KR102011640B1 - 양이온성 폴리글리세릴 조성물 및 화합물 - Google Patents

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마이클 제이. 페볼라
프랭크 씨. 썬
스테이시 이. 요크
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존슨 앤드 존슨 컨수머 캄파니즈, 인코포레이티드
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Abstract

하나 이상의 폴리글리세릴 화합물을 포함하는 폴리글리세릴 조성물로서, 상기 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물은 (a) 3개 이상의 인접한 글리세릴 잔류부 단위를 포함하는 노드 구조체; (b) 독립적으로 선택된 연결기에 의해서 노드 구조체에 각각 연결되는 하나 이상의 양이온성 기; 및 (c) 각각 독립적으로 (i) 연결기에 의해 노드 구조체에 연결되거나, 또는 (ii) 하나 이상의 양이온성 기 중 하나의 일부분을 구성하는 하나 이상의 소수성 부분을 갖고, 상기 조성물은 하이드록실가 시험에 의해 결정되는 평균 중합도 (DPOH)가 약 3 내지 약 20인 조성물이 제공된다. 그러한 조성물을 구성할 수 있는 폴리글리세릴 화합물, 및 폴리글리세릴 조성물 및 화합물의 용도가 또한 제공된다.

Description

양이온성 폴리글리세릴 조성물 및 화합물 {CATIONIC POLYGLYCERYL COMPOSITIONS AND COMPOUNDS}
본 발명은 피부 또는 모발을 보습하거나 컨디셔닝하는 것을 포함하는 다양한 응용에 유용한 양이온성 폴리글리세릴 조성물 및 화합물에 관한 것이다.
개인 케어 조성물, 예를 들어, 로션, 컨디셔너, 클렌저 등은 전형적으로 수많은 성분들을 포함한다. 이들 성분은 제품을 안정화하는 데, 개선된 미관을 제공하는 데, 뿐만 아니라 신체를 보습, 컨디셔닝, 클렌징 또는 달리 처리하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 소위 "습윤제"(humectant)는 일반적으로 수분을 끌어당기고 신체 표면으로부터 물의 증발을 지연시키는 역할을 하는 성분의 부류이다. 보통의 시판 습윤제는 글리세린, 프로필렌 글리콜, 소르비톨, 및 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다.
본 발명자들은, 개인 케어 제품의 디자이너들에게 이용가능한 선택사항을 증가시키기 위해서, 개선된 지속성(substantivity), 수분 보존(moisture retention), 거품 발생(foaming), 점도 형성(viscosity building), 및 순함(mildness) 중 하나 이상과 같은 추가적인 기능성을 갖는 습윤제 물질을 갖는 것이 바람직할 것임을 인지하였다. 더욱이, 본 발명자들은 습윤제 물질을 제조하는 데 사용되는 반응물들의 비율 및 화학적 성질을 조정함으로써 이러한 다양한 특성을 변화시킬 수 있는 것이 바람직할 것임을 추가로 인지하였다. 추가로, 본 발명자들은 그러한 물질의 제조 방법은, 에틸렌 옥사이드 시작 물질을 사용하는 작업의 잠재적인 건강 및 안정상의 위험 때문에, 에톡실화 공정을 필요로 하지 않는 것이 유리할 것임을 인지하였다.
따라서, 본 명세서에 개시된 발명은 전술한 단점들 중 하나 이상을 다룬다.
본 발명은 종래 기술의 단점을 극복하고 유리한 예상치 못한 특성을 나타내는 경향이 있는 양이온성 폴리글리세릴 화합물을 제공한다. 특히, 본 발명자들은 본 발명의 조성물 및 화합물이, 다른 필적하는 (폴리글리세릴 또는 다른) 습윤제 화합물과 비교하여, 개선된 지속성, 수분 보존, 거품 발생, 점도 형성, 순함, 및/또는 이들의 조합을 나타내는 경향이 있음을 알아내었다.
일 태양에 따르면, 본 발명은 (a) 3개 이상의 인접한 글리세릴 잔류부 단위(remnant unit)를 포함하는 노드 구조체(node structure); (b) 독립적으로 선택된 연결기에 의해서 노드 구조체에 각각 연결되는 하나 이상의 양이온성 기; 및 (c) 각각 독립적으로 (i) 연결기에 의해 노드 구조체에 연결되거나, 또는 (ii) 하나 이상의 양이온성 기 중 하나의 일부분을 구성하는 하나 이상의 소수성 부분(moiety)을 갖는 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물을 포함하는 폴리글리세릴 조성물을 제공한다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 화학식 I의, 하나 이상의 화합물을 포함하는 폴리글리세릴 화합물을 제공한다:
[화학식 I]
Figure 112012105989672-pat00001
상기 식에서, 이러한 실시 형태에 따르면:
Z는 3개 이상의 인접한 글리세릴 잔류부 단위를 포함하는 폴리글리세릴 노드 구조체이고;
Nu는 Z에 직접 연결되는 독립적으로 선택된 친핵성 기이고;
d는 Z에 직접 결합된 친핵성 기의 개수이며, 2 내지 21이고;
L1은 Z를 Hphob1에 연결하는 독립적으로 선택된 연결기이고;
Hphob1은 6 내지 30개의 탄소를 포함하는 독립적으로 선택된 소수성 부분이고;
a는 각각 L1을 통해 노드 구조체 Z에 연결된 Hphob1의 개수이며, 0 내지 10이고;
L2는 Z를 양이온성 기
-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)]에 연결하는 독립적으로 선택된 연결기이고;
R1은 독립적으로 선택된 선형 또는 분지형 알킬렌 (-CH- 내지 -C6H12-) 또는 모노하이드록시알킬렌 (-CH(OH)- 내지 -C6H11(OH)-)이고;
N은 질소 원자이고;
R2는 1 내지 4개의 탄소를 함유하는 독립적으로 선택된 알킬 기 (CH3 내지 C4H9) 또는 수소 원자이고;
R3은 1 내지 4개의 탄소를 함유하는 독립적으로 선택된 알킬 기 (CH3 내지 C4H9) 또는 수소 원자, 또는 독립적으로 선택된 소수성 부분이고;
Hphob2는 6 내지 30개의 탄소를 포함하는 독립적으로 선택된 소수성 부분이고;
X1은 음이온성 반대 이온이거나, 또는 부재하고;
b는 각각 L2를 통해 노드 구조체 Z에 연결된 (R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])의 개수이며, 0 내지 10이고;
L3은 Z를 양이온성 기 -R4 -N-[(R5)(R6)(R7)]에 연결하는 독립적으로 선택된 연결기이고;
R4는 독립적으로 선택된 선형 또는 분지형 알킬렌 (-CH- 내지 -C6H12-) 또는 모노하이드록실알킬렌 (-CH(OH)- 내지 -C6(OH)H11(OH)-)이고;
R5, R6, R7은 각각 1 내지 4개의 탄소를 함유하는 독립적으로 선택된 알킬 기 (CH3 내지 C4H9)이고;
X2는 음이온성 반대 이온이거나, 또는 부재하고;
c는 각각 L3을 통해 노드 구조체 Z에 연결된 (R4-N-[(R5)(R6)(R7)])의 개수이며, 0 내지 10이고;
a 및 b의 합은 1 내지 10 (종점 포함)이고;
b 및 c의 합은 1 내지 10 (종점 포함)이고;
a, b, 및 c의 합은 1 내지 10 (종점 포함)이고;
a, b, c 및 d의 합은 3 내지 22 (종점 포함)이다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 소정 조성물 및 비교 조성물의 제로 전단 점도(zero shear viscosity)를 도시한 그래프.
<도 2>
도 2는 선형 폴리글리세롤에 대한 하이드록실가(hydroxyl value) 대 중합도를 도시한 그래프.
<도 3>
도 3은 본 발명의 소정 조성물 및 비교 조성물의 최대 거품 부피 및 거품 부피 가(foam volume value)를 도시한 그래프.
<도 4>
도 4는 본 발명의 소정 조성물 및 비교 조성물의 상대 점도를 도시한 그래프.
달리 명백히 언급되지 않는다면, 본 명세서에 열거된 모든 백분율은 중량을 기준으로 한 고형물/활성제 양의 백분율이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "건강케어"(healthcare)라는 용어는 유아 케어, 구강 케어, 위생 보호, 피부의 건강을 유지하고/유지하거나, 피부의 건강을 개선하고/개선하거나, 피부의 외관을 개선하기 위한 성인 또는 유아 피부의 국소 처리를 포함하는 피부 케어, 상처의 밀폐 또는 치유에 도움을 주고/주거나 상처와 관련된 통증 또는 흉터를 감소시키기 위한 상처의 처리를 포함하는 상처 케어, 질내 또는 질외 영역 및/또는 유방에서의 조직의 처리를 포함하며, 이러한 조직 또는 피부의 건강을 유지 또는 개선하며, 이러한 조직 또는 피부를 회복시키며, 이러한 조직 또는 피부의 자극을 감소시키며, 이러한 조직 또는 피부의 외관을 유지 또는 개선하며, 이러한 조직 또는 피부와 관련된 성기능을 개선 또는 향상시키는 여성 건강 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 개인 케어 및 의학 케어의 분야를 지칭한다.
상기에 언급된 바와 같이, 본 발명자들은 소정 양이온성 폴리글리세릴 조성물이, 화장용 조성물 및 개인 케어 조성물을 포함하는 다양한 조성물에서, 비에톡실화된, 지속성 습윤제로서 사용될 수 있음을 알아내었다. 생성되는 조성물은 클렌징 조성물, 헹굼형(rinse-off) 조성물, 또는 잔류형(leave-on) 조성물로서 사용하기에 적합할 수 있다. 특히, 본 발명자들은 (a) 3개 이상의 인접한 글리세릴 잔류부 단위를 포함하는 노드 구조체; (b) 독립적으로 선택된 연결기에 의해서 노드 구조체에 각각 연결되는 하나 이상의 양이온성 기; 및 (c) 각각 독립적으로 (i) 연결기에 의해 노드 구조체에 연결되거나, 또는 (ii) 하나 이상의 양이온성 기 중 하나의 일부분을 구성하는 하나 이상의 소수성 부분을 갖는 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물을 포함하는 조성물과 관련된 상당한 예상치 못한 이점을 인지하였다.
본 발명의 소정 실시 형태에서, 양이온성 폴리글리세릴 조성물은 적어도 하나의, 바람직하게는 둘 이상의, 본 명세서에 기재된 바와 같은 폴리글리세릴 화합물을 포함한다. 소정 실시 형태에서, 본 발명의 폴리글리세릴 조성물은 3개 이상, 바람직하게는 4개 이상, 소정 실시 형태에서는, 5개 이상의, 본 명세서에 기재된 바와 같은 폴리글리세릴 화합물을 포함한다. 그러한 실시 형태에서, 폴리글리세릴 조성물은 바람직하게는 하이드록실가 시험에 의해 결정되는 평균 중합도 (DPOH)가 약 3 내지 약 20, 예를 들어, 약 3 내지 약 18, 또는 약 3 내지 약 15이다. 소정 바람직한 실시 형태에서, 본 발명의 폴리글리세릴 조성물은 DPOH가 약 3 내지 약 12, 더욱 더 바람직하게는 약 3 내지 약 10, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 10, 더욱 바람직하게는 약 7 내지 약 10, 더욱 바람직하게는 약 10이다.
본 명세서에 기재된 바와 같이, 1 그램의 샘플 중의 하이드록실 함량과 동등한 수산화칼륨의 밀리그램 수로서 정의되는, 폴리글리세릴 물질과 관련된 하이드록실가 (OH#)는 표준 미국 오일 화학회 (American Oil Chemists' Society; AOCS) 공식 방법 Cd 13-60 하이드록실가에 따라 측정된다. 이어서, 하기 식에 따라 물질의 하이드록실가 (OH#)를 사용하여 폴리글리세릴 물질의 DPOH가 계산된다:
Figure 112012105989672-pat00002
단지 명백하게 하기 위하여, 폴리글리세릴 물질에 대한 하이드록실가 및 DPOH의 하기 일반적인 설명을 제공한다. 상기 AOCS 방법에 따른 하이드록실가의 경우, 기지의 질량의 시험할 물질 (예를 들어, 폴리글리세릴 물질)을 피리딘의 존재 하에 아세트산 무수물과 반응시킨다. 이어서, 아세틸화된 폴리올을 가수분해하여 폴리올 및 아세트산을 얻는다. 페노탈레인 지시약의 존재 하에 KOH로 적정하여, 가수분해 반응 동안 방출된 아세트산의 양을 결정한다. 이어서, 1 그램의 폴리올을 함유하는 용액을 중화시키는 데 필요한 KOH의 mg을 계산하여 하이드록실가를 결정한다. 이이서, 상기 계산에 의해 하이드록실가를 사용하여 DPOH를 계산한다.
당업자는 선형 반복 단위와 수지상(dendritic) (분지형 또는 환형) 반복 단위를 구별하지 않으나, 오히려 중합체 그램당 하이드록실 기의 개수에 관한 정보를 제공하는 기술에 의해 DPOH가 결정됨을 알 것이다. 당업자는 환형 반복 단위와 같은 소정 이성체가 존재하는 경우에, 중합체 당 반복 단위의 평균 개수에 기반한 수평균 DP (DPn)가 DPOH로부터 유의하게 벗어날 수 있음을 알 것이다 (문헌[Crowther, M.W. et al., JAOCS, 75, 1867, 1998]). 예를 들어, 이는 순수한 선형 폴리글리세롤 (백색 사각형) 및 20 중량% 환형 반복 단위를 함유하는 폴리글리세롤 샘플의 경우에 대한 하이드록실가 대 DPn의 이론적 곡선을 나타내는 도 2에 나타나 있다. 각각의 선에서 흑색 부호는 대략 900의 하이드록실가에 해당한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, DPOH는 9인 것과 비교하여(흑색 사각형), 900의 하이드록실가를 산출하는 20/80 중량% 환형/선형 혼합물은 DPn가 대략 5.5 (흑색 원)이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 조성물은 노드 구조체 당 소수성 부분의 평균 치환도 (예를 들어, "a" + "b")가 0 초과이나 10 미만이고, 더욱 바람직하게는 0 초과이나 5 미만이고, 더욱 더 바람직하게는 0 초과이나 3 이하이다. 당업자는 본 발명의 화합물/조성물을 형성하기 위해 소수성 부분으로 노드 구조체를 치환하는 것은 아마도 둘 이상의 상이하게 치환된 양이온성 폴리글리세릴 화합물을 생성하는 불균질한 공정이며, 따라서 조성물의 노드 당 소수성 부분의 평균 개수는 정수가 아닌 평균 값으로 표시될 수 있음을 알 것이다. 화학식 I의 폴리글리세릴 단일중합체 화합물 (DPOH=10, 즉, 10개의 글리세릴 잔류부 단위를 가짐)을 포함하는 조성물 - 각각의 중합체는 독립적인 조성의 Hphob1 및 Hphob2 부분으로 구성됨 - 에 대해 계산 예를 제공한다. 50 몰%의 노드 구조체 Z가 2 몰의 L1-Hphob1을 갖고, 40 몰%의 폴리글리세릴 잔류부 Z가 1 몰의 L1-Hphob1을 갖고, 10 몰%의 폴리글리세릴 잔류부 Z가 0 몰의 L1-Hphob1을 갖는 경우에는, Z의 1 몰당 1.4 {2(0.5) + 1(0.4) + 0(0.1) = 1.4}개의 L1-R1-Hphob1이 존재한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 조성물은 노드 당 양이온성 부분의 평균 치환도 (예를 들어, "b" + "c")가 0 초과이나 10 미만이고, 더욱 바람직하게는 0 초과이나 5 미만이고, 더욱 더 바람직하게는 0 초과이나 3 미만이다. 화학식 I의 폴리글리세릴 단일중합체 화합물 (DP=10, 즉, 10개의 글리세릴 잔류부 단위를 가짐)을 포함하는 조성물 - 각각의 중합체는 독립적인 조성의 양이온성 소수성 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)]) 기 및 양이온성 (-R4-N-[(R5)(R6)(R7)]) 기로 구성됨 - 에 대해 계산 예를 제공한다. 60 몰%의 노드 구조체 Z가 2 몰의 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])를 갖고, 30 몰%의 폴리글리세릴 잔류부 Z가 1 몰의 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])를 갖고, 10 몰%의 폴리글리세릴 잔류부 Z가 0 몰의 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])를 갖는 경우에는, Z의 1 몰당 1.5 {2(0.6) + 1(0.3) + 0(0.1) = 1.5}개의 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])가 존재한다. 유사하게, 20 몰%의 노드 구조체 Z가 2 몰의 (-R4-N-[(R5)(R6)(R7)])을 갖고, 50 몰%의 폴리글리세릴 잔류부 Z가 1 몰의 (-R4-N-[(R5)(R6)(R7)])을 갖고, 30 몰%의 폴리글리세릴 잔류부 Z가 0 몰의 (-R4-N-[(R5)(R6)(R7)])을 갖는 경우에는, Z의 1 몰당 0.9 {2(0.2) + 1(0.5) + 0(0.3) = 0.9}개의 (-R4-N-[(R5)(R6)(R7)]) 가 존재한다. 따라서, Z의 1 몰당 평균 양이온성 치환도는 2.4 { 1.5+ 0.9 = 2.4}이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 조성물은 노드 당 양이온성 소수성 부분의 평균 치환도 (예를 들어, "b")가 0 초과이나 10 미만이고, 더욱 바람직하게는 0 초과이나 5 미만이고, 더욱 더 바람직하게는 약 0.5 초과이나 3 미만이다. 화학식 I의 폴리글리세릴 단일중합체 화합물 (DP=10, 즉, 10개의 글리세릴 잔류부 단위를 가짐)을 포함하는 조성물 - 각각의 중합체는 독립적인 조성의 양이온성 소수성 기 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])로 구성됨 - 에 대해 계산 예를 제공한다. 10 몰%의 노드 구조체 Z가 3 몰의 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])를 갖고, 30 몰%의 폴리글리세릴 잔류부 Z가 2 몰의 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])를 갖고, 40 몰%의 폴리글리세릴 잔류부 Z가 1 몰의 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])를 갖고, 20 몰%의 폴리글리세릴 잔류부 Z가 0 몰의 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])를 갖는 경우에는, Z의 1 몰당 1.3 {3(0.1) + 2(0.3) + 1(0.4) + 0(0.2) = 1.3}개의 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])가 존재한다.
