KR20200054230A - 훈색성 액체 손비누 조성물을 위한 폴리머성 증점제 - Google Patents

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조셉 이. 프라타
마이클 피. 마이어스
크리슈난 타마리셀비
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루브리졸 어드밴스드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

다-단계화된 아크릴성 에멀젼 폴리머, 및 이들의 피부 및 모발용 액체 개인 케어 세정제의 제제화에서의 레올로지 개질제로서의 사용이 기재되어 있다. 특히, 본 기술은 세정제 내의 입자 및 불용성 물질을 안정적으로 현탁시키는 데 필요한 레올로지 특성을 가지나, 또한 펌프 디스펜서와 함께 사용되어, 펌프 메커니즘을 오염시키지 않고도 크림성 거품을 생성 및 분배할 수 있는 액체 세정 조성물에 관한 것이다.

Description

훈색성 액체 손비누 조성물을 위한 폴리머성 증점제
본 기술은 다-단계화된 아크릴성 폴리머, 및 이들의 피부 및 모발용 액체 개인 케어 세정제의 제제화에서의 레올로지 개질제로서의 용도에 관한 것이다. 특히, 본 기술은 세정제 내에서 입자 및 불용성 물질을 안정되게 현탁시키는 필수적인 레올로지 특성을 갖지만, 또한 펌프 디스펜서와 함께 사용되어 크림성 거품을 생성 및 분배하는 액체 세정 조성물에 관한 것이다.
액체 개인 케어용 세정 제품, 예컨대 현탁된 미립자 및 불용성 물질을 함유하는 액체 손비누가 당업계에 알려져 있다. 미립자 물질은 종종 활성제들의 전달 및/또는 제품에 심미적 시각적 매력을 부여하기 위한 액체 손비누 조성물로 제제화되며, 이는 훈색성(iridescent) 물질, 예컨대 마이카, 폴리프로필렌 비드, 화장료 글리터, 에틸렌 글리콜 디스테아레이트, 및 바람직한 심미적 시각 효과를 전달하는 다른 물질을 갖도록 제형화된 비누를 포함한다. 이들 물질을 함유하는 종래의 액체 손비누에서는, 통상 폴리머성 증점제와 함께 조성물을 제제화하여 점성 레올로지를 제공하는 것이 필요하다. 빈번하게, 아크릴 기반 폴리머는 이들이 생산, 배송, 보관 및 사용 동안 제품에서 침전 또는 다른 물리적 불안정성을 방지하기 위해 요구되는 필수적인 레올로지를 제공하기 때문에 증점제로서 이용된다. 그러나, 이러한 점성 밀도(viscous consistency)는 액체 발포가능한 손비누를 위한 바람직한 레올로지가 아니며, 이는 이들 폴리머가 건조할 때 막을 형성하는 경향이 있으므로 제품 분배 및 원치않는 심미적 효과가 발생하는 문제가 있기 때문이다.
최근 시장 동향에서는, 액체 세정 조성물이 발포가능한 것이 바람직하였다. 거품은 상응하는 액체보다 훨씬 용이하게 확산하는 경향이 있기 때문에 발포성 손비누가 소비자에게 점점 바람직해지고 있고, 거품은 액체보다 훨씬 더 높은 표면 장력을 가지므로 튐(splashing) 및 유출(run-off)에 기인한 낭비가 훨씬 적다. 나아가, 소비자들은 종종 발포 세정제를 더 나은 세정 효과, 및 상기 세정제가 비-발포 세정제보다 더 나은 "효과를 갖는다(working)"는 인식과 연관짓는다. 결과적으로, 세정제는 디스펜서, 예컨대 펌프 거품 디스펜서와 관련되어 사용될 때 풍부한 거품을 생성할 수 있는 것이 유리하다. 펌프 거품 디스펜서는 계면 활성제 용액을 전단하여 비누가 분배될 때 풍부한 크림성 거품을 형성하는 단일 또는 다수의 미세 메쉬 스크린을 포함한다.
그러나, 거품 생성 디스펜서를 통한 액체 세정 조성물의 전달은 많은 난제를 제시하였다. 이전에 논의한 바와 같이, 세정제는 종종 세정용 계면활성제 외에, 첨가제, 예컨대 피부 또는 모발에 유리한 활성제, 뿐만 아니라 시각적인 매력을 위한 훈색성 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 첨가제는 조성물의 발포 능력을 방해할 수 있다. 추가로, 계면활성제 용액을 전단하여 거품을 생성하는 다공성 필터 또는 메쉬 스크린을 사용하는 특정 유형의 거품 생성 디스펜서는, 심지어 중간 정도의 점성 조성물에서도 잘 (또는 전혀) 유용하지 않을 수 있다. 그 결과, 현재 시판 중인 발포가능한 세정 조성물은 펌프 헤드 내에 위치한 전단 생성 다공성 필터 또는 메쉬 스크린을 통해 용이하게 펌핑될 수 있도록 묽다(water-thin). 이들 묽은 세정제는 세정제 전체에서 고르게 미립자 첨가제를 안정되게 현탁시킬 수 없고, 여전히 소비자가 원하는 부피의 거품을 생성한다. 나아가, 종래에 이용된 아크릴 기반 증점제는 주변 환경에 노출될 때 겔 및 막을 형성하여, 펌프 막힘 및/또는 제품 오배향(product misdirection)을 유발하는 경향이 있는데, 이는 펌프 디스펜서의 외부 오리피스 내 또는 그 주변에 위치한 겔화 또는 반-건조된 증점제 요소의 축적에 기인하여 비누가 용기로부터 분배되기 때문이다. 이들 종래의 증점제들 중 일부의 추가적인 단점은, 함유된 제품의 원하는 훈색성 외관을 해치는 세정 계면활성제와 함께 이들이 제제화된 경우, 뿌연 외관이 발생한다는 것이다.
낮은 증점 효율, 불량한 막 형성 특성, 높은 현탁 특성을 갖고, 투명한 제품 외관에 해로운 영향을 미치지 않는 레올로지 개질성 폴리머는, 개인 케어 시장을 위한 새로운 펌핑 발포 세정 제품의 제제화에 바람직하다.
기재된 기술은 구조화 아크릴 폴리머성 레올로지 개질제, 발포가능한 세정용 계면활성제, 및 선택적으로, 수성 기반 계면활성제를 함유하는 조성물에서 용해되지 않는 장기 현탁화 또는 안정화를 요하는 미립자 물질(들)을 포함하는, 안정된 개인 케어 세정 조성물에 관한 것이다.
기재된 기술의 추가적인 양태는 비교적 낮은 점도에서 제제화되어 펌핑가능성 및 발포성을 유지하고, 선행 기술 폴리머성 증점제에 비해 미립자 및/또는 불용성 물질을 현탁시킬 수 있는, 투명하고 유동학적으로 상 안정된 세정 조성물에 관한 것이다.
기재된 기술의 추가적인 양태는 낮은 증점 효율, 불량한 막 형성 특성, 높은 현탁 특성을 갖고, 수성 계면활성제를 함유하는 세정 조성물 중에 제형화될 때 제품 투명도에 해로운 영향을 미치지 않는, 레올로지 개질성 폴리머에 관한 것이다.
기재된 기술의 추가적인 양태는 훈색성 물질의 안정된 현탁화, 펌핑가능한 점도를 촉진하고, 제품 수명 동안(제품 용기가 빌 때까지) 펌프 헤드를 막지 않는(건조 또는 점착하지 않는), 액체 비누 조성물용 레올로지 개질성 폴리머에 관한 것이다.
기재된 기술의 추가적인 양태는 이하의 것들을 포함하거나, 또는 이들로 이루어지거나 또는 이들로 본질적으로 이루어지는, 단계화 폴리머 입자에 관한 것이다:
(a) (i) 약 53 내지 약 60 중량 퍼센트의 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머, (ii) 약 39 내지 약 46; 중량 퍼센트의 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머, 및 (iii) 적어도 하나의 가교성 모노머를 포함하는 모노머 혼합물로부터 중합된, 약 15 중량 퍼센트의 제1 단계 폴리머성 코어; (b) (i) 약 47 내지 약 55 중량 퍼센트의 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머, (ii) 약 52 내지 약 44 중량 퍼센트의 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머, 및 (iii) 적어도 하나의 가교성 모노머를 포함하는 모노머 혼합물로부터 중합된, 약 85 중량 퍼센트의 제2 단계 폴리머성 쉘; 여기에서 상기 제1 단계 모노머 혼합물 중에 존재하는 적어도 하나의 C3-C6 카르복실산 모노머의 중량 분율은, 상기 제2 단계 모노머 혼합물 중에 존재하는 적어도 하나의 C3-C6 카르복실산 모노머의 중량 분율보다 3 내지 20 퍼센트 더 크고; 여기에서 상기 제1 및 상기 제2 단계 모노머 혼합물들 내에 존재하는 상기 가교성 모노머의 총 합계는, (상기 제1 및 제2 단계 모노머 혼합물들 중에 존재하는 총 모노머의 중량을 기준으로) 약 0.5 중량 퍼센트 내지 약 1.5 중량 퍼센트의 범위이고, 상기 제1 단계 모노머 혼합물 대 상기 제2 단계 모노머 혼합물 중에 존재하는 상기 가교성 모노머의 중량 분율은 15:50 내지 85:50의 범위이다.
본원에서 명세서 전반에서 사용된 용어 "단계화된 폴리머 입자(staged polymer particle)"는, 순차적인 또는 단계화된 에멀젼 중합화 공정에 의해 제조된 폴리머 입자를 의미하는데, 여기에서 상기 제1 단계 모노머 혼합물은 완전히 또는 거의 완전히 중합되어 제1 단계 폴리머(코어)를 생성한 후, 제1 단계 폴리머의 존재 하에 제2 단계 모노머 혼합물을 중합하여 제2 단계 폴리머(쉘)를 생성한다. 특정 이론에 구속되지 않고, 제1 단계 폴리머 부분은 공유 결합에 의해 또는 수소 결합에 의해, 또는 제1 및 제2 폴리머 부분들의 물리적 얽힘(physical entanglement)에 의해, 또는 상기 결합 메커니즘들 중 어느 것들의 조합에 의해, 제2 단계 폴리머 부분에 결합 및/또는 연결된 것으로 이론화할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "주변 실온(ambient room temperature, RT)"은 약 20 내지 약 25℃ 범위의 온도를 말한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "광학적으로 투명한(optically clear)"은 이하의 시험 프로토콜에 기재된 탁도 시험에 의해 측정될 때, 약 52 NTU 이하, 약 50 NTU 이하, 약 40 NTU 이하, 약 30 NTU 이하, 약 20 NTU 이하의 탁도 값을 갖는 본 기술의 조성물에 관한 것이다(더 낮은 NTU 값은 더 높은 NTU 값을 갖는 조성물보다 더 투명한 조성물에 관한 것이다).
본 명세서에서 사용된 접두어 "(메트)아크릴((meth)acryl)"은 "아크릴(acryl)" 뿐만 아니라 "메타크릴(methacryl)"을 포함한다. 예를 들어, 용어 "(메트)아크릴산((meth)acrylic acid)"은 아크릴산 및 메타크릴산을 모두 포함한다.
달리 기재된 바 없는 경우, 본원에 표현된 모든 백분율, 부, 및 비는 본 기술의 조성물/공중합체에 함유된 요소/모노머의 총 중량을 기준으로 한다.
조성물 또는 공중합체 중에 함유될 수 있는 다양한 요소, 성분, 및 모노머에 대한 중복된 중량 범위가 본 기술의 선택된 구현예 및 양태들에 대해 표현된 반면, 기재된 조성물/공중합체 중의 각 요소의 특정 양은 이의 기재된 범위로부터 선택될 것이며, 각각의 요소/모노머의 양은 조성물/공중합체 중의 모든 요소/모노머의 합계가 총 100 중량 퍼센트가 되도록 조절된다는 것은 쉽게 알 수 있어야 할 것이다. 사용된 양은 원하는 제품의 목적 및 특성에 따라 달라질 것이고, 당업계의 숙련자가 용이하게 결정할 수 있다.
본 기술의 단계화된 에멀젼 폴리머를 함유하는 발포가능한 비누 조성물은, 적합하게는 본원에 기재된 요소, 원소 및 공정 설계를 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 또는 이들로서 이루어질 수 있다. 본원에서 예시적으로 기재된 본 기술은 본원에 명시적으로 기재되지 않은 어떠한 요소도 없이 적합하게 실시될 수 있다.
제1 단계 폴리머 요소
제1 단계 폴리머 부분(segment)은 (i) 일 양태에서 약 53 내지 약 60 wt.%, 다른 양태에서 약 53.5 내지 약 58 wt.%, 그리고 또 다른 추가적인 양태에서 약 54 내지 약 56 wt.%의 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 함유 모노머; (ii) 일 양태에서 약 39 내지 약 46 wt.%, 다른 양태에서 약 41 내지 약 45.5 wt.%, 그리고 또 다른 추가적인 양태에서 약 43 내지 약 45 wt.%의 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머; 및 (iii) 적어도 하나의 가교성 모노머를 포함하거나, 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어지는 모노머 혼합물로 제조된, 가교된 아크릴 공중합체이다.
