DE69529470T2

DE69529470T2 - Emulgiermittelzusammensetzungen auf basis von fettalkohol- phosphatestern

Info

Publication number: DE69529470T2
Application number: DE69529470T
Authority: DE
Inventors: Gamez Garcia; Nancy King; Patrick Obukowho; G. Pereira
Original assignee: Croda Inc
Current assignee: Croda Inc
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1995-11-06
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2015-11-07
Also published as: EP0789619B1; ATE231410T1; AU696054B2; DE69529470D1; EP0789619A4; US6117915A; EP0789619A1; AU4100896A; WO1996014145A1; ZA959368B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fettalkohol-Phosphatester-Emulgatorzusammensetzungen, die zur Herstellung von Öl-in-Wasser-Emulsionen und -Mikroemulsionen geeignet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner emulgierende Wachse, Öl-in-Wasser- Emulsionen und Öl-in-Wasser-Mikroemulsionen, die aus den Fettalkohol-Phosphatester- Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung hergestellt sind. Die Emulsionen und Mikroemulsionen der vorliegenden Erfindung eignen sich besonders zur Formulierung topischer kosmetischer Präparate, insbesondere Haar- und Hautpflegeprodukte in Form von Lotionen, Cremes oder Gelen.

Hintergrund der Erfindung

Gemischte Phosphatester von polyalkoxylierten Fettalkoholen wie sie beispielsweise in US- A-5,139,781, US-A-3,963,628 von Park und US-A-4,369,134 von Deguchi et al. offenbart sind wurden in großem Umfang in der Körperpflegemittelindustrie als Emulgatoren für Öl-in- Wasser-Emulsionen eingesetzt. Solchen Verbindungen fehlen jedoch optimale viskositätsaufbauende Eigenschaften und sie ergeben eine geringere als wünschenswerte Emulsionsstabilität. Phosphatmonoester von höheren Fettalkoholen, z. B. Cetylalkohol, wurden ebenfalls als Emulsionsstabilisatoren populär, sie werden jedoch nur als sekundäre oder Co-Emulgatoren eingesetzt und erfordern den Einsatz von primären Emulgatoren, um Emulsionsstabilität zu erzielen.
Ein weiterer Nachteil der oben beschriebenen alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatester besteht darin, daß es den Verbindungen aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften an wünschenswerten Handhabungseigenschaften mangelt. Insbesondere sind die alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatester dilatante Pasten, was die Einführung exakter Mengen des Materials in Formulierungen problematisch macht. Die nicht-alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatester besitzen relativ hohe Schmelzpunkte und werden in Pulver- oder Pastillenform bereitgestellt. Die Pulverform erlaubt eine schnelle Dispergierbarkeit und Löslichkeit des Produkts in der Emulsion, jedoch sind Arbeiter in der Anlage dem reizenden Staub ausgesetzt, der sich bei der Handhabung des Pulvers ergibt. Die Pastillenform umgeht das Reizpotential des Pulvers, weist jedoch den Nachteil auf, aufgrund ihrer physikalischen Form und ihres hohen Schmelzpunkts zusätzliche Zeit und Wärme zu benötigen, um Dispergierbarkeit oder Löslichkeit in der Formulierung zu erreichen.
Phosphatester-Emulgatoren für Öl-in-Wasser-Emulsionen mit verbesserten Handhabungseigenschaften, viskositätsaufbauenden Eigenschaften und emulsionsstabilisierenden Eigenschaften wären sehr wünschenswert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wurde nunmehr festgestellt, daß Mischungen von alkoxylierten Fettalkohol-Mono- und -Diphosphatestern mit nicht-alkoxylierten Fettalkohol-Mono- und -Diphosphatestern die gewünschte physikalische Eigenschaft, flockbar zu sein, aufweisen. Das Produkt kann in kleine Stücke geflockt werden, welche sicher und bequem zu verwenden sind. Darüber hinaus wurden die Mischungen von alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkohol-Mono- und -Diphosphatestern der vorliegenden Erfindung befunden, Öl-in-Wasser-Emulsionen und -Mikroemulsionen mit wünschenswerten thixotropen Rheologien zu ergeben. Dies erlaubt die Herstellung von Formulierungen mit höherer Viskosität, die eine verbesserte Emulsionsstabilität aufweisen.
Deshalb wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Öl-in-Wasser- Emulgatorzusammensetzung bereitgestellt, bestehend im wesentlichen aus:
zwischen 20 und 80 Gewichtsprozent einer Mischung von Mono- und Diphosphatestern von alkoxylierten Fettalkoholen, die zwischen 12 und 22 Kohlenstoffatome enthalten und mit zwischen 1 und 50 Mol eines Alkylenoxids, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenoxid, Propylenoxid und Mischungen davon, alkoxyliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Mono- und Diester-Verhältnis zwischen 20 : 80 und 80 : 20 liegt; und
zwischen 80 und 20 Gewichtsprozent einer Mischung von Mono- und Diphosphatestern von Fettalkoholen, die zwischen 12 und 22 Kohlenstoffatome enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das Mono- und Diester-Verhältnis zwischen 20 : 80 und 80 : 20 liegt.
Die Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung basieren vorzugsweise auf Fettalkoholen, die zwischen 14 und 20 Kohlenstoffatome enthalten, und basieren bevorzugter auf einer Mischung von Fettalkoholen mit 16 und 18 Kohlenstoffatomen. Die Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung basieren vorzugsweise auf einem Verhältnis von alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatestern und nicht-alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatestern zwischen 30 : 70 und 70 : 30. Das Verhältnis von Monoestern zu Diestern für sowohl die alkoxylierten als auch nicht-alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatester liegt vorzugsweise zwischen 30 : 70 und 70 : 30.
Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eignen sich zur Formulierung in emulgierenden Wachsen auf der Basis von Fettalkoholen, die 12 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten, welche als Verdickungsmittel für die Emulsion oder Mikroemulsion dienen und eine günstige Form bereitstellen, worin sowohl das Fettalkohol-Verdickungsmittel als auch der Emulgator in die Emulsion oder Mikroemulsion inkorporiert werden kann. Deshalb wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine emulgierende Wachszusammensetzung bereitgestellt, die etwa 5 bis etwa 90 Gewichtsprozent der Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, gemischt mit einem Fettalkohol, der zwischen 12 und 22 Kohlenstoffatome enthält, enthält. Die emulgierenden Wachszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung basieren vorzugsweise auf Fettalkoholen, die 14 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, und bevorzugter auf einer Mischung von Fettalkoholen mit 16 und 18 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte emulgierende Wachszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten bis zu etwa 15 Gewichtsprozent der Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung.
Die Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung stellen Öl-in-Wasser- Emulsionen und -Mikroemulsionen bereit, die rheologische Eigenschaften und Emulsionsstabilitäten besitzen, welche von kosmetischen Chemikern seit langem zur Nutzung in Körperpflegeprodukten gewünscht wurden. Deshalb wird gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Öl-in-Wasser-Emulsion bereitgestellt, welche eine Ölphase, eine Wasserphase und die Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer wirksamen Menge zur Bildung einer Emulsion der Öl- und Wasserphasen enthält. Es wird auch eine Öl-in-Wasser-Mikroemulsion bereitgestellt, welche eine Ölphase, eine Wasserphase und die Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer wirksamen Menge zur Bildung einer Mikroemulsion der Öl- und Wasserphasen enthält. Die Emulsionen und Mikroemulsionen der vorliegenden Erfindung erlauben Chemikern für kosmetische Formulierungen die Herstellung von Produkten mit wünschenswerten rheologischen Eigenschaften sowie mit erhöhten Lagerstabilitäten.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Die Öl-in-Wasser-Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind eine Mischung von Mono- und Diphosphatestern von alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkoholen, die zwischen 12 und 22 Kohlenstoffatome enthalten. Bevorzugte Fettalkohole enthalten zwischen 14 und 20 Kohlenstoffatome. Am meisten bevorzugt wird eine als Cetearylalkohol bekannte Fettalkoholmischung eingesetzt, welche eine Mischung von Cetyl- und Stearylalkoholen ist, die 16 bzw. 18 Kohlenstoffatome enthalten.
Die Phosphatester der alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkohole der vorliegenden Erfindung werden durch Umsetzung von alkoxylierten bzw. nicht-alkoxylierten Fettalkoholen mit Phosphorpentoxid (P&sub2;O&sub5;) gebildet. Die alkoxylierten Fettalkohole weisen vorzugsweise zwischen etwa 2 und etwa 20 Mol der alkoxylierenden Gruppierungen für jede Fettalkoholgruppierung auf und sind vorzugsweise entweder polyethoxyliert, polypropoxyliert oder sowohl polyethoxyliert als auch polypropoxyliert. Deshalb weisen bevorzugte alkoxylierte Fettalkohole zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung die Strukturformel der Formel I auf:
dadurch gekennzeichnet, daß R eine gesättigte oder ungesättigte, substituierte oder unsubstituierte Fettgruppierung ist, die 12 bis 22 Kohlenstoffatome enthält. X und Y sind unabhängig 0 oder ganze Zahlen von 1 bis 50 einschließlich und die Summe von X und Y ist zwischen 1 und 50 einschließlich.
Die nicht-alkoxylierten Fettalkohole, die sich zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung eignen, weisen die Strukturformel der Formel II auf:
R-OH (II)
R ist wie oben unter Bezug auf Formel I beschrieben. Wie von Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet wohlverstanden, leiten sich Fettalkohole von Fettsäuren ab und aus diesem Grund sind Gruppen wie R als Fettgruppierungen definiert. Fettalkohole werden oft kommerziell aus einer Mischung von Fettsäuren hergestellt und enthalten eine Mischung von Fettgruppierungen. Deshalb kann gemäß der vorliegenden Erfindung R eine Mischung von Fettgruppierungen repräsentieren.
Gesättigte, unsubstituierte Fettgruppierungen, die 14 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, sind bevorzugt und, wie oben festgestellt, ist eine Mischung von Fettgruppierungen mit 16 und 18 Kohlenstoffatomen, bekannt als eine Cetearyl-Mischung, am meisten bevorzugt.
Der in Formel I dargestellte alkoxylierte Fettalkohol wird durch die Alkoxylierung des Fettalkohols der Formel II hergestellt. Bei dem oben dargestellten alkoxylierten Fettalkohol der Formel I sind X und Y vorzugsweise unabhängig aus ganzen Zahlen von 2 bis 20 einschließlich ausgewählt, wobei die Summe von X und Y vorzugsweise zwischen 2 und 20 einschließlich liegt.