소정 실시 형태에 따르면, 본 발명의 화합물, 및 그러한 화합물로 구성되는 조성물은 화학식 I과 관련하여 추가로 설명될 수 있다:
[화학식 I]
Figure 112012105989672-pat00003
상기 식에서, 이러한 실시 형태에 따르면:
Z는 3개 이상의 인접한 글리세릴 잔류부 단위를 포함하는 폴리글리세릴 노드 구조체이고;
Nu는 Z에 직접 연결되는 독립적으로 선택된 친핵성 기이고;
d는 Z에 결합된 친핵성 기의 개수이며, 2 내지 21이고;
L1은 Z를 Hphob1에 연결하는 독립적으로 선택된 연결기이고;
Hphob1은 6 내지 30개의 탄소를 포함하는 독립적으로 선택된 소수성 부분이고;
a는 각각 L1을 통해 노드 구조체 Z에 연결된 Hphob1의 개수이며, 0 내지 10이고;
L2는 Z를 양이온성 기
-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)]에 연결하는 독립적으로 선택된 연결기이고;
R1은 독립적으로 선택된 선형 또는 분지형 알킬렌 (-CH- 내지 -C6H12-) 또는 모노하이드록시알킬렌 (-CH(OH)- 내지 -C6H11(OH)-)이고;
N은 질소 원자이고;
R2는 1 내지 4개의 탄소를 함유하는 독립적으로 선택된 알킬 기 (CH3 내지 C4H9) 또는 수소 원자이고;
R3은 1 내지 4개의 탄소를 함유하는 독립적으로 선택된 알킬 기 (CH3 내지 C4H9) 또는 수소 원자, 또는 독립적으로 선택된 소수성 부분이고;
Hphob2는 6 내지 30개의 탄소를 포함하는 독립적으로 선택된 소수성 부분이고;
X1은 음이온성 반대 이온이거나, 또는 부재하고;
b는 각각 L2를 통해 노드 구조체 Z에 연결된 (R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])의 개수이며, 0 내지 10이고;
L3은 Z를 양이온성 기 -R4 -N-[(R5)(R6)(R7)]에 연결하는 독립적으로 선택된 연결기이고;
R4는 독립적으로 선택된 선형 또는 분지형 알킬렌 (-CH- 내지 -C6H12-) 또는 모노하이드록실알킬렌 (-CH(OH)- 내지 -C6(OH)H11(OH)-)이고;
R5, R6, R7은 각각 1 내지 4개의 탄소를 함유하는 독립적으로 선택된 알킬 또는 알케닐 기 (CH3 내지 C4H9)이고;
X2는 음이온성 반대 이온이거나, 또는 부재하고;
c는 각각 L3을 통해 노드 구조체 Z에 연결된 (R4-N-[(R5)(R6)(R7)])의 개수이며, 0 내지 10이고;
a 및 b의 합은 1 내지 10 (종점 포함)이고;
b 및 c의 합은 1 내지 10 (종점 포함)이고;
a, b, 및 c의 합은 1 내지 10 (종점 포함)이다.
본 발명의 조성물은 3개 이상의 인접한 글리세릴 잔류부 단위를 포함하는 노드 구조체를 갖는 화합물을 포함한다. "글리세릴 잔류부 단위"는 하이드록실 기와 같은 친핵성 기를 제외한 글리세롤 단위를 의미한다. 글리세릴 잔류부 단위는 일반적으로 선형 및 수지상 잔류부에 대해 C3H5O로 나타내어질 수 있다 (문헌[Rokicki et al. Green Chemistry., 2005, 7, 52]). 적합한 글리세릴 잔류부 단위는 하기 글리세릴 단위: 선형-1,4 (L1,4) 글리세릴 단위; 선형-1,3 (L1,3) 글리세릴 반복 단위; 수지상 (D) 글리세릴 단위; 말단-1,2 (T1,2) 단위; 및 말단-1,3 (T1,3) 단위의 탈수 형태(즉, 1 몰의 물이 제거됨)이다. 그러한 글리세릴 잔류부 반복 및 말단 단위의 예가 하기에 (화살표의 오른쪽에) 나타나 있다. 상응하는 글리세릴 단위 (화살표의 왼쪽에 나타나 있음; 하이드록실을 포함함)가 또한 나타나 있다:
선형-1,4 (L1 ,4) 글리세릴 반복 단위
Figure 112012105989672-pat00004
선형-1,3 (L1 ,3) 글리세릴 반복 단위
Figure 112012105989672-pat00005
분지형 또는 환형 화합물을 야기하는, 수지상 (D) 글리세릴 반복 단위
Figure 112012105989672-pat00006
말단-1,2 (T1,2) 단위
Figure 112012105989672-pat00007
및 말단-1,3 (T1 ,3) 단위
Figure 112012105989672-pat00008
소정 실시 형태에서, 글리세릴 잔류부 단위에 더하여, 노드 구조체는 하나 이상의 추가의 옥시알킬 단위를 포함할 수 있다. 옥시알킬 단위는 총칭적으로 -(O-R)-로 기재되며, 여기서, R은 C1-C4 선형 또는 분지형 알킬, 예를 들어 -CH2CH2-, -CH(CH3)CH2-, 및 -CH2CH2CH2-이고, 이는 1,2-에탄다이올, 1,2-프로판다이올, 1,3-프로판다이올, 에틸렌 카르보네이트, 1,2 프로필렌 카르보네이트, 및 1,3 프로필렌 카르보네이트와 같은 선택적인 공단량체의 반응으로부터 유래한다. 예를 들어, 글리세릴 잔류부 단위 및 인접한 옥시알킬 단위의 일반식은 하기와 같이 표시될 수 있고:
Figure 112012105989672-pat00009
그리고, 추가의 예로서, 폴리글리세릴-코-1,3-프로판다이올로 표시될 수 있으며 따라서 하기 노드 구조체를 갖는다:
Figure 112012105989672-pat00010
당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 본 발명의 화합물의 중합 속성 및 본 명세서에서 채택된 명명법으로 인해, 소정 실시 형태에서, 본 발명의 노드는 말단 (노드 자체에 대해) 3 탄소 알킬 기를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 글리세롤로부터 유도된 본 발명의 노드의 예가 하기에 나타나 있으며, 여기서, 중합 시에, 노드 구조체는 7개의 글리세릴 잔류부 단위와 하기에 C3H5 잔류부로 표시된 하나의 말단 3 탄소 알킬 기를 형성한다:
Figure 112012105989672-pat00011
중합체 화학 분야의 당업자는 폴리글리세롤이, 임의의 전형적인 중합체와 마찬가지로, 반복 단위 및 말단 기로 구성됨을 알 것이다. 중합체가 단량체 단위의 축합 (중합 중에 물이 제거됨)에 의해 형성되는 단순한 경우에, 말단 기는 모 분자로 구성되는 반면, 반복 단위는 모(parent) 단량체에서 물 분자를 뺀 것으로부터 유도된다. 단량체 글리세롤을 사용하여 합성될 수 있는 선형 폴리글리세롤의 경우가 그러하다.
w 몰의 글리세롤이 중합되어 (1-w)개의 반복 단위 및 1개의 말단 기를 갖는 선형 폴리글리세롤을 형성하는, 글리세롤의 중합을 하기 식에 나타낸다. 명확히 하기 위해, 말단 기를 점선으로 구분하였다. 반복 단위 화학식 (C3H6O2)은 글리세롤 단위 화학식 (C3H8O3)에서 물 (H2O)을 뺀 것과 동일함에 주목한다. 또한 말단 기 단위의 합 [(C3H7O2) + (OH)]은 글리세롤의 화학식 (C3H8O3)과 동일하고 (1-w) 몰의 물이 중합의 부산물로서 형성됨에 주목한다.
Figure 112012105989672-pat00012
게다가, 이러한 원리를 탈수된 폴리에테르 (글리세릴 잔류부)의 설명에 적용하는 경우, 글리세릴 반복 단위 잔류부는 화학식 (C3H5O)을 가질 것임을 알 것이다. 명백히, 말단 잔류부는 화학식 (C3H5)을 가질 것이다.
Figure 112012105989672-pat00013
이는 하기 구조식에 추가로 나타나 있으며, 여기서, 반복 단위 이성체 (총 7개의 반복 단위)는 소괄호로 구분되고 말단 글리세릴 잔류부 (1개의 말단 글리세릴 잔류부)는 중괄호로 구분되어, 총 DP가 8이다.
Figure 112012105989672-pat00014
C3H5 말단 잔류부 단위 및 C3H5O 잔류부 반복 단위에 더하여, 분자가 수지상-계 환형 단위를 함유하는 소정 이성체를 함유하는 경우, C3H5O2 잔류부 단위 및 C3H5O 말단 잔류부 단위가 또한 존재할 수 있다. 이는 하기에 나타나 있으며, 2개의 수지상-계 환형 단위를 함유하는 펜타글리세롤에 대해 소괄호로 반복 및 말단 단위가 구분된다. 달리 명시되지 않는다면, 반복 및 말단 잔류부 단위는 화학식 C3H5O를 갖는다.
Figure 112012105989672-pat00015
소정 바람직한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 각각의 노드 구조체는 3 내지 약 20개의 글리세릴 잔류부 단위 (및 선택적으로 하나 이상의 옥시알킬 단위)를 포함하며, 그에 결합되거나 (친핵성 기의 경우) 또는 연결기를 통해 그에 연결된 (소수성, 양이온성, 및/또는 양이온성 소수성 기의 경우), 친핵성 기, 소수성 기 (Hphob1), 양이온성 기 (-R4-N-[(R5)(R6)(R7)]), 양이온성 소수성 기 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)]), 및 이들의 둘 이상의 조합으로부터 선택된 기를 총합으로 3 내지 약 21개 가질 수 있다. 소정 바람직한 실시 형태에서, 노드 구조체는 오직 글리세릴 잔류부 단위로부터의 탄소, 수소, 및 산소 원자로만 이루어진다. 소정 바람직한 실시 형태에서, 노드 구조체는 오직 글리세릴 잔류부 단위 및 옥시알킬 단위로부터의 탄소, 수소, 및 산소 원자로만 이루어진다. 소정 바람직한 실시 형태에서, 노드 구조체의 모든 글리세릴 잔류부 단위, 및 존재한다면 선택적인 옥실알킬 단위는 인접해 있다. 소정 실시 형태에 따르면, 노드 구조체는 탄소 원자 대 산소 원자의 비 (개수 기준)가 약 2.5 내지 약 4.5:1, 바람직하게는 약 2.5 내지 약 3.5:1, 예를 들어, 약 2.6 내지 약 3.4:1, 예를 들어, 약 2.8 내지 약 3.4:1이다.
양이온성 폴리글리세릴 화합물의 소정 특정 예의 설명에 있어서, 적합한 노드 구조체의 예가 하기에 나타나 있다. 당업자가 쉽게 이해하는 바와 같이, 폴리글리세릴 노드 구조체는 복수의 에테르 작용기를 포함하며, 그러므로, 상기 화합물은 "폴리에테르"로서 추가로 설명될 수 있다.
상기에 기재된 바와 같이, 본 발명의 양이온성 폴리글리세릴 화합물은 적어도 하나의 양이온성 기 및 적어도 하나의 소수성 부분을 추가로 포함한다. 본 발명의 화합물은 화합물이 적어도 하나의 양이온성 기 및 적어도 하나의 소수성 부분 둘 모두를 갖도록 하나 이상의 양이온성 기, 소수성 기, 및/또는 양이온성 소수성 기 (즉, 소수성 부분이 양이온성 기의 일부분을 구성하는 양이온성 기)의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정 실시 형태에서, 본 발명의 화합물은 하나의 양이온성 소수성 기 단독 (또는 선택적으로, 임의의 추가적인 개수의 개별적인 양이온성 기, 양이온성 소수성 기, 또는 소수성 기와의 조합)을 포함할 수 있거나, 또는 적어도 하나의 양이온성 기 (소수성 부분을 갖거나 갖지 않음) 및 적어도 하나의 소수성 기 단독 (또는 선택적으로, 임의의 추가적인 개수의 개별적인 양이온성 기, 양이온성 소수성 기, 또는 소수성 기와의 조합)을 포함할 수 있다.
임의의 적합한 양이온성 기는 본 발명의 화합물에서 연결기를 통해 노드 구조체에 연결될 수 있다. 적합한 양이온성 기는, 예를 들어, 4차 아민 또는 3차 아민을 포함하는 아민 (후자의 경우 질소에 결합된 R 기 중 하나가 수소(H)일 것임)과 같이, 양전하를 띠는 기를 포함할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 양이온성 부분은 4차 아민이다. 바람직한 4차 아민의 예에는 화학식 I에 나타낸 바와 같이, 구조식 -R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)] 및 -R4-N-[(R5)(R6)(R7)]로 표시되는 것들이 포함되며, 여기서, R1 및 R4는, 선택적으로 -OH, -SH 또는 -NH2와 같은 친핵성 작용기로 추가로 치환될 수 있는, 독립적으로 선택된 선형, 분지형, 포화 또는 불포화 C1 내지 C6 탄화수소 사슬이고; R2, R5, R6, 및 R7은 독립적으로 선택된 C1 내지 C4 알킬 기 (CH3 내지 C4H9) 또는 수소 (H)이고; R3은 독립적으로 선택된 C1 내지 C4 알킬 기 (CH3 내지 C4H9), 수소, 또는 소수성 부분이고; Hphob2는 소수성 부분이다. 바람직한 R1 및 R4 기의 예에는 C1 내지 C3 선형 알킬 기 또는 2-하이드록시프로필이 포함된다. 소정 바람직한 실시 형태에서, R1 및 R4는 CH2CH(OH)CH2-이다. 바람직한 C1 내지 C4 알킬 기의 예에는 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, 부틸, tert-부틸, 및 아이소부틸이 포함된다.
양이온성 부분의 상대적인 양 및 폴리글리세릴 화합물 상에서의 위치는 다양할 수 있다. 그러므로, 화학식 I에서 "b" 및 "c" 둘 모두는 각각 독립적으로 0 내지 10, 더욱 바람직하게는 0 내지 5, 더욱 바람직하게는 0 내지 3이되, 단, 노드 구조체 당 양이온성 부분의 총 개수, 즉, b 및 c의 합은 1 내지 10 (종점 포함)이다. 바람직한 실시 형태에서, b는 1 이상이다. 소정 바람직한 실시 형태에서 b 및 c의 합은 1 내지 5, 더욱 바람직하게는 1 내지 3, 더욱 바람직하게는 1 내지 2이다.
각각의 양이온성 부분의 전하 균형을 이루는 역할을 하는 것은 선택적인 음이온성 반대 이온 X1 및/또는 X2이다. 음이온성 반대 이온 X1및 X2는 독립적인 유기 또는 무기의 화장용으로 허용가능한 음이온이다. 전형적인 무기 음이온은 할라이드, 설페이트, 포스페이트, 니트레이트, 및 보레이트이다. 할라이드, 특히 클로라이드가 가장 바람직하다. 다른 적합한 유기 음이온성 반대 이온은 메토설페이트, 톨루오일 서플레이트, 아세테이트, 시트레이트, 타우레이트, 글리콜레이트, 락테이트, 글루코네이트, 및 벤젠설포네이트 등을 포함한다.
임의의 적합한 소수성 부분 (예를 들어, 화학식 I의 Hphob1 및 Hphob2)이 본 발명의 화합물에 포함될 수 있다. "소수성 부분"은 다음 중 적어도 하나를 함유하는 비극성 부분을 의미한다: (a) 6개 이상의 탄소의 탄소-탄소 사슬 - 6개의 탄소 중 어느 것도 카르보닐 탄소가 아니며 그에 직접 결합된 친수성 부분을 갖지 않음 - ; (b) 3개 이상의 알킬 실록시 기 (-[Si(R)2-O]-); 및/또는 (c) 연속하여 3개 이상의 옥시프로필렌 기. 소수성 부분은 선형, 환형, 방향족, 포화 또는 불포화 기일 수 있거나, 이를 포함할 수 있다. 바람직한 소수성 부분은 6개 이상의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 8 내지 30개의 탄소 원자, 더욱 더 바람직하게는 10 내지 26개의 탄소 원자, 그리고 가장 바람직하게는 12 내지 24개의 탄소 원자를 포함한다. 소수성 부분의 예는 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 알킬 부분, 예를 들어, 선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화 C10-C30 알킬, 예를 들어, 데실, 운데실, 도데실 (라우릴), 트라이데실, 테트라데실 (미리스틸), 펜타데실, 헥사데실 (세틸, 팔미틸), 헵타데실, 헵타데세닐, 헵타-8-데세닐, 헵타-8,11-데세닐, 옥타데실 (스테아릴), 노나데실, 에이코사닐, 헤니코센-12-일, 헤니코사닐, 도코사닐 (베헤닐) 등, 뿐만 아니라 벤질을 포함한다. 소정의 바람직한 소수성 부분은 헵타데실, 헵타데세닐, 헵타-8-데세닐, 헵타-8,11-데세닐 등을 포함한다. 소수성 부분의 다른 예는 6개 이상의 탄소의 탄소 사슬 (6개의 탄소 중 어느 것도 그에 직접 결합된 친수성 부분을 갖지 않음)을 함유하는, 폴리(옥시프로필렌), 폴리(옥시부틸렌), 폴리(다이메틸실록산), 및 플루오르화 탄화수소 기 등과 같은 기를 포함한다. Hphob1을 위한 소정의 바람직한 소수성 부분의 예는 운데실, 펜타데실, 헵타데세닐, 및 헵타-8-데세닐이고, Hphob2를 위한 것은 도데실 (라우릴), 코코알킬, 및 스테아릴이다.
소수성 부분의 상대적인 양 및 폴리글리세릴 화합물 상에서의 위치는 다양할 수 있다. 그러므로, 화학식 I에서 "a" 및 "b" 둘 모두는 각각 독립적으로 0 내지 10, 더욱 바람직하게는 0 내지 5, 더욱 바람직하게는 0 내지 3이되, 단, 노드 구조체 당 소수성 부분의 총 개수, 즉, a 및 b의 합은 1 내지 10 (종점 포함)이다. 바람직한 실시 형태에서, b는 1 이상이다. 소정 바람직한 실시 형태에서, a 및 b의 합은 1 내지 5, 더욱 바람직하게는 1 내지 3, 더욱 바람직하게는 1 내지 2이다.
소정 바람직한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 화합물은 a+b+c+d의 합이 5 이하, 또는 5 초과인 화학식 I의 화합물이다. 그러한 실시 형태에서, a+b+c+d의 합이 5 이하인 경우에, a+b+c를 a+b+c+d로 나눈 몫 (a+b+c)/(a+b+c+d)은 바람직하게는 0.33 초과이다. 대안적으로, a+b+c+d의 합이 5 초과인 경우에, 몫 (a+b+c)/(a+b+c+d)는 0.04 내지 0.9이다. 소정의 더욱 바람직한 실시 형태에서, a+b+c+d의 합이 5 초과인 경우에, 몫 (a+b+c)/(a+b+c+d)는 0.04 내지 0.7, 더욱 바람직하게는 0.04 내지 0.6이다.
본 발명의 화합물은 양이온성 기 및/또는 소수성 기를 노드에 연결하기 위해서 임의의 적합한 연결기 (예를 들어, 화학식 I의 L1, L2, 및/또는 L3)를 가질 수 있다. "노드에 연결하는"은 노드에 양이온성 기 및/또는 소수성 기가 오직 그들 사이의 연결기에 의해서만 결합됨을 의미한다. 적합한 연결기의 예에는 2개 이상의 탄소 원자에 연결될 때 에테르, 에스테르, 카르바메이트(우레탄), 아미드, 케톤, 또는 카르보네이트를 형성하는 작용 부분이 포함된다. 즉, 당업자에게 이해되는 바와 같이, 각각의 연결기는 -O-, -OC(O)-, -OC(O)N(H)-, -C(O)N(H)-, -C(O)-, -OC(O)O- 등으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 연결기는, 연결기 L2 및 L3의 경우, 에테르 (-O-), 및 에스테르 -(OC(O)-) 결합, 더욱 바람직하게는 에테르 결합을 포함하고, 연결기 L1의 경우 에테르 또는 에스테르 결합을 포함한다.
