KR101444443B1 - 마이크로파이버 셀룰로스를 포함하는 계면활성제 증점 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내부에 미립자가 현탁되어 있는 마이크로파이버 셀룰로스를 이용하는 계면활성제 시스템이 개시되어 있다. 또, 이들 시스템을 제조하는 방법도 개시되어 있다.

계면활성제 시스템, 마이크로파이버 셀룰로스, 미립자, 기포

Description

마이크로파이버 셀룰로스를 포함하는 계면활성제 증점 조성물 및 그의 제조방법{SURFACTANT THICKENED SYSTEMS COMPRISING MICROFIBROUS CELLUOSE AND METHODS OF MAKING SAME}

본 발명은 마이크로파이버 셀룰로스(microfibrous cellulose: MFC)를 포함하는 계면활성제 시스템 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

바디 워시, 샴푸, 거품 욕조, 주방 비누, 식기세척기용 세제, 세탁 세제, 자동차 세제, 화장실 클리너, 계면활성제 농축액, 소화용 발포제 등의 계면활성제 기반 제품은, 고농도의 계면활성제를 이용함으로써, 점성 상승 계면활성제를 배합함으로써, 또는, 계면활성제를 소량의 염, 예컨대 나트륨염 등과 배합함으로써, 증점되는 경우가 있다. 이들 제제는 풍부하고 원활하게 보이는 고점성의 제품으로 되지만, 이들은 미립자의 현탁을 허용하도록 충분히 낮은 전단 점성(shear viscosity)을 제공하지는 못한다. 이러한 미립자로는 에스테틱제(aesthetic agent)(장식 비즈(beads), 진주광택제, 기포, 방향제 비즈 등) 또는 활성 성분(불용성 효소, 봉입 활성제, 예컨대, 보습제, 제올라이트, 각질 박리제(예컨대, 알파 하이드록실 및/또는 글라이콜산 혹은 폴리에틸렌 비즈), 비타민제(예컨대, 비타민 E) 등), 또는 이들 양쪽 모두를 들 수 있다.

잔탄검, 카복시메틸셀룰로스(CMC), 하이드록시에틸셀룰로스(HEC), 하이드록시프로필메틸셀룰로스(HPMC) 등의 종래의 증점제 및 현탁 조제, 그리고 많은 종류의 폴리아크릴레이트는 계면활성제-증점 시스템에서 높은 계면활성제 수준으로 충분히 기능하지 않고, 때로는 흐려짐, 겔화 및/또는 상분리로 인한 투명도의 손실 또는 충분한 현탁 특성의 결여를 초래할 경우도 있다. 예를 들어, 잔탄검은 낮은 계면활성제-점증성을 지니는 소정의 바디 워시 제제에서 우수한 현탁 특성을 부여하지만, 상기 검은 높은 계면활성제 증점성을 지닌 시스템에서는 그의 현탁 능력을 잃어, 통상, 탁함, 불규칙한 외관 및 거칠거나 덩어리진 조직(texture)으로 된다. 종래의 증점제의 다른 예로서의 셀룰로스 제품(CMC, HEC, HPMC 등)은 신뢰할 수 없는 현탁성을 제공하고 또한 계면활성제 상용성에 대해서 상당한 제한을 지닌다. 아크릴레이트 시스템은 잘 알려져 있지만, 이들 시스템은 항상 충분한 청정도(clarity) 레벨을 얻을 수는 없고, 높은 농도의 중합체를 필요로 하며, 자연스러운 것으로 여겨지지 않는다. 염은 종종 계면활성제-증점 시스템에서 높은 전단 점성을 증가시키는 능력을 지닐 경우도 있지만 장기간 현탁 능력을 부여하지 못한다.

현재 소비자 제품 산업에 있어서는, 많은 대체 증점제가 기능하지 않는 고(high) 계면활성제 시스템을 위한 현탁 조제로서 뿐만 아니라, 미립자가 내부에 현탁되어 있는 투명한 계면활성제-증점 시스템을 제공하는 것이 요망되고 있다.

박테리아에 의해 유래되는(이하, 간단히 "박테리아-유래"라 표기함) 등의 마이크로파이버 셀룰로스(MFC)가 높은 계면활성제 농도를 지닌 제제 중에서뿐만 아니라 계면활성제-증점 시스템 중에서 미립자의 현탁을 제공하는 데 이용될 수 있는 것이 발견되어 있다. 또, MFC는 보조제(co-agent) 첨가 혹은 무첨가 상태로 이 목적을 위해 이용될 수 있는 것이 발견되어 있다. 박테리아-유래 마이크로파이버 셀룰로스가 이용될 경우, 세포 지스러기(cellular debris)가 제거되어 전형적인 사용 레벨에서 투명한 용액으로 될 수 있다.