Die alkoxylierten Fettalkohole der Formel I werden hergestellt, indem zuerst, entweder hintereinander oder in ihren gemischten Formen, die Fettalkohole der Formel II mit einem Epoxid, vorzugsweise Ethylenoxid, Propylenoxid oder Mischungen davon, in Gegenwart eines sauren oder basischen Katalysators umgesetzt werden. Es ist typisch für Propylenoxid, sich nach Öffnung des Epoxidrings zu verzweigen. Katalysatoren, die sich für diese Reaktion eignen, sind im Stand der Technik wohlbekannt und umfassen beispielsweise organische und anorganische Alkalien wie Alkalimetalloxide und -hydroxide, z. B. Kaliumhydroxid, Natriummethoxid, Natriumborhydrid, protische Säuren und Lewis- Säuren, z. B. Bortrifluorid, Zinn (IV)-chlorid und Schwefelsäure. Amine, quaternäre Ammoniumverbindungen, Wasser und andere Säuren können ebenfalls eingesetzt werden. Mischungen von Katalysatoren können ebenfalls eingesetzt werden. Bestimmte reaktive Substrate, die im Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise acetylenische Alkanole, können den Bedarf für solche Katalysatoren erübrigen.
Vorzugsweise wird bei dieser Reaktion ein basischer Katalysator eingesetzt und am meisten bevorzugt etwa 0,1 bis etwa 2,0 Gewichtsprozent Kalium- oder Natriumhydroxid, Natriummethoxid, Natriumborhydrid oder Mischungen davon, bezogen auf das Gewicht des Fettalkohols. Die Reaktion wird unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt, um die Bildung von Nebenprodukten zu vermeiden, und bei einer Temperatur, welche vorzugsweise im Bereich von etwa 110ºC bis etwa 200ºC liegt, obwohl höhere Temperaturen eingesetzt werden können.
Die Reaktion kann bei im wesentlichen Atmosphärendruck durchgeführt werden, obwohl sie vorzugsweise in einem Autoklav bei Drücken von etwa 169 kPa (10 psig) bis etwa 1352 kPa (80 psig) durchgeführt wird. Die Menge an Ethylenoxid oder Propylenoxid, die in die Reaktionszone eingeführt wird, und die Dauer der Reaktionszeit bestimmen die Anzahl der Mole solcher Komponenten, die dem Fettalkohol der Formel II zugesetzt werden, wie Durchschnittsfachleuten wohlbekannt ist. In Formel I repräsentiert X die Anzahl der Mole an Ethylenoxid, welche in jede alkoxylierte Fettalkoholkette inkorporiert sind. Gleichermaßen repräsentiert Y die Anzahl der Mole an Propylenoxid, welche in die alkoxylierte Fettalkoholkette inkorporiert sind. Wie für Durchschnittsfachleute unschwer ersichtlich sein wird, werden stöchiometrische Mengen von Fettalkoholen, Ethylenoxid und Propylenoxid miteinander umgesetzt und stöchiometrische Mengen des alkoxylierten Fettalkohols und des P&sub2;O&sub5; werden dann miteinander umgesetzt, um die Mono- und Diphosphatester-Mischung von alkoxyliertem Fettalkohol zu bilden.
Für Alkoxylierungsreaktionen, bei denen der Fettalkohol sowohl ethoxyliert als auch propoxyliert ist, d. h., wenn weder X noch Y Null ist, wird die Alkoxylierungsreaktion vorzugsweise sequentiell durchgeführt, indem der Fettalkohol zuerst mit dem Propylenoxid umgesetzt wird und nach vollständiger Reaktion das Ethylenoxid in die Reaktion eingeführt wird. Nach vollständiger Reaktion des Ethylenoxids wird eine Säure, z. B. Phosphorsäure oder Essigsäure, in die Reaktionsmischung eingeführt, um den basischen Katalysator zu neutralisieren.
Die Öl-in-Wasser-Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung stellen neben einer Mischung von alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatestern auch Mono- und Diphosphatester-Mischungen von sowohl den alkoxylierten als auch nicht- alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatestern dar. Somit wird der wie oben beschrieben hergestellte alkoxylierte Fettalkohol der Formel I anschließend in einer herkömmlichen Phosphatisierungsreaktion mit P&sub2;O&sub5; umgesetzt, um eine Mono- und Diphosphatester- Mischung von alkoxyliertem Fettalkohol zu bilden.
Die Phosphatisierungsreaktion wird typischerweise durch Kombination von stöchiometrischen Mengen des alkoxylierten Fettalkohols und des P&sub2;O&sub5; durchgeführt. Wie von Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet wohlverstanden, wird das Verhältnis der beiden Reagenzien von dem gewünschten Verhältnis von Mono- und Diphosphatestern abhängen. Um in erster Linie erhebliche Mengen an Diester zu erhalten, sollte ein stöchiometrischer Überschuß von P&sub2;O&sub5; eingesetzt werden, wobei größere Überschußniveaus an P&sub2;O&sub5; eingesetzt werden, um die Menge des erhaltenen Diesters zu erhöhen. Ein 3 : 1-Molverhältnis von P&sub2;O&sub5; zu alkoxyliertem Fettalkohol ist bevorzugt.
Der alkoxylierte Fettalkohol wird auf eine Temperatur zwischen etwa 35ºC und etwa 90ºC und vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen etwa 50ºC und etwa 80ºC erwärmt und dann unter Mischen mit P&sub2;O&sub5; kombiniert, um eine Reaktionsmischung zu bilden. Der alkoxylierte Fettalkohol ist bei dieser Temperatur eine Flüssigkeit, deshalb ist kein Reaktionslösungsmittel erforderlich. Der Reaktion wird dann die Fortsetzung erlaubt, bis sie im wesentlichen vollständig ist, typischerweise bis etwa 10 Prozent oder weniger von nicht umgesetztem alkoxylierten Fettalkohol und Spurenmengen von nicht umgesetzten P&sub2;O&sub5;, nunmehr in Form von Phosphorsäure, verbleiben, gewöhnlich etwa vier Stunden. Die Reaktionsmischung wird dann als eine Mono- und Diphosphatester-Mischung von alkoxylierten Fettalkoholen gewonnen.