예시적인 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 시트라콘산, 말레산, 말레산 무수물, 푸마르산, 크로톤산, 아코니트산, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
예시적인 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
제2 단계 폴리머 요소
제2 단계 폴리머 부분은 (i) 일 양태에서 약 47 내지 약 55 wt.%, 다른 양태에서 약 48 내지 약 53 wt.%, 그리고 또 다른 추가적인 양태에서 약 49 내지 약 50 wt.%의 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 함유 모노머; (ii) 일 양태에서 약 52 내지 44 wt.%, 다른 양태에서 약 51 내지 약 46 wt.%, 및 또 다른 추가적인 양태에서 약 50 내지 약 49 wt.%의 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머; 및 (iii) 적어도 하나의 가교성 모노머를 포함하거나, 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어지는 모노머 혼합물로부터 제조된, 가교된 아크릴 공중합체이다.
제1 단계 모노머 혼합물 중에 존재하는 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 함유 모노머의 상대적인 양은, 제2 단계 모노머 혼합물 중에 존재하는 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 모노머보다 약 3 내지 약 20 wt.% 더 많다.
가교성 모노머
제1 단계 폴리머 부분과 제2 단계 폴리머 부분을 가교시키는 데 사용된 가교성 모노머는 동일 또는 상이할 수 있다. 가교성 모노머는 적어도 2개의 에틸렌성 불포화 모이에티를 함유하는 에틸렌성 다중불포화 화합물이다. 예시적인 다중불포화 화합물은 디(메트)아크릴레이트 화합물, 예컨대 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,6-부틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,9-노난디올 디(메트)아크릴레이트, 2,2′-비스(4-(아크릴옥시-프로필옥시페닐)프로판, 2,2′-비스(4-(아크릴옥시디에톡시-페닐)프로판, 및 아연 아크릴레이트 (즉, 2(C3H3O2)Zn++); 트리(메트)아크릴레이트 화합물, 예컨대, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올에탄 트리(메트)아크릴레이트, 및 테트라메틸올메탄 트리(메트)아크릴레이트; 테트라(메트)아크릴레이트 화합물, 예컨대 디트리메틸올프로판 테트라(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄 테트라(메트)아크릴레이트, 및 펜타에리쓰리톨 테트라(메트)아크릴레이트; 헥사(메트)아크릴레이트 화합물, 예컨대 디펜타에리쓰리톨 헥사(메트)아크릴레이트; 알릴 화합물, 예컨대 알릴 (메트)아크릴레이트, 디알릴프탈레이트, 디알릴 이타코네이트, 디알릴 푸마레이트, 및 디알릴 말레에이트; 분자당 2 내지 8개 알릴기를 갖는 수크로스의 폴리알릴 에테르, 펜타에리쓰리톨의 폴리알릴 에테르, 예컨대 펜타에리쓰리톨 디알릴 에테르, 펜타에리쓰리톨 트리알릴 에테르, 및 펜타에리쓰리톨 테트라알릴 에테르; 트리메틸올프로판의 폴리알릴 에테르, 예컨대 트리메틸올프로판 디알릴 에테르 및 트리메틸올프로판 트리알릴 에테르를 포함한다. 다른 적합한 다중불포화 화합물은 디비닐 글리콜, 디비닐 벤젠, 및 메틸렌비스아크릴아미드를 포함한다.
제1 및 제2 단계 모노머 혼합물에 사용된 가교성 모노머 요소의 총 양은 제1 및 제2 단계 모노머 혼합물 중의 총 모노머의 wt.를 기준으로 0.5 wt.% 내지 약 1.5 wt.%의 범위이며, 여기에서 제1 단계 모노머 혼합물 중의 가교성 모노머(들)의 중량 분율 대 제2 단계 모노머 혼합물 중의 가교성 모노머(들)의 중량 분율은 15:50 내지 85:50의 범위이다.
선택적으로, 사슬 이동제가 제1 및 제2 단계 모노머 혼합물에 첨가될 수 있다. 예시적인 사슬 이동제는 티오- 및 디설파이드 함유 화합물, 예컨대 C1-C18 알킬 머캅탄, 머캅토카르복실산, 머캅토카르복실 에스테르, 티오에스테르, C1-C18 알킬 디설파이드, 아릴디설파이드, 다관능성 티올, 예컨대 트리메틸올프로판-트리스-(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리쓰리톨-테트라-(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리쓰리톨-테트라-(티오글리콜레이트), 및 펜타에리쓰리톨-테트라-(티오락테이트), 디펜타에리쓰리톨-헥사-(티오글리콜레이트) 등; 포스파이트 및 하이포포스파이트; 할로알킬 화합물, 예컨대 탄소 테트라클로라이드, 브로모트리클로로메탄 등; 및 예컨대, 코발트 복합체 (예컨대, 코발트 (II) 착체)와 같은 촉매 사슬 이동제를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
본 기술의 일 양태에서, 사슬 이동제는 옥틸 머캅탄, n-도데실 머캅탄(n-DDM), t-도데실 머캅탄(t-DDM), 헥사데실 머캅탄, 옥타데실 머캅탄(ODM), 이소옥틸 3-머캅토프로피오네이트(IMP), 부틸 3-머캅토프로피오네이트, 3-머캅토프로피온산, 부틸 티오글리콜레이트, 이소옥틸 티오글리콜레이트, 및 도데실 티오글리콜레이트로부터 선택된다.
일 양태에서, 사슬 이동제는 (모노머의 100 wt. 부를 기준으로) 약 0 또는 0.05 내지 약 1 wt.%, 약 0.1 내지 약 0.75 wt.%, 약 0.3 내지 약 0.5 wt.% 범위의 양으로 이용된다.
일 양태에서, 단계화된 폴리머 입자는 제1 모노머 혼합물로부터 제조된 약 15 wt.%, 또는 약 20 wt.%, 또는 약 25 wt.%의 제1 단계 폴리머 부분, 및 제2 모노머 혼합물로부터 제조된 약 85 wt.%, 또는 약 80 wt.%, 또는 약 75 wt.%의 제2 단계 폴리머 부분을 포함하거나, 또는 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어진다.
일 양태에서, 본 기술의 레올로지 개질제 요소는 이하의 것들을 포함하거나, 또는 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어지는, 단계화된 에멀젼 폴리머이다:
(a) (i) 일 양태에서 약 53 내지 약 60 wt.%, 다른 양태에서 약 53.5 내지 약 58 wt.%, 그리고 또 다른 추가적인 양태에서 약 54 내지 약 56 wt.%의 메타크릴산의 중합된 잔기; (ii) 일 양태에서 약 39 내지 약 46 wt.%, 다른 양태에서 약 45.5 내지 약 41 wt.%, 및 또 다른 추가적인 양태에서 약 43 내지 약 45 wt.%의 에틸 아크릴레이트; 및 (iii) 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA), 트리메틸올프로판 디알릴 에테르(TMPDAE) 및 알릴 펜타에리쓰리톨(APE), 뿐만 아니라 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 가교성 모노머를 포함하거나, 또는 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어지는, 약 20 wt.%의 제1 단계 폴리머 부분. 알릴 펜타에리쓰리톨은 펜타에리쓰리톨의 디알릴-, 트리알릴-, 및 테트라알릴 에테르 부가물의 혼합물을 포함하며, 상기 혼합물의 대부분(약 70-85 wt.%)은 트리알릴 에테르 부가물을 포함한다.
(b) (i) 약 47 내지 약 55 중량 퍼센트의 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머, (ii) 약 52 내지 약 44 중량 퍼센트의 에틸 아크릴레이트의 중합된 잔기; 및 (iii) TMPTA, TEGDMA, TMPDAE 및 APE로부터 선택된 적어도 하나의 가교성 모노머를 포함하거나, 또는 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어지고; 여기에서 상기 제1 단계 폴리머 부분에 존재하는 메타크릴산 잔기의 중량 분율은 상기 제2 단계 폴리머 부분에 존재하는 메타크릴산 잔기의 중량 분율보다 3 내지 20 퍼센트 더 크고; 여기에서 제1 단계 폴리머 부분 중의 가교성 모노머 잔기의 중량 분율 대 제2 단계 폴리머 부분 중의 가교성 모노머 잔기의 중량 분율은 15:50 내지 85:50의 범위인, 약 80 wt.%의 제2 단계 폴리머성 부분.
특정 이론에 구속되지 않고, 제2 단계 폴리머 부분에 대비 제1 단계 폴리머 부분에 존재하는 카르복실산 함유 잔기의 양이 더 많을수록, 뿐만 아니라 제1 단계 폴리머 부분 대비 제2 단계 폴리머 부분에서의 가교 밀도가 더 클수록, 점착성이 낮은 "취약한(brittle)" 폴리머를 유도한다고 가정한다. 폴리머 취약성이 증가하면 디스펜서 오리피스에서 점착성이 낮은 플러그를 생성하여, 통상의 사용 동안 디스펜서가 용이하게 정화될 수 있게 하고, 따라서 실패 지점까지 디스펜서의 폴리머 막힘(완전 막힘) 또는 비누가 디스펜서 오리피스에서 빠져나갈 때 오배향된 제품(부분적 막힘)을 방지한다.
본 기술의 특정 구현예에서, (100 % 활성 고체를 기준으로) 폴리머성 레올로지 개질제 요소는 (조성물의 총 wt.를 기준으로) 일 양태에서 약 0.5 내지 약 5 wt.%, 다른 양태에서 약 1 내지 약 3.0 wt.%, 그리고 추가적인 양태에서 약 1.2 내지 약 2 wt.% 범위의 양으로 발포가능한 비누 조성물에 이용될 수 있다.
본 기술의 특정 구현예에서, 니트 폴리머 에멀젼 요소는 일 양태에서 약 18 내지 약 40℃, 다른 양태에서 약 20 내지 약 35℃, 추가적인 양태에서 약 21 내지 약 30℃, 그리고 또 다른 추가적인 양태에서 약 24 내지 약 26℃ 범위의 최소 막 형성 온도(minimum film formation temperature, MFFT)를 갖는다.
단계화된 폴리머 제조
본 기술의 단계화된 폴리머 요소는 단계화된 자유 라디칼 에멀젼 중합화 기술을 통하여 순차적으로 합성된 적어도 2개의 중합 단계를 포함하거나, 또는 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어진다. 본 기술의 단계화된 폴리머 요소는 제1 단계 폴리머 부분 및 제2 단계 폴리머 부분을 포함하거나, 또는 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어진다.
제1 단계 폴리머 부분은 제1 단계 에멀젼 중합화 반응에서 상기에서 기재된 범위로 제시된 제1 단계 모노머들의 혼합물을 포함하거나, 또는 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어지는 연속 수상 중에 유화된 모노머 혼합물로부터 합성된다. 유화된 제1 단계 모노머는 제1 단계 폴리머성 입자의 에멀젼을 형성하는 적합한 자유 라디칼 형성 개시제의 존재 하에 중합된다. 제2 단계 폴리머 부분은 제2 에멀젼 중합화 단계 중의 제1 단계 폴리머 부분으로 순차적으로 형성된다. 제2 중합화 단계에서, 제2 단계 폴리머 부분은 제2 단계 에멀젼 중합화 반응에서, 상기 기재된 범위로 제시된 제2 단계 모노머들의 혼합물을 포함하거나, 또는 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어지는 연속 수상에서 유화된 모노머 혼합물로부터 합성된다. 제2 단계 폴리머 부분은 코어 단계 폴리머의 이전에 제조된 제1 단계 라텍스 및 추가적인 자유 라디칼 형성 개시제의 존재 하에 제조된다. 최종-생성물은 제1 단계 폴리머 부분 및 제2 단계 폴리머 부분을 포함하거나, 또는 이들로 이루어지거나, 또는 이들로 본질적으로 이루어지는 2-단계 폴리머 또는 폴리머 조성물이다. 제1 단계 폴리머 부분은 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머(예컨대, 메타크릴산)로부터 유래한 잔기가 더 풍부하고, 가교 밀도에서 제2 단계 폴리머 부분보다 더 낮다. 역으로, 제2 단계 폴리머 부분은 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머(예컨대, 에틸 아크릴레이트)로부터 유래한 잔기가 더 풍부하고, 제1 단계 폴리머 부분보다 가교 밀도에서 더 높다.
본 기술의 단계화된 폴리머의 각 부분은 이전에 기재된 사슬 이동제 중 하나 이상을 함유하는 모노머 혼합물로부터 제조될 수 있다. 사슬 이동제는 단계화된 폴리머 부분의 분자량을 맞춤화하는 데 이용될 수 있다.
각 단계의 에멀젼 중합화는 단계화된 측량된 모노머 첨가 공정에서 단계화된 배치 공정에서 수행될 수 있거나, 또는 중합화는 배치 공정으로 개시될 수 있고, 그 후 모노머의 벌크는 연속적으로 반응기로 단계화된다(씨드 공정). 추가로, 제1 단계 모노머 및 가교제 양에 따라 제조된 폴리머와 제2 단계 모노머 및 가교제 양에 따라 제조된 폴리머는 별개로 제조된 후 블렌딩될 수 있다. 통상, 중합화 공정은 약 20 내지 약 99℃ 범위의 반응 온도에서 수행되나, 더 높거나 또는 더 낮은 온도가 사용될 수도 있다. 모노머 혼합물의 유화를 촉진하기 위하여, 에멀젼 중합화는 적어도 하나의 계면활성제의 존재 하에 수행된다. 일 구현예에서, 에멀젼 중합화는 총 에멀젼 중량 기준으로 일 양태에서 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 다른 양태에서 약 3 중량% 내지 약 8 중량%, 그리고 추가적인 양태에서 약 3.5 중량% 내지 약 7 중량%의 양의 범위의 계면활성제의 존재 하에 수행된다. 에멀젼 중합화 반응 혼합물은 또한 총 모노머 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 약 3 중량%의 양으로 존재하는 하나 이상의 자유 라디칼 개시제를 포함한다. 중합화는 수성 또는 수성 알콜 매체 중에서 실시될 수 있다.