소정 실시 형태에서, 존재하는 연결기 (예를 들어, L1, L2, 및/또는 L3)는 양이온성 폴리글리세릴 화합물/조성물의 제조 공정에서 반응된 폴리글리세릴 반복 단위의 하이드록실 기로부터 전체적으로 또는 부분적으로 유도된다. 예를 들어, 폴리글리세릴에 존재하는 하이드록실 기를 축합 반응 조건 하에서 지방산과 반응시키는 경우, 생성되는 노드 구조체는 에스테르 작용기 (-OC(O)-)인 L1 기에 의해 그에 공유적으로 연결된 소수성 부분을 가질 것이다. 다른 실시 형태에 따르면, 2작용성 시약으로부터 다양한 연결기가 유도될 수 있다. 예를 들어, 폴리글리세릴의 하이드록실 기를 다이아이소시아네이트와 반응시킨 다음 지방 알코올과 반응시키는 경우, 생성되는 Z는 카르바메이트 (우레탄) 작용기인 L1 기에 의해 노드 구조체에 공유적으로 연결되는 소수성 부분으로 치환될 것이다.
본 발명의 양이온성 폴리글리세릴 화합물은 노드 구조체에 결합된 임의의 적합한 친핵성 기를 가질 수 있다. 친핵성 기는 하이드록실 (-OH), 아미노 (-NH2), 및 티올 (-SH) 기와 같은 전자 공여 작용기를 의미한다. 바람직한 실시 형태에서 각각의 친핵성 기는 하이드록실 기 (-OH)이다. 노드 구조체에 직접 결합된 친핵성 기의 개수 "d"는 1 내지 약 21, 바람직하게는 1 내지 약 16, 바람직하게는 1 내지 약 11이다.
임의의 하기 구조로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 본 발명자들은 화학식 I의 화합물, 및 그러한 화합물을 포함하는 조성물을 추가로 설명하기 위하여 본 발명의 범주에 속하는 화합물의 특정 예를 본 명세서에 제공한다. 예를 들어, 소정 바람직한 실시 형태에서 본 발명의 조성물은 양이온성 폴리글리세릴 화합물 N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸라우릴-1-암모늄 클로라이드 데카글리세릴 에테르를 포함할 수 있으며, 이의 이상화된 구조가 하기에 나타나 있다:
Figure 112012105989672-pat00016
상기 식에서, 화학식 I과 관련하여,
(a) 하기 구조식으로 나타내어지는 Z는 글리세릴 잔류부 단위들로 구성된 데카글리세릴 잔류부이고 [C/O 비가 30/10 = 3임]
Figure 112012105989672-pat00017
,
(b) d는 Z에 직접 부착된 친핵성 기 (-OH)의 개수이며, 9이고,
(c) L1은 부재하고,
(d) Hphob1은 부재하고,
(e) a는 0이고,
(f) L2는 Z를 R1에 연결하는 에테르 연결기
Figure 112012105989672-pat00018
이고,
(g) R1은 2-하이드록시프로필,
Figure 112012105989672-pat00019
이고,
(h) N은 질소 화학종
Figure 112012105989672-pat00020
이고,
(i) R2는 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00021
이고,
(j) R3은 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00022
이고,
(k) Hphob2는 라우릴 기
Figure 112012105989672-pat00023
이고,
(l) X1은 반대 이온
Figure 112012105989672-pat00024
이고,
(m) b는 1인데, Z 당 1개의 (L2-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])가 존재하기 때문이고,
(n) L3은 부재하고,
(o) R4는 부재하고,
(p) R5는 부재하고,
(q) R6은 부재하고,
(r) R7은 부재하고,
(s) X2는 부재하고,
(t) c는 0인데, Z 당 0개의 (L3-R5-N-[(R6)(R7)(R8)])가 존재하기 때문이고;
(u) a 및 b의 합은 1이고,
(v) b 및 c의 합은 1이고,
(w) a, b, 및 c의 합은 1이다.
소정 바람직한 실시 형태에서 본 발명의 조성물은 양이온성 폴리글리세릴 화합물 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸라우릴-1-암모늄) (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-1-암모늄) 옥타글리세릴 에테르를 포함할 수 있으며, 이의 이상화된 구조가 하기에 나타나 있다:
Figure 112012105989672-pat00025
(a) 하기 구조식으로 나타내어지는 Z는 글리세릴 잔류부 단위들로 구성된 옥타글리세릴 잔류부이고 [C/O 비는 22/8 = 2.75임]
Figure 112012105989672-pat00026
,
(b) d는 Z에 직접 부착된 친핵성 기의 개수이며, 6이고,
(c) L1은 부재하고,
(d) Hphob1은 부재하고,
(e) a는 0인데, (L1-Hphob1)로 치환된 PG 하이드록실이 존재하지 않기 때문이고,
(f) L2는 Z를 R1에 연결하는 에테르 연결기
Figure 112012105989672-pat00027
이고,
(g) R1은 2-하이드록시프로필
Figure 112012105989672-pat00028
이고,
(h) N은 질소 화학종
Figure 112012105989672-pat00029
이고,
(i) R2는 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00030
이고,
(j) R3은 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00031
이고,
(k) Hphob2는 라우릴 기
Figure 112012105989672-pat00032
이고,
(l) X1은 반대 이온
Figure 112012105989672-pat00033
이고,
(m) b는 1인데, Z 당 1개의 (L2-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])가 존재하기 때문이고,
(n) L3은 Z를 R4에 연결하는 에테르 연결기
Figure 112012105989672-pat00034
이고,
(o) R4는 2-하이드록시프로필
Figure 112012105989672-pat00035
이고,
(p) R5는 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00036
이고,
(q) R6은 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00037
이고,
(r) R7은 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00038
이고,
(s) X2는 반대 이온
Figure 112012105989672-pat00039
이고,
(t) c는 1인데, Z 당 평균 1개의 (L3-R5-N-[(R6)(R7)(R8)])가 존재하기 때문이고,
(u) a 및 b의 합은 1이고,
(v) b 및 c의 합은 2이고,
(w) a, b, 및 c의 합은 2이다.
소정 바람직한 실시 형태에서 본 발명의 조성물은 양이온성 폴리글리세릴 화합물 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸코코알킬-1-암모늄) 데카글리세릴 모노올레에이트 에테르를 포함할 수 있으며, 이의 이상화된 구조가 하기에 나타나 있다:
Figure 112012105989672-pat00040
상기 식에서, 화학식 I과 관련하여,
(a) 하기는, 글리세릴 잔류부 단위들로 구성된 10개의 잔류부의 데카글리세릴 잔류부이고 [C/O 비는 30/9 = 3.3임]
Figure 112012105989672-pat00041
,
(b) d는 Z에 직접 부착된 친핵성 기의 개수이며, 10이고,
(c) L1은 에스테르 결합
Figure 112012105989672-pat00042
이고,
(d) Hphob1은 8-헵타데세닐
Figure 112012105989672-pat00043
이고,
(e) a는 1인데, Z 당 1개의 (L1-Hphob1)가 존재하기 때문이고,
(f) L2는 Z를 R1에 연결하는 에테르 연결기
Figure 112012105989672-pat00044
이고,
(g) R1은 2-하이드록시프로필
Figure 112012105989672-pat00045
이고,
(h) N은 질소 화학종
Figure 112012105989672-pat00046
이고,
(i) R2는 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00047
이고,
(j) R3은 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00048
이고,
(k) Hphob2는 (코코넛 오일로부터의 코코넛 지방산의 C 사슬 분포에 기반한) 포화 및 불포화 C8 -C18의 분포인 것으로 당업자에게 공지된 코코알킬 기
Figure 112012105989672-pat00049
이고,
(l) X1은 반대 이온
Figure 112012105989672-pat00050
이고,
(m) b는 1인데, Z 당 1개의 (L2 -R1 -N-[(R2)(R3)(Hphob2)])가 존재하기 때문이고,
(n) L3은 부재하고,
(o) R4는 부재하고,
(p) R5는 부재하고,
(q) R6은 부재하고,
(r) R7은 부재하고,
(s) X2는 부재하고,
(t) c는 0인데, Z 당 평균 0개의 (L3-R5-N-[(R6)(R7)(R8)])가 존재하기 때문이고,
(u) a 및 b의 합은 2이고,
(v) b 및 c의 합은 1이고,
(w) a, b, 및 c의 합은 2이다.
소정 바람직한 실시 형태에서 본 발명의 조성물은 양이온성 폴리글리세릴 화합물 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸라우릴-1-암모늄) (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-1-암모늄) 데카글리세릴 모노올레에이트 에테르를 포함할 수 있으며, 이의 이상화된 구조가 하기에 나타나 있다:
Figure 112012105989672-pat00051
상기 식에서, 화학식 I과 관련하여,
(a) 하기 구조식으로 나타내어지는 Z는 글리세릴 잔류부 단위들로 구성된 데카글리세릴 잔류부이고
Figure 112012105989672-pat00052
,
(b) d는 Z에 직접 부착된 친핵성 기의 개수이며, 7이고,
(c) L1은 에스테르 결합
Figure 112012105989672-pat00053
이고,
(d) Hphob1은 8-헵타데세닐
Figure 112012105989672-pat00054
이고,
(e) a는 1인데, Z 당 1개의 (L1-Hphob1)가 존재하기 때문이고,
(f) L2는 Z를 R1에 연결하는 에테르 연결기
Figure 112012105989672-pat00055
이고,
(g) R1은 2-하이드록시프로필
Figure 112012105989672-pat00056
이고,
(h) N은 질소 화학종
Figure 112012105989672-pat00057
이고,
(i) R2는 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00058
이고,
(j) R3은 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00059
이고,
(k) Hphob2는 포화 및 불포화 C8-C18의 분포인 것으로 당업자에게 공지된 코코알킬 기
Figure 112012105989672-pat00060
이고,
(l) X1은 반대 이온
Figure 112012105989672-pat00061
이고,
(m) b는 1인데, Z 당 평균 1개의 (L2-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])가 존재하기 때문이고,
(n) L3은 Z를 R4에 연결하는 에테르 연결기
Figure 112012105989672-pat00062
이고,
(o) R4는 2-하이드록시프로필
Figure 112012105989672-pat00063
이고,
(p) R5는 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00064
이고,
(q) R6은 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00065
이고,
(r) R7은 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00066
이고,
(s) X2는 반대 이온
Figure 112012105989672-pat00067
이고,
(t) c는 1인데, Z 당 평균 1개의 (L3-R5-N-[(R6)(R7)(R8)])가 존재하기 때문이고,
(u) a 및 b의 합은 2이고,
(v) b 및 c의 합은 2이고,
(w) a, b, 및 c의 합은 3이다.
소정 바람직한 실시 형태에서 본 발명의 조성물은 양이온성 폴리글리세릴 화합물 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-1-암모늄) 데카글리세릴 모노올레에이트 에테르를 포함할 수 있으며, 이의 이상화된 구조가 하기에 나타나 있다:
Figure 112012105989672-pat00068
상기 식에서, 화학식 I과 관련하여,
(a) 하기 구조식으로 나타내어지는 Z는 글리세릴 잔류부 단위들로 구성된 데카글리세릴 잔류부이고 [C/O 비가 30/10 = 3임]
(b)
Figure 112012105989672-pat00069
,
(c) d는 Z에 직접 부착된 친핵성 기의 개수이며, 10이고,
(d) L1은 에스테르 결합
Figure 112012105989672-pat00070
이고,
(e) Hphob1은 8-헵타데세닐
Figure 112012105989672-pat00071
이고,
(f) a는 1인데, Z 당 평균 1개의 (L1-Hphob1)가 존재하기 때문이고,
(g) L2는 부재하고,
(h) R1은 부재하고,
(i) N은 질소 화학종
Figure 112012105989672-pat00072
이고,
(j) R2는 부재하고,
(k) R3은 부재하고,
(l) Hphob2는 부재하고,
(m) X1은 부재하고,
(n) b는 1인데, Z 당 1개의 (L2-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])가 존재하기 때문이고,
(o) L3은 Z를 R4에 연결하는 에테르 연결기
Figure 112012105989672-pat00073
이고,
(p) R4는 2-하이드록시프로필
Figure 112012105989672-pat00074
이고,
(q) R5는 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00075
이고,
(r) R6은 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00076
이고,
(s) R7은 메틸 기
Figure 112012105989672-pat00077
이고,
(t) X2는 반대 이온
Figure 112012105989672-pat00078
이고,
(u) c는 1인데, Z 당 평균 X개의 (L3-R5-N-[(R6)(R7)(R8)])가 존재하기 때문이고,
(v) a 및 b의 합은 1이고,
(w) b 및 c의 합은 1이고,
(x) a, b, 및 c의 합은 2이다.
양이온성 폴리글리세릴 화합물 및 조성물을 제조하는 방법
본 발명의 양이온성 폴리글리세릴 화합물 및 조성물은 질소 함유 화합물과 폴리글리세롤 (PG) 또는 폴리글리세릴 에스테르 (PGE)의 반응을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다양한 합성 경로에 의해 합성될 수 있다. PG 또는 PGE는 임의의 다양한 구매가능한 종류의 것일 수 있다. PG 및 PGE 시작 물질의 예시적인 예에는 폴리글리세롤 (예를 들어, 스위스 바젤 소재의 론자 피엘씨(Lonza PLC)로부터의 나트룰론(Natrulon)(등록상표) H-10) 및 폴리글리세릴 에스테르 (예를 들어, 론자 피엘씨로부터의 폴리알도(Polyaldo)(등록상표) 10-1-O KFG 및 폴리알도(등록상표) 10-1-L) 및 폴리글리세릴 에테르 (예를 들어, 일본 히로시마 소재의 다이셀 케미칼 인더스트리즈 리미티드(Daicel Chemical Industries, LTD.)로부터의 폴리글리세린 에테르 ML10)가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
L1,3, L1,4, D, T1,3, 및 T1,2 구조 단위를 갖는, 11개의 글리세릴 반복 단위 (DPOH=11)를 갖는 폴리글리세롤의 도식적인 예가 하기에 나타나 있다. 상세한 예를 제공하기 위해 각 부류의 구조 단위를 구성하는 3개의 탄소를 표시하였다.
Figure 112012105989672-pat00079
질소 함유 반응물은 PG/PGE로의 컨쥬게이션 전에 아니면 후에 4차화될 수 있다. 예시적인 양이온화 시약은 아민 기를 함유하는 에폭시 및 할로하이드린 유도체를 포함한다. 적합한 4차화된 시작 시약의 일반화된 구조가 하기에 나타나 있다:
Figure 112012105989672-pat00080
구매가능한 할로하이드린은 알킬 기가 각각 메틸, 라우릴, 코코알킬, 및 스테아릴인 3-클로로-2-하이드록시프로필-알킬-다이메틸암모늄 클로라이드 (CHADAC)에 해당하는 쿠아브(Quab)(등록상표) 188, 342, 360, 및 426을 포함한다. 구매가능한 에폭시 시약은 쿠아브(등록상표) 151 (2,3-에폭시프로필트라이메틸암모늄 클로라이드)을 포함한다. 쿠아브(등록상표) 할로하이드린은 미국 앨라배마주 테오도르 소재의 에스케이더블유 쿠아브 케미칼스, 인크(SKW QUAB Chemicals, Inc)로부터 구매가능하다.
쿠아브(등록상표) 4차화 할로하이드린을 염기 촉매의 존재 하에 PG 또는 PGE와 반응시킬 수 있다. 따라서, 일 실시 형태에서, C-PG를 제조하는 방법은 염기 촉매의 존재 하에서의 PG와 4차화 할로하이드린의 반응을 포함한다. 적합한 촉매는 알칼리 금속, 특히 나트륨 또는 칼륨, 염기, 예를 들어, 수산화물, 특히 NaOH 또는 KOH, 카르보네이트, 특히 K2CO3 또는 Na2CO3, 바이카르보네이트, 특히 KHCO3 또는 NaHCO3 및 3차 아민, 특히, 고리 시스템 내에 적어도 하나의 3차 질소 원자를 포함하는 3차 아민, 예를 들어, 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데스-7-엔 (DBU), 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄 (DABCO), 4-(다이메틸아미노)피리딘 (DMAP), 7-메틸-1,5,7-트라이아자바이사이클로[4.4.0]데스-5-엔 (MTBD), 퀴누클리딘, 피로콜린, 및 유사한 물질들을 포함한다.
바람직한 실시 형태에서, 알칼리 금속 수산화물이 염기 촉매로서 사용된다. 적합한 알칼리 금속 수산화물은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화바륨, 수산화세슘, 수산화리튬, 수산화루비듐, 및 수산화스트론튬을 포함한다. 낮은 비용 및 입수가능성 때문에 수산화나트륨, 수산화칼륨, 및 수산화칼슘이 바람직하다. 전형적으로, 할로하이드린 대 알칼리 금속 수산화물의 몰 비는 1:0.5 내지 1:50, 전형적으로 1:1 내지 1:4이지만, 더욱 통상적으로는 1:1 내지 1:3, 바람직하게는 1:1.03 내지 1:2이고 특히 1:1.03 내지 1:1.5이다. 할로하이드린 대 알칼리 금속 수산화물의 바람직한 몰 비는 용액 중 물의 농도에 따라 증가 또는 감소될 수 있다. 전형적으로, 에폭사이드 대 알칼리 금속 수산화물의 몰비는 1:0.01 내지 1:50, 전형적으로 1:0.01 내지 1:10이지만, 더욱 통상적으로는 1:0.01 내지 1:3, 바람직하게는 1:0.01 내지 1:2이고, 특히 1:0.01 내지 1:1이다.
본 발명의 화합물에 더하여, 전형적인 합성 반응은 물 및 상응하는 3-클로로-2-하이드록시트라이알킬암모늄 클로라이드의 부반응 또는 2,3-에폭시프로필트라이메틸암모늄 클로라이드의 가수분해로부터 생성되는 2,3-프로판다이올-트라이알킬암모늄 클로라이드와 같은 부산물을 생성할 수 있다. 일반적으로, 양이온화 반응을 진행하기 위해 최소한의 양의 물이 필요하다. 그러나, 이러한 양을 초과하여 물 함량을 증가시키는 것은 부생성물의 증가를 야기할 수 있다. 그러나, 당업자는 부생성물을 최소화하는 반응 조건이 이용되어야 함을 알 것이다. 제거가 필수적인 것은 아니지만, 예를 들어, 침전, 컬럼 크로마토그래피, 및 용매 추출을 포함하는 임의의 다양한 통상적인 분리 공정을 통해 다이올 부생성물을 제거할 수 있다.