Die alkoxylierte Fettalkohol-Phosphatester-Mischung wird dann mit einer Mono- und Diphosphatester-Mischung von nicht-alkoxylierten Fettalkoholen kombiniert. Die Phosphatester-Mischung von nicht-alkoxylierten Fettalkoholen wird im wesentlichen wie die Phosphatester-Mischung der alkoxylierten Fettalkohole hergestellt, indem stöchiometrische Mengen des Fettalkohols der Formel II und des P&sub2;O&sub5; im wesentlichen auf die gleiche Weise wie oben für die alkoxylierte Fettalkohol-Phosphatester-Mischung beschrieben umgesetzt werden.
Wie oben festgestellt, können gemischte Formen von Fettalkoholen, die 12 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten, eingesetzt werden. Deshalb können die resultierenden Phosphatester-Mischungen von alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkoholen Mischungen von alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatestern enthalten, die 12 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten.
Die Öl-in-Wasser-Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden dann hergestellt durch Mischen der Mono- und Diphosphatester-Mischungen von alkoxylierten Fettalkoholen mit den Mono- und Diphosphatester-Mischungen von nicht-alkoxylierten Fettalkoholen. Mengen der alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Phosphatester werden einem gerührten Gefäß zugegeben und unter Mischen auf eine Temperatur zwischen etwa 60ºC und etwa 90ºC und vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 75ºC und 85ºC erwärmt, bis eine gleichmäßige homogene Mischung erhalten wird, typischerweise etwa 30 Minuten lang.
Die Menge an alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatestern, die mit nicht-alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatestern gemischt wird, wird von dem gewünschten Endverhältnis von Phosphatestern alkoxylierter und nicht-alkoxylierter Fettalkohole abhängen. Die Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten zwischen 20 Prozent und 80 Prozent alkoxylierter Fettalkohol-Phosphatester und zwischen 80 Prozent und 20 Prozent nicht-alkoxylierter Fettalkohol-Phosphatester. Bevorzugte Emulgatorzusammensetzungen enthalten ein Verhältnis von alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatestern zu nicht- alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatestern zwischen 30 : 70 und 70 : 30. Das gewünschte Verhältnis wird durch Kombination der alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatester und nicht- alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatester auf Basis des Gewichtsverhältnisses erhalten.
Die Mischung der abgeschlossenen Reaktion wird als die Öl-in-Wasser- Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gewonnen. Wie oben festgestellt, können die Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise in die Form eines geflockten Produkts gebracht werden, welches durch herkömmliche Flockungsprozesse erhalten wird, wie. z. B. durch Zuführung der Emulgatorzusammensetzung im geschmolzenen Zustand zu einem Fließband aus rostfreiem Stahl, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es gekühlt wird, um einen festen Film zu bilden, der von dem Fließband mit einer Klinge abgeschabt wird. Die einzigartige Konsistenz der Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung veranlaßt die Zusammensetzungen dazu, beim Abkratzen Flocken zu ergeben, welche Flocken anschließend bei Lagerung als Schüttgut nicht "klumpen" oder sich wieder verfestigen.
Die Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können als emulgierende Wachse formuliert werden. Emulgierende Wachse sind im wesentlichen eine Mischung der Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung mit einem Fettalkohol, der 12 bis 22 Kohlenstoffatome enthält. Öl-in-Wasser-Emulsionen enthalten typischerweise Fettalkohol-Verdickungsmittel und emulgierende Wachse auf Fettalkoholbasis repräsentieren eine bequeme Form, in der Fettalkohole Öl-in-Wasser-Emulsionen in Kombination mit einer geeigneten Emulgatormenge zugegeben werden können. So wird die Menge der Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die mit einem Fettalkohol kombiniert wird, um ein emulgierendes Wachs zu bilden, von dem Verhältnis von Fettalkohol zu Emulgator in der herzustellenden Öl-in-Wasser-Emulsion abhängen. Deshalb können emulgierende Wachse gemäß der vorliegenden Erfindung etwa 5 bis etwa 90 Gewichtsprozent der Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten, obwohl bevorzugte emulgierende Wachse bis zu etwa 15 Gewichtsprozent der Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten werden.
Bevorzugte emulgierende Wachse gemäß der vorliegenden Erfindung werden auf einem oder mehreren Fettalkohol(en) basieren, der/die 14 bis 20 Kohlenstoffatome enthält/enthalten. Die Cetearylalkohol-Mischung mit Fettalkoholen von 16 und 18 Kohlenstoffatomen ist am meisten bevorzugt.
Wie die Öl-in-Wasser-Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können die emulgierenden Wachse der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise in Flockenform hergestellt werden. Die emulgierenden Wachse der vorliegenden Erfindung können nach demselben Verfahren wie oben bezüglich der Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung beschrieben in Flockenform gebracht werden.
Die Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eignen sich in erster Linie als Emulgatoren zur Herstellung von Öl-in-Wasser-Emulsionen und -Mikroemulsionen. Öl-in- Wasser-Emulsionen gemäß der vorliegenden Erfindung kombinieren eine Ölphase, eine Wasserphase und eine zur Bildung einer Emulsion der Öl- und Wasserphase wirksame Menge der Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Gleichermaßen kombinieren Öl-in-Wasser-Mikroemulsionen gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ölphase, eine Wasserphase und eine zur Bildung einer Mikroemulsion der Öl- und Wasser- Phasen wirksame Menge der Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung.