에멀젼 중합화를 촉진시키기 위한 계면활성제는 음이온성, 비이온성, 양쪽성, 및 양이온성 계면활성제, 뿐만 아니라 이들의 혼합물도 포함한다. 더욱 통상적으로는, 음이온성 및 비이온성 계면활성제, 뿐만 아니라 이들의 혼합물이 이용될 수 있다.
에멀젼 중합화를 촉진시키기에 적합한 음이온성 계면활성제는 당업계에 잘-알려져 있고, 소듐 라우릴 설페이트, 소듐 도데실 벤젠 술포네이트, 소듐(C6-C16) 알킬 페녹시 벤젠 술포네이트, 디소듐(C6-C16) 알킬 페녹시 벤젠 술포네이트, 디소듐(C6-C16) 디-알킬 페녹시 벤젠 술포네이트, 디소듐 라우레쓰-3 술포숙시네이트, 소듐 디옥틸 술포숙시네이트, 소듐 디-sec-부틸 나프탈렌 술포네이트, 디소듐 도데실 디페닐 에테르 술포네이트, 디소듐 n-옥타데실 술포숙시네이트, 분지화된 알콜 에톡실레이트 등의 포스페이트 에스테르를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
에멀젼 중합화를 촉진시키기에 적합한 비이온성 계면활성제는 폴리머 업계에 잘-알려져 있고, 선형 또는 분지형 C8-C30 지방 알콜 에톡실레이트, 예컨대 카프릴 알콜 에톡실레이트, 라우릴 알콜 에톡실레이트, 미리스틸 알콜 에톡실레이트, 세틸 알콜 에톡실레이트, 스테아릴 알콜 에톡실레이트, 세테아릴 알콜 에톡실레이트, 스테롤 에톡실레이트, 올레일 알콜 에톡실레이트, 및 베헤닐 알콜 에톡실레이트; 알킬페놀 알콕실레이트, 예컨대 옥틸페놀 에톡실레이트; 및 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록 공중합체 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 비-이온성 계면활성제로서 적합한 추가적인 지방 알콜 에톡실레이트는 이하에 기재되어 있다. 다른 유용한 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 글리콜의 C8-C22 지방산 에스테르, 에톡시화 모노- 및 디글리세리드, 소르비탄 에스테르 및 에톡시화 소르비탄 에스테르, C8-C22 지방산 글리콜 에스테르, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체, 및 이들의 조합을 포함한다. 각각의 상기 에톡실레이트 중의 에틸렌 옥사이드 단위의 수는 일 양태에서 2개 이상, 다른 양태에서 2 내지 약 150개의 범위일 수 있다.
예시적인 자유 라디칼 개시제는 수용성 무기 퍼설페이트 화합물, 예컨대 암모늄 퍼설페이트, 포타슘 퍼설페이트, 및 소듐 퍼설페이트; 퍼옥사이드, 예컨대 수소 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 및 라우릴 퍼옥사이드; 유기 히드로퍼옥사이드, 예컨대 큐멘 히드로퍼옥사이드 및 t-부틸 히드로퍼옥사이드; 유기 과산, 예컨대 퍼아세트산; 및 유용성의 자유 라디칼 생성제, 예컨대 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 등, 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 퍼옥사이드 및 과산은 선택적으로 환원제, 예컨대 소듐 비술파이트, 소듐 포름알데히드, 또는 아스코르브산, 전이 금속, 히드라진 등으로 활성화될 수 있다. 특히 적합한 자유-라디칼 중합화 개시제는 수용성 아조 중합화 개시제, 예컨대 알킬기 상에 수용해성 치환기를 갖는 2,2'-아조비스(tert-알킬) 화합물을 포함한다. 바람직한 아조 중합화 촉매는 듀퐁(DuPont) 사에서 입수가능한 바조® 자유-라디칼 중합화 개시제, 예컨대 바조(Vazo)® 44 (2,2'-아조비스(2-(4,5-디히드로이미다졸릴)프로판), 바조® 56 (2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘) 디히드로클로라이드), 및 바조® 68 (4,4'-아조비스(4-시아노발레르산))을 포함한다.
선택적으로, 에멀젼 중합화 업계에서 잘 알려진 다른 에멀젼 중합화 첨가제 및 공정 조제, 예컨대 보조 유화제, 용매, 완충제, 킬레이트화제, 무기 전해질, 폴리머성 안정화제, 및 pH 조절제가 중합화 시스템에 포함될 수 있다.
일 양태에서, 에톡시화 C10 내지 C22 지방 알콜 (또는 이들의 혼합물)로부터 선택된 보조 유화 조제가 중합화 매체에 첨가될 수 있다. 일 양태에서, 지방 알콜은 약 1 내지 약 250 몰, 다른 양태에서 약 5 내지 100 몰, 그리고 추가적인 양태에서 약 10 내지 50 몰의 에톡시화를 함유한다. 예시적인 에톡시화 지방 알콜은 라우릴 알콜 에톡실레이트, 미리스틸 알콜 에톡실레이트, 세틸 알콜 에톡실레이트, 스테아릴 알콜 에톡실레이트, 세테아릴 알콜 에톡실레이트, 스테롤 에톡실레이트, 올레일 알콜 에톡실레이트, 및 베헤닐 알콜 에톡실레이트를 포함한다. 다른 양태에서, 적합한 에톡시화 지방 알콜은 세테쓰-20, 세테아레쓰-20, 및 스테아레쓰-20, 베헨쓰-25, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
이용되는 경우, 에톡시화 지방 알콜의 양은 중합화 매체 중에 존재하는 모노머의 총 중량 퍼센트를 기준으로, 일 양태에서 약 0.1 중량% 내지 10 중량%, 다른 양태에서 약 0.5 중량% 내지 약 8 중량%, 그리고 추가적인 양태에서 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 범위일 수 있다.
통상적인 2-단계 중합화에서, 단계 모노머 혼합물의 혼합물을 불활성 분위기 하에 제1 반응기에, 물 중의 유화 계면활성제 (예컨대, 음이온성 계면활성제)의 유화 용액을 첨가하였다. 원하는 경우 선택적인 공정 조제가 첨가될 수 있다(예컨대, 보조 유화제(들)). 반응기의 내용물을 교반하여, 모노머 에멀젼을 제조하였다. 교반기, 불활성 기체 유입구, 및 공급 펌프가 장착된 제2 반응기에, 불활성 대기 하에 원하는 양의 물 및 추가적인 음이온성 계면활성제 및 선택적인 공정 조제가 첨가되었다. 제2 반응기의 내용물은 혼합 교반하면서 가열되었다. 제2 반응기의 내용물이 약 45 내지 98℃ 범위의 온도에 도달한 후, 자유 라디칼 개시제가 제2 반응기 내의 이렇게 형성된 수성 계면활성제 용액에 주입되고, 제1 반응기로부터의 모노머 에멀젼의 일부는 통상 약 1시간 반 내지 약 4 시간 범위의 시기에 걸쳐 제2 반응기로 천천히 계량 투입된다(metered). 반응 온도는 약 45 내지 약 95℃의 범위로 조절된다. 제1 단계 모노머 첨가가 완료된 후, 추가적인 양의 자유 라디칼 개시제가 선택적으로 제2 반응기에 첨가될 수 있고, 생성되는 반응 혼합물은 통상 약 45 내지 95℃의 온도에서, 중합화 반응을 완료하거나 또는 실질적으로 완료하여 제1 단계 폴리머 부분의 입자를 함유하는 라텍스 에멀젼을 얻기에 충분한 시기 동안 유지된다.
제2 단계 모노머 혼합물로부터 제조된 제2 단계 모노머 에멀젼은 모노머의 제1 단계 에멀젼을 제제화하기 위해 개략화된 것과 동일한 공정을 따라서, 별도의 반응기에서 형성될 수 있다. 제2 단계 모노머 에멀젼은 제2 반응기로 계량 투입되거나 또는 배치화되고(batched), 제1 단계 폴리머 에멀젼과 혼합된다. 제2 단계 모노머 공급과 동시에, 중합화를 개시하기에 충분한 양의 자유 라디칼 개시제가 반응 혼합물로 계량 투입되고, 제2 단계 모노머는 제1 단계 폴리머 부분의 존재 하에 중합된다. 온도는 약 85℃로 약 2.5 시간 동안, 또는 중합화가 완료될 때까지 유지된다. 비반응된 모노머는 에멀젼 중합화 업계에 잘 알려진 바와 같이, 추가 개시제의 첨가에 의해 제거될 수 있다. 통상, 단계화된 폴리머 에멀젼 생성물은 (총 에멀젼의 중량을 기준으로) 약 10 내지 약 45 중량 퍼센트 범위의 총 폴리머 고체 (총 활성 폴리머) 함량을 갖는다. 폴리머가 에멀젼 중에서 합성되는 동안, 원하는 경우 단계화된 폴리머가 건조 분말 형태로 제공될 수 있다는 것을 인지하여야 한다.
세정용 계면 활성제
일 양태에서, 본 기술의 구현예는 단계화된 아크릴 기반 폴리머성 레올로지 개질제 및 계면활성제(들)을 포함하는 안정한, 수성 세정 조성물에 관한 것이다. 적합한 계면활성제는 음이온성, 양쪽성, 양이온성 및 비이온성 계면활성제, 뿐만 아니라 이들의 혼합물도 포함한다. 이러한 조성물은 예컨대, 실질적으로 불용성 활성 물질, 유효 작용제(benefit agent) 및 심미적 효과를 주는 제제(aesthetic agent)와 같은 안정된 현탁화를 요구하는 다양한 요소를 함유하는 개인 케어 세정 조성물에 유리하다. (예컨대, 실리콘, 오일성 물질, 진주빛 및 훈색성 물질, 심미적인 화장료 글리터, 코스메슈티컬(cosmeceutical) 비드 및 입자, 기체 버블, 각질제거제 등).
본 기술의 일 양태에서, 적합한 음이온성 계면활성제는 알킬 설페이트, 알킬 에테르 설페이트, 알킬 술포네이트, 알카릴 술포네이트, α-올레핀-술포네이트, 알킬아미드 술포네이트, 알카릴폴리에테르 설페이트, 알킬아미도에테르 설페이트, 알킬 모노글리세릴 에테르 설페이트, 알킬 모노글리세리드 설페이트, 알킬 모노글리세리드 술포네이트, 알킬 숙시네이트, 알킬 술포숙시네이트, 알킬 에테르 술포숙시네이트, 알킬 술포숙시나메이트, 알킬 아미도술포숙시네이트; 알킬 술포아세테이트, 알킬 포스페이트, 알킬 에테르 포스페이트, 알킬 에테르 카르복실레이트, 알킬 아미도에테르카르복실레이트, 아실 락틸레이트, 알킬 이세티오네이트, 아실 이세티오네이트, 카르복실레이트 염 및 아미노산 유래 계면활성제, 예컨대 N-알킬 아미노산, N-아실 아미노산, 뿐만 아니라 알킬 펩티드를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 이들 음이온성 계면활성제의 혼합물도 또한 유용하다.
일 양태에서, 상기 계면활성제의 양이온 모이에티는 소듐, 포타슘, 마그네슘, 암모늄, 및 알칸올암모늄 이온, 예컨대 모노에탄올암모늄, 디에탄올암모늄 트리에탄올암모늄 이온, 뿐만 아니라 모노이소프로필암모늄, 디이소프로필암모늄 및 트리이소프로필암모늄 이온으로부터 선택된다. 일 구현예에서, 상기 계면활성제의 알킬 및 아실기는 일 양태에서 약 6 내지 약 24개 탄소 원자, 다른 양태에서 8 내지 22개 탄소 원자, 그리고 추가적인 양태에서 약 12 내지 18개 탄소 원자를 함유하며, 불포화될 수도 있다. 계면활성제 중의 아릴기는 페닐 또는 벤질로부터 선택된다. 상기 제시된 에테르 함유 계면활성제는 일 양태에서 계면활성제 분자당 1 내지 10개 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드 단위, 다른 양태에서 계면활성제 분자당 1 내지 3개 에틸렌 옥사이드 단위를 함유할 수 있다.
적합한 음이온성 계면활성제의 예는 1, 2, 및 3 몰의 에틸렌 옥사이드로 에톡시화된 라우레쓰 설페이트, 트리데세쓰 설페이트, 미레쓰 설페이트, C12-C13 파레쓰 설페이트, C12-C14 파레쓰 설페이트, 및 C12-C15 파레쓰 설페이트의 소듐, 포타슘, 리튬, 마그네슘, 및 암모늄 염; 라우릴 설페이트, 코코 설페이트, 트리데실 설페이트, 미리스틸 설페이트, 세틸 설페이트, 세테아릴 설페이트, 스테아릴 설페이트, 올레일 설페이트, 및 탈로우 설페이트, 디소듐 라우릴 술포숙시네이트, 디소듐 라우레쓰 술포숙시네이트, 소듐 코코일 이세티오네이트, 소듐 라우로일 이세티오네이트, 소듐 라우로일 메틸 이세티오네이트, 소듐 C12-C14 올레핀 술포네이트, 소듐 라우레쓰-6 카르복실레이트, 소듐 도데실벤젠 술포네이트, 트리에탄올아민 모노라우릴 포스페이트, 및 지방산 비누의 소듐 포타슘, 리튬, 마그네슘, 암모늄, 및 트리에탄올암모늄 염을 포함하며, 약 8 내지 약 22개 탄소 원자를 함유하는 포화 및 불포화 지방산의 소듐, 포타슘, 암모늄, 및 트리에탄올아민 염을 포함한다.