대안적으로, C-PG는 산성 조건 하에서 PG 또는 PGE와 할로하이드린 알코올 (즉, 3-클로로-2-하이드록시프로판다이올)을 반응시켜 할로하이드린 PG/PGE 중간체를 생성함으로써 형성될 수 있다. 그 후에, 생성물을 알칼리 금속 수산화물과 반응시켜 글리시딜 PG/PGE를 수득하고, 이를 아미노알킬 암모늄 또는 알킬 아민과 추가로 반응시켜 C-PG를 수득할 수 있다. 알킬 아민이 사용되는 경우, 추가적인 4차화 단계 (즉, 할로메탄과의 반응)를 이용하여 원하는 4차 아민을 수득할 수 있다.
대안적으로, C-PG는 염기성 조건 하에서 PG 또는 PGE와 에피클로로하이드린을 반응시켜 에폭시-작용성 PG/PGE를 생성함으로써 형성될 수 있다. 그 후에, 에폭시-작용성 PG/PGE를 3차 아민과 반응시켜 원하는 C-PG를 수득할 수 있다. 3차 아민 대신에 2차 아민을 사용하는 경우, 추가의 4차화 단계 (즉, 요오도메탄과의 반응)를 이용하여 4차 아민을 수득할 수 있다.
또한, 다양한 합성 단계 동안 보조제가 사용될 수 있다. 전형적인 보조제는 염기 중화제, 예를 들어, 시트르산, 아세트산, 타르타르산, 염산, 및 황산을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
합성 반응은 일반적으로 적합한 시간 동안 교반하면서, 전형적으로 시약들을 적합한 용기에서 혼합하고 반응하게 하여, 일반적으로 배치식(batch) 방식으로 수행될 것이다. 신선한 시약 및/또는 촉매가 반응 동안 때때로 다수의 간격으로, 또는 연속적으로 첨가될 수 있다(반-배치식(semi-batch) 작업). 원한다면 연속적이거나 반연속적인 반응 방식을 사용하는 것이 또한 가능하다.
PG 또는 PGE가 양이온화 반응물에 의해 개질되므로, 양이온화 반응물의 친수성/소수성에 기초하여 생성물의 용해도가 변할 수 있다. 따라서, 중간체 및 생성물은 시작 반응 혼합물과 구별되는 상(phase) 특성을 가질 수 있다. (일반적으로) 상이한 상에 있는 성분들 사이의 반응은 하나의 상에 있을 때보다 더 느릴 것이다. 중간체들의 상용도(degree of compatibility)는 상대적인 반응 속도에 영향을 줄 수 있으며, 따라서 PG/PGE 중의 양이온성 작용기화 분포에 영향을 줄 수 있다. 일부 경우에, 단일 상 액체 시스템이 형성되지 않아 2가지 상이한 반응 생성물 (각각의 상에서 하나씩)이 생성될 것이며, 이는 분리되고 그에 따라 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 반응 파라미터를 그에 따라 조절하여 원하는 생성물의 형성을 돕고 수반되는 부산물의 형성을 최소화할 수 있다. 예를 들어, CHADAC와 PG-10의 반응으로부터 생성되는 2상 반응 생성물에서, 하나의 상은 알킬 다이메틸암모늄 작용기화 정도가 높은 C-PG를 포함할 수 있는 반면, 제2 상은 알킬 다이메틸암모늄 작용기화 정도가 낮은 C-PG를 포함할 수 있다. 두 상은 예를 들어, 경사분리, 분별, 원심분리, 및/또는 용매 추출을 포함하는 임의의 다양한 종래의 분리 방법을 통해 분리 및 수집될 수 있다.
전형적으로, 본 발명의 화합물을 제조하는 반응은 용매 또는 희석제가 필요 없이 수행될 수 있는데, 특히, 이는 원하는 생성물을 분리하는 데 있어서의 어떠한 문제점을 피할 것이기 때문이다. 그러나, 원한다면, 적합한 불활성 반응 매질, 용매 또는 희석제를 사용하여 시작 물질들의 물리적 불혼화성을 피할 수 있지만; 반응은 바람직하게는 벌크(bulk) 또는 물에서 수행된다.
적합한 용매는 반응 과정 내내 열적으로 안정하게 유지되는 액체이다. 용매/희석제의 적합한 예는 물, 및 극성 비양성자성 용매를 포함한다.
반응 용매/희석제를 생성물 중에 남겨두거나, 아니면 후속하여 첨가함으로써, 생성되는 양이온성 폴리글리세릴 조성물에 용매 및/또는 희석제를 포함시켜, 수송, 보관 및/또는 후속 사용을 위해 생성물 점도를 감소시킬 수 있다. 전형적으로 그러한 용매/희석제는 50 내지 90 중량%, 더욱 일반적으로 60 내지 80 중량% 및 특히 약 70 중량%의 생성물을 갖는 제형을 제공하는 양으로 사용될 것이다.
반응 동안 가열 단계가 사용될 수 있다. 이러한 단계 동안, 온도는 실온 내지 주위 온도 초과(superambient)일 수 있으며, 예를 들어, 25℃ 내지 150℃ 이상, 및 더욱 일반적으로는 40℃ 이상 내지 최대 90℃이고, 65 내지 85℃의 범위가 일반적으로 적합하다.
전형적으로, 본 발명의 화합물의 제조에 사용되는 시약은 반응 온도에서 낮은 증기압의 액체로 남아있어서, 반응은 주위 압력에서 편리하게 수행될 수 있지만, 원할 경우 중등도의 주위 압력 초과의 압력(superambient pressure)이 사용될 수 있다. 주위 압력 미만의 압력(subambient pressure)을 사용하는 것은 바람직할 것 같지 않지만 적합한 비휘발성 시약의 선택에 의해 중등도의 주위 압력 미만의 압력에서 반응을 수행하는 것이 가능할 수도 있다.
소정 반응 단계에서 주위 압력 미만의 압력 (즉, 진공)을 인가하여 반응이 완료되게 하고 휘발성 부생성물을 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 탈가스를 목적으로 반응 전에 반응물에 주위 압력 미만의 압력을 인가하는 것이 또한 바람직할 수 있다.
과도한 발색을 피하는 것을 돕기 위하여, 합성 반응은 일반적으로, 대부분 산소가 없는 분위기에서, 예를 들어 질소 분위기에서 (예를 들어, 질소 블랭킷 또는 스파지(sparge)를 사용하여) 수행될 것이다. 다른 불활성 기체, 예를 들어, 아르곤이 이용될 수 있다. 더욱 큰 규모의 생산에 있어서, 질소 블랭킷 처리는 덜 필요할 수 있으며, 아마도 생략될 수 있다.
제품 색을 감소시키는 다른 방법은 미립자형 카본, 특히 소위 "활성탄", 또는 표백토, 예를 들어 규조토를 반응물에 포함시켜 착색 부생성물을 흡수하는 것이다. 사용될 때, 전형적으로 카본의 양은 총 시약의 0.5 내지 2.5 중량%일 것이다. 물론, 생성물을 최종 사용 제형에 포함시키기 전에, 이 카본 또는 표백토는 일반적으로 예를 들어 여과에 의해 제거될 것이다. 원한다면 활성탄 및 환원제를 반응에서 함께 사용할 수 있다. 반응 생성물을, 전형적으로 생성물의 0.5 내지 2.5 중량%인, 미립자 카본, 특히 활성탄, 또는 표백토로 처리함으로써 추가적인 색상 개선이 달성될 수 있다.
본 발명의 소정 실시 형태에 따르면, 양이온성 폴리글리세릴 조성물은 개인 케어 조성물에 사용된다. 개인 케어 조성물은 베이스 및 양이온성 폴리글리세릴 조성물을 포함하거나, 그로 이루어지거나, 그로 본질적으로 이루어질 수 있다. 베이스는 물, 계면활성제, 및 선택적으로, 개인 케어 제품에 전형적으로 사용되는 임의의 다양한 성분을 포함한다.
임의의 양의 양이온성 폴리글리세릴 조성물이 "유효 관리량"(effective managing amount)을 제공하기에 적합하며, 본 명세서에서 이 용어는 개인 케어 유용성을 갖는 조성물을 제공하기 위한 양이온성 폴리글리세릴 조성물의 양을 의미한다. 유효 관리량은 전형적으로 0.005 내지 약 10 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.01 내지 7 중량%, 가장 바람직하게는 약 0.05 내지 5 중량%의 범위이다.
본 발명의 소정 실시 형태에 따르면, 양이온성 폴리글리세릴 조성물은 향상된 흡습성(humectancy), 향상된 컨디셔닝 또는 안티-프리즈(anti-frizz) 특성, 향상된 거품 특성, 향상된 점도, 및/또는 이들의 조합을 제공하기에 적합한 양으로 사용된다.
본 발명의 소정 실시 형태에 따르면, 양이온성 폴리글리세릴 조성물은 향상된 거품 특성을 제공하기에 적합한 양으로 사용된다. 예를 들어, 개인 케어 조성물을 하기에 기재된 거품 시험에 따라 시험할 때, 개인 케어 조성물의 거품 부피max가 약 10 ㎖ 이상, 바람직하게는 약 100 ㎖ 이상, 더욱 바람직하게는 약 200 ㎖ 이상, 더욱 바람직하게는 약 300 ㎖ 이상, 더욱 바람직하게는 약 500 ㎖ 이상, 가장 바람직하게는 약 700 ㎖ 이상이 되도록 충분한 양으로 양이온성 폴리글리세릴 조성물이 포함될 수 있다. 다른 실시 형태에 따르면, 개인 케어 조성물을 하기에 기재된 거품 시험에 따라 시험할 때, 개인 케어 조성물의 % 거품 보존율이 약 50% 이상, 바람직하게는 약 75% 이상, 더욱 바람직하게는 약 90% 이상이 되도록 충분한 양으로 양이온성 폴리글리세릴 조성물이 포함될 수 있다.
본 발명의 소정 실시 형태에 따르면 양이온성 폴리글리세릴 조성물은 향상된 점도를 제공하기에 적합한 양으로 사용된다. 예를 들어, 개인 케어 조성물을 하기에 기재된 제로 전단 점도 시험에 따라 시험할 때, 개인 케어 조성물의 상대 점도가 약 1.5 이상, 더욱 바람직하게는 약 2 이상, 더욱 바람직하게는 약 3 이상, 더욱 바람직하게는 약 5 이상, 더욱 바람직하게는 약 10 이상이 되도록 충분한 양으로 양이온성 폴리글리세릴 조성물이 포함될 수 있다. 소정 바람직한 실시 형태에서, 본 발명의 개인 케어 조성물은 약 2 이상, 바람직하게는 약 5, 더욱 바람직하게는 약 10의 상대 점도를 달성하기에 충분한 양의 양이온성 폴리글리세릴 조성물을 포함한다.
본 발명의 소정 실시 형태에 따르면 양이온성 폴리글리세릴 조성물은 향상된 컨디셔닝 및/또는 안티-프리즈 특성을 제공하기에 적합한 양으로 사용된다. 예를 들어, 개인 케어 조성물을 하기에 기재된 컨디셔닝 시험에 따라 시험할 때, 개인 케어 조성물의 평균 빗질 힘(Average Comb Force)이 약 170 그램-힘 (gf) 미만, 바람직하게는 약 165 gf 미만, 더욱 바람직하게는 약 160 gf 미만이 되도록 충분한 양으로 양이온성 폴리글리세릴 조성물이 포함될 수 있다. 소정 바람직한 실시 형태에서, 본 발명의 개인 케어 조성물은 약 170 gf 미만, 바람직하게는 약 165 gf 미만, 더욱 바람직하게는 약 160 gf 미만의 평균 빗질 힘을 달성하기에 충분한 양의 양이온성 폴리글리세릴 조성물을 포함하며, 다른 공지의 습윤제는 사실상 없다.
다른 실시 형태에 따르면, 개인 케어 조성물을 하기에 기재된 안티-프리즈 시험에 따라 시험할 때, 개인 케어 조성물의 % 프리즈가 약 20% 미만, 바람직하게는 약 15% 미만, 더욱 바람직하게는 약 12% 미만이 되도록 충분한 양으로 양이온성 폴리글리세릴 조성물이 포함될 수 있다. 소정 바람직한 실시 형태에서, 본 발명의 개인 케어 조성물은 약 20% 미만, 바람직하게는 약 15% 미만, 더욱 바람직하게는 약 12% 미만의 % 프리즈를 달성하기에 충분한 양의 양이온성 폴리글리세릴 조성물을 포함하며, 다른 공지의 습윤제는 사실상 없다.
본 발명의 소정 실시 형태에 따르면, 양이온성 폴리글리세릴 조성물은 향상된 흡습성을 제공하기에 적합한 양으로 사용된다. 예를 들어, 샘플 조성물을 하기에 기재된 물 수착 시험(Water Sorption Test)에 따라 시험할 때, 양이온성 폴리글리세릴 조성물의 % Δ질량50 RH 수착이 약 8 초과, 바람직하게는 약 8.5 초과, 더욱 바람직하게는 약 10 초과, 더욱 더 바람직하게는 약 12 초과가 되도록 충분한 양으로 양이온성 폴리글리세릴 조성물이 포함될 수 있다. 소정 바람직한 실시 형태에서, 본 발명의 개인 케어 조성물은 약 8 초과, 바람직하게는 약 8.5 초과, 더욱 바람직하게는 약 10 초과, 더욱 더 바람직하게는 약 12 초과의 % Δ질량50 RH 수착을 달성하기에 충분한 양의 양이온성 폴리글리세릴 조성물을 포함하며, 다른 공지의 습윤제는 사실상 없다.
소정 실시 형태에서, 본 발명에 유용한 조성물은 임의의 다양한 추가적인 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 음이온성, 쯔비터이온성(즉, 양쪽성 또는 베타인), 비이온성 또는 양이온성일 수 있으며, 그 예가 하기에 상술되어 있다. 적용가능할 경우, 화학물질은 국제 화장품 성분 명명법(International Nomenclature of Cosmetic Ingredients; INCI)의 명칭에 따라 명시된다.
소정 실시 형태에 따르면, 적합한 음이온성 계면활성제는 하기 부류의 계면활성제로부터 선택된 것들을 포함한다: 알킬 설페이트, 알킬 에테르 설페이트, 알킬 모노글리세릴 에테르 설페이트, 알킬 설포네이트, 알킬아릴 설포네이트, 알킬 설포석시네이트, 알킬 에테르 설포석시네이트, 알킬 설포석신아메이트, 알킬 아미도설포석시네이트, 알킬 카르복실레이트, 알킬 아미도에테르카르복실레이트, 알킬 석시네이트, 지방 아실 사르코시네이트, 지방 아실 아미노산, 지방 아실 타우레이트, 지방 알킬 설포아세테이트, 알킬 포스페이트, 및 이들의 둘 이상의 혼합물. 소정의 바람직한 음이온성 계면활성제의 예는:
알킬 설페이트
Figure 112012105989672-pat00081
[여기서, R은 C8 - C24 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임. 예에는 소듐 라우릴 설페이트 (R = C12 알킬, M+ = Na+), 암모늄 라우릴 설페이트 (R = C12 알킬, M+ = NH3 +), 및 소듐 코코-설페이트 (R = 코코넛 알킬, M+ = Na+)가 포함됨];
알킬 에테르 설페이트
Figure 112012105989672-pat00082
[여기서, R은 C8 - C24 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, n은 1 내지 12이며, M+는 1가 양이온임. 예에는 소듐 라우레쓰 설페이트 (R = C12 알킬, M+ = Na+, n = 1 - 3), 암모늄 라우레쓰 설페이트 (R = C12 알킬, M+ = NH3 +, n = 1 - 3), 및 소듐 트라이데세쓰 설페이트 (R = C13 알킬, M+ = Na+, n = 1 - 4)가 포함됨];
알킬 모노글리세라이드 설페이트
Figure 112012105989672-pat00083
[여기서, R은 C8 - C24 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임. 예에는 소듐 코코모노글리세라이드 설페이트 (RCO = 코코 아실, M+ = Na+) 및 암모늄 코코모노글리세라이드 설페이트 (RCO = 코코 아실, M+ = NH3 +)가 포함됨];
알킬 카르복실레이트
Figure 112012105989672-pat00084
[여기서, R은 C8 - C24 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임. 예에는 소듐 라우레이트 (R = C11H23, M+ = Na+) 및 포타슘 미리스테이트 (R = C13H27, M+ = K+)가 포함됨];
알킬 에테르 카르복실레이트
Figure 112012105989672-pat00085
[여기서, R은 C8 - C24 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, n은 1 내지 20이고, M+는 1가 양이온임. 예에는 소듐 라우레쓰-13 카르복실레이트 (R = C12 알킬, M+ = Na+, n = 13), 및 소듐 라우레쓰-3 카르복실레이트 (R = C12 알킬, M+ = Na+, n = 3)가 포함됨];
장쇄 알파 올레핀의 설포네이트화에 의해 제조된 알파 올레핀 설포네이트. [알파 올레핀 설포네이트는 하기 알켄 설포네이트:
Figure 112012105989672-pat00086
(여기서, R은 C8 - C18 알킬 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임), 및 하기 하이드록시알킬 설포네이트:
Figure 112012105989672-pat00087
(여기서, R은 C4 - C18 알킬 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임)의 혼합물로 이루어짐. 예에는 소듐 C12-14 올레핀 설포네이트 (R = C8 - C10 알킬, M+ = Na+) 및 소듐 C14-16 올레핀 설포네이트 (R = C10 - C12 알킬, M+ = Na+)가 포함됨];
알킬 설포네이트:
Figure 112012105989672-pat00088
[여기서, R은 C8 - C24 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임. 예에는 소듐 C13-17 알칸 설포네이트 (R = C13 - C17 알킬, M+ = Na+) 및 소듐 C14-17 알킬 sec 설포네이트 (R = C14 - C17 알킬, M+ = Na+)가 포함됨];
알킬아릴 설포네이트
Figure 112012105989672-pat00089
[여기서, R은 C6 - C18 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임. 예에는 소듐 데세일벤젠설포네이트 (R = C10 알킬, M+ = Na+) 및 암모늄 도데실벤젠설포네이트 (R = C12 알킬, M+ = NH3 +)가 포함됨];
알킬 글리세릴 에테르 설포네이트:
Figure 112012105989672-pat00090
[여기서, R은 C8 - C24 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 소듐 코코글리세릴 에테르 설포네이트 (R = 코코 알킬, M+ = Na+);
알킬 설포석시네이트
Figure 112012105989672-pat00091
[여기서, R은 C8 - C20 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 다이소듐 라우릴 설포석시네이트 (R = 라우릴, M+ = Na+).
알킬 에테르 설포석시네이트
Figure 112012105989672-pat00092
[여기서, R은 C8 - C20 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, n은 1 내지 12이고, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 다이소듐 라우레쓰 설포석시네이트 (R = 라우릴, n = 1 - 4, 및 M+ = Na+)
다이알킬 설포석시네이트
Figure 112012105989672-pat00093
[여기서, R은 C6 - C20 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 다이에틸헥실 소듐 설포석시네이트 (R = 2-에틸헥실, M+ = Na+).