Typische Emulsionen enthalten eine Ölphase in einem Niveau zwischen etwa 5 und etwa 60 Gewichtsprozent und vorzugsweise zwischen etwa 15 und etwa 40 Gewichtsprozent und eine Wasserphase in einem Niveau zwischen etwa 20 und etwa 80 Gewichtsprozent und vorzugsweise zwischen etwa 40 und etwa 70 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Emulsion. Die Emulgatorzusammensetzung ist dann in einer Menge zwischen etwa 10 und etwa 40 Gewichtsprozent und vorzugsweise zwischen etwa 15 und etwa 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Ölphase, vorhanden. Das Emulgatorniveau von etwa 20 Gewichtsprozent der Ölphase ist am meisten bevorzugt.
Für Mikroemulsionen werden beträchtlich höhere Emulgatorniveaus eingesetzt, so daß die gebildeten Öltröpfchen so klein sind, daß die Emulsion transparent ist. Typischerweise ist der Emulgator in einem Niveau, das gleich demjenigen der Ölphase oder höher ist, bis zu einem Niveau von etwa 300 Gewichtsprozent der Ölphase vorhanden. Ein Niveau zwischen etwa 150 und etwa 275 Gewichtsprozent der Ölphase ist bevorzugt, wobei ein Niveau zwischen etwa 225 Prozent und etwa 250 Prozent der Ölphase noch bevorzugter ist. Solche Mikroemulsionen enthalten typischerweise eine Ölphase in einem Niveau zwischen etwa 10 und etwa 80 Gewichtsprozent und vorzugsweise zwischen etwa 20 und etwa 40 Gewichtsprozent. Die Wasserphase ist typischerweise in einem Niveau zwischen etwa 30 und etwa 70 Gewichtsprozent und vorzugsweise zwischen etwa 40 Prozent und etwa 60 Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mikroemulsion, vorhanden.
Die Öl-in-Wasser-Emulsionen der vorliegenden Erfindung werden mit Hilfe von Techniken formuliert, die im Stand der Technik wohlbekannt sind. Typischerweise werden alle wasserlöslichen Bestandteile zusammengemischt, um die Wasserphase zu bilden, und alle wasserunlöslichen Bestandteile werden zusammengemischt, um die Ölphase zu bilden. Die beiden Phasen werden dann mit der Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kombiniert und gemischt, bis eine Emulsion gebildet wird.
Die Mikroemulsionszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden auf ähnliche Weise, insbesondere wie in der parallel anhängigen und für die Allgemeinheit verfügbaren EP-A-645998 beschrieben, formuliert. Die Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ersetzen die in jener Anmeldung beschriebenen oberflächenaktiven Mittel.
Die Emulsionen und Mikroemulsionen der vorliegenden Erfindung eignen sich besonders zur Herstellung von topischen kosmetischen Präparaten, insbesondere Haar- und Hautpflegeprodukten in Form von Lotionen, Cremes oder Gelen. Die Emulsionen und Mikroemulsionen eignen sich zur Formulierung von Cold Creams, schweißhemmenden Mitteln, Hand- , Haut-, Haar- und Nagellotionen, Hautbefeuchtungsmitteln, Rasierpräparaten, topischen pharmazeutischen Salben, Lippenstiften, Lip-Gloss, Lippenbalsamen und dgl., Reinigungscremes, Augenmakeup-Formulierungen, Sonnenschutzmitteln, kosmetischen Emulsionen oder Gelen im allgemeinen, Frisierpräparaten und Haarpflegeprodukten wie Cremespülungen, Shampoos, Conditioner, Haarfärbeprodukten, Neutralisierungsmitteln für Dauerwellenlösungen und Haarglättungsmittel und dgl., flüssigen Hand- und Körperseifen und Badezusätzen wie Badegelen oder Schaumbädern und dgl.
Die Emulsionen und Mikroemulsionen der vorliegenden Erfindung bieten unerwarteterweise einzigartige Eigenschaften für Dauerwellen-, Haarglättungs- und Enthaarungsformulierungen. Haarglättungsformulierungen werden zum Glätten von natürlich oder künstlich gewelltem Haar eingesetzt. Dauerwellenprodukte, Haarglättungsmittel und Enthaarungsmittel können als Emulsionen hergestellt werden, welche bei einem hohen pH- Wert (typischerweise zwischen pH 11-13,5) mit proteinhydrolysierenden oder proteinverringernden Mitteln formuliert sind.
Geeignete proteinhydrolysierende oder proteinverringernde Mittel und die bei Dauerwellen-, Haarglättungs- und Enthaarungsprodukten einzusetzenden Mengen werden in der obengenannten EP-A-645998 beschrieben. Die offenbarten proteinhydrolysierenden Mittel umfassen Erdalkalimetallhydroxide und Alkalimetallhydroxide, Ammoniumhydroxid, Ethanolamin und andere basische Amine. Die offenbarten proteinverringernden Mittel umfassen Metall- oder Ammoniumthioglycolate, Metall- oder Ammoniumsulfite, Metall- oder Ammoniumhydrogensulfate, Cystin und dessen Salze. Im allgemeinen können die proteinhydrolysierenden oder -verringernden Mittel in Niveaus zwischen etwa 0,5 und etwa 18 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eingesetzt werden. Die Menge solcher Mittel, welche bei Haarglättungsmitteln eingesetzt wird, ist im allgemeinen beträchtlich weniger als die bei Enthaarungsmitteln eingesetzte Menge und proteinhydrolysierende Mittel werden im allgemeinen nicht bei Dauerwellenprodukten verwendet.
Dauerwellenprodukte und Haarglättungsprodukte, die mit den Emulsionen und Mikroemulsionen der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, besitzen eine unerwartete thixotrope Rheologie insofern, als die Emulsion an Viskosität abnimmt, wenn Scherkraft ausgeübt wird. Dies macht es leichter, das Dauerwellen- oder Haarglättungspräparat auf das Haar aufzutragen und erlaubt es auch, das Produkt gleichmäßiger auf dem Haarschaft aufzutragen, wodurch die Erzielung gleichmäßigerer Ergebnisse ermöglicht wird.