일 양태에서, 아미노산 계면활성제는 이하의 화학식의 N-아실 아미노산로부터 선택된다:
Figure pct00001
여기에서, R1은 7 내지 17개 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화, 직쇄 또는 분지형 알킬 사슬이고, R2는 H 또는 메틸기이고, R3는 H, COO-M+, CH2COO-M+ 또는 COOH이고, n은 0 내지 2이고, X는 COO- 또는 SO3 -이고, M은 독립적으로 H, 소듐, 포타슘, 암모늄 또는 트리에탄올암모늄을 나타낸다.
일 양태에서, 바로 위 화합식에 의해 나타나는 N-아실 아미노산 계면활성제는 타우레이트, 글루타메이트, 알라닌, 알라니네이트, 사르코시네이트, 아스파테이트, 글리시네이트, 및 이들의 혼합물로부터 유도된다.
대표적인 타우레이트 계면활성제는 이하의 화학식을 따른다:
Figure pct00002
여기에서, R1은 일 양태에서 7 내지 17개 탄소 원자, 다른 양태에서 9 내지 13개 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화, 직쇄 또는 분지형 알킬 사슬이고, R2는 H 또는 메틸이고, M은 H, 소듐, 포타슘, 암모늄 또는 트리에탄올암모늄이다.
타우레이트 계면활성제의 비-제한적인 예는 포타슘 코코일 타우레이트, 포타슘 메틸 코코일 타우레이트, 소듐 카프로일 메틸 타우레이트, 소듐 코코일 타우레이트, 소듐 라우로일 타우레이트, 소듐 메틸 코코일 타우레이트, 소듐 메틸 라우로일 타우레이트, 소듐 메틸 미리스토일 타우레이트, 소듐 메틸 올레오일 타우레이트, 소듐 메틸 팔미토일 타우레이트, 소듐 메틸 스테아로일 타우레이트, 및 이들의 혼합물이다.
대표적인 글루타메이트 계면활성제는 이하의 화학식을 따른다:
Figure pct00003
여기에서, R1은 일 양태에서 7 내지 17개 탄소 원자, 다른 양태에서 9 내지 13개 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화, 직쇄 또는 분지형 알킬 사슬이고, n은 0 내지 2이고, M은 독립적으로 H, 소듐, 포타슘, 암모늄 또는 트리에탄올암모늄이다.
글루타메이트 계면활성제의 비-제한적인 예는 디-포타슘 카프릴로일 글루타메이트, 디-포타슘 운데실레노일 글루타메이트, 디-소듐 카프릴로일 글루타메이트, 디-소듐 코코일 글루타메이트, 디-소듐 라우로일 글루타메이트, 디-소듐 스테아로일 글루타메이트, 디-소듐 운데실레노일 글루타메이트, 포타슘 카프릴로일 글루타메이트, 포타슘 코코일 글루타메이트, 포타슘 라우로일 글루타메이트, 포타슘 미리스토일 글루타메이트, 포타슘 스테아로일 글루타메이트, 포타슘 운데실레노일 글루타메이트, 소듐 카프릴로일 글루타메이트, 소듐 코코일 글루타메이트, 소듐 라우로일 글루타메이트, 소듐 미리스토일 글루타메이트, 소듐 올리보일 글루타메이트, 소듐 팔미토일 글루타메이트, 소듐 스테아로일 글루타메이트, 소듐 운데실레노일 글루타메이트, 및 이들의 혼합물이다.
대표적인 알라닌 및 알라니네이트 계면활성제는 이하의 화학식을 따른다:
Figure pct00004
여기에서, R1은 일 양태에서 7 내지 17개 탄소 원자, 다른 양태에서 9 내지 13개 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화, 직쇄 또는 분지형 알킬 사슬이고, R2는 H 또는 메틸이고, M은 H, 소듐, 포타슘, 암모늄 또는 트리에탄올암모늄이다.
알라닌 및 알라니네이트 계면활성제의 비-제한적인 예는 코코일 메틸 β-알라닌, 라우로일 β-알라닌, 라우로일 메틸 β-알라닌, 미리스토일 β-알라닌, 포타슘 라우로일 메틸 β-알라닌, 소듐 코코일 알라니네이트, 소듐 코코일 메틸 β-알라닌, 소듐 미리스토일 메틸 β-알라닌, 및 이들의 혼합물이다.
대표적인 글리시네이트 계면활성제는 이하의 화학식을 따른다:
Figure pct00005
여기에서, R1은 일 양태에서 7 내지 17개 탄소 원자, 다른 양태에서 9 내지 13개 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화, 직쇄 또는 분지형 알킬 사슬이고, M은 H, 소듐, 포타슘, 암모늄 또는 트리에탄올암모늄이다.
글리시네이트 계면활성제의 비-제한적인 예는 소듐 팔미토일 글리시네이트, 소듐 라우로일 글리시네이트, 소듐 코코일 글리시네이트, 소듐 미리스토일 글리시네이트, 포타슘 라우로일 글리시네이트, 포타슘 코코일 글리시네이트, 소듐 스테아로일 글리시네이트, 및 이들의 혼합물이다.
대표적인 사르코시네이트 계면활성제는 이하의 화학식을 따른다:
Figure pct00006
여기에서, R1은 일 양태에서 7 내지 17개 탄소 원자, 다른 양태에서 9 내지 13개 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화, 직쇄 또는 분지형 알킬 사슬이고, M은 H, 소듐, 포타슘, 암모늄 또는 트리에탄올아민이다.
사르코시네이트 계면활성제의 비-제한적인 예는, 포타슘 라우로일 사르코시네이트, 포타슘 코코일 사르코시네이트, 소듐 코코일 사르코시네이트, 소듐 라우로일 사르코시네이트, 소듐 미리스토일 사르코시네이트, 소듐 팔미토일 사르코시네이트, 및 이들의 혼합물이다.
대표적인 아스파테이트 계면활성제는 이하의 화학식을 따른다:
Figure pct00007
여기에서, R1은 일 양태에서 7 내지 17개 탄소 원자, 다른 양태에서 9 내지 13개 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화, 직쇄 또는 분지형 알킬 사슬이고, M은 독립적으로 H, 소듐, 포타슘, 암모늄 또는 트리에탄올암모늄이다.
아스파테이트 계면활성제의 비-제한적인 예는 소듐 라우로일 아스파테이트, 소듐 미리스토일 아스파테이트, 소듐 코코일 아스파테이트, 소듐 카프로일 아스파테이트, 디-소듐 라우로일 아스파테이트, 디-소듐 미리스토일 아스파테이트, 디-소듐 코코일 아스파테이트, 디-소듐 카프로일 아스파테이트, 포타슘 라우로일 아스파테이트, 포타슘 미리스토일 아스파테이트, 포타슘 코코일 아스파테이트, 포타슘 카프로일 아스파테이트, 디-포타슘 라우로일 아스파테이트, 디-포타슘 미리스토일 아스파테이트, 디-포타슘 코코일 아스파테이트, 디-포타슘 카프로일 아스파테이트, 및 이들의 혼합물이다.
본 기술의 일 양태에서, 적합한 양쪽성 계면활성제는 알킬 베타인, 예컨대, 라우릴 베타인; 알킬아미도 베타인, 예컨대, 코카미도프로필 베타인 및 코코헥사데실 디메틸베타인; 알킬아미도 술타인, 예컨대, 코카미도프로필 히드록시술타인; (모노- 및 디-) 암포카르복실레이트, 예컨대, 소듐 코코암포아세테이트, 소듐 라우로암포아세테이트, 소듐 카프릴로암포아세테이트, 디소듐 코코암포디아세테이트, 디소듐 라우로암포디아세테이트, 디소듐 카프릴암포디아세테이트, 디소듐 카프릴로암포디아세테이트, 디소듐 코코암포디프로피오네이트, 디소듐 라우로암포디프로피오네이트, 디소듐 카프릴암포디프로피오네이트, 및 디소듐 카프릴로암포디프로피오네이트; 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
상기 양쪽성 계면활성제(즉, 베타인 및 술타인)은 카운터 이온 없이 기재되었는데, 이는 당업계의 숙련자가 양쪽성 계면활성제를 함유하는 조성물의 pH 조건 하에, 이들 계면활성제는 균형 양성 및 음성 전하를 가짐으로써 전기적으로 중성이거나, 또는 이들이 전하 균형 모이에티로서 카운터 이온, 예컨대 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 암모늄 이온을 함유한다는 것을 인식할 것이기 때문이다.
본 기술의 일 양태에서, 적합한 양이온성 계면활성제는 알킬아민, 아미도아민, 알킬 이미다졸린, 에톡시화 아민, 4급 화합물, 및 4급 에스테르를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 추가로, 알킬아민 옥사이드는 더 낮은 pH 값에서 양이온성 계면활성제로서 기능할 수 있다.
알킬아민 및 이의 염의 비-제한적인 예는 디메틸 코카민, 디메틸 팔미트아민, 디옥틸아민, 디메틸 스테아르아민, 디메틸 소이아민, 소이아민, 미리스틸 아민, 트리데실 아민, 에틸 스테아릴아민, N-탈로우프로판 디아민, 에톡시화 스테아릴아민, 디히드록시 에틸 스테아릴아민, 아라키딜베헤닐아민, 디메틸 라우르아민, 스테아릴아민 히드로클로라이드, 소이아민 클로라이드, 스테아릴아민 포르메이트, N-탈로우프로판 디아민 디클로라이드, 및 아모디메티콘(실리콘 폴리머에 대한 INCI 명칭이며, 아미노 작용기, 예컨대 아미노에틸아미노 프로필실록산으로 차단됨)을 포함한다.
아미도아민 및 이들의 염의 비-제한적인 예는 스테아르아미도 프로필 디메틸 아민, 스테아르아미도프로필 디메틸아민 시트레이트, 팔미트아미도프로필 디에틸아민, 및 코카미도프로필 디메틸아민 락테이트를 포함한다.
알킬 이미다졸린 계면활성제의 비-제한적인 예는 알킬 히드록시에틸 이미다졸린, 예컨대 스테아릴 히드록시에틸 이미다졸린, 코코 히드록시에틸 이미다졸린, 에틸 히드록시메틸 올레일 옥사졸린 등을 포함한다.
에톡시화 아민의 비-제한적인 예는 PEG-코코폴리아민, PEG-15 탈로우 아민, 쿼터늄-52 등을 포함한다.
예시적인 4급 암모늄 계면활성제는 세틸 트리메틸암모늄 클로라이드, 세틸피리디늄 클로라이드, 디세틸 디메틸 암모늄 클로라이드, 디헥사데실 디메틸 암모늄 클로라이드, 스테아릴 디메틸 벤질 암모늄 클로라이드, 디옥타데실 디메틸 암모늄 클로라이드, 디에이코실 디메틸 암모늄 클로라이드, 디도코실 디메틸 암모늄 클로라이드, 디헥사데실 디메틸 암모늄 클로라이드, 디헥사데실 디메틸 암모늄 아세테이트, 베헤닐 트리메틸 암모늄 클로라이드, 벤즈알코늄 클로라이드, 벤즈에토늄 클로라이드, 및 디(코코알킬) 디메틸 암모늄 클로라이드, 디탈로우디메틸 암모늄 클로라이드, 디(수소 첨가 탈로우) 디메틸 암모늄 클로라이드, 디(수소 첨가 탈로우) 디메틸 암모늄 아세테이트, 디탈로우디메틸 암모늄 메틸 설페이트, 디탈로우 디프로필 암모늄 포스페이트, 및 디탈로우 디메틸 암모늄 니트레이트를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
낮은 pH 값에서, 알킬아민 옥사이드는 양성자화하여, N-알킬 아민과 유사하게 거동할 수 있다. 예로는 디메틸-도데실아민 옥사이드, 올레일디(2-히드록시에틸) 아민 옥사이드, 디메틸테트라데실아민 옥사이드, 디(2-히드록시에틸)-테트라데실아민 옥사이드, 디메틸헥사데실아민 옥사이드, 베헨아민 옥사이드, 코카민 옥사이드, 데실테트라데실아민 옥사이드, 디히드록시에틸 C12-15 알콕시프로필아민 옥사이드, 디히드록시에틸 코카민 옥사이드, 디히드록시에틸 라우르아민 옥사이드, 디히드록시에틸 스테아르아민 옥사이드, 디히드록시에틸 탈로우아민 옥사이드, 수소 첨가 팜 커넬 아민 옥사이드, 수소 첨가 탈로우아민 옥사이드, 히드록시에틸 히드록시프로필 C12-C15 알콕시프로필아민 옥사이드, 라우르아민 옥사이드, 미리스트아민 옥사이드, 세틸아민 옥사이드, 올레아미도프로필아민 옥사이드, 올레아민 옥사이드, 팔미트아민 옥사이드, PEG-3 라우르아민 옥사이드, 디메틸 라우르아민 옥사이드, 포타슘 트리스포스포노메틸아민 옥사이드, 소이아미도프로필아민 옥사이드, 코카미도프로필아민 옥사이드, 스테아르아민 옥사이드, 탈로우아민 옥사이드, 및 이들의 혼합물이 포함되나, 이에 제한되지 않는다.
