JP6585629B2

JP6585629B2 - 水性界面活性剤組成物

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Publication number: JP6585629B2
Application number: JP2016567144A
Authority: JP
Inventors: マックス，エファ; ベーラー，アンスガー
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: AR099237A1; ES2667168T3; PL2902010T3; EP2902010B1; WO2015117840A1; KR102348889B1; US20170007523A1; BR112016018065B1; EP2902010A1; KR20160115979A; CN105934236B; CN105934236A; US10736832B2; JP2017505342A; US20180338898A1; BR112016018065A2

Description

本発明は、一定含量のα-スルホ脂肪酸二塩及び特定のアルキル又はアルケニルオリゴグリコシドを有する水性界面活性剤組成物に関する。

アニオン性界面活性剤は、洗剤及び洗浄剤において使用されているのを別にしても、最も広まっている界面活性化合物の一部であり、また、化粧品の分野においても広範な目的で使用されている。特に化粧品において使用される慣用的なアニオン性界面活性剤は、アルキルエーテルサルフェート(アルキルポリエーテルサルフェート、脂肪族アルコールポリグリコールエーテルサルフェート(略してエーテルサルフェートともいう))の塩である。それらは、強力な発泡能力、高い清浄化力、硬度及び油脂(grease)に対する低感受性を特徴とし、例えば毛髪用シャンプー、フォーム又はシャワーバスなどの化粧品を製造するために広範に使用されるが、また、手による食器洗い用洗剤においても使用される。

多くの現在の用途のために、良好な界面活性効果は別として、さらなる要件がアニオン性界面活性剤に課される。特に化粧品においては、高い皮膚科学的適合性が要求される。さらに、水への妥当な溶解性、化粧品において使用される活性成分及び助剤のできるだけ多くとの良好な適合性、良好な発泡能力及び良好な増粘性が一般に望ましい。さらに、少なくとも部分的に、生物供給源、また、特に再生可能な原料から生産できるアニオン性界面活性剤に対するニーズがある。さらに、アルコキシル化された基をもたず、したがって、特に、それらの生産のためのエチレンオキシドの使用を不要にする界面活性剤に対するニーズもある。

DE-A-38,27,778は、ペースト状の洗剤及び洗浄剤を記載している。ここでは、アルキルグルコシド及びα-スルホ脂肪酸二塩を含む水性ペーストが使用されている。ここで、C_12/14-アルキルグルコシドの、C_16/18-脂肪酸(タロー脂肪酸)をベースとしたα-スルホ脂肪酸二塩との組合せが好ましい。例えば第3段落、12〜19行目及び実施例1を参照されたい。目的とする使用として、この文献は、第5段落、16〜22行目に洗剤及び洗浄剤を具体的に指定しており、これは、皿などの硬質表面を有する対象の手での洗浄、及び、手又は洗濯機による布地の洗濯に関するものであることを表している。

DE-A-38,27,778

本発明の目的は、優れた発泡能力、特に初期の発泡挙動を特徴とする、アルキル又はアルケニルオリゴグリコシドを含有する水性界面活性剤組成物を提供することであった。初期の発泡挙動は、洗浄又は身繕いの間に皮膚と接触するが、次いで再度洗い落とされる製品(例えば、シャワー用ジェル、シャワー用配合物、シャンプー、液状せっけん等)を意味するものと理解される、いわゆる濯ぎ落とし製品のために、非常に重要な役割を果たす。この分野では、できるだけ大きい泡体積が望ましい。

水性界面活性剤組成物は、さらに、酸性pH範囲とアルカリpH範囲の両方において加水分解安定性を有し、且つ、エチレンオキシド若しくはプロピレンオキシド構築ブロック又は硫酸基を含む構成成分をできるだけ含まないものでなければならない。

さらに、水性界面活性剤組成物は、適度に高い粘度に容易に増粘することができるか、又は、それら自体、すでに適度に高い粘度を有していなければならない。本発明において、適度に高い粘度は、1000mPas以上の値、特に2000〜8000mPasの範囲の値(20℃、12rpm、スピンドルセットRV02〜07(粘度範囲に応じてスピンドルを選択)でブルックフィールドRV実験室用レオメーターを使用して測定)を意味するものと理解される。公知のように、「mPas」はミリパスカル・秒を意味する。

水性界面活性剤組成物は、また、どんな種類の視覚的変化(例えば、濁り、相分離など)を起こすこともなく、且つ、粘度変化、又は化学組成の変化を生じることもなく、室温(23℃)で少なくとも8週間超の保存安定性も有していなければならない。