마이크로파이버 셀룰로스는 계면활성제 마이셀(micelle) 전개에 의해 영향받지 않는 것으로 보여, 이들 시스템에서 양호한 현탁성을 유지한다. 마이크로파이버 셀룰로스는 가용화되기보다는 오히려 분산되어 있기 때문에 이들 시스템 내에서 커다란 부분에 있어서 작용하기 위한 그의 능력이 고유하고, 따라서, 그렇치 않다면 대체용의 가용화된 중합체를 이용해서 종종 보여지는 탁해짐 및/또는 침강을 나타낼 수도 있는 제제에서 바람직한 현탁 특성을 얻을 수 있다.

마이크로파이버 셀룰로스를 포함하는 계면활성제 시스템을 설명한다. "계면활성제 시스템"은 이들로 제한되지는 않지만 계면활성제-증점 및 고 계면활성제 시스템을 포함하는 것으로 의도되어 있다. 마이크로파이버 셀룰로스(MFC)는 곡류, 목재 혹은 면계 셀룰로스 섬유를 기계적으로 분산/개조함으로써 제조된 MFC 또는 미생물 발효에 의해 제조된 MFC를 포함한다. 박테리아-유래 마이크로파이버 셀룰로스가 이용될 경우, 세포 지스러기는 제거될 수 있어, 전형적인 사용 레벨에서 투명한 용액으로 될 수 있다. 본 발명은 마이크로파이버 셀룰로스를 이용함으로써 미립자가 내부에 현탁되어 있는 상태에서 높은 전단 속도에서 매우 농후한(고도로 점성인) 시스템을 얻기 위하여 계면활성제를 이용한다.

이들 시스템의 계면활성제 농도는 약 5% 내지 약 99%(w/w 활성 계면활성제)의 범위이고, 이 특정 농도는 생성물 의존성이다. 바디 워시는 전형적으로 약 5% 내지 약 15%(w/w)의 계면활성제를 함유하고, 주방용 액체는 전형적으로 약 20% 내지 약 40%(w/w)의 계면활성제(40%는 "울트라"(ultra) 농축된 제품임)를 함유하며, 세탁 세제는 전형적으로 약 15% 내지 약 50%(w/w)의 계면활성제를 함유한다. 공업적인 계면활성제 농축액(소비자 혹은 제조에 의해 나중에 희석하기 위함)은 비이온성 계면활성제에 대해서 거의 100%의 계면활성제 레벨을 지닐 수 있고, 때로는 음이온성 계면활성제에 대해서는 50% 이상의 계면활성제 레벨을 지닐 수도 있다. 이들 농축액은 목욕 비누나 샴푸 등의 소비자 제품의 제조에서 또는 계면활성제가 사용시 희석되는 소화 포말(fire-fighting foam) 등의 용도를 위해서 이용될 수 있다. MFC는 이들 농축액에 첨가되어 해당 농축액 혹은 희석 시스템에 대해서 항복 응력을 제공할 수 있다. MFC는 약 0.05% 내지 약 1.0%의 농도로 존재하지만, 그 농도는 원하는 생성물에 의존할 것이다. 예를 들어, 약 0.06%(w/w)의 MFC는 80% 계면활성제에 작은 기포를 현탁시키는 데 바람직하고, 약 0.078%의 MFC는 99% 계면활성제 시스템에 기포를 현탁시키는 데 바람직하며, 약 0.150%(w/w)의 MFC는 약 40%(w/w)의 계면활성제를 함유하는 시스템에 기포 혹은 비즈를 현탁시키는 데 바람직하다. 또한, MFC의 농도는 따라서 고도로 투명한 시스템이 바람직할 경우 조정될 것이다. 구체적으로는, 약 5% 내지 약 15%(w/w 활성 계면활성제)에서 매우 투명한 바디 워시는 약 0.055 내지 약 0.25%(w/w 활성 계면활성제)의 MFC 레벨에 의해 달성될 수 있다.

현탁될 미립자로는 에스테틱제(장식 비즈, 진주광택제, 기포, 방향제 비즈 등) 또는 활성 성분(불용성 효소, 봉입 활성제, 예컨대, 보습제, 제올라이트, 각질 박리제(예컨대, 알파 하이드록실 및/또는 글라이콜산 혹은 폴리에틸렌 비즈), 비타민제(예컨대, 비타민 E) 등), 또는 이들 양쪽 모두를 들 수 있다. 기타 적합한 미립자는 당업자에게 명백할 것이다.