알킬아미도알킬 설포석시네이트
Figure 112012105989672-pat00094
[여기서, R은 C8 - C20 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, R'는 C2 - C4 알킬 (선형 또는 분지형)이고, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 다이소듐 코크아미도 MIPA-설포석시네이트 (RCO = 코코 아실, R' = 아이소프로필, M+ = Na+).
알킬 설포석신아메이트
Figure 112012105989672-pat00095
[여기서, R은 C8 - C20 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 다이소듐 스테아릴 설포석신아메이트 (R = 스테아릴, C18H37, M+ = Na+).
α-설포 지방산 에스테르
Figure 112012105989672-pat00096
[여기서, R은 C6 - C16 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, R'는 C1 - C4 알킬이고, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 소듐 메틸 2-설포라우레이트 (R = C10H21, R' = 메틸, CH3, 및 M+ = Na+).
α-설포 지방산 염
Figure 112012105989672-pat00097
[여기서, R은 C6 - C16 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 다이소듐 2-설포라우레이트 (R = C10H21, M+ = Na+).
알킬 설포아세테이트
Figure 112012105989672-pat00098
[여기서, R은 C8 - C18 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 소듐 라우릴 설포아세테이트 (R = 라우릴, C12H25, M+ = Na+).
아실 이세티오네이트
Figure 112012105989672-pat00099
[여기서, RCO는 C8 - C20 아실 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, R'는 H 또는 CH3이고, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 소듐 코코일 이세티오네이트 (RCO = 코코 아실, R' = H, M+ = Na+) 및 소듐 라우로일 메틸 이세티오네이트 (RCO = 라우로일, R' = CH3, M+ = Na+).
아실 락틸레이트
Figure 112012105989672-pat00100
[여기서, RCO는 C8 - C20 아실 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 소듐 라우로일 락틸레이트 (RCO = 라우로일, M+ = Na+).
아실 글리시네이트 및 아실 사르코시네이트
Figure 112012105989672-pat00101
[여기서, RCO는 C8 - C20 아실 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, R'는 H (글리시네이트) 또는 CH3 (사르코시네이트)이고, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 소듐 코코일 글리시네이트 (RCO = 코코 아실, R' = H, M+ = Na+), 암모늄 코코일 사르코시네이트 (RCO = 코코 아실, R' = CH3, M+ = NH4 +) 및 소듐 라우로일 사르코시네이트 (RCO = 라우로일, R' = CH3, M+ = Na+).
아실 글루타메이트
Figure 112012105989672-pat00102
[여기서, RCO는 C8 - C20 아실 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, R'는 H 또는 CH3이고, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 다이소듐 코코일 글루타메이트 (RCO = 코코 아실, R' = H, M+ = Na+) 및 다이소듐 라우로일 글루타메이트 (RCO = 라우로일, R' = H, M+ = Na+).
아실 아스파르테이트
Figure 112012105989672-pat00103
[여기서, RCO는 C8 - C20 아실 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, R'는 H 또는 CH3이고, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 다이소듐 N-라우로일 아스파르테이트 (RCO = 라우로일, R' = H, M+ = Na+).
아실 타우레이트
Figure 112012105989672-pat00104
[여기서, RCO는 C6 - C20 아실 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, R'는 H 또는 CH3이고, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 다이소듐 코코일 글루타메이트 (RCO = 코코 아실, R' = H, M+ = Na+) 및 다이소듐 라우로일 글루타메이트 (RCO = 라우로일, R' = H, M+ = Na+).
알킬 포스페이트
Figure 112012105989672-pat00105
[여기서, R은 C6 - C20 알킬 (선형 또는 분지형, 포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며, M+는 1가 양이온임], 예를 들어 포타슘 라우릴 포스페이트 (R = 라우릴, C12H25, M+ = K+) 및 포타슘 C12-13 알킬 포스페이트 (R = C12 - C13 알킬, M+ = K+)
소듐 라우릴 글루코사이드 카르복실레이트, 다이소듐 코코-글루코사이드 시트레이트, 소듐 코코-글루코사이드 타르트레이트, 다이소듐 코코-글루코사이드 설포석시네이트, 소듐 코코글루코사이드 하이드록시프로필설포네이트, 소듐 데실글루코사이드 하이드록시프로필설포네이트, 소듐 라우릴글루코사이드 하이드록시프로필설포네이트, 소듐 하이드록시프로필설포네이트 코코글루코사이드 교차중합체(Crosspolymer), 소듐 하이드록시프로필설포네이트 데실글루코사이드 교차중합체, 소듐 하이드록시프로필설포네이트 라우릴글루코사이드 교차중합체를 포함하는 알킬 폴리글루코사이드 (APG)의 음이온성 유도체; 및 음이온성 중합체성 APG 유도체, 예를 들어 오'레닉(O'Lenick)의 미국 특허 제7,507,399호; 제7,375,064호; 및 제7,335,627호에 개시된 것들, 및 이들의 둘 이상의 배합물 등.
임의의 다양한 양쪽성 계면활성제가 본 발명에 사용하기에 적합하다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "양쪽성"이라는 용어는 1) 예를 들어, 아미노 (염기성) 및 산 (예를 들어, 카르복실산, 산성) 작용기 둘 모두를 포함하는 아미노산과 같이, 산성 부위 및 염기성 부위 둘 모두를 포함하는 분자; 또는 2) 양전하와 음전하 둘 모두를 동일한 분자 내에 보유하는 쯔비터이온성 분자를 의미할 것이다. 후자의 전하는 조성물의 pH에 의존적일 수 있거나 아니면 독립적일 수 있다. 쯔비터이온성 물질의 예는 알킬 베타인 및 알킬아미도알킬 베타인을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 반대이온을 포함하는 양쪽성 계면활성제가 본 명세서에 개시되어 있다. 본 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 조성물의 pH 조건 하에서, 양쪽성 계면활성제가 양전하와 음전하의 균형을 이루어서 전기적으로 중성이거나, 아니면 반대 이온, 예를 들어, 알칼리 금속, 알칼리토, 또는 암모늄 반대 이온을 갖는다는 것을 쉽게 인지할 것이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 양쪽성 계면활성제의 예에는, 암포카르복실레이트, 예를 들어, 알킬암포아세테이트 (모노 또는 다이); 알킬 베타인; 알킬아미도알킬 베타인; 알킬아미도알킬 설타인; 알킬암포포스페이트; 포스포릴화된 이미다졸린, 예를 들어, 포스포베타인 및 파이로포스포베타인; 카르복실알킬 알킬 폴리아민; 알킬이미노-다이프로피오네이트; 알킬암포글리시네이트 (모노 또는 다이); 알킬암포프로프리오네이트 (모노 또는 다이); N-알킬 β-아미노프로프리온산; 알킬폴리아미노 카르복실레이트; 및 이들의 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 구체예에는 하기가 포함된다:
알킬 베타인
Figure 112012105989672-pat00106
[여기서, R은 C8 - C24 알킬 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합임. 예에는 코코-베타인 (R = 코코 알킬), 라우릴 베타인 (R = 라우릴, C12H25), 및 올레일 베타인 (R = 올레일, C18H35)이 포함됨].
알킬 하이드록시설타인
Figure 112012105989672-pat00107
[여기서, R은 C8 - C24 알킬 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합임. 예에는 코코-하이드록시설타인 (R = 코코 알킬) 및 라우릴 하이드록시설타인 (R = 라우릴, C12H25)이 포함됨].
알킬 설타인
Figure 112012105989672-pat00108
[여기서, R은 C8 - C24 알킬 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합임. 예에는 라우릴 설타인 (R = 라우릴, C12H25) 및 코코-설타인 (R = 코코 알킬)이 포함됨].
알킬아미도알킬 베타인
Figure 112012105989672-pat00109
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며 x는 1 내지 4임. 예에는 코크아미도에틸 베타인 (RCO = 코코 아실, x = 2), 코크아미도프로필 베타인 (RCO = 코코 아실, x = 3), 라우르아미도프로필 베타인 (RCO = 라우로일, 및 x = 3), 미리스트아미도프로필베타인 (RCO = 미리스토일, 및 x = 3), 대두아미도프로필 베타인 (R = 대두 아실, x = 3), 및 올레아미도프로필베타인 (RCO = 올레오일, 및 x = 3)이 포함됨].
알킬아미도알킬 하이드록시설타인
Figure 112012105989672-pat00110
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합임. 예에는 코크아미도프로필 하이드록시설타인 (RCO = 코코 아실, x = 3), 라우르아미도프로필 하이드록시설타인 (RCO = 라우로일, 및 x = 3), 미리스트아미도프로필 하이드록시설타인 (RCO = 미리스토일, 및 x = 3), 및 올레아미도프로필 하이드록시설타인 (RCO = 올레오일, 및 x = 3)이 포함됨].
알킬아미도알킬 설타인
Figure 112012105989672-pat00111
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합임. 예에는 코크아미도프로필 설타인 (RCO = 코코 아실, x = 3), 라우르아미도프로필 설타인 (RCO = 라우로일, 및 x = 3), 미리스트아미도프로필 설타인 (RCO = 미리스토일, 및 x = 3), 대두아미도프로필 베타인 (RCO = 대두 아실, x = 3), 및 올레아미도프로필 베타인 (RCO = 올레오일, 및 x = 3)이 포함됨].
알킬 포스포베타인
Figure 112012105989672-pat00112
[여기서, R은 C6 - C24 알킬 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이고 M+는 1가 양이온임], 예를 들어, 소듐 코코 PG-다이모늄 클로라이드 포스페이트 (여기서, R = 코코 알킬, 및 M+ = Na+).
인지질
Figure 112012105989672-pat00113
[여기서, R은 C6 - C24 알킬 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이고, x는 1 내지 3 또는 이들의 조합이고, x + y는 3이고, z는 x이고, a는 0 내지 2이고, B는 O- 또는 OM이고, A는 음이온이고, M은 양이온임 (미국 특허 제5,215,976호; 제5,286,719호; 제5,648,348호; 및 제5,650,402호 참조)], 예를 들어, 소듐 코코 PG-다이모늄 클로라이드 포스페이트 (여기서, R = 코코 알킬, x = 2, B = O-, y = 1, z = 1, A = Cl-, a = 1, 및 M = Na+).
인지질
Figure 112012105989672-pat00114
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이고, n은 1 내지 4이고, x는 1 내지 3 또는 이들의 조합이고, x + y는 3이고, z는 x이고, a는 0 내지 2이고, B는 O- 또는 OM이고, A는 음이온이고, M은 양이온임 (미국 특허 제5,215,976호; 제5,286,719호; 제5,648,348호; 및 제5,650,402호 참조). 예에는, 코크아미도프로필 PG-다이모늄 클로라이드 포스페이트 (RCO = 코코 아실, n = 3, x = 3, z = 3, A = Cl-, B 및 M은 부재함, y =0, 및 a = 0) 및 미리스트아미도프로필 PG-다이모늄 클로라이드 포스페이트 (RCO = 미리스토일, n = 3, x = 3, z = 3, A = Cl-, B 및 M은 부재함, y = 0, 및 a = 0)가 포함됨].
알킬 암포아세테이트
Figure 112012105989672-pat00115
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이고 M+는 1가 양이온임. 예에는 소듐 라우로암포아세테이트 (RCO = 라우로일 및 M+ = Na+) 및 소듐 코코암포아세테이트 (RCO = 코코 아실 및 M+ = Na+)가 포함됨].
알킬 암포다이아세테이트
Figure 112012105989672-pat00116
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이고 M+는 1가 양이온임. 예에는 다이소듐 라우로암포다이아세테이트 (RCO = 라우로일 및 M = Na+) 및 다이소듐 코코암포다이아세테이트 (RCO = 코코 아실 및 M = Na+)가 포함됨].
알킬 암포프로피오네이트
Figure 112012105989672-pat00117
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이고 M+는 1가 양이온임. 예에는 소듐 라우로암포프로피오네이트 (RCO = 라우로일 및 M+ = Na+) 및 소듐 코코암포프로피오네이트 (RCO = 코코 아실 및 M+ = Na+)가 포함됨].
알킬 암포다이프로피오네이트
Figure 112012105989672-pat00118
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이고 M+는 1가 양이온임. 예에는 다이소듐 라우로암포다이프로피오네이트 (RCO = 라우로일 및 M+ = Na+) 및 다이소듐 코코암포다이프로피오네이트 (RCO = 코코 아실 및 M+ = Na+)가 포함됨].
알킬 암포하이드록시프로필설포네이트
Figure 112012105989672-pat00119
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이고 M+는 1가 양이온임], 예를 들어, 소듐 라우로암포하이드록시프로필설포네이트 (RCO = 라우로일 및 M+ = Na+) 및 소듐 코코암포하이드록시프로필설포네이트 (RCO = 코코 아실 및 M+ = Na+).
알킬 암포하이드록시알킬포스페이트
Figure 112012105989672-pat00120
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이고 M+는 1가 양이온임], 예를 들어, 소듐 라우로암포 PG-아세테이트 포스페이트 (RCO = 라우로일 및 M+ = Na+).
알킬 아민 옥사이드
Figure 112012105989672-pat00121
[여기서, R은 C6 - C24 알킬 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합임. 예에는 코크아민 옥사이드 (R = 코코 알킬) 및 라우르아민 옥사이드 (RCO = 라우릴)가 포함됨].
알킬아미도알킬 아민 옥사이드
Figure 112012105989672-pat00122
[여기서, RCO는 C6 - C24 아실 (포화 또는 불포화) 또는 이들의 조합이며 x는 1 내지 4임. 예에는 코크아미도프로필아민 옥사이드 (RCO = 코코 아실, x = 3) 및 라우르아미도프로필아민 옥사이드 (RCO = 라우로일, x = 3)가 포함됨], 및 이들의 둘 이상의 배합물 등.
임의의 다양한 에톡실화 비이온성 계면활성제가 본 발명에 사용하기에 적합하다. 적합한 비이온성 계면활성제의 예에는 지방 알코올, 지방산, 또는 지방 아미드 에톡실레이트; 모노글리세라이드 에톡실레이트; 소르비탄 에스테르 에톡실레이트; 이들의 혼합물 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 소정의 바람직한 에톡실화된 비이온성 계면활성제는 폴리올 에스테르의 폴리에틸렌옥시 유도체를 포함하며, 여기서, 폴리올 에스테르의 폴리에틸렌옥시 유도체는 (1) (a) 약 8 내지 약 22개, 그리고 바람직하게는 약 10 내지 약 14개의 탄소 원자를 포함하는 지방산, 및 (b) 소르비톨, 소르비탄, 글루코스, α-메틸 글루코사이드, 분자당 평균 약 1 내지 약 3개의 글루코스 잔기를 갖는 폴리글루코스, 글리세롤, 펜타에리트리톨 및 이들의 혼합물로부터 선택된 폴리올로부터 유도되며, (2) 평균 약 10 내지 약 120개, 그리고 바람직하게는 약 20 내지 약 80개의 에틸렌옥시 단위를 포함하며; (3) 폴리올 에스테르의 폴리에틸렌옥시 유도체 1 몰당 평균 약 1 내지 약 3개의 지방산 잔기를 갖는다. 이러한 바람직한 폴리올 에스테르의 폴리에틸렌옥시 유도체의 예는 PEG-80 소르비탄 라우레이트 및 폴리소르베이트 20을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
소정 실시 형태에 따르면 본 조성물은 상기에 기재된 바와 같은 에톡실화 물질을 포함할 수 있지만, 소정의 다른 실시 형태에 따르면, 본 발명의 조성물에는 에톡실화 물질이 사실상 없다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이 "에톡실화 물질이 사실상 없다"라는 용어는 1 중량% 미만의 총 에톡실화 물질을 포함하는 조성물을 의미한다. 바람직한 실시 형태에서, 에톡실화 물질이 사실상 없는 조성물은 0.5% 미만, 더욱 바람직하게는 0.1% 미만의 에톡실화 물질을 포함하며, 더욱 더 바람직하게는 에톡실화 물질이 없다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "에톡실화 물질"이라는 용어는 에틸렌 옥사이드의 개환 올리고머화 또는 중합에 의해 제조되거나 그로부터 유도되는 하나 이상의 부분을 포함하고 하나 이상의 옥시에틸렌 (-CH2CH2O-) 부분을 포함하는 물질을 의미한다. 에톡실화 물질의 예에는 에톡실화 계면활성제, 유화제, 안정제, 리올로지 조절제, 컨디셔닝제, 방부제 등, 예를 들어, 음이온성 계면활성제: 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 설페이트 (알킬 에테르 설페이트로도 알려짐), 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 카르복실레이트 (알킬 에테르 카르복실레이트로도 알려짐), 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 설포석시네이트 에스테르; 비이온성 계면활성제, 유화제, 및 안정제: 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 및 에스테르, 폴리소르베이트, 에톡실화 소르비탄 지방산 에스테르, 에톡실화 글리세릴 지방산 에스테르, 폴록사머; 리올로지 조절제: 폴리옥시에틸렌 에스테르 (예를 들어, PEG-150 다이스테아레이트), 에톡실화 알킬 글루코사이드 에스테르 (예를 들어, PEG-120 메틸 글루코스 트라이올레에이트), 에톡실화된 회합성 거대단량체를 갖는 아크릴 공중합체 (예를 들어, 아크릴레이트/스테아레쓰-20 메타크릴레이트 공중합체), 에톡실화 셀룰로오스 에테르 (예를 들어 하이드록시에틸셀룰로오스); 컨디셔닝제: 에톡실화 폴리쿼터늄 (예를 들어, 폴리쿼터늄-10) 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
임의의 다양한 비-에톡실화 비이온성 계면활성제가 본 발명에 사용하기에 또한 적합하다. 적합한 비-에톡실화 비이온성 계면활성제의 예에는 알킬 폴리글루코사이드, 알킬 폴리펜토사이드, 폴리글리세릴 에스테르, 폴리글리세릴 에테르, 폴리글리세릴 소르비탄 지방산 에스테르, 수크로스 에스테르, 및 소르비탄 에스테르와 이들의 둘 이상의 배합물 등이 포함된다. 소정의 바람직한 비-에톡실화 비이온성 계면활성제는 C8 - C18 폴리글리세릴 모노에스테르 (예를 들어, 폴리글리세릴-4 카프릴레이트/카프레이트, 폴리글리세릴-10 카프릴레이트/카프레이트, 폴리글리세릴-4 카프레이트, 폴리글리세릴-10 카프레이트, 폴리글리세릴-4 라우레이트, 폴리글리세릴-5 라우레이트, 폴리글리세릴-6 라우레이트, 폴리글리세릴-10 라우레이트, 폴리글리세릴-10 코코에이트, 폴리글리세릴-10 미리스테이트, 폴리글리세릴-10 올레에이트, 폴리글리세릴-10 스테아레이트, 및 이들의 둘 이상의 배합물) 및 c8 - c18 폴리글리세릴 모노에테르 (예를 들어, 폴리글리세릴-4 라우릴 에테르, 폴리글리세릴-10 라우릴 에테르)를 포함한다.