本発明は、最初に、
・一般式(I)
R¹CH(SO₃M¹)COOM² (I)
(式中、基R¹は、6〜16個の炭素原子を有する直鎖状若しくは分枝状アルキル又はアルケニル基であり、基M¹及びM²は、互いに独立に、H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、アンモニウム及びアルカノールアミンの群から選択される)
の1種以上のα-スルホ脂肪酸二塩(A)、
・一般式(II)
R²O-[G]_p (II)
(式中、R²は、8〜18個の炭素原子を有するアルキル及び/又はアルケニル基であり、Gは、5又は6個の炭素原子を有する糖基であり、pは、1〜10の数である)
の1種以上のアルキルグリコシド(B)、
・水
を含む水性界面活性剤組成物であって、以下の条件:
・化合物(A)に関して、基R¹が14個以上の炭素原子を有するアルキル又はアルケニル基である化合物(A)の割合が、水性界面活性剤組成物中の化合物(A)の全量に対して20重量%以下であり;
・化合物(B)に関して、基R²が15個以上の炭素原子を有するアルキル又はアルケニル基である化合物(B)の割合が、水性界面活性剤組成物中の化合物(B)の全量に対して5重量%以下であり;
・水性界面活性剤組成物が、一般式(V)
R⁵CH(SO₃M⁵)COOR⁶ (V)
(式中、基R⁵は、6〜18個の炭素原子を有する直鎖状若しくは分枝状アルキル又はアルケニル基であり、基R⁶は、1〜20個の炭素原子を有する直鎖状若しくは分枝状アルキル又はアルケニル基であり、基R⁶は、必然的に、3個超の炭素原子のものだけアルケニル基であってよく又は分岐していてよく、基M⁵は、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、アンモニウム及びアルカノールアミンの群から選択される)
の1種以上のエステルスルホン酸塩(E)を含む場合、化合物(A)が、化合物(A)及び(E)の合計に対して50重量%以上まで、特に90重量%以上まで存在しなければならず;
・水性界面活性剤組成物中の化合物(A):(B)の重量比が、0.6:1〜1:0.6の範囲である
が適用される、水性界面活性剤組成物を提供する。

化合物(A)
本発明においてα-スルホ脂肪酸二塩と称する化合物(A)は、本発明による水性界面活性剤組成物に必須である。それらは上記式(I)
R¹CH(SO₃M¹)COOM² (I)
を有し、式中、基R¹は、6〜16個の炭素原子を有する直鎖状若しくは分枝状アルキル又はアルケニル基であり、基M¹及びM²は、互いに独立に、H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、アンモニウム及びアルカノールアミンの群から選択される。化合物(A)に関して、基R¹が14個以上の炭素原子を有するアルキル又はアルケニル基である化合物(A)の割合が、水性界面活性剤組成物中の化合物(A)の全量に対して20重量%以下であるという条件がやはり適用される。

一実施形態では、基R¹がアルケニル基である水性界面活性剤組成物中の化合物(A)の割合が、化合物(A)の全量に対してが3重量%以下であるという条件が適用される。

好ましい実施形態では、式(I)の基R¹は、10〜16個の炭素原子を有する飽和直鎖状基を意味し、化合物(A)に関して、基R¹がデシル及び/又はドデシル基である化合物(A)の割合が化合物(A)の全量に対して90重量%以上である。

好ましくは、式(I)中の基M¹及びM²は、Naである。

化合物(A)は、当業者に適切に公知であるすべての方法によって調製することができる。ここで、特に好ましい調製方法は、対応するカルボン酸の硫酸化である。ここで、対応するカルボン酸、特に対応する脂肪酸をガス状三酸化硫黄と反応させる。この三酸化硫黄は、好ましくは、脂肪酸に対するSO₃のモル比が1.0:1〜1.1:1の範囲となるような量で使用される。次いで、酸性の硫酸化生成物であるこの方法で得られる粗生成物を、部分的に又は完全に中和する。水性NaOHで完全に中和することが好ましい。望むなら、精製ステップ及び/又は漂白(生成物の望ましい浅い色を調整するために)を施すことも可能である。

特に好ましい実施形態では、化合物(A)は工業用グレードの形態で使用する。これは、対応するカルボン酸、特に天然の脂肪酸がガス状三酸化硫黄で硫酸化され、その結果として、得られる酸性の硫酸化生成物の部分的又は完全な中和に続いて、化合物(A)、(C)及び(D)の混合物がもたらされることを意味する。反応パラメーター(特に、カルボン酸と三酸化硫黄のモル比、また反応温度も)の対応する調整によって、化合物(A)、(C)及び(D)の比を制御することができる。化合物(C)及び(D)は、以下の「好ましい実施形態」の章で説明する。

本発明において、以下の組成:
・ (A)の含量は60〜100重量%の範囲であり、
・ (C)の含量は0〜20重量%の範囲であり、
・ (D)の含量は0〜20重量%の範囲である、
を有するα-スルホ脂肪酸二塩のそれらの工業用グレード混合物が好ましい。但し、この混合物中の成分(A)、(C)及び(D)の合計は100重量%である。