비이온성 계면활성제는 수성 계면활성제 조성물의 기술 분야에서 알려지거나 또는 이미 사용된 임의의 비이온성 계면활성제일 수 있다. 적합한 비이온성 계면활성제는 지방족 C6 내지 C18 1차 또는 2차 선형 또는 분지형 사슬 산, 알콜 또는 페놀, 선형 알콜 및 알킬 페놀 알콕실레이트(특히 에톡실레이트 및 혼합된 에톡시/프로폭시), 알킬 페놀의 블록 알킬렌 옥사이드 축합물, 알칸올의 알킬렌 옥사이드 축합물, 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 블록 공중합체, 반-극성 비이온성 물질(예컨대, 아민 옥사이드 및 포스핀 옥사이드), 뿐만 아니라 알킬 아민 옥사이드를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 다른 적합한 비이온성 물질은 모노 또는 디 알킬 알칸올아미드 및 알킬 다당류, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르, 및 폴리옥시에틸렌산을 포함한다. 적합한 비이온성 계면활성제의 예는 코코 모노- 또는 디에탄올아미드, 코카미도프로필 및 라우르아민 옥사이드, 폴리소르베이트 20, 40, 60 및 80, 에톡시화 선형 알콜, 세테아릴 알콜, 라놀린 알콜, 스테아르산, 글리세릴 스테아레이트, PEG-150 디스테아레이트, PEG-100 스테아레이트, PEG-80 소르비탄 라우레이트, 및 올레쓰 20을 포함한다. 다른 적합한 비이온성 계면활성제는 예컨대, 코코-글루코시드, 데실 글루코시드, 라우릴 글루코시드, 데실 디글루코시드, 라우릴 디글루코시드 및 코코 디글루코시드와 같은 알킬 글루코시드 및 알킬 폴리글루코시드를 포함한다.
일 양태에서, 비이온성 계면활성제는 8 내지 18개 탄소 원자를 함유하는 포화 또는 불포화 지방 알콜로부터 유도된 알콜 알콕실레이트이고, 알콜 내에 존재하는 알킬렌 옥사이드 기의 수는 약 3 내지 약 12개의 범위이다. 알킬렌 옥사이드 모이에티는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 다른 양태에서, 알콜 알콕실레이트는 8 내지 15개 탄소 원자를 함유하는 지방 알콜로부터 유도되고, 5 내지 10개 알콕시기를 함유한다(예컨대, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 및 이들의 조합). 알콜 잔기가 12 내지 15개 탄소 원자를 함유하고, 약 7개 에틸렌 옥사이드 기를 함유하는 예시적인 비이온성 지방 알콜 알콕실레이트 계면활성제는 각각 토마돌(Tomadol)®(예컨대, 제품명 25-7) 및 네오돌(Neodol)®(예컨대, 제품명 25-7) 상표명 하에 Tomah Products, Inc. 및 Shell Chemicals 사로부터 입수가능하다.
불포화 지방 알콜로부터 유도되고 약 10개 에틸렌 옥사이드 기를 함유하는 예시적인 비이온성 알콜 알콕실화 계면활성제는, Lubrizol Advanced Materials, Inc.로부터 케모닉(Chemonic)™ 올레쓰-10 에톡시화 알콜 상품명 하에 입수가능하다.
다른 상업적으로 이용가능한 알콜 알콕실레이트 계면활성제는 플루라팍(Plurafac)® 상품명 하에 BASF 사에서 시판된다. 플루라팍 계면활성제는 더욱 고급 선형 알콜과 에틸렌 및 프로필렌 옥사이드의 혼합물과의 반응 생성물이며, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드의 혼합된 사슬을 함유하며, 히드록실기로 종결된다. 예로는 6몰 에틸렌 옥사이드와 3몰 프로필렌 옥사이드가 축합된 C13 내지 C15 지방 알콜, 7몰 프로필렌 옥사이드와 4몰 에틸렌 옥사이드가 축합된 C13 내지 C15 지방 알콜, 및 5몰 프로필렌 옥사이드와 10몰 에틸렌 옥사이드가 축합된 C13 내지 C15 지방 알콜이 포함된다.
다른 상업적으로 적합한 비이온성 계면활성제는 쉘 케미컬스 사에서 도바놀(Dobanol)™ 상품명(제품명 91-5 및 25-7) 하에 입수가능하다. 제품명 91-5는 평균 5몰 에틸렌 옥사이드를 갖는 에톡시화 C9 내지 C11 지방 알콜이고, 제품명 25-7는 지방 알콜의 몰당 평균 7 몰 에틸렌 옥사이드를 갖는 에톡시화 C12 내지 C15 지방 알콜이다.
또 다른 상업적으로 적합한 비이온성 계면활성제는 쉘 케미컬스 사에서 도바놀™ 상품명(제품명 91-5 및 25-7) 하에 입수가능하다. 제품명 91-5는 평균 5몰 에틸렌 옥사이드를 갖는 에톡시화 C9 내지 C11 지방 알콜이고, 제품명 25-7는 지방 알콜의 몰당 평균 7 몰 에틸렌 옥사이드를 갖는 에톡시화 C12 내지 C15 지방 알콜이다.
본 기술의 세정 조성물에 사용될 수 있는 다른 계면활성제는 WO 99/21530, 미국 특허 제3,929,678호, 미국 특허 제4,565,647호, 미국 특허 제5,456,849호, 미국 특허 제5,720,964호, 미국 특허 제5,858,948호, 및 미국 특허 제7,115,550호에 더욱 상세히 제시되어 있고, 이들은 본원에 참고로 포함된다. 추가적으로, 적합한 계면활성제는 본원에 전체가 참고로 포함된 McCutcheon's Emulsifiers and Detergents(북미 및 전세계판, Schwartz, Perry 및 Berch 저)에 기재되어 있다.
일 양태에서, 계면활성제를 함유하는 조성물에 이용되는 계면활성제(들)은 개인 케어 세정 조성물에 통상 이용되는 양으로 사용될 수 있다. 다른 양태에서, 계면활성제(들)의 양은 약 0.1 wt.% 내지 약 50 wt.%의 범위일 수 있고, 추가적인 양태에서 계면활성제(들)의 양은 약 0.5 wt.% 내지 약 45 wt.%, 약 1 wt.% 내지 약 30 wt.%, 또 다른 추가적인 양태에서, 약 1.5 wt.% 내지 약 25 wt.%, 및 약 3 wt.% 내지 약 15 wt.%, 및 약 5 wt.% 내지 약 10 wt.%(총 조성의 중량을 기준으로 한 모든 백분율)의 범위다.
일 양태에서, 계면활성제는 음이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제의 조합으로부터 선택된다. 일 양태에서, 음이온성 계면활성제 대 양쪽성 계면활성제 (활성 물질)의 비는 일 양태에서 10:1 내지 약 2:1이고, 다른 양태에서 9:1, 8:1, 7:1 6:1, 5:1, 4.5:1, 4:1, 또는 3:1이다.
물은 본 기술의 세정 조성물에서 희석제로 이용된다. 일 양태에서, 물의 양은 총 계면활성제를 함유하는 조성물 중량의 약 5 wt.% 내지 약 95 wt.% 범위일 수 있다. 다른 양태에서, 물의 양은 계면활성제를 함유하는 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 10 wt.% 내지 약 90 wt.%, 추가적인 양태에서 약 20 wt.% 내지 약 80 wt.%, 그리고 또 다른 추가적인 양태에서 약 30 wt.% 내지 약 75 wt.%의 범위일 수 있다.
일 양태에서, 본 기술의 단계화된 아크릴성 에멀젼 공중합체는 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머 및 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머 및 가교성 모노머로부터 중합된 반복 단위 잔기가 아닌, 임의의 모노머성 반복 단위 잔기를 포함하지 않는다. 선택적인 사슬 이동제가 본 기술의 폴리머를 제조하는데 이용되는 경우, 폴리머는 사슬 이동제의 잔기를 함유할 것이다.
일 양태에서, 본 기술의 단계화된 아크릴성 에멀젼 공중합체는 산가 ≥ 300 (KOH의 mEq./폴리머의 g을 기준으로 계산됨)를 갖는다. 일 양태에서, 산가는 310 내지 약 450, 약 315 내지 약 400, 및 약 320 내지 약 350의 범위이다.
일 양태에서, 본 기술의 단계화된 아크릴성 에멀젼 폴리머는 탈이온수 중 2.5 wt.% 폴리머 고체 농도에서 5,000-20,000 mPaㆍs 이하(브룩필드 RV, 20 rpm, 스핀들 No. 4 또는 No. 5)의 점도를 갖고, 20 wt.% NaOH 용액으로 약 6.8 내지 약 7.3의 pH로 중화되었다. 다른 양태에서, 점액 점도는 약 7,000 내지 약 18,000 mPaㆍs, 추가적인 양태에서 약 8,000 내지 약 15,000 mPaㆍs, 그리고 또 다른 추가적인 양태에서 약 9,000 내지 약 14,000 mPaㆍs의 범위이다.
일 양태에서, 탈이온수 중 2.5 wt.% 폴리머 고체 농도이고 20 wt.% NaOH 용액으로 약 6.8 내지 약 7.3의 pH로 중화된 본 기술의 단계화된 아크릴성 에멀젼 폴리머는, 일 양태에서 52 NTU 미만, 다른 양태에서 45 NTU 미만, 추가적인 양태에서 35 NTU 미만, 또 다른 추가적인 양태에서 25 NTU 미만의 투명도 값(탁도)을 갖는다.
일 양태에서, 단계화된 아크릴성 폴리머의 약 25 wt.% 고체를 함유하는 니트 에멀젼은, 일 양태에서 약 18° 내지 약 45℃, 다른 양태에서 약 20° 내지 약 35℃, 추가적인 양태에서 약 22° 내지 약 30℃, 그리고 또 다른 추가적인 양태에서 약 23° 내지 약 28℃의 최소 막 형성 온도(MFFT)를 갖는다.
단계화된 아크릴성 에멀젼 공중합체는 계면활성제 조성물 중에서 비-중화 상태로 사용될 수 있거나, 또는 적합한 알칼리성 중화제에 의해 원하는 정도의 중화도로 중화될 수 있다. 원하는 정도의 중화도를 얻기 위해 사용되는 알칼리성 중화제의 양은, 폴리머의 산가를 기준으로 계산된다. 예시적인 중화제는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 트리에탄올아민, 지방산 아민 등을 포함한다. 대안적으로, 예컨대, 사전-중화된 계면활성제와 같은 다른 알칼리성 물질도 사용될 수 있다. 일 양태에서, 폴리머 중화의 정도는 100% 이하이고, 다른 양태에서 폴리머 중화의 정도는 80% 이하이고, 또 다른 양태에서 폴리머 중화의 정도는 60% 이하이다. 추가적인 양태에서, 중화의 정도는 50% 이하이다.
일 양태에서, 본 기술의 단계화된 아크릴 공중합체는 적어도 하나의 세척용 계면활성제를 포함하는 조성물에 첨가될 수 있다. 계면활성제 조성물은 (상기 기재된) 알칼리성 중화제로 중화되어, 일 양태에서 약 4 내지 약 8, 다른 양태에서 약 4.5 내지 약 7.5, 그리고 추가적인 양태에서 약 5 내지 약 7의 범위의 최종 pH 값을 달성할 수 있다. 제제의 원하는 최종 pH에 도달하는 경우, 제제화 공정의 임의의 단계에서 알칼리성 중화제가 계면활성제 조성물에 첨가될 수 있고, 원하는 제제 특성은 해로운 영향을 미치지 않는다.
예컨대 개인 케어 세정, 동물 및 애완 동물 케어 세정, 살림용 세정, 및 산업용 및 기관용 세정 조성물과 같은 본 기술의 계면활성제를 함유하는 조성물에 이용되는 단계화된 아크릴성 에멀젼 공중합체의 양은, 조성물의 총 중량을 기준으로 일 양태에서 약 0.05 wt.% 내지 약 10 wt.%(활성 폴리머 고체), 추가적인 양태에서 약 0.1 wt.% 내지 6 wt.%, 약 0.5 wt.% 내지 4 wt.%, 및 약 1 wt.% 내지 약 3 wt.%, 그리고 약 1.25 wt.% 내지 약 2.5 wt.%의 범위일 수 있다.
본 기술의 계면활성제 조성물은 당업계의 숙련자들에게 잘-알려진 하나 이상의 다양한 요소, 예컨대 식물 물질, 킬레이터, 습윤제 피부 또는 모발 컨디셔너, 윤활제, 수분 장벽/연화제, 불투명화제, 방부제, 확산 조제, 컨디셔닝 폴리머, 비타민, 점도 조절제, 점도 개질제(보조 증점제), 유화제, 향수, 방향제, 방향 오일, 현탁된 비드, 효소, 보조제(builder), 전해질(예컨대, NaCl), 완충제, 향수성 물질(hydrotrope)(예컨대, 에탄올, 소듐 자일렌 술포네이트, 및 소듐 큐멘 술포네이트), 무기 물질(예컨대, 점토, 벤토나이트, 카올린), 미립자 물질, 토양 유출제(soil releasing agent), 착색 첨가제, 뿐만 아니라 개인 케어 조성물의 특성 및 심미성을 개선 및 유지하기 위한 다양한 다른 선택적인 요소들을 함유할 수 있다. 이러한 요소들은 또한 잘-알려진 원천, 예컨대 문헌[Mitchell C. Schlossman, The Chemistry and Manufacture of Cosmetics, Volumes I 및 II, Allured Publishing Corporation, 2000]에 더욱 상세히 기재되어 있다.