적합한 음이온성 계면활성제의 다른 예는 장쇄 알킬 글루코사이드 또는 폴리글루코사이드를 포함하며, 이들은 (a) 약 6 내지 약 22개, 그리고 바람직하게는 약 8 내지 약 14개의 탄소 원자를 포함하는 장쇄 알코올과, (b) 글루코스 또는 글루코스-함유 중합체의 축합 생성물이다. 바람직한 알킬 글루코사이드는 알킬 글루코사이드 분자 당 약 1 내지 약 6개의 글루코스 잔기를 포함한다. 바람직한 글루코사이드는 데실 글루코사이드로서, 이는 데실 알코올과 글루코스 중합체의 축합 생성물이며 미국 펜실베이니아주 앰블러 소재의 코그니스 코포레이션(Cognis Corporation)으로부터 상표명 "플란타렌(Plantaren) 2000N UP"로 구매가능하다. 다른 예에는 코코-글루코사이드 및 라우릴 글루코사이드가 포함된다.
본 발명의 조성물은 건강케어/개인 케어 조성물 중에 통상적으로 사용되는 임의의 다양한 추가적인 기타 성분 ("개인 케어 성분")을 포함할 수 있다. 이들 기타 성분은 비배타적으로 하나 이상의 진주 광택제 또는 불투명화제, 증점제, 연화제, 이차 컨디셔너, 습윤제, 킬레이팅제, 활성제, 각질 제거제(exfoliant), 및 조성물의 외양, 느낌 및 향기를 향상시키는 첨가제, 예를 들어 착색제, 방향제, 방부제, pH 조정제 등을 포함한다.
본 발명에 유용한 조성물은 또한 임의의 다양한 통상적인 증점제를 포함할 수 있다. 그러한 증점제의 예에는 전해질 (예를 들어, 소듐 클로라이드, 암모늄 클로라이드, 마그네슘 클로라이드); 자연 유래 다당류 (예를 들어, 잔탄 검, 데하이드로잔탄 검, 사이아몹시스 테트라고놀로바(Cyamopsis Tetragonoloba) (구아) 검, 카시아 검, 콘드루스 크리스푸스(Chondrus Crispus) (카라기난) 검, 알긴산 및 알기네이트 검 (알긴, 알긴산칼슘 등), 젤란 검, 펙틴, 미정질 셀룰로오스); 천연 다당류의 유도체 (예를 들어, 하이드록시에틸셀룰로오스, 에틸 하이드록시에틸셀룰로오스, 세틸 하이드록시에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 소듐 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필 구아, 카르복시메틸 하이드록시프로필 구아, C18-22 하이드록실알킬 하이드록시프로필 구아); 알칼리-팽윤성 유화 (ASE) 중합체 (예를 들어, 상표명 카보폴(Carbopol)(등록상표) 아쿠아(AQUA) SF-1로 미국 오하이오주 브렉스빌 소재의 노베온 컨수머 스페셜티즈(Noveon Consumer Specialties)로부터 입수가능한 아크릴레이트 공중합체, 및 상표명 아큘라인(Aculyn™) 33으로 미국 펜실베이니아주 스프링 하우스 소재의 다우 퍼스널 케어(Dow Personal Care)로부터 입수가능한 아크릴레이트 공중합체); 소수성으로 개질된 알칼리-팽윤성 유화(hydrophobically-modified alkali-swellable emulsion; HASE) 중합체 (예를 들어, 아크릴레이트/스테아레쓰-20 메타크릴레이트 공중합체, 아크릴레이트/스테아레쓰-20 메타크릴레이트 교차중합체, 및 아크릴레이트/세테쓰-20 이타코네이트 공중합체); 소수성으로 개질된 산-팽윤성 유화 중합체 (예를 들어, 아크릴레이트/아미노아크릴레이트/C10-30 알킬 PEG-20 이타코네이트 공중합체 및 폴리아크릴레이트-1 교차중합체); 상표명 카보폴(등록상표) 1382로 미국 오하이오주 브렉스빌 소재의 루브리졸 코포레이션(Lubrizol Corp.)으로부터 입수가능한 아크릴레이트 C10-30 알킬 아크릴레이트 교차중합체와 같은 소수성으로 개질된 아크릴레이트 교차중합체; 및 소수성 비-에톡실화 미셀 증점제 (예를 들어, 글리세릴 올레에이트, 코크아미드 MIPA, 라우릴 락틸 락테이트, 또는 소르비탄 세스퀴카프릴레이트)가 포함된다.
양이온성 폴리글리세릴 조성물에 더하여 임의의 다양한 피부 및/또는 모발 컨디셔닝제가 본 발명에 사용하기에 적합하다. 예에는 양이온성 계면활성제 (예를 들어, 세트라이모늄 클로라이드, 스테아르아미도프로필 다이메틸아민, 다이스테아릴다이모늄 클로라이드, 라우릴 메틸 글루세쓰(Gluceth)-10 하이드록시프로필다이모늄 클로라이드); 양이온성 중합체 (예를 들어, 폴리쿼터늄-10, 폴리쿼터늄-24, 폴리쿼터늄-67, 전분 하이드록시프로필트라이모늄 클로라이드, 구아 하이드록시프로필트라이모늄 클로라이드, 및 하이드록시프로필 구아 하이드록시프로필트라이모늄 클로라이드를 포함하는, 양이온성으로 개질된 다당류, 및 폴리쿼터늄-5, 폴리쿼터늄-6, 폴리쿼터늄-7, 폴리쿼터늄-11, 폴리쿼터늄-14, 폴리쿼터늄-15, 폴리쿼터늄-28, 폴리쿼터늄-39, 폴리쿼터늄-44, 폴리쿼터늄-76을 포함하는, 에틸렌계 불포화 양이온성 단량체와 선택적인 친수성 단량체의 (공)중합에 의해 유도된 양이온성 중합체); 실리콘 및 실리콘 유도체 (예를 들어, 다이메티콘 및 이의 유도체, 예를 들어, 알킬-, 폴리알킬옥시-, 양이온성으로 개질된, 음이온성으로 개질된 다이메티콘 (공)중합체); 및 연화제 (예를 들어, 카프릴릭/카프릭 트라이글리세라이드, 광유, 바셀린, 다이-PPG-2 마이레쓰(Myreth)-10 아디페이트)가 포함된다.
양이온성 폴리글리세릴 조성물에 더하여, 개인 클렌징 조성물에 보습 및 컨디셔닝 특성을 제공할 수 있는 임의의 다양한 습윤제가 본 발명에 사용하기에 적합하다. 적합한 습윤제의 예에는 비배타적으로 폴리올, 예를 들어 글리세린, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판다이올, 부틸렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 폴리글리세린 (예를 들어 폴리글리세린-3, 폴리글리세린-6, 폴리글리세린-10), 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 및 α-메틸 글루코스의 폴리옥시에틸렌 에테르, 예를 들어 메틸 글루세쓰-10 및 메틸 글루세쓰-20이 포함된다.
적합한 킬레이팅제의 예에는 본 발명의 조성물을 보호 및 보존할 수 있는 것이 포함된다. 바람직하게는, 킬레이팅제는 에틸렌다이아민 테트라아세트산("EDTA")이며, 더욱 바람직하게는 테트라소듐 EDTA 또는 테트라소듐 글루타메이트 다이아세테이트이다.
적합한 방부제는 예를 들어 유기 산, 파라벤 (예를 들어 메틸파라벤, 에틸파라벤, 프로필파라벤, 부틸파라벤, 아이소부틸파라벤), 4차 암모늄 화학종 (예를 들어 쿼터늄-15), 페녹시에탄올, DMDM 하이단토인, 다이아졸리디닐 우레아, 이미다졸리디닐 우레아, 요오도프로피닐 부틸카르바메이트, 메틸아이소티아졸리논, 메틸클로로아이소티자올리논, 벤질 알코올, 카프릴릴 글리콜, 데실렌 글리콜, 에틸헥실글리세린 및 글루코노락톤을 포함한다. 적어도 하나의 카르복실산 부분을 포함하고 미생물 오염에 대하여 본 발명의 조성물을 보호할 수 있는 유기 산 방부제가 바람직하다. 적합한 유기 산의 예에는 벤조산 및 이의 알칼리 금속염 및 암모늄염 (예를 들어 벤조산나트륨 등), 소르브산 및 이의 알칼리 금속염 및 암모늄염 (예를 들어 소르브산칼륨 등), p-아니스산 및 이의 알칼리 금속염 및 암모늄염, 살리실산 및 이의 알칼리 금속염 및 암모늄염 등이 포함된다. 소정의 바람직한 실시 형태에서, 유기 산 방부제는 벤조산/벤조산나트륨, 소르브산/소르브산칼륨, 또는 이들의 배합물을 포함한다.
조성물의 pH는 화장용으로 허용가능한 많은 pH 조정제를 사용하여 적절한 값으로 조정될 수 있으며, 이는 알칼리 금속 및 암모늄 수산화물 (예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨), 알칼리 금속 및 암모늄 카르보네이트 (예를 들어, 탄산칼륨), 유기 산 (예를 들어 시트르산, 아세트산, 글리콜산, 락트산, 말산, 타르타르산), 및 무기 산 (예를 들어 염산, 인산) 등을 포함한다. 소정 바람직한 실시 형태에서, pH는 3 내지 10, 소정 더욱 바람직한 실시 형태에서는, 6 내지 8을 포함하는, 5 내지 9가 되도록 조정된다. 소정 바람직한 실시 형태에서, 본 조성물의 전해질 농도는 중량 기준으로 10% 미만, 더욱 바람직하게는 5% 미만, 더욱 바람직하게는 2% 미만이다.
양이온성 폴리글리세릴 조성물, 선택적인 계면활성제 및 조성물의 선택적인 기타 성분은 두 가지 이상의 유체 또는 고형물을 배합하는 임의의 통상적인 방법을 통하여 본 발명에 따라 배합될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 양이온성 폴리글리세릴 조성물을 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 또는 그로 이루어지는 하나 이상의 조성물, 및 물, 계면활성제 또는 적합한 성분을 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지는 하나 이상의 조성물은, 기계적으로 교반되는 프로펠러, 패들 등과 같은 임의의 통상적인 장비를 사용하여, 임의의 순서로, 양이온성 폴리글리세릴 조성물을 포함하는 하나의 조성물을 다른 하나에 붓거나, 그와 혼합하거나, 그에 적가하거나, 그에 피펫팅하거나, 그에 펌핑하는 등에 의해 배합될 수 있다.
본 발명의 방법은 상기한 배합 단계 이전에, 이후에 또는 그와 동시에, 본 명세서에서 상기에 기재된 선택적인 성분들 중 하나 이상을 양이온성 폴리글리세릴 조성물을 포함하는 조성물과 혼합하거나 그로 도입하기 위한 임의의 다양한 단계를 추가로 포함할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 혼합 순서는 중요하지 않지만, 다른 실시 형태에서, 방향제 및 비이온성 계면활성제와 같은 소정 성분들은 양이온성 폴리글리세릴 조성물을 포함하는 조성물 내로의 그러한 성분들의 첨가 이전에 사전 블렌딩하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 유용한 조성물은 목표 조직, 예를 들어 인간 피부와 같은 포유류 피부에 투여하기에 적합한 제형을 포함한다. 일 실시 형태에서, 본 조성물은 양이온성 폴리글리세릴 조성물 및 베이스, 바람직하게는 화장용으로 허용가능한 베이스를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "화장용으로 허용가능한 베이스"라는 용어는 과도한 독성, 불상용성, 불안정성, 자극, 알러지 반응 등이 없이 피부와의 접촉에 사용하기에 적합한 베이스를 의미한다. 이 용어는 베이스를 오로지 화장품으로서 사용하기 위한 것으로 제한하고자 하는 것은 아니다 (예를 들어, 성분/제품은 의약품으로 사용될 수 있다).
본 조성물은 클렌징 액체 워시, 젤, 스틱, 스프레이, 고형 바아(bar), 샴푸, 페이스트, 폼(foam), 분말, 무스, 면도 크림, 와이프(wipe), 패치, 창상용 드레싱 및 접착성 붕대, 하이드로젤, 필름 및 메이크업, 예를 들어 파운데이션, 마스카라 및 립스틱을 포함하지만 이에 한정되지 않는 매우 다양한 제품 유형으로 만들어질 수 있다. 이들 제품 유형은 용액, 에멀젼 (마이크로에멀젼 및 나노에멀젼을 포함함), 현탁액, 젤, 및 고형물을 포함하지만 이에 한정되지 않는 몇몇 유형의 화장용으로 허용가능한 담체를 포함할 수 있다. 다음은 이러한 담체의 제한되지 않는 예이다. 다른 담체가 당업자에 의해 제형화될 수 있다.
본 발명의 조성물은 물을 포함할 수 있다. 소정 바람직한 실시 형태에서, 본 조성물은 60% 초과, 더욱 바람직하게는 70 내지 95%의 물을 포함한다.
본 발명에서 유용한 조성물은 용액으로서 제형화될 수 있다. 용액은 전형적으로 수성 또는 유기 용매 (예를 들어, 약 50% 내지 약 99.99% 또는 약 90% 내지 약 99%의 화장용으로 허용가능한 수성 또는 유기 용매)를 포함한다. 적합한 유기 용매의 예에는 폴리글리세롤, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 (200, 600), 폴리프로필렌 글리콜 (425, 2025), 글리세롤, 1,2,4-부탄트라이올, 소르비톨 에스테르, 1,2,6-헥산트라이올, 에탄올, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 소정의 바람직한 실시 형태에서, 본 발명의 조성물은 약 50 중량% 내지 약 99 중량%의 물을 포함하는 수성 용액이다.
소정 실시 형태에 따르면, 본 발명에서 유용한 조성물은 연화제를 포함하는 용액으로 제형화될 수 있다. 그러한 조성물은 바람직하게는 약 2% 내지 약 50%의 연화제(들)를 함유한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "연화제"는 건조의 예방 또는 완화뿐만 아니라, 피부의 보호에 사용되는 물질을 말한다. 매우 다양한 적합한 연화제가 알려져 있으며, 본 발명에 사용될 수 있다. 로션은 그러한 용액으로부터 제조될 수 있다. 로션은 전형적으로 약 1% 내지 약 20% (예를 들어, 약 5% 내지 약 10%)의 연화제(들) 및 약 50% 내지 약 90% (예를 들어, 약 60% 내지 약 80%)의 물을 포함한다.
본 발명의 조성물은 또한 젤(예를 들어, 적합한 젤화제(들)를 사용하여 수성, 알코올, 알코올/물, 또는 오일 젤)로 제형화될 수 있다. 수성 및/또는 알코올성 젤에 적합한 젤화제에는 천연 고무, 아크릴산 및 아크릴레이트 중합체 및 공중합체, 및 셀룰로스 유도체(예를 들어, 하이드록시메틸 셀룰로스 및 하이드록시프로필 셀룰로스)가 포함되나, 이에 한정되지 않는다. 오일(예컨대 광유)에 적합한 젤화제에는 수소화된 부틸렌/에틸렌/스티렌 공중합체 및 수소화된 에틸렌/프로필렌/스티렌 공중합체가 포함되나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 젤은 전형적으로 약 0.1 중량% 내지 5 중량%의 이러한 젤화제를 포함한다.
본 발명의 조성물은 다양한 상 조성물의 것일 수 있지만, 바람직하게는 수성 용액이거나 또는 달리 외부 수성 상을 포함한다 (예를 들어, 수성 상이 조성물의 가장 외부의 상임). 그와 같이, 본 발명의 조성물은 에멀젼이 제조된 후 1주일 이상 동안 표준 조건 (22℃, 50% 상대 습도)에서 유지될 때 에멀젼이 상 안정성을 상실하거나 또는 에멀젼이 "파괴되지" 않는다는 점에서 보관 안정성인 수중유 에멀젼으로 제형화될 수 있다.
소정 실시 형태에서, 본 발명을 통하여 제조되는 조성물은 바람직하게는 포유류의 신체, 예를 들어, 인체의 적어도 일부를 처리 또는 클렌징하기 위한 건강케어 제품으로서 또는 상기 건강케어 제품 중에 사용된다. 소정의 바람직한 개인 케어 제품의 예에는 신체의 피부, 모발, 구강 및/또는 회음부에 적용하기에 적합한 다양한 제품, 예를 들어 샴푸, 핸드 워시, 페이스 워시 및/또는 바디 워시, 입욕제(bath additive), 젤, 로션 크림 등을 포함한다. 상기에 논의된 바와 같이, 본 발명자들은 예기치 않게도 본 발명의 방법이 심지어 높은 계면활성제 농도에서도 피부 및/또는 눈에 대하여 자극이 감소된, 그리고 소정 실시 형태에서는 순간 거품 발생 특성, 리올로지, 및 기능성과 같은 바람직한 특성들 중 하나 이상을 갖는 개인 케어 제품을 제공함을 발견하였다. 그러한 제품은 신체 상에서의 사용을 위하여 조성물이 적용되어 있는 기재를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 기재의 예에는 와이프, 퍼프, 스펀지 등과, 흡수용품, 예를 들어 붕대, 생리대, 탐폰 등이 포함된다.
본 발명은 인체를 처리 및/또는 클렌징하는 방법을 제공하며, 이는 인체의 적어도 일부분을 본 발명의 조성물과 접촉시키는 단계를 포함한다. 소정의 바람직한 방법은 여드름, 주름, 피부염, 건조증, 근육통, 가려움증 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 다양한 상태들에 있어서 포유류 피부, 모발 및/또는 질 부위를 본 발명의 조성물과 접촉시켜 그러한 부위를 클렌징하고/하거나 그러한 부위를 처리하는 단계를 포함한다. 소정의 바람직한 실시 형태에서, 접촉시키는 단계는 본 발명의 조성물을 인간의 피부, 모발, 또는 질 부위에 적용하는 단계를 포함한다. 본 발명의 클렌징 방법은 예를 들어 거품 내기, 헹굼 단계 등을 포함하는, 모발 및 피부의 클렌징과 통상적으로 관련된 임의의 다양한 추가적인 선택 단계들을 추가로 포함할 수 있다.
실시예
하기 시험 방법 및 절차를 사용하였다:
폴리글리세릴 또는 폴리글리세릴 에스테르와 3-클로로-2-하이드록시프로필다이메틸알킬암모늄 클로라이드 ( CHADAC )의 반응 전환도:
하기 기재에서, 염소는 (유리 이온 및 공유 결합된 것 둘 모두와 같은) 모든 Cl 화학종을 말한다. 하기 도식에 나타낸 바와 같이, CHADAC 시약은 공유 결합된 염소를 함유한다. 공유 결합된 염소는 CHADAC 시약의 2-하이드록시프로필 화학종에 공유 결합된 Cl 화학종을 말하며, Clb라고 지칭한다. CHADAC 시약은 또한 클로라이드 반대 이온을 함유하며, 이는 Clc라고 지칭한다. 반응 동안, CHADAC 시약이 소모되고 추가적인 몰의 Clc를 산출한다. 반응 전환율은 Clc 농도의 변화를 측정하여 결정하였다.
