油の形の、30%のトリグリセリドベースの油、0.5%のGlydant保存剤、および残余の水。各組成物を、表6に示す。本研究によれば、総ポリマー濃度が2%であり、総ポリマー中、加工デンプンが50%および約75%であるバイオポリマーブレンドによって、望ましい手ざわりが生じる。
5人のパネリストに、表6に示す計画に従い、それぞれ2つの製剤に順位を付けるように依頼した。各製剤のサンプル30μLを、各パネリストの、事前に洗った前腕の内側に塗った。パネリストは、製剤を皮膚に20秒間すり込み、2つのサンプルのどちらが、触覚的に好ましかったかを選んだ。例えば、パネリストが2つの製剤、すなわちXとYを渡されたとき、パネリストがXよりもYの方が優れていると思った場合、製剤Yに点数2を付け、製剤Xに点数1を付けた。各製剤の総合的な順位は、各パネリストによる各試験の合計であり、表6に総合順位として示し、図6に図示した。2.9を超える順位の差は、統計的な有意差と判断された。2.9以下の差は、統計的に差がないことを示すものであった。
上記の結果は、触覚品質に関して、製剤16が最高位であることを示す。この結果は、デンプンに加えて疎水性に改変したセルロースエーテルを含有する製剤が、デンプンのみの製剤を上回らないとしても、少なくとも同等の触覚品質を有するであろうとは予期されていなかったであろうことから、驚くべきものである。デンプンの一部を疎水性に改変したセルロースエーテルで置き換えることが、触覚特性の改善につながるであろうとは予期されていなかった。製剤15は、良好な触覚品質をもたらすが、いかなる疎水性に改変したセルロースエーテルも存在しない状態で、長期安定性をもたらすエマルジョン安定化剤として機能することは期待されないであろう。
実施例7
低分子量の、疎水性に改変したEHECのポリマーを高濃度で含む、トリグリセリドベースのエマルジョンの安定性
低分子量であるが高濃度の疎水性に改変したEHECのサンプルを、同様に高濃度の架橋加工デンプンとブレンドし、表7に示すように、サフラワー油をベースとしたエマルジョン製剤を製造した。製剤20も製剤21も、どちらも0.25%のTween(登録商標)40(非イオン性エトキシル化(20)ソルビタンエステル界面活性剤、Croda Inc.(ニュージャージー州、エジソン)から入手可能)、0.55%のSpan(登録商標)80(非イオン性オレイン酸ソルビタン界面活性剤、Croda Inc.(ニュージャージー州、エジソン)から入手可能)、サフラワー油の形の、30%のトリグリセリドベースの油、0.5%のGlydant(登録商標)保存剤、および残余の水を含有していた。各製剤において、2.4%のHM−EHEC(表1参照)および2.6%のデンプンAを用いる。表7のデータは、HM−EHEC1に比べて低分子量のどちらかのHM−EHECと、架橋加工デンプンAとのブレンドが、エマルジョン組成物に適切な添加量で用いた場合、トリグリセリドベースの(すなわちサフラワー油)エマルジョンに優れたエマルジョン安定性をもたらすことを示す。
発明を実施するための形態において引用した全ての文献は、関連する部分について、参照により本明細書に組み込まれ、いかなる文献の引用も、本発明に対する先行技術であることの自認として解釈すべきではない。
本明細書において、本発明の特定の実施形態を示し、説明したが、本発明を、示された詳細に限定することを意図するものではない。むしろ、特許請求の範囲およびその同等物の範囲内で、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、前記詳細に種々の改変を加え得る。

Claims (15)

  1. エマルジョン安定化剤であって、
    1種またはそれ以上のセルロースエーテルと、1種またはそれ以上の架橋加工デンプンとのブレンドであり、前記1種またはそれ以上のセルロースエーテルが疎水性に改変されており、前記ブレンド中の前記セルロースエーテルの総量が50重量%以下である、エマルジョン安定化剤。
  2. 前記1種またはそれ以上のセルロースエーテルが、疎水性に改変された非イオン性セルロースエーテルである、請求項1に記載のエマルジョン安定化剤。
  3. 前記非イオン性セルロースエーテルが、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ブチルセルロース、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、メチルエチルヒドロキシエチルセルロース、プロピルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルプロピルセルロース、ヒドロキシプロピ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ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項2に記載のエマルジョン安定化剤。
  4. 前記1種またはそれ以上の疎水性に改変されたセルロースエーテルが、900,000以上の重量平均分子量を有する、請求項1から3のいずれか一項に記載のエマルジョン安定化剤。
  5. 前記1種またはそれ以上のセルロースエーテルが、広葉樹パルプ、針葉樹パルプ、綿リンターを含む綿原料、バクテリアセルロース、または再生セルロース由来である、請求項1から4のいずれか一項に記載のエマルジョン安定化剤。
  6. 前記架橋加工デンプンが親水性である、請求項1から5のいずれか一項に記載のエマルジョン安定化剤。
  7. 前記架橋加工デンプンが水に可溶である、請求項1から6のいずれか一項に記載のエマルジョン安定化剤。
  8. 前記架橋加工デンプンが、トウモロコシ、小麦、コメ、モロコシ、エンドウ豆、ジャガイモ、タピオカ(キャッサバ)、サツマイモ、およびサゴ由来である、請求項1から7のいずれか一項に記載のエマルジョン安定化剤。
  9. 前記架橋加工デンプンが90%超のアミロペクチン含有率を有する、請求項1から8のいずれか一項に記載のエマルジョン安定化剤。
  10. 水中油エマルジョンと、請求項1から9のいずれか一項に記載のエマルジョン安定化剤とを含むパーソナルケア製剤であって、前記エマルジョン安定化剤が、製剤の総重量に対して、約1重量%〜約6重量%の量で存在する、パーソナルケア製剤。
  11. 前記1種またはそれ以上の疎水性に改変されたセルロースエーテルが、900,000以上の重量平均分子量を有し、前記エマルジョン安定化剤が、製剤の総重量に対して、約1重量%〜約3重量%で存在する、請求項10に記載のパーソナルケア製剤。
  12. 前記1種またはそれ以上の疎水性に改変されたセルロースエーテルが、900,000未満の重量平均分子量を有し、前記エマルジョン安定化剤が、製剤の総重量に対して、約3重量%〜約6重量%で存在する、請求項10に記載のパーソナルケア製剤。
  13. 前記パーソナルケア製剤がヘアスタイリング組成物である、請求項10から12のいずれか一項に記載のパーソナルケア製剤。
  14. 前記油が炭化水素ベースの油および天然油から選択される、請求項10から13のいずれか一項に記載のパーソナルケア製剤。
  15. 前記油が前記エマルジョンの約10〜50重量%である、請求項10から14のいずれか一項に記載のパーソナルケア製剤。
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