식물 물질은 특정 식물, 과실, 견과, 또는 종자로부터 추출된 임의의 수용성 또는 유용성 물질을 포함할 수 있다. 적합한 식물 물질은 예를 들어, 알로에베라겔, 에키네시아(Echinacea)(예컨대, 앙구스티폴리아(angustifolia), 푸푸레아(purpurea), 팔리다(pallida) 종), 유카 글라우카(yucca glauca), 분홍바늘꽃(willow herb), 바질잎, 터키쉬 오레가노(Turkish oregano), 당근 뿌리, 포도, 회양 종자, 로즈마리, 울금, 타임(thyme), 블루베리, 피망, 블랙베리, 스피룰리나, 블랙 커런트 과실, 찻잎, 예컨대, 중국차, 홍차(예컨대, 변형어 플라워리 오렌지 페코(Flowery Orange Pekoe), 골든 플라워리 오렌지 페코(Golden Flowery Orange Pekoe), 파인 티피 골든 플라워리 오렌지 페코(Fine Tippy Golden Flowery Orange Pekoe)), 녹차(예컨대, 변형어 재패니즈, 그린 다즐링(Green Darjeeling)), 우롱차, 커피 종자, 민들레 뿌리, 대추야자 과실, 은행잎, 녹차, 호손 베리(hawthorn berry), 감초, 세이지(sage), 딸기, 스위트피, 토마토, 바닐라 과실, 캄프리(comfrey), 아르니카, 병풀, 수레국화(cornflower), 마로니에, 담쟁이덩굴, 목련, 귀리, 팬지, 골무꽃(skullcap), 산자나무(seabuckthorn), 흰 쐐기풀(white nettle), 및 위치 하젤(witch hazel)을 포함할 수 있다. 식물 물질은 예를 들어, 클로로겐산, 글루타티온, 글리시리진(glycrrhizin), 네오헤스페리딘(neohesperidin), 퀘세틴, 루틴, 모린, 미리세틴(myricetin), 쓴쑥(absinthe), 및 카모마일을 포함할 수 있다.
식물 물질은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%, 다른 양태에서 약 0.005 중량% 내지 약 8 중량%, 그리고 추가적인 양태에서 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
적합한 킬레이팅제는 EDTA(에틸렌 디아민 테트라아세트산) 및 이들의 염, 예컨대 디소듐 EDTA 및 테트라소듐 ETDA, 시트르산 및 이들의 염, 테트라소듐 글루타메이트 디아세테이트, 시클로덱스트린 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 적합한 킬레이팅제는 통상 계면활성제를 함유하는 조성물의 총 중량을 기준으로, 본 기술의 일 양태에서 약 0.001 wt.% 내지 약 3 wt.%, 다른 양태에서 약 0.01 wt.% 내지 약 2 wt.%, 그리고 추가적인 양태에서 약 0.01 wt.% 내지 약 1 wt.% 포함한다.
적합한 습윤제는 알란토인; 피롤리돈 카르복실산 및 이의 염; 히알루론산 및 이의 염; 소르브산 및 이의 염, 살리실산 및 이의 염; 우레아, 히드록시에틸 우레아; 리신, 아르기닌, 시스틴, 구아니딘, 및 다른 아미노산; 폴리히드록시 알콜, 예컨대 글리세린, 프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 헥산트리올, 에톡시디글리콜, 디메티콘 코폴리올, 및 소르비톨, 및 이들의 에스테르; 폴리에틸렌 글리콜; 글리콜산 및 글리콜레이트 염(예컨대, 암모늄 및 4급 알킬 암모늄); 락트산 및 락테이트 염(예컨대, 암모늄 및 4급 알킬 암모늄); 당류 및 전분류; 당 및 전분 유도체(예컨대, 알콕실화 메틸 글루코스 에테르, 예컨대 PPG-20 메틸 글루코스 에테르); D-판테놀; 락트아미드 모노에탄올아민; 아세트아미드 모노에탄올아민; 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 습윤제는 C3 내지 C6 디올 및 트리올, 예컨대 글리세린, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 헥실렌 글리콜, 헥산트리올 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 적합한 습윤제는 통상 계면활성제를 함유하는 조성물의 총 중량을 기준으로 본 기술의 일 양태에서 약 1 wt.% 내지 약 10 wt.%, 다른 양태에서 약 2 wt.% 내지 약 8 wt.%, 그리고 추가적인 양태에서 약 3 wt.% 내지 약 5 wt.%를 포함한다.
적합한 수분 장벽 및/또는 연화제는 광물유; 스테아르산; 지방 알콜, 예컨대 세틸 알콜, 세테아릴 알콜, 미리스틸 알콜, 베헤닐 알콜, 및 라우릴 알콜; 아세틸화 라놀린 알콜 중의 세틸 아세테이트, 이소스테아릴 벤조에이트, 디카프릴릴 말레에이트, 카프릴릭 및 카프릭 트리글리세리드; 바셀린, 라놀린, 코코 버터, 귀리(oat) 커넬유, 시어 버터, 밀랍 및 이들의 에스테르; 에톡시화 지방 알콜 에스테르, 예컨대 세테아레쓰-20, 올레쓰-5, 및 세테쓰-5; 아보카도유 또는 글리세리드; 참깨유 또는 글리세리드; 사플라워유 또는 글리세리드; 해바라기유 또는 글리세리드; 식물 종자 오일; 휘발성 실리콘 오일; 비-휘발성 연화제 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 적합한 비-휘발성 연화제는 지방산 및 지방 알콜 에스테르, 고 분지화된 탄화수소 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 지방산 및 지방 알콜 에스테르는 데실 올레에이트, 부틸 스테아레이트, 미리스틸 미리스테이트, 옥틸도데실 스테아로일스테아레이트, 옥틸히드록시스테아레이트, 디-이소프로필 아디페이트, 이소프로필 미리스테이트, 이소프로필 팔미테이트, 에틸 헥실 팔미테이트, 이소데실 네오펜타노에이트 C12 내지 C15 알콜 벤조에이트, 디에틸 헥실 말레에이트, PPG-14 부틸 에테르 및 PPG-2 미리스틸 에테르 프로피오네이트, 세테아릴 옥타노에이트 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 적합한 고 분지화된 탄화수소는 이소헥사데칸 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 적합한 수분 장벽 및/또는 연화제는, 통상 단독으로 또는 조합하여, 계면활성제를 함유하는 조성물의 총 중량을 기준으로 본 기술의 일 양태에서 약 1 wt.% 내지 약 20 wt.%, 다른 양태에서 약 2 wt.% 내지 약 15 wt.%, 그리고 추가적인 양태에서 약 3 wt.% 내지 약 10 wt.%을 포함한다.
적합한 불투명화제는 글리콜 지방산 에스테르; 알콕실화 지방산 에스테르; 폴리머성 불투명화제, 지방산 알콜; 수소 첨가 지방산, 왁스 및 오일; 카올린; 마그네슘 실리케이트; 이산화티타늄; 실리카; 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 적합한 불투명화제는 통상 계면활성제를 함유하는 조성물의 총 중량을 기준으로 본 기술의 일 양태에서 약 0.01 wt.% 내지 약 8 wt.%, 다른 양태에서 약 0.05 wt.% 내지 약 6 wt.%, 그리고 추가적인 양태에서 약 0.1 wt.% 내지 약 5 wt.%을 포함한다.
적합한 방부제는 항진균 활성, 항미생물 활성, 항산화제 활성, UV 보호 활성 등을 갖는 화합물을 포함한다. 폴리메톡시 이환 옥사졸리딘, 메틸파라벤, 프로필파라벤, 에틸파라벤, 부틸파라벤, 벤질트리아졸, DMDM 히단토인(또한 1,3-디메틸-5,5-디메틸 히단토인으로도 알려짐), 이미다졸리디닐 우레아, 페녹시에탄올, 페녹시에틸파라벤, 메틸이소티아졸리논, 메틸클로로이소티아졸리논, 벤조페논-4, 디부틸히드록시톨루렌 (BHT), 벤조이소티아졸리논, 트리클로산, 쿼터늄-15, 살리실산 염 등, 및 이들의 혼합물.
바로 위에서 언급한 방부제를 대신하거나 또는 이와 조합하여, 식품 등급 방부제가 본 기술의 조성물에 사용될 수 있다. 일 양태에서, 식품 등급 방부제는 하나 이상의 유기산 및 이들의 염으로부터 선택된다. 일 양태에서, 유기산 방부제는 이하의 화학식으로 나타나는 카르복실산 화합물이다: R5C(O)OH, 여기에서 R5는 수소, 1 내지 8개 탄소 원자 또는 C6 내지 C10 아릴을 함유하는 포화 및 불포화 탄화수소기를 나타낸다. 다른 양태에서, R5는 수소, C1 내지 C8 알킬기, C2 내지 C8 알케닐기, 또는 페닐로부터 선택된다. 예시적인 산은 포름산, 아세트산, 프로피온산, 소르브산, 카프릴산, 옥살산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 아젤라산, 말레산, 푸마르산, 락트산, 글리세르산, 타르트론산 말산, 타르타르산, 글루콘산, 시트르산, 아스코르브산, 살리실산, 프탈산, 만델산, 벤질산 및 벤조산, 이들의 염, 및 이들의 혼합물이지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 산들의 염은 이들이 낮은 pH 값에서 유효성을 유지하는 한 유용하다. 적합한 염은 상기 열거된 산들의 알칼리 금속(예컨대, 소듐, 포타슘, 칼슘) 및 암모늄 염을 포함한다.
방부제는 통상 조성물의 총 중량을 기준으로, 일 양태에서 약 0.01 wt.% 내지 약 1.5 wt.%, 다른 양태에서 약 0.1 wt.% 내지 약 1 wt.%, 그리고 추가적인 양태에서 약 0.3 wt.% 내지 약 1 wt.%를 포함한다.
적합한 확산 조제는 히드록시프로필 메틸셀룰로스, 소수성 개질된 셀룰로스류, 잔탄검, 카시아검, 구아검, 로커스트빈검, 다양한 알콕시화 정도의 디메티콘 코폴리올, 보론 나이트리드, 탈크 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 적합한 확산 조제는 통상 계면활성제를 함유하는 조성물의 총 중량을 기준으로 일 양태에서 약 0.01 wt.% 내지 약 5 wt.%, 다른 양태에서 약 0.1 wt.% 내지 약 3 wt.%, 그리고 추가적인 양태에서 약 0.1 wt.% 내지 약 2.0 wt.%를 포함한다.
적합한 컨디셔닝 폴리머는 4급 폴리갈락토만난, 예컨대 양이온성 구아(예컨대, 구아 히드록시프로필트리모늄 클로라이드), 양이온성 카시아(예컨대, 카시아 히드록시프로필트리모늄 클로라이드), 양이온성 로커스트 빈, 4급 셀룰로스류, 폴리쿼터늄-4, 폴리쿼터늄-5 폴리쿼터늄-6, 폴리쿼터늄-7, 폴리쿼터늄-10, 폴리쿼터늄-11, 폴리쿼터늄-22, 폴리쿼터늄-39, 폴리쿼터늄-44, 폴리쿼터늄-47, 폴리쿼터늄-53 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 컨디셔닝제는 통상 계면활성제를 함유하는 조성물의 총 중량을 기준으로, 일 양태에서 약 0.01 wt.% 내지 약 3 wt.%, 다른 양태에서 약 0.1 wt.% 내지 약 2 wt.%, 그리고 추가적으로 약 0.1 wt.% 내지 약 1 wt.%를 포함한다.
적합한 비타민은 비타민 A, 비타민 B, 비오틴, 판토텐산, 비타민 C, 비타민 D, 비타민 E, 토코페롤 아세테이트, 레티닐 팔미테이트, 마그네슘 아스코르빌 포스페이트 등, 및 이들의 유도체 및 혼합물을 포함한다.
적합한 점도 조절제는 이소프로필 알콜, 에탄올, 벤질 알콜, 소르비톨, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디메틸 에테르, 부틸렌 글리콜 등, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 적합한 점도 조절제는 통상 계면활성제를 함유하는 조성물의 총 중량을 기준으로, 일 양태에서 약 0.1 wt.% 내지 약 60 wt.%, 다른 양태에서 약 1 wt.% 내지 약 40 wt.%, 그리고 추가적인 양태에서 약 5 wt.% 내지 약 20 wt.%를 포함한다.
적합한 향수성 물질은 소듐 자일렌 술포네이트, 소듐 톨루엔 술포네이트, 소듐 스티렌 술포네이트, 소듐 큐멘 술포네이트), 및 소듐 디이소프로필 나프탈렌을 포함한다. 비이온성 향수성 물질, 예컨대 글리세린, 프로필렌 글리콜, 에탄올 및 우레아도 또한 이용될 수 있다. 향수성 물질의 양은 총 조성물의 중량을 기준으로, 일 양태에서 약 0.05 내지 약 10 wt.%, 다른 양태에서 약 0.1 내지 약 5 wt.%, 또 다른 양태에서 약 0.2 내지 약 4 wt.%, 그리고 추가적인 양태에서 약 0.5 내지 약 3 wt.%의 범위일 수 있다.