Dementsprechend umfassen geeignete aktive Mittel zur Verwendung in topischen Präparaten, die aus Emulsionen und Mikroemulsionen der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, UV-Absorber, wäßrige und ölige Befeuchtungsmittel, Filmbildner, Verdickungsmittel, sekundäre Emulgatoren, Antiseptika, Haut- und Haarkonditionierungsmittel, Deodorantien, Netzmittel, Detergens-Tenside, Weichmacher, viskositätsverändernde Mittel, die obengenannten proteinverringernden oder proteinhydrolysierenden Mittel für Dauerwellen- und Haarglättungsprodukte und dgl. Das Detergens-Tensid kann eine Vielfalt von Tensiden des anionischen Typs, nicht-ionischen Typs, amphoteren Typs und Mischungen davon einschließen.
Die topischen Präparate auf Emulsions- und Mikroemulsionsbasis werden mit Hilfe von Techniken formuliert, die im Stand der Technik wohlbekannt sind. Typischerweise werden vor der Bildung der Emulsion die wasserlöslichen Bestandteile in der Wasserphase gelöst und die wasserunlöslichen Bestandteile werden mit der Ölphase kombiniert. Typischerweise werden die Bestandteile unter Mischen und erforderlichenfalls Wärmezufuhr kombiniert, bis gleichmäßige, homogene Phasen gebildet werden. Die beiden Phasen werden dann unter Zugabe der Emulgatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kombiniert, um ein topisches Präparat auf Emulsions- oder Mikroemulsionsbasis zu bilden.
Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet können unschwer feststellen, ob ein spezielles aktives Mittel wasserlöslich oder wasserunlöslich ist und deshalb in die Wasserphase oder Ölphase der Emulsion eingeschlossen werden sollte. Ob das topische Präparat auf einer Emulsion oder einer Mikroemulsion basieren wird, ist gleichermaßen mehr oder weniger eine ästhetische Entscheidung auf Grundlage dessen, ob ein milchiges, opakes Produkt erwünscht ist oder ob eine klare gelähnliche Mikroemulsion bevorzugt ist. Bei der Wahl der Produktform der Mikroemulsion sollte eine potentielle Hautreizung aufgrund der Verwendung erhöhter Emulgatorniveaus in Betracht gezogen werden.
Die topischen Präparate der vorliegenden Erfindung schließen deshalb eines oder mehrere der oben aufgeführten aktiven Mittel ein. Solche Bestandteile können in einem Niveau von etwa 0,5 Prozent bis etwa 30 Prozent Gew./Gew. und vorzugsweise von etwa 5 Prozent bis etwa 20 Prozent Gew./Gew. vorliegen.
Wie oben festgestellt, können Tenside des anionischen Typs, nicht-ionischen Typs, amphoteren Typs und Mischungen davon als aktive Mittel eingesetzt werden. Geeignete anionische Detergentien schließen Natriumlaurylsulfat, Natriumoleylsuccinat, Ammoniumlaurylsulfosuccinat, Natriumlaurylethersulfat, Ammoniumlaurylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Triethanolamindodecylbenzolsulfonat, Natrium-N-lauroylsarcosinat, Natriumlaurethsulfat, Triethanolaminlaurylsulfat und dgl. ein.
Geeignete amphotere oder ampholytische Detergenzien schließen N-Lauryl-N'- carboxymethyl-N-(2-hydroxyethyl)ethylendiamin, Cocobetain, die Miranol-Verbindungen in US-A-2,528,378 und US-A-2,781,354, Cocoamidopropylhydroxysultain, Lauroamphodiacetat, Cocoamidopropylbetain und dgl. ein. Andere geeignete amphotere Detergenzien schließen die quaternären Cycloimidate, Betaine und Sultaine ein, die in US-A-3,964,500 offenbart werden. Nicht-ionische Tenside schließen Polysorbat 20, Laurylamid-DEA, Sucrosemonococoat und dgl. ein. Kationische Detergenzien, wie z. B. Behenalkoniumchlorid, Quaternium-26, Cetrimoniumchlorid und dgl., können ebenfalls eingesetzt werden.
Unter den bevorzugten Weichmachern, welche bei den topischen Präparaten der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind die von US-A-5,302,377 offenbarten Polyalkoxylat-Fettalkohol-Diester und -Triester von aliphatischen und aromatischen Dicarbonsäuren und Tricarbonsäuren. Besonders bevorzugt sind die polyalkoxylierten Fettalkohol-Triester von Citronensäure, erhältlich von Croda, Inc., Parsippany, New Jersey.
Unter den bevorzugten UV-Absorbern, welche bei den topischen Präparaten der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind die im wesentlichen wasserlöslichen kationischen UV-absorbierenden Verbindungen, die von US-A-5,633,403 offenbart werden. Besonders bevorzugte Produkte sind ebenfalls erhältlich von Croda, Inc., Parsippany, New Jersey.
Die topischen Präparate der vorliegenden Erfindung können neben dem Einschluß von einem oder mehreren aktiven Bestandteil(en) in einer Öl-in-Wasser-Emulsion oder -Mikroemulsion auch Färbemittel, Duftstoffe, Proteine, Salze, Konservierungsstoffe, etherische Öle und dgl. einschließen. Diese zusätzlichen Komponenten können in verschiedenen Mengen zugesetzt werden, wie auf dem Gebiet der kosmetischen Formulierungen wohlbekannt. Solche Bestandteile müssen nicht vor der Emulsionsbildung zugesetzt werden, sondern können stattdessen mit der Emulsion unter Mischen und erforderlichenfalls Wärmezufuhr kombiniert werden, bis ein gleichmäßiges homogenes Produkt gebildet wird.
Die folgenden nicht-beschränkenden Beispiele, die hier unten angegeben werden, erläutern bestimmte Aspekte der vorliegenden Erfindung. Sie sollen nicht als Beschränkung des Umfangs und der Art der vorliegenden Erfindung angesehen werden.