Figure 112012105989672-pat00123
하기 기재에서, Cla는 결합된 염소 (Clb) 및 클로라이드 반대 이온 (Clc) 화학종의 합을 말한다. 하기에서, (Cla, Clb 및 Clc와 관련하여) 하첨자 t=0 및 t=f는 초기 시작 시간 및 반응 후 최종 시간을 말한다.
반응의 퍼센트 전환율은 하기 식에 의해 결정하였다:
Figure 112012105989672-pat00124
여기서, 몰 Clb,f 및 몰 Clb,f는 하기 식에 의해 결정할 수 있다.
Figure 112012105989672-pat00125
Figure 112012105989672-pat00126
여기서, g CHADAC는 반응에 이용된 CHADAC 시약의 질량을 말하고, g 반응물은 반응물의 총 질량을 말하고, MWCl은 염소의 분자량을 말한다. 중량% Clb ,t=0 및 중량% Clb,t=f는 하기 식에 의해 결정한다
Figure 112012105989672-pat00127
Figure 112012105989672-pat00128
여기서, 중량% Cla ,t=0 , 중량% Clc ,t=0 , 중량% Cla ,t=f , 중량% Clc ,t=f는 적정에 의해 직접 측정한다.
적정 실험은 다음과 같이 수행하였다: 적합한 저울에서, 반응 생성물을 정확하게 칭량하고, 500 ㎖ 삼각플라스크로 옮기고, 후속하여 10 ㎖의 1.5% 과산화수소 용액에 분산 또는 용해시켰다. 대략 40 ㎖의 아이소프로판올을 첨가하고 혼합한 후에 대략 0.5 ㎖의 0.13% 다이페닐카르바존 에탄올 용액을 첨가하였다. 이어서, 생성된 용액을 마이크로뷰렛에 로딩된, 미리 표준화된 0.003 M 아세트산수은 용량분석용 표준용액(volumetric solution)을 사용하여 분홍색 종말점까지 적정하였다. 필요하다면 블랭크 용액의 종말점을 결정하였다. 중량% Clc를 하기 식에 의해 결정하였다.
Figure 112012105989672-pat00129
여기서, Wt샘플은 μg 단위의 샘플의 중량이고, VSpl는 ㎖ 단위의 샘플 적정 부피이고, B는 ㎖ 단위의 블랭크 적정 부피이고, KCl은 μg/㎖ 단위의 아세트산수은 용량분석용 표준용액의 등가 계수이다.
거품 시험:
본 발명에 따른 교반 시의 거품 부피를 결정하기 위하여 하기 거품 시험을 다양한 시험 조성물에서 실시하였다. 우선, 활성제를 기준으로 1.0 g의 시험 물질 (예를 들어, 폴리글리세릴 조성물)을 비이커에 첨가하였다. 이어서, 500 g의 0.72 g/L 염화칼슘 용액을 상기 비이커에 첨가하고, 탈이온수를 첨가하여 최종 질량을 1000 g으로 만들었다. 그와 같이, 모의 경수(simulated hard water)에서 0.1% 활성제의 폴리글리세릴 조성물 (또는 비교 조성물)을 사용하여 시험 조성물을 형성하였다. 거품 부피를 결정하기 위하여, 시험 조성물 (1000 ㎖)을 시타(SITA) R-2000 거품 시험기 (미국 뉴욕주 베스페이지 소재의 퓨처 디지털 사이언티픽, 컴퍼니(Future Digital Scientific, Co.)로부터 구매가능함)의 샘플 탱크에 첨가하였다. 30℃ ± 2℃의 온도 설정치에서 1200 RPM (회전수 = 1200)에서 회전하는 회전자를 이용하여 사이클 당 15초의 교반 시간 (교반 시간 = 15초)에 대하여 교반 사이클을 13회로 하여 (교반 카운트 = 13) 250 ㎖의 샘플 크기 (충전 부피 = 250 ㎖)의 3회의 실행 (시리즈 카운트 = 3)을 반복하도록 시험 파라미터들을 설정하였다. 거품 부피 데이터를 각각의 교반 사이클의 마지막에 수집하고, 3회의 실행의 평균 및 표준 편차를 결정하였다. 13번째 교반 사이클 후의 거품 부피를 최대 거품 부피, 거품 부피max로 기록한다. 거품 부피max가 달성된 지 18분 후의 거품의 부피를 거품 부피t=18 min으로 기록한다.
이어서, % 거품 부피 보존율을 하기 식에 의해 결정한다
Figure 112012105989672-pat00130
제로 전단 점도 시험:
본 발명에 따라 점도를 결정하기 위하여 하기 제로 전단 점도 시험을 다양한 개인 케어 조성물에서 실시하였다. 시험 제형의 점도는 응력 제어 유량계(AR-2000, 미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재의 티에이 인스트루먼츠 리미티트(TA Instruments Ltd.))를 사용하여 25℃에서 행하였다. 정상 상태 전단 응력 스위프(sweep)를 이중벽 회전 점도계(Couette geometry)를 사용하여 25.0 ± 0.1℃에서 실시하였다. 데이터 획득 및 분석을 리올로지 어드밴티지 소프트웨어(Rheology Advantage software) v4.1.10 (미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재의 티에이 인스트루먼츠 리미티드)을 이용하여 실시하였다. 뉴턴 거동을 보여주는 샘플의 제로 전단 겉보기 점도는 일련의 전단 응력 (즉, 0.1 내지 100 다인/㎠)에 걸쳐 얻은 점도 값의 평균으로 보고한다. 유사소성 (전단-박화) 유체에 있어서, 제로 전단 겉보기 점도 (η 0 )는 전단 응력 스위프 데이터를 엘리스(Ellis) 또는 카로(Carreau) 점도 모델에 피팅시킴으로써 계산하였다.
상대 점도, η상대를 하기 식에 의해 결정하였다,
Figure 112012105989672-pat00131
여기서, η0 예는 본 발명의 물질 또는 비교 물질을 갖는 제형의 제로 전단 점도이고 η0 베이스는 "베이스 제형", 즉, 특정 시험 조성물을 갖지 않는 제형의 제로 전단 점도이다. 따라서, η상대는 특정 시험 조성물 (예를 들어, 양이온성 폴리글리세릴 조성물)이 베이스 제형의 점도를 얼마나 잘 증가시키는가의 측정치이다. 이러한 절차에 따른 제로 전단 점도 측정치와 관련된 오차는 5% 미만이다.
컨디셔닝 시험:
하기 컨디셔닝 시험은 개인 케어 시험 조성물을 모발에 적용하고 빗질에 기초해 습윤감을 평가하여 수행하였다. 텍스타일 리서치 인스티튜트(Textile Research Institute; TRI, 미국 뉴저지주 프린스턴 소재)에서 개발한 인스트론(Instron) 기계적 빗질 시험을 이용하여 이러한 특성을 평가하였다. 6% H2O2를 사용하여 40℃에서 40분 동안 탈색된 6 인치 버진 미디움 브라운 트레스(virgin medium brown tress)에 시험 제형을 적용하였다. 절차는 다음과 같았다: 건조 모발 트레스를 30초 동안 흐르는 물 아래에서 처리하였다. 손가락을 사용하여 스퀴징 모션(squeegee motion)으로 각각의 트레스로부터 여분의 물을 제거하였다. 트레스를 추가로 30초 동안 다시 적시고, 한번 스퀴징하고, 이어서, 0.3 ㎖의 개인 케어 시험 조성물을 적용하고 30초 동안 트레스에서 거품을 내었다. 거품을 낸 후에, 트레스를 성긴 빗(coarse-toothed com)으로 빗질하여 엉킴을 제거하고 이어서 인스트론 인장 시험기 상에 장착된 빗과 유사한 두번째 빗으로 빗질하였다. 인스트론 인장 시험기인, 5500R 전자 장치 및 소프트웨어를 구비한 인스트론 1122에서 표준 습윤 트레스 빗질을 실행하였다. 이어서, 트레스를 손가락 사이에서 가지런히 하여 인스트론의 그립(grip)에 장착하였다. 빗질을 5회 반복하되, 각각의 통과 후에는 트레스를 가지런히 하였다. 5회 통과 후에, 트레스를 그립에서 빼내고, 흐르는 물 아래에서 헹구어 15, 30, 및 60초의 누적 헹굼 시간을 제공하였다. 60초의 누적 헹굼 시간 후의 평균 하중을 그램 힘 (gf) 단위의 "평균 빗질 힘"으로 보고한다. 제2 및 제3 빗질 스트로크 동안 트레스의 제1 내지 제4 인치에 걸쳐 발휘되는 힘을 측정하여 평균 하중을 결정하였다. 빗이 트레스의 제4 인치를 통과하기 전에 장비의 최대 하중 (268 gf)에 도달하는 경우, 장비는 평균 하중을 기록하지 않고 268 gf의 값을 할당하였다. 트레스의 0 내지 제6 인치를 빗질하는 동안 268 gf의 최대 힘에 도달한 스트로크의 평균 개수로부터 엉킴 이벤트(tangle event) 횟수를 결정하였다. 0, 15, 30, 및 60 누적 헹굼 시간으로부터 취한 스트로크 1 내지 4 동안 발생한 엉킴 이벤트 횟수를 총 스트로크의 수로 나눈 것을 "엉킨 스트로크의 퍼센트(%)"로 취하였다. 빗질 단계 1 내지 4에 의해 유의한 양의 작업이 모발에 대해 이전에 수행되었기 때문에 제5 빗질 단계는 데이터 분석에 사용하지 않았다.
물 수착 시험:
하기 물 수착 시험은 동적 증기 수착 (dynamic vapor sorption; DVS) 기술을 사용하여 수행하였다. 각각의 시험 조성물에 대해, 샘플을 샘플 팬에 넣고, DVS 인트린식 인스트루먼트(Intrinsic Instrument) (미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재의 서피스 메이저먼트 시스템즈(Surface Measurement Systems)로부터 입수가능)에 삽입하고, 0.001%의 목표 dm/dt (질량 변화/시간 변화) 평형 파라미터에 도달할 때까지 25℃, 20 % 상대 습도 (RH)에서 평형을 이루게 두었다. 습도를 10% RH 증분으로 90% RH까지 증가시키고, 이어서 최대 습도 단계로서 98% RH까지 증가시켰다. RH 증가 후에, 습도를 98% RH로부터 90% RH로 감소시킨 다음, 10% 증분으로 20% RH가 달성될 때까지 RH를 감소시켰다. 일단 평형 (0.001% dm/dt)이 얻어졌을 때, 또는 기간 내에 평형이 얻어지지 않은 경우에는 240분 후에, RH 단계가 일어나도록 프로그래밍하였다. 측정치는 전체 시험 지속 시간 동안 매 5초마다 취하였다.
수착 및 탈착 과정 둘 모두에서 50% RH에서의 % 질량 변화를 측정하였다. 하기 식을 사용하여 수착 과정 동안의 % 질량 변화 (% Δ질량50 RH 수착)를 계산한다,
Figure 112012105989672-pat00132
여기서, Wt20 →50 RH는, 챔버 습도를 20% RH로부터 50% RH로 증가시켰을 때, 50% RH에서의 샘플의 평형 (또는 유사평형) 중량을 지칭한다. Wtref는 대기 상태로부터 챔버 안에 넣은 후 20% RH에서의 샘플의 평형 중량을 지칭한다. 3개의 샘플에 대한 % Δ질량50 RH 수착의 평균값을 보고한다.
유사하게, 하기 식을 사용하여 탈착 공정 동안의 % 질량 변화 (%Δ질량50 RH 탈착)를 계산하였다,
Figure 112012105989672-pat00133
여기서, Wt98 →20 RH는 챔버 습도를 98% RH로부터 50% RH로 감소시켰을 때, 50% RH에서의 샘플의 평형 (또는 유사평형) 중량을 지칭한다 Wtref는 대기 상태로부터 챔버에 넣은 후 20% RH에서의 샘플의 평형 중량을 역시 지칭한다.
당업자는 습윤제가 물을 보존하는 능력 대 흡수하는 능력에 기초하여 수착 값 대 탈착 값이 상이할 수 있음을 알 것이다. 수계 시스템으로부터 전달되는 습윤제의 수분 보존은 탈착 평형 값에 의해 더욱 정확하게 측정될 수 있는 한편, 수분 흡수는 수착 평형 값에 의해 더욱 정확하게 측정된다.
안티 - 프리즈 시험:
하기 안티-프리즈 시험을 수행하였다. 인터내셔널 헤어 임포터스(International Hair Importers; IHI)로부터 물라토 블렌디드(Mulatto Blended) 모발을 입수하고, 약 4 g 중량 (에폭시 플러그를 포함하지 않음) 및 약 220 mm (에폭시 플러그를 포함하지 않음)의 스트레이트닝된 길이의 라운딩된 트레스로 공급하였다. 모발은 IHI에 의해 단순 계면활성제 용액 (방향제, 색상 또는 기타 첨가제 없음)을 사용하여 예비-세척하고, 스트레이트닝 전에 TRI에서 보통 수준의 정렬로 예비-빗질한 것이었다. 개인 케어 시험 조성물로 처리하기 전에, 40℃ 물을 1 갤런/분으로 공급하는 샤워 헤드 아래에서 4 g의 물라토 모발 트레스를 30초 동안 적셨다. 후속하여, 개인 케어 시험 조성물을 하기 절차에 따라 적용하였다: 개인 케어 시험 조성물을, 트레스의 중량을 기준으로 10% 투여량으로 트레스에 부가하고, 30초 동안 트레스 내로 마사지하고, 1 갤런/분의 유량에서 40℃ 물을 사용하여 30초 동안 헹구었다. 처리 후에, 샘플을 송풍 건조하고 브러시로 스트레이트닝하였다. 각각의 트레스를 그렇게 세팅한 후에, 25% RH에서 습도 제어 챔버 안에 걸었다. 일단 모든 트레스를 스트레이트닝하였으면, 심지어 낮은 습도 조건 하에서도 일부 다소 복귀되기 시작한 먼저 제조된 트레스를 신속하게 재세팅할 필요가 있었다. 일단 모든 트레스가 거의 동등한 스트레이트닝 정도(comparable straightness)를 갖는 것으로 시각적으로 판단되면, 습도를 50%로 증가시키고 실험을 시작하였다. 처리 후에, 각각의 트레스를 습도 챔버 내의 보드 상의 미리 선택된 위치에 놓았다. 한 쌍의 수직으로 장착된 형광 설비를 통해 모발에 주변광(ambient light)을 비추었다. 12.9 메가픽셀 후지(Fuji) S-5프로 디지털 카메라를 사용하여 4개의 트레스를 갖는 모발 장착 보드의 이미지를 수집하였다. 처리 전, 처리 직후, 처리 후 처음 1시간 동안 매 15분마다, 후속 4시간 동안 매 30분마다, 그리고 최종 3시간 동안 매 60분마다 이미지를 얻었다. 카메라를 제어하는 컴퓨터의 하드 드라이브에 이미지를 직접 저장하였다.
랩 뷰(Lab View)TM v8.5에서 작동하는 맞춤 제작 소프트웨어를 사용하여 개별 트레스의 부피를 결정하였다. 분석에서는, 스레스홀딩(thresholding) 기술을 사용하여 트레스를 배경으로부터 분리하였다. 생성된 2진 이미지를 프리즈의 계산에 이용하였다. 각각의 트레스에 대한 프리즈의 퍼센트를, 트레스의 초기 및 최종 면적에 대한 시간의 함수로서의 복귀 백분율로 계산하였다,
Figure 112012105989672-pat00134
여기서, At는 특정 시간, t에서의 트레스의 면적이고; A0은 스트레이트닝된 트레스의 초기 면적이고; A는 스트레이트닝되지 않은 트레스의 면적이다.
실시예 I: 본 발명의 양이온성 폴리글리세릴 조성물 및 비교예의 제조
하기 약어를 본 명세서에 사용한다: PG-10= 폴리글리세릴-10, PG-10-1-O = 폴리글리세릴-10 모노올레에이트, PG-10-1-L = 폴리글리세릴-10 모노라우레이트, PG-10-1-LE = 폴리글리세릴-10 라우릴 에테르, 쿠아브(등록상표) 342 (3-클로로-2-하이드록시프로필-라우릴-다이메틸암모늄 클로라이드)= LD, 쿠아브(등록상표) 360 (3-클로로-2-하이드록시프로필-코코알킬-다이메틸암모늄 클로라이드) = CD, 및 쿠아브(등록상표) 188 (3-클로로-2-하이드록시프로필-트라이메틸암모늄 클로라이드) = TM. 폴리글리세릴 물질은 론자 피엘씨로부터 나트룰론(등록상표) H-10, 폴리알도(등록상표) 10-1-O KFG, 및 폴리알도(등록상표) 10-1-L로 입수하였다. 폴리글리세릴 물질 폴리글리세린 에테르 ML10은 다이셀 케미칼 인더스트리즈 리미티드로부터 입수하였다. 모든 쿠아브(등록상표) 시약은 미국 앨라배마주 모바일 소재의 에스케이더블유 쿠아브 케미칼스, 인크로부터 입수하였다.
양이온성 폴리글리세릴 조성물, 본 발명의 실시예, E1을 하기와 같이 합성하였다: 오버헤드 교반기, 온도 제어기에 연결된 가열 맨틀/열전쌍, 및 N2 스파지 튜브가 구비된, 깨끗한, 적절한 크기의 플라스크에, 산소제거된 폴리글리세린-10 (0.120 mol, 115.16 g, 79% 활성제) 및 쿠아브(등록상표) 360 (0.156 mol, 140.23 g, 40% 활성제)을 첨가하였다. 질소 기체를 사용하여 10분 동안 혼합물을 약하게 스파징하였다. 후속하여, 이 물질을 5℃/min의 비율로 35℃까지 가열하였다. 일단 35℃에서, 혼합하면서 수 분에 걸쳐 NaOH 펠렛 (0.174 mol, 6.96 g)을 첨가하였다. NaOH 펠렛의 첨가 후에, 혼합물을 5℃/min의 비율로 80℃까지 가열하였다. 용액을 80℃에서 5시간 동안 교반한 후에, 용액을 실온으로 되게 두었다. 냉각된 물질을 적절한 용기에 배출하였다. 선택적인 반응 후 단계로서, 배출 전에 아세트산을 첨가하여 일부 생성물의 pH를 7 미만으로 조정하였음에 주목한다.
시작 물질의 유형 또는 비율: 폴리글리세롤 대 폴리글리세릴 에스테르, 염기 촉매, CHADAC 시약, 및/또는 물 첨가를 변화시켜 추가적인 양이온성 폴리글리세릴 조성물, 본 발명의 실시예 E2 내지 E16을 합성하였다. 사용한 시작 물질, 반응 조건 및 생성물의 변화가 하기 표 1에 요약되어 있다. 추가의 물을 사용하는 경우, 폴리올 및 CHADAC 시약을 스파징하기 전에 첨가하였다.
E6 및 E16의 경우, CHADAC 시약을 순차적으로 첨가하였는데, 초기 반응 혼합물에 TM을 첨가하였고 80℃에서 2.5시간 동안 가열한 후에 CD를 첨가하였다. E1 내지 E16에 대한 반응 조건 및 전환율 데이터가 또한 표 1에 나타나 있다.