적합한 점도 개질제(보조 증점제)는 천연, 반-합성, 및 합성 폴리머를 포함한다. 천연 및 개질된 천연 폴리머의 예는 잔탄검류, 셀룰로스류, 개질된 셀룰로스류, 전분류, 다당류 등을 포함한다. 합성 폴리머의 예는 가교된 폴리아크릴레이트, 알칼리 팽창성 에멀젼 아크릴레이트 공중합체, 소수성 개질된 알칼리 팽창성 공중합체, 소수성 개질된 비-이온성 폴리우레탄, 소수성 개질된 알콕시화 메틸 글루코시드, 예컨대 PEG-120 메틸 글루코스 디올레에이트, PEG-120 메틸 글루코스 트리올레에이트 등을 포함한다. 혼합물도 또한 사용될 수 있다. 이러한 적합한 점도 개질제/유화제는, 통상 단독으로 또는 조합하여, 계면활성제를 함유하는 조성물의 총 중량을 기준으로, 일 양태에서 약 0.1 wt.% 내지 약 5 wt.%, 다른 양태에서는 약 0.3 wt.% 내지 약 3 wt.%, 그리고 또 다른 양태에서는 약 0.5 wt.% 내지 약 2 wt.%를 포함한다.
현탁제와 함께 사용될 때, 계면활성제를 함유하는 조성물은 조성물 내에 현탁된 화장료 비드 요소의 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.1 wt.% 내지 약 10 wt.%를 함유할 수 있다. 화장료 비드는 심미적 외관을 위해 포함될 수 있거나, 또는 피부에 유익한 제제를 전달하는데 있어서 미세- 및 거대캡슐화제로서 기능할 수 있다. 예시적인 비드 요소는 미세스폰지, 젤라틴 비드; 알기네이트 비드; 확장된 폴리스티렌 비드; 호호바 비드; 폴리에틸렌 비드; 유니스피어스(Unispheres)® 화장료 비드(Induchem), 예컨대, 제품명 YE-501 및 UEA-509; 리포펄스(Lipopearls)™, 젤라틴 비드 내에 캡슐화된 비타민 E(Lipo Technologies Inc.); 및 콘페티(Confetti)™ (United Guardian Company)를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 적합한 현탁제는 가교된 아크릴 공중합체 레올로지 개질제, 예컨대 카보폴® 아쿠아(Aqua) SF-1 및 카보폴® 아쿠아 SF-2를 포함한다. 이러한 레올로지 개질제는 계면활성제를 함유하는 조성물의 중량을 기준으로 약 0.1 wt.% 내지 약 5 wt.%(폴리머 고체)의 범위 내로 이용될 수 있다.
본 기술의 세정 조성물에서 안정화 및/또는 현탁화를 필요로 하는 실질적으로 불용성의 화합물 또는 물질 및 미립자 물질이 이용될 수 있다. 이들 물질이 펌프 용기로부터 제공되는 제제, 예컨대, 펌핑가능한 손세정제와 함께 이용되는 경우, 미립자 물질의 입자 크기는 다수의 펌프 사이클 이후 펌프를 막거나 또는 오염시키지 않고 펌프 메커니즘을 통과하는 크기여야 한다. 안정된 현탁화를 요구하는 불용성 화합물 및 물질의 비제한적인 예는 색소, 각질제거제, 항-비듬제, 및 제품에 심미적인 시각적 및/또는 감각적 매력을 주기 위해 사용되는 물질(예컨대, 마이카, 폴리프로필렌 비드, 화장료 글리터, 에틸렌 글리콜, 공기 버블, 캡슐화된 방향제 등)을 포함한다.
조성물 내에 존재할 수 있는 미립자 요소의 양은, 조성물의 총 중량을 기준으로, 일 양태에서는 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%, 다른 양태에서는 약 0.05 내지 약 3 wt.%이고, 추가적인 양태에서는 약 0.1% 내지 약 1%의 범위이다.
다른 선택적인 요소는 개인 케어 조성물의 특성을 유지 및 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 선택적인 요소는 다양한 용매, 추진제, 결합 조제, 진주빛 발생제(pearlizing agent), 식물 추출물, 항산화제, 정전기 방지제, 부식방지제, 제품 미학에 적합한 제제, 예컨대 방향제, 향수, 색소, 염료, 및 착색제 등을 포함한다.
제제 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있기 때문에, 본 기술의 단계화된 아크릴성 폴리머를 포함하는 계면활성제를 함유하는 조성물 중의 성분들의 선택 및 양은 의도된 제품 및 이의 기능에 따라 달라질 것이라는 것은 인지되어 있을 것이다. 물질 및 이들의 종래의 기능 및 제품 카테고리의 광범위한 목록은, 대체로 본원에 참고로 포함된 INCI 사전, 특히 7판의 Vol. 2, 섹션 4 및 5에 나타나 있다.
이하의 실시예는 본 기술의 범주 내에서 구현예들을 더욱 설명 및 입증한다. 이들 실시예는 예시의 목적으로만 제시되며, 본 기술의 사상 및 범주를 벗어나지 않고도 이들의 많은 변형예들이 가능하므로, 본 기술의 제한으로 해석되지 않을 것이다. 달리 특정된 바 없는 경우, 중량 퍼센트(wt.%)는 총 조성물의 중량을 기준으로 하는 중량 퍼센트로 주어진다.
방법 및 재료
투명성 시험
조성물의 투명성(탁도)는 약 20 내지 25℃의 주변 실온에서 혼탁 탁도 측정기(마이크로 100 탁도측정기, HF Scientific, Inc.)를 이용하여 혼탁 탁도 단위(NTU)로 결정되었다. 증류수(NTU = 0)가 기준으로 이용되었다. 6-드램(dram) 스크류 캡 바이알(70 mm x 25 mm)을 거의 최상부까지 시험 샘플로 충전하고, 거품이 모두 제거될 때까지 100 rpm로 원심분리한다. 원심 분리시, 탁도 측정기에 넣기 전에 각각의 샘플 바이알을 티슈 페이퍼로 닦아 오염을 제거한다. 샘플을 탁도 측정기 내에 두고, 판독을 하였다. 일단 판독이 안정화되면, NTU 값을 기록한다. 바이알을 4분의 1만큼 뒤집고, 다른 판독을 하여 기록한다. 4회 판독이 될 때까지 이것을 반복한다. 4회 판독값 중 최저값을 탁도 값으로 기록한다. 더 낮은 탁도 값은 더 투명한 (덜 탁한) 조성물을 나타낸다.
브룩필드 점도(점액 점도)
점도 측정은 회전 스핀들 브룩필드 점도계, 모델 DV2TRV(Ametek 브룩필드)을 이용하는 브룩필드 방법에 의해, 분당 20 회전(rpm)으로 수행되었다. 폴리머 점액은 폴리머 샘플을 점도 측정을 하기 전에 1 시간 동안 수조에 둠으로서, 25℃의 온도로 평형화되었다. 평형화 이후, 점도가 약 20 내지 25℃의 주변 실온에서 측정되었다(BV 점도). 스핀들 크기는 제조자의 표준 운영 지침에 따라서 선택된다. 당업계의 통상의 숙련자는 측정될 시스템에 적합한 스핀들 크기를 선택할 것이다.
브룩필드 점도(계면활성제 제제)
계면활성제 함유 시스템의 점도 측정은 회전하는 스핀들 브룩필드 점도계, 모델 DV2TLV Extra, (Ametek 브룩필드)을 이용하는 브룩필드 방법에 의해, 분당 20회 회전(rpm), 약 20 내지 25℃(BV 점도)의 주변 실온에서 수행된다. 스핀들 크기는 제조자의 표준 운영 지침에 따라서 선택된다. 당업계의 통상의 숙련자는 측정될 시스템에 적합한 스핀들 크기를 선택할 것이다.
항복값
항복값(또한, 항복 응력이라고도 함)은 응력 하에서의 유동에 대한 초기 저항성으로 정의된다. 이는 약 21 내지 23℃의 주변 실온에서 브룩필드 점도계(모델 DV2TLV Extra)를 사용하여 브룩필드 항복값 (BYV) 외삽법에 의해 측정된다. 점도계는 스핀들을 액체 샘플을 통해 0.5 내지 100 rpm의 속도로 회전시키는데 필요한 토크를 측정하는데 사용된다. 상기 토크 판독치를 스핀들 및 속도에 적합한 상수와 곱한 값에 의해, 겉보기 점도가 주어진다. 항복값은 측정된 값들을 제로의 전단 속도로 추정한 값이다. BYV는 이하의 수식에 의해 계산되었다:
Figure pct00008
여기에서, ηα1 및 ηα2 = 2개의 상이한 스핀들 속도(각각 0.5 rpm 및 1.0 rpm)로 얻은 겉보기 점도. 항복값 측정의 이들 기술 및 유용성은 본원에 참고로 포함된 Lubrizol Advanced Materials, Inc.로부터의 Technical Data Sheet Number 244 (Revision: 1/2002)에 설명되어 있다.
글리터 현탁 시험
폴리머 시스템이 활성 및/또는 심미적으로 보기 좋은 불용성의 오일성 미립자 물질을 현탁시키는 능력은, 제품 효능 및 시각적 매력의 관점에서 중요하다. 6-드램 바이알(대략 70 mm 높이 x 25 mm 지름)에 20 g의 시험될 제제를 채운다. 샘플 바이알의 각각은 1000 rpm에서 대략 3 분 동안 원심분리하여, 제제 속에 포함된 임의의 포획된 공기 방울을 제거한다. 0.006 인치의 육각 형태, 150 μ의 입자 크기 및 1.39-1.42 kg/dm3의 밀도를 갖는 대략 0.012 g의 화장료 글리터(Starmist Marilyn Red 0023, American Glitters Inc.)를, 샘플의 표면에 두고, 글리터가 균일하게 샘플 전체로 분산될 때까지, 나무 스파츌라로 가볍게 수동으로 교반된다. 글리터 입자의 초기 위치가 기록되고 표시된다. 샘플을 2 시간 동안 평형화시킨 후, 샘플을 이후 가열된 오븐에 두고, 24 시간 동안 45℃에서 에이징시켰다. 상승하는 온도에서 에이징한 후, 샘플을 오븐에서 꺼내어, 실온(21-23℃)으로 냉각하였다. 글리터 입자의 위치를 다시 관찰하여 기록한다. 초기 위치 대비 글리터 입자의 최종 위치가 ≤ 5 mm인 경우, 샘플은 합격이다.
이하의 요소들이 본 기술의 실시예에서 사용된다:
Figure pct00009
실시예 1
폴리머는 단계화된, 반-배치, 에멀젼 중합화로 합성되어, 단계화된 구배 라텍스 폴리머 입자를 얻었다. 146.72 g의 탈이온화(D.I.)수, 10 g의 에톡시화 지방 알콜 유화제 및 10.67 g의 소듐 라우릴 설페이트(수중 30% 활성 wt./wt.)를 함유한 교반기가 장착된 제1 반응기에, 168.6 g의 EA, 200 g의 MAA, 1.36 g의 TMPTA, 및 추가적인 26.2 g의 탈이온수를 질소 분위기 하에서 첨가하고, 900 rpm로 혼합하여, 안정된 모노머 에멀젼을 형성하였다. 교반기가 장착된 제2 반응기에, 913.84 g의 탈이온수 및 1.27 g의 소듐 라우릴 설페이트(수중 30% 활성 wt./wt.)를 첨가하고, 가열하는 동안 질소 분위기 하에서 210 rpm로 혼합하였다. 제2 반응기의 내용물이 84℃의 온도에 도달했을 때, 10 g의 암모늄 퍼설페이트 용액(1.6 % 수성 용액 wt./wt.)을 가열된 계면활성제 용액에 주입하였다. 제1 반응기로부터의 모노머 혼합물을 150 분의 기간 동안 대략 84 내지 88℃로 유지된 반응 온도에서 제2 반응기로 3.76 g/분의 공급 속도로 서서히 계량 투입하였다. 에멀젼 모노머 공급 동안, 40 g의 0.25 % 암모늄 퍼설페이트 용액(수성 용액 wt./wt.)을 150-분 기간에 걸쳐 제2 반응기 내의 반응 혼합물로 동시에 계량 투입하였다.
라텍스 입자의 제1 단계는 반응의 개시 이후 30 분의 시기에 걸쳐 형성되었다. 반응의 제2 단계를 제조하기 위하여, 60 mL 시린지에 1.64 g의 TMPTA와 28.40 g의 EA의 혼합물을 로딩하였다. 반응의 제2 단계는 제1 단계 중합화가 개시된지 대략 30 분 이후 시작하였다. 반응 온도는 시린지 내의 모노머 혼합물의 계량 투입을 동시에 시작하는 동안 88℃로 증가하였다. 제2 단계 모노머 혼합물은 0.250 g/분의 속도로 120-분 시기에 걸쳐 제1 반응기로 서서히 계량 투입되었다. 시린지로부터의 모노머 혼합물의 점차적인 첨가는 라텍스 입자의 표적화된 구배 구조를 형성한다. 모노머 첨가의 완료 후에, 반응 혼합물은 88℃의 온도에서 150 분 동안 유지되었다. 생성되는 폴리머 에멀젼 생성물을 실온으로 냉각시키고, 반응기로부터 방출 및 회수하였다.