BEISPIELE

Beispiel 1 - Herstellung von Laurylphosphat

Ein 2000-ml-Vierhalsrundkolben wurde mit 131,6 g (3,0 Mol) Laurylalkohol beschickt. Das Material wurde auf 65ºC erwärmt und 236 g (1,0 Mol) Phosphorpentoxid (P&sub2;O&sub5;) wurden unter Rühren zugegeben. Die Mischung wurde vier Stunden lang reagieren gelassen. Das Endprodukt wurde abgekühlt und als Laurylphosphat mit einem Säurewert von 234 mg KOH, einem Diester-Gehalt von 50,1 Prozent und einem Monoester-Gehalt von 39,8 Prozent gewonnen.

Beispiel 2 - Herstellung von PEG-5-Behenylphosphat

Ethylenoxid wurde in 596,8 g Behenylalkohol in Gegenwart von Kaliumhydroxid-Katalysator eingeblasen, bis 5 Mol Ethylenoxid pro Mol Behenylalkohol zugegeben worden waren, wodurch ein grauweißer Feststoff (PEG-5-Behenylalkoholether) als Hauptprodukt erhalten wurde.
Ein Vierhalskolben wurde mit 920,26 g (3,0 Mol) des PEG-5-Behenylethers beschickt und das Material auf 65ºC erwärmt, gefolgt von der Zugabe von 78,9 g P&sub2;O&sub5; unter Rühren. Die Reaktionsmischung wurde vier Stunden lang rühren gelassen. Das Endprodukt wurde als PEG-5-Behenylphosphat mit einem Säurewert von 126,5 mg KOH, einem Diester-Gehalt von 61 Prozent und einem Monoester-Gehalt von 37,4 Prozent gewonnen.

Beispiel 3 - Herstellung einer PEG-5-Behenylphosphat-Laurylphosphat- Emulgatorzusammensetzung

Zu einem gerührten Gefäß wurden 60 Prozent Gew./Gew, des PEG-5-Behenylphosphats von Beispiel 2 und 40 Prozent Gew./Gew. des Laurylphosphats von Beispiel 1 zugegeben. Der Gefäßinhalt wurde auf 70ºC erwärmt und 30 Minuten lang mischen gelassen und dann als Mischung von Mono- und Diphosphatestern von PEG-5-Behenylalkohol und Laurylalkohol mit einem Säurewert von 169,5 mg KOH gewonnen.
Emulsionen vom Hautbefeuchtungstyp, die unter Verwendung der Emulgatorzusammensetzung von Beispiel 3 hergestellt worden waren, demonstrierten höhere Viskosität und bessere Stabilität als eine äquivalente Emulsion, die mit einem Übergewicht des Monoesters von Laurylphosphat formuliert worden war.
Wie nun unschwer ersichtlich, stellt die vorliegende Erfindung Emulgatorzusammensetzungen bereit, die zur Bildung von Öl-in-Wasser-Emulsionen mit einzigartigen Eigenschaften hinsichtlich Viskosität, Rheologie und Stabilität in der Lage sind. Die wünschenswerte Flockbarkeit der Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung erfüllt auch ein lange bestehendes und bisher ungestilltes Bedürfnis für Öl-in- Wasser-Emulgatorzusammensetzungen.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform sollte als Erläuterung und nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung wie sie durch die Ansprüche definiert ist betrachtet werden. Zahlreiche Variationen und Kombinationen der oben beschriebenen Merkmale können eingesetzt werden, ohne über die vorliegende Erfindung hinauszugehen.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Emulgatorzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eignen sich zur Herstellung der Emulsions- und Mikroemulsionszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, welche wiederum zur Formulierung von topischen kosmetischen Präparaten, Haut- und Haarpflegeprodukten geeignet sind.