본 발명은 또한 본 명세서에 기재된 계면활성제 시스템에 있어서 마이크로파이버 셀룰로스와 함께 CMC, 잔탄 및/또는 구아검을 이용하는 것에 관한 것이다. 마이크로파이버 셀룰로스 블렌드는 보조제를 함유하는 마이크로파이버 셀룰로스 제품이다. 2개의 블렌드는 MFC, 잔탄검 및 CMC가 6:3:1의 비율로, MFC, 구아검 및 CMC가 3:1:1의 비율로 기재되어 있다. 이들 블렌드에 의하면, MFC가 물 혹은 기타 수계 용액에 고전단 혹은 고확장성(high extensional) 혼합에 의해 "활성화"될 수 있는 건조 제품으로서 제조될 수 있다. "활성화"는 MFC 블렌드가 물에 첨가되고 보조제/공가공처리제(co-processing agent)가 수화된 경우 일어난다. 보조제/공가공처리제의 수화 후, 고전단은, 일반적으로, 마이크로파이버 셀룰로스 섬유를 효과적으로 분산시켜 진정한 항복점을 나타내는 3차원 작용성 망을 생성하는 데 필요하게 된다. 예기치 않게, 이들 마이크로파이버 셀룰로스 블렌드에 존재하는 보조제 및/또는 공가공처리제인 CMC, 잔탄 및/또는 구아검은, 아마 MFC를 지닌 이들 제제 중에 이들 중합체의 낮은 이용 레벨로 인해, 고계면활성제 시스템 중에서 그들의 일반적인 상용성의 결여에도 불구하고 많은 고 계면활성제 제제 중에서 여전히 가용화된 상태인 것(수중 활성화 후)처럼 보인다.

본 발명은 또한 보조제 및/또는 공가공처리제의 첨가 혹은 무첨가 상태에서 상기 기재된 계면활성제 시스템의 제조방법에 관한 것이다.

이하의 개요는 본 발명의 상세한 설명과 관련하여 읽을 때 더욱 잘 이해될 것이다.

높은 수준의 계면활성제를 함유하는 용액은 보조제의 첨가 혹은 무첨가 상태에서 마이크로파이버 셀룰로스를 이용해서 제조되었다. 본 명세서에 기재된 시스템의 pH는 약 2 내지 약 12의 범위이다.

실시예 1

80% 비이온성 계면활성제를 함유하는 증점 용액은 0.1% 마이크로파이버 셀룰로스 블렌드(MFC/잔탄/CMC 6:3:1 블렌드)를 이용해서 제조하였다. 먼저, 탈이온수 중에 0.5% 마이크로파이버 셀룰로스 블렌드(MFC/잔탄/CMC 6:3:1 블렌드)를 함유하는 농축액을 제조하였다. 이 용액 40 g을 250㎖의 비이커에 도입하고 나서, 지피 믹싱 블레이드(jiffy mixing blade)를 이용해서 600 rpm에서 혼합하면서 미희석 트리톤(Triton)(등록상표) X-100(유니온 카바이드사로부터의 약 100% 활성 옥톡시놀-9) 160 g을 서서히 가하였다. 얻어진 용액은 육안 검사 시 양호한 청정도를 보였고, 폴리에틸렌 비즈, 젤라틴 봉입체(gelatin encapsulate), 젤라틴검 비즈 및 기포를 현탁시키는 능력을 지녔다. 항복값(yield value)은 pH 5.3에서 0.33 ㎩이었다(브룩필드(등록상표: Brookfield) 항복 유량계(Yield Rheometer)를 이용해서 측정됨).

실시예 2

80% 비이온성 계면활성제를 함유하는 증점 용액은 0.1% 마이크로파이버 셀룰로스 블렌드(MFC/잔탄/CMC 6:3: 1 블렌드)를 이용해서 제조하였다. 먼저, 탈이온수 중에 0.5% 마이크로파이버 셀룰로스 블렌드(MFC/잔탄/CMC 6:3:1 블렌드)를 함유하는 농축액을 제조하였다. 이 용액 40 g을 250㎖의 비이커에 도입하고 나서, 지피 믹싱 블레이드를 이용해서 600 rpm에서 혼합하면서 미희석 트윈(Tween)(등록상표) 20(ICI사로부터의 약 100% 활성 폴리소르베이트 20) 160 g을 서서히 가하였다. 얻어진 용액은 육안 검사 시 양호한 청정도를 보였고, 폴리에틸렌 비즈, 젤라틴 봉입체, 아라비아검 봉입체 및 기포를 현탁시키는 능력을 지녔다. 항복값은 pH 6.0에서 0.11 ㎩이었다(브룩필드(등록상표) 항복 유량계를 이용해서 측정됨).