실시예 2 내지 16
실시예 2 내지 16의 폴리머는 실시예 1의 폴리머의 제조에서 설명된 것과 동일한 요소 및 조건을 사용하여 중합되었으나, 다만 각각의 모노머의 양이 표 1에 제시된 바와 같이 변화되었다는 예외가 있다. 합성된 폴리머 및 상업적으로 이용가능한 레올로지 개질성 폴리머 각각에 대한 MFFT는 상기 시험 방법에 의해 결정되었다. MFFT 결과는 표 2에 보고되었다.
실시예 17
본 실시예에서 합성된 폴리머는 제2 단계 모노머 혼합물이 첨가된 방법을 제외하고는, 실시예 1에서 폴리머의 제조에 대해 설명한 바와 동일한 요소 및 조건을 사용하여 중합되었다. 제2 단계 모노머 혼합물은 다수의 배치(batch) 첨가(50-분 간격으로 3회)로 첨가되었다. 모노머 첨가의 완료 후에, 반응 혼합물은 88℃의 온도에서 150 분 동안 유지되었다. 생성되는 폴리머 에멀젼 생성물을 실온으로 냉각시키고, 반응기로부터 방출 및 회수하였다. 폴리머에 대한 MFFT가 측정되었고, 표 2에 기록되어 있다.
표 1에 보고된 모노머 양은, 폴리머를 제조하기 위해 사용된 모노머 요소의 총 양이다. 표 1A에 보고된 모노머 양은, 폴리머의 각 단계를 제조하기 위해 사용된 모노머 양이다.
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
실시예 18 내지 36
액체 발포가능한 손비누 조성물은 표 3 및 3a에 제시된 성분들을 이용하는 실시예 1 내지 17의 폴리머에 의해 제제화되었다. 추가로, 상업적으로 이용가능한 레올로지 개질제 C1 및 C2를 함유하는 손비누 조성물은 비교 목적들을 위해 유사하게 제제화되었다(표 3a).
제제화 과정
표 3 및 3a에 제시된 발포가능한 손비누 조성물은 독립적으로 이하와 같이 제조되었다:
1) 적합한 혼합 용기에 232 g의 탈이온수를 첨가하였다.
2) 표에 나타난 양의 폴리머 요소를 터빈 블레이드로 가볍게 혼합하면서 혼합 용기에 첨가하여, 거품 생성을 최소화하였다.
3) 소듐 라우릴 설페이트, 소듐 라우레쓰 설페이트, 코카미도프로필 베타인 및 PPG-20 메틸 글루코스 에테르를 가벼운 연속 혼합 하에 표에 열거된 순서 및 양으로 용기에 첨가하였다.
4) 수산화나트륨을 지정된 양으로 각각의 비누 조성물에 첨가하였다.
5) 추가적인 탈이온수를 각각의 비누 조성물에 첨가하여, pH를 대략 6로 조절하였다. 비누 조성물을 균일해질 때까지 연속적으로 혼합하였다.
제제화된 손비누 조성물의 각각은 점도, 투명도, 항복값, 및 글리터를 충분한 시기 동안 현탁시킬 수 있는 능력에 대하여 평가되었다. 평가의 결과는 표 4 및 4a에 제시되었다.
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
실시예 37 내지 52
액체 발포가능한 손비누 조성물은 실시예 18-36에서 제시된 바와 같이 제제화되었으나, 예외적으로 각 조성물은 0.12 wt.% EMD 자이로나 매직 마브(Xirona Magic Mauve) 마이카(D50 = 16.0-22.0 μm)를 포함하였다. 각각의 제제는 거품 생성 디스펜서 펌프(F8T 1.5 cc 거품 펌프 40 mm, Arminak & Associates 사에서 제조된 # AAF8S15T; 시리즈: F8S15T, 마감 치수: 40 mm, 충진 용량/유출량: 1.5 cc)가 장착된 일회용 소비자 손비누 디스펜서로 옮겨졌다. 비누 디스펜서를, 각각의 디스펜서를 위한 펌프의 바로 위에 위치한 공기 펌핑 액츄에이터가 장착된, 8개 펌핑 상태로 구성된 자동화 펌핑 장치에 두었다. 액츄에이터는 계속적으로 거품 생성 디스펜서 펌프를 누르고 방출시키도록 고안되었다. 액츄에이터는 액츄에이터에서 공기압을 제어하기 위한 조절기가 장착된 종래의 실험용 압축 공기 공급 시스템에 연결되었다. 압력은 디스펜서 펌프의 완전 강하(depression)를 허용하는 조절기 상에서 선택되었다. 디스펜서 펌프는 각 용기의 내용물이 빌 때까지 (2-시간 간격으로) 연속적으로 펌핑되었다. 펌핑이 진행될 때, 분배의 품질에 대한 육안 관찰은 이루어졌다. 글리터가 병에 가라앉는 경우, 비누 제제가 펌프 헤드 디스펜서 오리피스를 빠져나갈 때 이것이 오배향되는 경우, 또는 상당한 양의 폴리머가 시험 기간 동안 펌프 헤드 디스펜서 오리피스에 축적되는 경우, 제제는 불합격이다. 합격/불합격 결과는 표 5에 요약되었다.
Figure pct00017

Claims (23)

  1. 구조화 에멀젼 폴리머 입자로서,
    (a) (i) 약 53 내지 약 60, 또는 약 53.5 내지 약 58, 또는 약 54 내지 약 56 중량 퍼센트의 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머, (ii) 약 39 내지 약 46, 또는 약 41 내지 약 45.5, 또는 약 43 내지 약 45 중량 퍼센트의 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머, 및 (iii) 적어도 하나의 가교성 모노머를 포함하는 모노머 혼합물로부터 중합된, 약 15 내지 약 25 중량 퍼센트의 제1 단계 폴리머 코어;
    (b) (i) 약 47 내지 약 55, 또는 약 48 내지 약 53, 또는 약 49 내지 약 50 중량 퍼센트의 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머, (ii) 일 양태에서 약 52 내지 44 wt.%, 다른 양태에서 약 51 내지 약 46 wt.%, 그리고 또 다른 추가적인 양태에서 약 50 내지 약 49 wt.%의 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머 및 (iii) 적어도 하나의 가교성 모노머를 포함하는 모노머 혼합물로부터 중합된, 약 85 내지 약 75 중량 퍼센트의 제2 단계 폴리머 쉘을 포함하고,
    상기 제1 단계 모노머 혼합물 중에 존재하는 상기 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머의 중량 분율이 상기 제2 단계 모노머 혼합물 중에 존재하는 적어도 하나의 C3-C6 카르복실산 모노머의 중량 분율보다 3 내지 20 퍼센트 더 크고;
    상기 제1 및 상기 제2 단계 모노머 혼합물들 중에 존재하는 상기 가교성 모노머의 총 합계는 상기 제1 및 제2 단계 모노머 혼합물들 중에 존재하는 총 모노머의 중량을 기준으로 약 0.5 중량 퍼센트 내지 약 1.5 중량 퍼센트의 범위이고, 상기 제1 단계 모노머 혼합물 대 상기 제2 단계 모노머 혼합물 중에 존재하는 상기 가교성 모노머의 중량 분율은 15:50 내지 85:50 퍼센트의 범위인, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 단계 모노머 혼합물 및 상기 제2 단계 모노머 혼합물 중의 상기 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 시트라콘산, 말레산, 말레산 무수물, 푸마르산, 크로톤산, 아코니트산, 및 이들의 혼합물로부터 독립적으로 선택되는, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 단계 모노머 혼합물 및 상기 제2 단계 모노머 혼합물 중의 상기 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머는 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, t-부틸 (메트)아크릴레이트, 및 이들의 혼합물로부터 독립적으로 선택되는, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 단계 모노머 혼합물 중의 상기 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머는 메타크릴산인, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 단계 모노머 혼합물 중의 상기 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머는 메타크릴산인, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 단계 모노머 혼합물 중의 상기 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머는 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 단계 모노머 혼합물 중의 상기 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머는 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 단계 모노머 혼합물 및 상기 제2 단계 모노머 혼합물 중의 상기 가교성 모노머는 다관능성 아크릴레이트, 폴리알릴 에테르, 및 이들의 혼합물로부터 독립적으로 선택되는, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가교성 모노머는 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,4-부틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,9-노난디올 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올에탄 트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄 트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 테트라(메트)아크릴레이트; 디펜타에리쓰리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 1,4-시클로헥산디올 디메타아크릴레이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  10. 제8항에 있어서, 상기 가교성 모노머는 알릴 (메트)아크릴레이트, 디알릴프탈레이트, 디알릴 이타코네이트, 디알릴 푸마레이트, 및 디알릴 말레에이트; 분자당 2 내지 8개 알릴기를 갖는 수크로스의 폴리알릴 에테르, 펜타에리쓰리톨의 폴리알릴 에테르, 및 트리메틸올프로판의 폴리알릴 에테르로부터 선택되는, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1 단계 모노머 혼합물 및 상기 제2 단계 모노머 혼합물 중의 상기 가교성 모노머는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트로부터 선택되는, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 약 18 내지 약 40℃, 또는 약 20 내지 약 35℃, 또는 약 21 내지 약 30℃, 또는 약 24 내지 약 26℃의 최소 막 형성 온도를 갖는, 구조화 에멀젼 폴리머 입자.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 구조화 에멀젼 폴리머 입자를 포함하는 증점제.
  14. 세정 조성물로서,
    (a) 약 0.5 내지 약 40 wt.%, 또는 약 1 내지 약 25 wt.%, 또는 약 5 내지 15 wt.%의 적어도 하나의 발포성 계면활성제;
    (b) 약 0.05 wt.% 내지 약 10 wt.%, 또는 %, 또는 약 0.1 wt.% 내지 약 6 wt.%, 또는 약 0.5 wt.% 또는 4 wt.%, 또는 1 wt.% 내지 약 3 wt.%, 또는 약 1.25 wt.% 내지 약 2.5 wt.%의, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 폴리머(활성 폴리머 고체); 및
    (c) 물을 포함하고,
    중량 백분율은 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 세정 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 알칼리성 중화제를 추가로 포함하는, 세정 조성물.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 현탁된 입자들을 추가로 포함하는, 세정 조성물.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 25℃에서 약 300 내지 약 1000 mPaㆍs 범위의 브룩필드 점도를 갖는, 세정 조성물.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, ≥ 12 dyn/cm2, 또는 ≥ 15 dyn/cm2, 또는 ≥ 18 dyn/cm2, 또는 ≥ 20 dyn/cm2의 항복값을 갖는, 세정 조성물.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발포성 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 쯔비터 이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 세정 조성물.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 계면활성제는 음이온성 계면활성제와 양쪽성 계면활성제의 혼합물인, 세정 조성물.
  21. 제20항에 있어서, 음이온성 계면활성제 대 양쪽성 계면활성제의 중량 비는, 음이온성 계면활성제 대 양쪽성 계면활성제(활성 물질)의 비는 10:1 내지 약 2:1 및 9:1, 8:1, 7:1 6:1, 5:1, 4.5:1, 4:1, 또는 3:1인, 세정 조성물.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 코팅된 마이카, 마이카 코팅된 금속 산화물(예컨대, 이산화티타늄, 산화크롬, 산화철), 색소, 각질제거제, 항-비듬제, 점토, 팽창성 점토, 라포나이트, 기체 방울, 리포솜, 미세스폰지, 화장료 비드, 플레이크 및 글리터로부터 선택되는, 세정 조성물.
  23. 순차적으로 약 15 내지 약 25 wt.%의 제1 모노머 혼합물을 중합하여 코어를 형성하고, 약 85 내지 약 75 wt.%의 제2 모노머 혼합물을 중합하여 쉘을 형성함으로서 형성된, 구조화 에멀젼 폴리머의 제조 공정으로서,
    상기 제1 모노머 혼합물은 (i) 약 53 내지 약 60, 또는 약 53.5 내지 약 58, 또는 약 54 내지 약 56 중량 퍼센트의 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머, (ii) 약 39 내지 약 46, 또는 약 41 내지 약 45.5, 또는 약 43 내지 약 45 중량 퍼센트의 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머, 및 (iii) 적어도 하나의 가교성 모노머를 포함하되; 상기 제2 모노머 혼합물은 (iv) 약 47 내지 약 55, 또는 약 48 내지 약 53, 또는 약 49 내지 약 50 중량 퍼센트의 적어도 하나의 에틸렌성 불포화 C3-C6 카르복실산 모노머, (v) 일 양태에서 약 52 내지 44 wt.%, 다른 양태에서 약 51 내지 약 46 wt.%, 그리고 또 다른 추가적인 양태에서 약 50 내지 약 49 wt.%의 적어도 하나의 C1-C4 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머, 및 (vi) 적어도 하나의 가교성 모노머를 포함하고;
    상기 제1 모노머 혼합물 중에 존재하는 적어도 하나의 C3-C6 카르복실산 모노머의 중량 분율은 상기 제2 모노머 혼합물 중에 존재하는 적어도 하나의 C3-C6 카르복실산 모노머의 중량 분율보다 3 내지 20 퍼센트 더 크고;
    상기 제1 및 상기 제2 모노머 혼합물 중에 존재하는 상기 가교성 모노머의 총 합계는 (상기 제1 및 제2 모노머 혼합물 중에 존재하는 총 모노머의 중량을 기준으로) 약 0.5 중량 퍼센트 내지 약 1.5 중량 퍼센트의 범위이고, 상기 제1 모노머 혼합물 대 상기 제2 모노머 혼합물 중에 존재하는 상기 가교성 모노머의 중량 분율은 15:50 내지 85:50 퍼센트의 범위인, 구조화 에멀젼 폴리머의 제조 공정.
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