Claims

1. Öl-in-Wasser-Emulgatorzusammensetzung, bestehend im wesentlichen aus:

zwischen 20 und 80 Gew.-% von Mischungen von Mono- und Diesterphosphaten von alkoxylierten Fettalkoholen, die zwischen 12 und 22 Kohlenstoffatome enthalten und mit zwischen 1 bis 50 Mol eines Alkylenoxids, ausgewählt aus einer Gruppe, die aus Ethylenoxid, Propylenoxid und Mischungen davon besteht, alkoxyliert sind, wobei das Mono- und Diester-Verhältnis zwischen 20 : 80 und 80 : 20 liegt, und

zwischen 80 und 20 Gew.-% von Mischungen von Mono- und Diesterphosphaten von nicht-alkoxylierten Fettalkoholen, die zwischen 12 und 22 Kohlenstoffatome enthalten, wobei das Mono- und Diester-Verhältnis zwischen 20 : 80 und 80 : 20 liegt.

2. Emulgatorzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkohole 14 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten.

3. Emulgatorzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der alkoxylierte Fettalkohol mit zwischen 2 und 20 Mol eines Alkylenoxids alkoxyliert ist.

4. Emulgatorzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Monoesterphosphaten zu Diesterphosphaten für die alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatester zwischen 30 : 70 und 70 : 30 liegt.

5. Emulgatorzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Monoesterphosphaten zu Diesterphosphaten für die nicht-alkoxylierten Fettalkohol-Phosphatester zwischen 30 : 70 und 70 : 30 liegt.

6. Emulgierende Wachszusammensetzung, gekennzeichnet durch etwa 5 bis etwa 90 Gew.-% der Emulgatorzusammensetzung nach Anspruch 1, gemischt mit einem Fettalkohol, der zwischen 12 und 22 Kohlenstoffatome enthält.

7. Emulgierendes Wachs nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fettalkohol zwischen 14 und 20 Kohlenstoffatome enthält.

8. Emulgierende Wachszusammensetzung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch bis zu 15 Gew.-% der Emulgatorzusammensetzung.

9. Öl-in-Wasser-Emulsion, gekennzeichnet durch eine Ölphase, eine Wasserphase und eine wirksame Menge der Emulgatorzusammensetzung nach Anspruch 1 zur Bildung einer Emulsion der Öl- und Wasserphasen.

10. Öl-in-Wasser-Emulsion nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch einen oder mehrere aktive(n) Bestandteil(e), der/die aus der Gruppe bestehend aus UV- Absorbern, wässerigen Beleuchtungsmitteln, öligen Befeuchtüngsmitteln, Verdickungsmitteln, sekundären anderen Emulgatoren als den genannten Mono- und Diesterphosphaten der alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkohole, Antiseptika, Deodorantien, Netzmitteln, viskositätsverändernden Mitteln, proteinverringernden Mitteln und proteinhydrolysierenden Mitteln ausgewählt ist/sind.

11. Öl-in-Wasser-Emulsion nach Anspruch 10, worin die sekundären anderen Emulgatoren als die genannten Mono- und Diesterphosphate der alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkohole ein oder mehrere Detergens-Tensid(e) umfassen, das/die aus der Gruppe bestehend aus anionischen Detergentien, kationischen Detergentien, nicht-ionischen Detergentien und amphoteren Detergentien ausgewählt ist/sind.

12. Öl-in-Wasser-Zusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der eine oder die mehreren aktive(n) Bestandteil(e) in einer Menge bis zu 30% Gew./Gew. der Zusammensetzung vorliegt/vorliegen.

13. Öl-in-Wasser-Emulsion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgatorzusammensetzung in einem Niveau von 20 Gew.-% der Ölphase vorliegt.

14. Öl-in-Wasser-Mikroemulsion, gekennzeichnet durch eine Ölphase, eine Wasserphase und eine wirksame Menge der Emulgatorzusammensetzung nach Anspruch 1 zur Bildung einer Mikroemulsion der Öl-in-Wasser-Phasen.

15. Öl-in-Wasser-Mikroemulsion nach Anspruch 14, ferner gekennzeichnet durch einen oder mehrere aktive(n) Bestandteil(e), der/die aus der Gruppe bestehend aus UV- Absorbern, wässerigen Befeuchtungsmitteln, öligen Befeuchtungsmitteln, Verdickungsmitteln, sekundären anderen Emulgatoren als den genannten Mono- und Diesterphosphaten der alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkohole, Antiseptika, Deodorantien, Netzmitteln, viskositätsverändernden Mitteln, proteinverringernden Mitteln und proteinhydrolysierenden Mitteln ausgewählt ist/sind.

16. Öl-in-Wasser-Mikroemulsion nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundären anderen Emulgatoren als die genannten Mono- und Diesterphosphate der alkoxylierten und nicht-alkoxylierten Fettalkohole ein oder mehrere Detergens- Tensid(e) umfassen, das/die aus der Gruppe bestehend aus anionischen Detergentien, kationischen Detergentien, nicht-ionischen Detergentien und amphoteren Detergentien ausgewählt ist/sind.

17. Öl-in-Wasser-Mikroemulsion nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der eine oder die mehreren aktive(r) Bestandteil(e) in einer Menge bis zu 30% Gew./Gew. der Zusammensetzung vorliegt/vorliegen.

18. Öl-in-Wasser-Mikroemulsion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgatorzusammensetzung in einem Niveau zwischen 100 und 300 Gew.-% der Ölphase vorliegt.