비교예, C1 및 C2 조성물을 E1 내지 E16과 유사한 방식으로 합성하였다. C1의 합성예는 다음과 같다: 오버헤드 교반기, 온도 제어기에 연결된 가열 맨틀/열전쌍, 및 N2 스파지 튜브가 구비된, 깨끗한, 적절한 크기의 플라스크에, 산소제거된 폴리글리세롤 (0.160 mol, 153.9 g, 79% 활성제) 및 쿠아브(등록상표) 188 (0.208 mol, 56.6 g, 69% 활성제)을 첨가하였다. 질소 기체를 사용하여 10분 동안 혼합물을 약하게 스파징하였다. 후속하여, 이 물질을 5℃/min의 비율로 35℃까지 가열하였다. 일단 35℃에서, 혼합하면서 수 분에 걸쳐 NaOH 펠렛 (0.234 mol, 9.35 g)을 첨가하였다. NaOH 펠렛의 첨가 후에, 혼합물을 5℃/min의 비율로 80℃까지 가열하였다. 용액을 80℃에서 5시간 동안 교반한 후에, 용액을 실온으로 되게 두었다. 선택적인 단계로서, 아세트산을 사용하여 일부 생성물의 pH를 7 미만으로 조정하였다. 반응물의 중화 후에, 상기 물질을 냉각하고 적절한 용기에 배출하였다. C1 및 C2에 대한 반응 조건 및 전환율 데이터가 또한 표 1에 나타나 있다.
[표 1]
Figure 112012105989672-pat00135
실시예 II : 본 발명의 양이온성 폴리글리세릴 조성물 및 비교예의 거품 특성
상기한 거품 시험에 따라 실시예 I의 조성물들을 시험하였다. 최대 거품 부피 (거품 부피max), 거품 부피t=18 min, 및 % 거품 부피 보존율을 포함하는 결과가 표 2 및 표 3에 제공되어 있다. 본 발명의 실시예의 성분명은 CHADAC 시약 및 PG/PGE 시약의 몰 양에 기초한다. 도 3을 참고하면, 모의 경수에서의 본 발명의 실시예 및 비교예의 최대 거품 부피 (㎖) (백색 막대) 및 거품 부피t=18 min (흑색 막대)가 나타나있다. 하이라이트된 회색 영역은 의미있는 y 축 값을 갖지 않으나 구조적 특징의 설명을 위한 공간을 허용하기 위해 포함된 그래프의 부분을 나타낸다. 본 발명의 실시예 및 비교예의 구조적 특징은 상기 특징을 포함하는 샘플들을 가로지르는 백색 수평 막대로서 표시한다. Cat-Hphob는 (L2 -R2 -N-[(R3)(R4)(Hphob2)])이다. Cat는 (L3 -R5 -N-[(R6)(R7)(R8)])이다. Hphob는 ( L1 -R1 - Hphob1)이다.
[표 2]
Figure 112012105989672-pat00136
하기를 또한 시험하였다: 비교예 글루쿠아트™ 125 (라우릴 메틸 글루세쓰-10 하이드록시프로필다이모늄 클로라이드, 미국 오하이오주 브렉스빌 소재의 루브리졸 코포레이션으로부터 구매가능), 비교예 폴리알도(등록상표) 10-1-O (폴리글리세릴-10 올레에이트, 론자 그룹 피엘씨(Lonza Group PLC)로부터 입수 가능), 및 비교예 PG-10-1-L (폴리글리세릴-10 라우레이트, 론자 그룹 피엘씨로부터 또한 입수가능).
실시예 III: 양이온성 폴리글리세릴 조성물 및 비교예의 물 수착 특성
상기에 또한 기재된 물 수착 시험에 따라 상기 실시예 I에 기재된 선택된 본 발명의 실시예뿐만 아니라 글루쿠아트™ 125를 시험하였다. % Δ질량50 RH 수착, 및 % Δ질량50 RH 탈착을 포함하는 결과가 표 3에 제공되어 있다.
표 3은 비교 물질 및 본 발명의 물질의 물 수착 데이터를 나타낸다. (높은 RH로부터 낮은 RH로의) 탈착 시의 % 질량 변화는 물질이 일단 흡수된 물을 보존할 수 있는 지를 나타낸다. 대조적으로, (낮은 RH로부터 높은 RH로의) 수착 시의 % 질량 변화는 물질이 물을 흡수하는 능력을 나타낸다.
[표 3]
Figure 112012105989672-pat00137
실시예 IV : 비교 개인 케어 조성물 및 본 발명의 개인 케어 조성물의 제조
실시예 I의 선택된 본 발명의 실시예를 사용하여 개인 케어 제형을 제조하였다. 추가로, 글루쿠아트™ 125, 폴리알도(등록상표) 10-1-O를 사용하여, 뿐만 아니라 습윤제 없이, 비교 개인 케어 제형을 제조하였다. 쿼터늄-15 및 필요한 PEG-80 소르비탄 라우레이트의 일부분으로 구성된 프리믹스 및 탈이온수를 모든 쿼터늄-15가 용해될 때까지 비이커에서 혼합하였다. 기계적 교반기 및 핫플레이트가 구비된 별도의 비이커에, 물, PEG-150 다이스테아레이트, 및 나머지 부분의 PEG-80 소르비탄 라우레이트를 첨가하였다. 이를 저-중 속도로 혼합하고, 배치에 열을 서서히 인가하여 온도를 80℃로 증가시켰다. 모든 물질이 용해될 때까지 혼합물을 가열하였다. 필요한 정제수의 대략 반을 비이커에 첨가하고 온도가 60℃에 도달할 때까지 혼합하였다. 소듐 트라이데세쓰 설페이트, 코크아미도프로필 베타인, 및 테트라소듐 이디티에이를 혼합물에 첨가하고 40℃로 냉각시켰다. 이 물질을 30분 동안 혼합하였다. 프리믹스를 계면활성제 용액과 배합하고 20분 동안 혼합하였다. 온도가 25℃에 도달하였을 때, pH를 6.5로 조정하였다. 특정 구매가능한 습윤제 또는 실험 물질을 첨가하였다. pH를 확인하여 허용오차 (6.5±0.3) 이내임을 확실히 하였다. 100%가 되도록 물을 적당량 첨가하였다. 다양한 비교 조성물들의 조성 (및 성분들의 활성제 중량 백분율)은 하기 표 4a에 나타나 있는 한편, 본 발명의 개인 케어 조성물은 표 4b에 나타나 있다.
[표 4a]
Figure 112012105989672-pat00138
[표 4b]
Figure 112012105989672-pat00139
실시예 V: 양이온성 폴리글리세릴 조성물 및 비교예의 컨디셔닝 특성
예 당 8개의 트레스 (n=8)를 사용한 점을 제외하고는, 상기한 컨디셔닝 시험에 따라 실시예 IV의 개인 케어 조성물들을 시험하였다. 결과가 표 5에 제공되어 있다. 본 발명의 실시예 (E17 내지 E19)는, 비교예, C3 (습윤제 없음)과 비교하여, 더 낮은 백분율의 엉킨 스트로크 및 더 낮은 평균 빗질 힘을 갖는다 (이는 더 우수한 컨디셔닝을 나타냄).
[표 5]
Figure 112012105989672-pat00140
실시예 VI: 양이온성 폴리글리세릴 조성물 및 비교예의 안티-프리즈 특성
상기한 안티-프리즈 시험에 따라 실시예 IV의 개인 케어 조성물들을 시험하였다. 결과가 표 6에 제공되어 있다.
[표 6]
Figure 112012105989672-pat00141
실시예 VII: 비교 개인 케어 조성물 및 본 발명의 개인 케어 조성물의 제조
실시예 I의 본 발명의 조성물 및 비교 조성물을 사용하여 개인 케어 제형을 제조하였다. 추가로, 글루쿠아트™ 125, 폴리알도(등록상표) 10-1-O, 폴리알도(등록상표) 10-1-L, 나트룰론(등록상표) H-10을 사용하여, 뿐만 아니라 습윤제 없이, 비교 개인 케어 제형을 제조하였다.
제형은 다음과 같이 제조하였다: 기계적 교반기 및 핫플레이트가 구비된 비이커에, 물, 암모늄 라우릴 설페이트, 및 암모늄 라우레쓰 설페이트를 첨가하였다. 이를 저-중 속도로 혼합하고, 배치에 열을 서서히 인가하여 온도를 75℃로 증가시켰다. 배치가 75℃에 도달했을 때, 코크아미드 MEA를 첨가하였다. 성분들을 완전히 용해시킨 후 가열을 중지하고, 혼합을 중간 속도에서 계속하면서 배치를 대략 25℃로 냉각하였다. 배치가 25℃에 도달했을 때, 염화나트륨 및 DMDM 하이단토인을 첨가하고, 완전히 용해될 때까지 혼합하였다. 시트르산 또는 수산화나트륨 용액을 이용하여 pH를 6.4 ± 0.2로 조정하였다. pH를 조정한 후에, 특정 구매가능한 C-PG/시험 물질을 첨가하였다. 100%가 되도록 물을 적당량 첨가하였다. 조성물을 저-중 속도로 혼합하였다. 조성물이 혼탁해지면, 오븐 내의 밀봉된 병에 넣고 투명해질 때까지 50℃로 가열하였다. 비교 조성물 (및 성분들의 활성제 중량 백분율)은 표 7a에 나타나 있는 한편, 본 발명의 실시예는 표 7b 내지 표 7d에 나타나 있다.
나트룰론 H-10 및 폴리알도(등록상표)는 미국 뉴저지주 앨런데일 소재의 론자 그룹(Lonza Group)으로부터 입수가능하다. 스탄다폴(Standapol)(등록상표) 및 콤펠란(Comperlan)은 미국 펜실베이니아주 앰블러 소재의 코그니스 코포레이션 (현재 바스프(BASF))으로부터 입수가능하다.
[표 7a]
Figure 112012105989672-pat00142
[표 7b]
Figure 112012105989672-pat00143
[표 7c]
Figure 112012105989672-pat00144
[표 7d]
Figure 112012105989672-pat00145
실시예 VIII : 조성물 및 비교예의 제로 전단 점도
상기한 제로 전단 점도 시험에 따라 비교예 C6 내지 C12 및 실시예 E20 내지 E34의 제로 전단 점도를 시험하여 증점 효능을 결정하였다. 이러한 시험의 결과는 표 8 및 도 4에 나타나 있다.
[표 8]
Figure 112012105989672-pat00146
도 4는 클렌징 베이스 제형 (비교예 C6) 중 2 중량% 활성제의 본 발명의 물질 및 비교 물질의 η상대를 나타낸다. 점선은 1의 η상대를 표시한다. 2 중량% 첨가제 물질의 구조적 특징을, 상기 특징을 포함하는 샘플들을 가로지르는 백색 수평 막대로서 표시한다. 샘플은 0 내지 3가지의 구조적 특징을 포함할 수 있다: Cat-Hphob = (L2 -R2 -N-[(R3)(R4)(Hphob2)]), Cat= (L3 -R5 -N-[(R6)(R7)(R8)]), 및/또는 Hphob=( L1 -R1 - Hphob1).
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 양이온성 소수성 기 (-R1-N-[(R2)(R3)(Hphob2)])를 포함하는 양이온성 폴리글리세릴 조성물이 가장 큰 점도 증가를 나타내었다. 양이온성 소수성 기를 갖지만 글리세릴 반복 단위가 아니라 에틸렌 옥사이드 반복단위를 갖는 노드 구조체를 함유하는 글루쿠아트™ 125를 포함하는 비교예, C10은 베이스 제형을 유의하게 묽게 만드는 (η상대=0.06) 물질을 야기한다는 것을 고려하면, 이러한 발견은 특히 놀랍다.
실시예 IX : 비교 개인 케어 조성물 및 본 발명의 개인 케어 조성물의 제조
실시예 I의 선택된 본 발명의 조성물을 사용하여 개인 케어 제형을 제조하였다. 추가로, 폴리알도(등록상표) 10-1-O, 폴리알도(등록상표) 10-1-L, 및 나트룰론(등록상표) H-10을 사용하여 비교 개인 케어 제형을 제조하였다.
하기 개인 케어 조성물, 실시예 E35 내지 E46을 제조하였다. 농도 및 구체적인 C-PG는 표 9a에 열거되어 있는 한편, 비교 제형은 표 9b 및 표 9c에 열거되어 있다.
[표 9a]
Figure 112012105989672-pat00147
[표 9b]
Figure 112012105989672-pat00148
[표 9c]
Figure 112012105989672-pat00149
결과는 도 1 및 표 10에 나타나 있다. E42를 제외하고는, 본 발명의 실시예를 함유하는 제형들은 증점된 제형 (η상대 >1)을 야기하였다. 도 1에 나타난 바와 같이, E14 [(LD)1 PG-10-1-O (흑색 삼각형)] 및 E1 [(CD)1 PG-10 (흑색 사각형)]을 포함하는 제형들은 2.0 내지 3.5 중량% 사이에서 점도에 대한 효과가 최대이다. 이들 실시예 둘 모두는 양이온성 소수성 물질을 함유한다. 대조적으로, 소수성 기 (Hphob1) 및 양이온성 기 (-R4 -N-[(R5)(R6)(R7)])를 함유하는 본 발명의 실시예 [(TM)1 PG-10-1-L, E9 (흑색 원으로 표시된 제형)]는 0.5 내지 2.0 중량%의 투여량에서 약간의 점도 증가를 나타내며 투여량이 5.0 중량%로 증가될 때 더욱 유의한 증가를 나타낸다.
글루쿠아트™ 125 (백색 마름모), PG-10 (백색 사각형), 및 PG-10-1-L (백색 원)을 함유하는 비교예들은, C17 (0.5 중량% PG-10-1-L)을 제외하고는, 묽어진 물질 (η상대 <1)을 야기하였다. 따라서, C17 이외에 증점이 가능한 비교예는 오직 PG-10-1-O (백색 삼각형)이었다.
[표 10]
Figure 112012105989672-pat00150

Claims (20)

  1. 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물을 포함하는 폴리글리세릴 조성물로서, 상기 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물은 (a) 3개 이상의 인접한 글리세릴 잔류부 단위(remnant unit)를 포함하는 노드 구조체(node structure); (b) 독립적으로 선택된 연결기에 의해서 상기 노드 구조체에 각각 연결되는 하나 이상의 양이온성 기; 및 (c) 각각 독립적으로 (i) 연결기에 의해 상기 노드 구조체에 연결되거나, 또는 (ii) 상기 하나 이상의 양이온성 기 중 하나의 일부분을 구성하는 하나 이상의 소수성 부분(moiety)을 갖고, 상기 조성물은 하이드록실가(hydroxyl value) 시험에 의해 결정되는 평균 중합도 (DPOH)가 3 내지 20이고,
    상기 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물은 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸코코알킬-1-암모늄) 데카글리세릴 모노올레에이트 에테르; (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸라우릴-1-암모늄) 데카글리세릴 모노라우릴 에테르; (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸코코알킬-1-암모늄) 데카글리세릴 모노라우레이트 에테르; (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸라우릴-1-암모늄) 데카글리세릴 모노라우레이트 에테르; 및 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸라우릴-1-암모늄) 데카글리세릴 모노올레에이트 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 조성물.
  2. 제1항에 있어서, DPOH는 3 내지 10인, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, DPOH는 5 내지 10인, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, DPOH는 10인, 조성물.
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  15. 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물을 포함하는 폴리글리세릴 조성물로서, 상기 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물은 (a) 3개 이상의 인접한 글리세릴 잔류부 단위(remnant unit)를 포함하는 노드 구조체(node structure); (b) 독립적으로 선택된 연결기에 의해서 상기 노드 구조체에 각각 연결되는 하나 이상의 양이온성 기; 및 (c) 각각 독립적으로 (i) 연결기에 의해 상기 노드 구조체에 연결되거나, 또는 (ii) 상기 하나 이상의 양이온성 기 중 하나의 일부분을 구성하는 하나 이상의 소수성 부분(moiety)을 갖고, 상기 조성물은 하이드록실가(hydroxyl value) 시험에 의해 결정되는 평균 중합도 (DPOH)가 3 내지 20이고,
    상기 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물은 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸라우릴-1-암모늄) (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-1-암모늄) 옥타글리세릴 에테르, 및 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸라우릴-1-암모늄) (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-2-암모늄) 데카글리세릴 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 조성물.
  16. 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물을 포함하는 폴리글리세릴 조성물로서, 상기 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물은 (a) 3개 이상의 인접한 글리세릴 잔류부 단위(remnant unit)를 포함하는 노드 구조체(node structure); (b) 독립적으로 선택된 연결기에 의해서 상기 노드 구조체에 각각 연결되는 하나 이상의 양이온성 기; 및 (c) 각각 독립적으로 (i) 연결기에 의해 상기 노드 구조체에 연결되거나, 또는 (ii) 상기 하나 이상의 양이온성 기 중 하나의 일부분을 구성하는 하나 이상의 소수성 부분(moiety)을 갖고, 상기 조성물은 하이드록실가(hydroxyl value) 시험에 의해 결정되는 평균 중합도 (DPOH)가 3 내지 20이고,
    상기 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물은 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸라우릴-1-암모늄) (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-1-암모늄) 데카글리세릴 모노올레에이트 에테르; 및 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N-다이메틸라우릴-1-암모늄) (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-2-암모늄) 데카글리세릴 모노올레에이트 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 조성물.
  17. 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물을 포함하는 폴리글리세릴 조성물로서, 상기 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물은 (a) 3개 이상의 인접한 글리세릴 잔류부 단위(remnant unit)를 포함하는 노드 구조체(node structure); (b) 독립적으로 선택된 연결기에 의해서 상기 노드 구조체에 각각 연결되는 하나 이상의 양이온성 기; 및 (c) 각각 독립적으로 (i) 연결기에 의해 상기 노드 구조체에 연결되거나, 또는 (ii) 상기 하나 이상의 양이온성 기 중 하나의 일부분을 구성하는 하나 이상의 소수성 부분(moiety)을 갖고, 상기 조성물은 하이드록실가(hydroxyl value) 시험에 의해 결정되는 평균 중합도 (DPOH)가 3 내지 20이고,
    상기 하나 이상의 폴리글리세릴 화합물은 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-1-암모늄) 데카글리세릴 모노올레에이트 에테르; (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-1-암모늄) 데카글리세릴 모노라우레이트 에테르; (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-3-암모늄) 데카글리세릴 모노라우레이트 에테르; 및 (N-(2-하이드록시프로필)-N,N,N-트라이메틸프로판-2-암모늄) 데카글리세릴 모노라우레이트 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는, 조성물.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, DPOH는 10인, 조성물.
  19. 용매,
    제1항의 폴리글리세릴 조성물, 및
    계면활성제, 킬레이팅제, 연화제, 습윤제(humectant), 컨디셔너, 방부제, 불투명화제, 방향제, 및 이들의 둘 이상의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는, 개인 케어 조성물.
  20. 제19항의 조성물을 모발 또는 피부에 적용하는 단계를 포함하는, 피부 또는 모발을 보습 또는 컨디셔닝하는 미용(cosmetic) 방법.
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