실시예 3

99% 비이온성 계면활성제를 함유하는 증점 용액은 습윤-케익 버젼(wet-cake version)의 마이크로파이버 셀룰로스를 이용해서 제조하였다. 0.78% 습윤-케익을 미희석 트리톤 X-100에 가하고, 오스터(Oster)(등록상표) 블렌더 상에서 "액화 속도"(탑 스피드(top speed))에서 5분간 혼합하였다. MFC의 이 습윤-케익 형태의 활성도(고형분 %)는 약 16%로, 활성 MFC 수준은 계면활성제 중 0.125%였다. 얻어진 용액은 육안 검사 시 양호한 청정도를 보였고, 폴리에틸렌 비즈, 젤라틴 봉입체, 아라비아검 봉입체 및 기포를 현탁시키는 능력을 지녔다. 이 용액을 진공 하에 탈기시키고, 항복점을 취하였다. 얻어진 용액은, 육안 검사 시 약간의 탁함을 지닌 양호한 청정도를 보였고, 그의 항복점은 14.6 ㎩이었다.

실시예 4

99% 비이온성 계면활성제를 함유하는 증점 용액은 습윤-케익 버젼의 마이크로파이버 셀룰로스를 이용해서 제조하였다. 0.78% 습윤-케익을 미희석 트윈(등록상표) 20에 가하고, 오스터(등록상표) 블렌더 상에서 "액화 속도"(탑 스피드)에서 5분간 혼합하였다. MFC의 이 습윤-케익 형태의 활성도(고형분 %)는 16%로, 활성 MFC 수준은 계면활성제 중 0.125%로 되었다. 얻어진 용액은 육안 검사 시 양호한 청정도를 보였고, 폴리에틸렌 비즈, 젤라틴 봉입체, 아라비아검 봉입체 및 기포를 현탁시키는 능력을 지녔다. 이 용액을 진공 하에 탈기시키고, 항복점을 취하였다. 얻어진 용액은, 육안 검사 시 약간의 탁함을 지닌 양호한 청정도를 보였고, 그의 항복점은 17.8 ㎩이었다.

Claims (16)

1. 0.05% 내지 1.0%(w/w)의 농도의 마이크로파이버 셀룰로스(microfibrous cellulose), 51% 내지 99%(w/w 활성 계면활성제)의 계면활성제, 및 현탁된 미립자를 포함하는 계면활성제 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로파이버 셀룰로스는 0.06%로 존재하는 것인 계면활성제 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 마이크로파이버 셀룰로스는 0.075%로 존재하는 것인 계면활성제 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 마이크로파이버 셀룰로스는 0.125%로 존재하는 것인 계면활성제 조성물.
5. 제2항에 있어서, 상기 계면활성제는 80%(w/w 활성 계면활성제)로 존재하는 것인 계면활성제 조성물.
6. 제5항에 있어서, 내부에 현탁된 기포를 추가로 포함하는 계면활성제 조성물.
7. 제4항에 있어서, 상기 계면활성제는 99%(w/w 활성 계면활성제)로 존재하는 것인 계면활성제 조성물.
8. 제5항에 있어서, pH는 3 내지 11인 것인 계면활성제 조성물.
9. 제7항에 있어서, pH는 3 내지 11인 것인 계면활성제 조성물.
10. 마이크로파이버 셀룰로스를 물과 배합하여 혼합하는 단계;

    얻어진 혼합물에 계면활성제를 첨가하고 나서 혼합하는 단계; 및

    미립자를 첨가하고 나서 혼합하는 단계를 포함하고,

    얻어진 시스템은 투명(clear)하며, 상기 미립자가 그 내부에 현탁되어 있는 것인, 계면활성제 조성물의 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 마이크로파이버 셀룰로스는 0.05% 내지 1.0%(w/w)의 농도로 존재하고, 상기 계면활성제는 51% 내지 99%(w/w 활성 계면활성제)로 존재하는 것인, 계면활성제 조성물의 제조방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 마이크로파이버 셀룰로스는 0.06%로 존재하는 것인, 계면활성제 조성물의 제조방법.
13. 제10항에 있어서, 상기 마이크로파이버 셀룰로스는 0.075%로 존재하는 것인, 계면활성제 조성물의 제조방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 마이크로파이버 셀룰로스는 0.125%로 존재하는 것인, 계면활성제 조성물의 제조방법.
15. 제10항에 있어서, 상기 계면활성제는 80%(w/w 활성 계면활성제)로 존재하는 것인, 계면활성제 조성물의 제조방법.
16. 제11항에 있어서, 상기 계면활성제는 99%(w/w 활성 계면활성제)로 존재하는 것인, 계면활성제 조성물의 제조방법.