以下の組成:
・ (A)の含量は70〜80重量%の範囲であり、
・ (C)の含量は10〜15重量%の範囲であり、
・ (D)の含量は10〜15重量%の範囲である、
を有するそれらの工業用グレード混合物が特に好ましい。但し、この混合物中の成分(A)、(C)及び(D)の合計は100重量%である。

化合物(B)
本発明においてアルキルグリコシドと称される化合物(B)は、本発明による水性界面活性剤組成物に必須である。それらは上記式(II)
R²O-[G]_p (II)
(式中、R²は、8〜18個の炭素原子を有するアルキル及び/又はアルケニル基であり、Gは、5又は6個の炭素原子を有する糖基であり、pは、1〜10の数である)を有する。化合物(B)に関して、基R²が15個以上の炭素原子を有するアルキル又はアルケニル基である化合物(B)の割合が、水性界面活性剤組成物中の化合物(B)の全量に対して5重量%以下であるという条件が、やはり適用される。

アルキルグリコシド(以下でAPGs(単数:APG)とも称される)という化合物(B)の呼び方は、化合物(B)の単に言語的に簡単な呼び方に役立つものであり、構造的に限定するものと理解すべきではないことをはっきり述べることができる。したがって、化合物(B)の式による定義において、基R²はアルキル又はアルケニル基を意味することができ、また、(添え字pが示すように)それらは、アルキル又はアルケニルオリゴグリコシドであってよいことは明らかである。

ここで特許請求される形態のAPGsは、調製有機化学の対応する方法により得ることができる。APGsは、5若しくは6個の炭素原子を有するアルドース又はケトースから誘導することができる。APGsは、グルコースから誘導することが好ましい。

一般式(II)の添え字の数pは、オリゴマー化度(DP度=重合度)を表す。APGsのオリゴマー化度は1〜10、好ましくは1〜6である。個々のAPG分子のpは常に整数でなければならないが、ここでは、特に1〜6の範囲の値を想定しており、それらの個々のp値が異なる、異なるAPG分子の混合物であるAPGについての値pは、たいていの場合割合である分析的に決定される計算されたパラメーターである。1.1〜3.0の範囲の平均オリゴマー化度pを有するAPGsを使用することが好ましい。この関連で、その平均オリゴマー化度が2未満であり、好ましくは1.1〜1.8の範囲、特に1.2〜1.7の範囲であるAPGsが特に好ましい。

ここで、平均オリゴマー化度は、モノグラフK. Hill, W. von Rybinski, G. Stoll “Alkyl Polyglycosides. Technology, Properties and Applications" (VCH-Verlagsgesellschft、1996年)の「重合度」の節(この本の11〜12頁を比較されたい)において定義されているような意味で理解されるものとする:そこでは、「アルコール基と結合しているグリコース(glycose)単位の平均数が、(平均)重合度(DP)と説明される」と記載されている。1.3のDP度を有するAOPGのドデシルグリコシドオリゴマーの典型的な分布を記載している説明のための図2において、平均DP度も、やはり対応する数式で説明されている。

基R²は、好ましくは、4〜11個の炭素原子、好ましくは8〜10個の炭素原子を有する第一級アルコールから誘導される。適切な基R²の典型的な例は、ブチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ウンデシル、ドデシル及びミリスチルである。それらは、例えば、工業用グレード脂肪酸メチルエステルの水素化で、又はレーレン(Roelen)のオキソ合成の際のアルデヒドの水素化の過程で得られるような、飽和脂肪族アルコール、ブタノール-1、カプロンアルコール(ヘキサノール-1)、カプリルアルコール(オクタノール-1)、カプリンアルコール(デカノール-1)、ウンデカノール-1、ラウリルアルコール(ドデカノール-1)及びミリスチルアルコール(テトラデカノール-1)から誘導される。

グルコースから誘導され、基R²が8〜12個の炭素原子を有する飽和アルキル基であり、1.1〜3の範囲、特に1.2〜1.8の範囲、特に好ましくは1.2〜1.7の範囲の平均オリゴマー化度を有するAPGsが好ましい。これらのAPGsは、例えば、酸触媒作用下で、糖、特にグルコースを脂肪族アルコール混合物と反応させることによって調製することができる。使用される脂肪酸混合物は、好ましくは、主にオクタノール-1及びデカノール-1を含み、また、少量のドデカノール-1も含む、工業用グレードC_8〜18ココナツ脂肪族アルコールの蒸留分離の際に生成する前留分である。

好ましい実施形態
一実施形態では、本発明による水性界面活性剤組成物は、化合物(A)、(B)及び水の他に、一般式(III)
R⁴COOM³ (III)
の1種以上の化合物(C)を追加的に含む。

式(III)では、基R⁴は、7〜17個の炭素原子を有する直鎖状若しくは分枝状アルキル又はアルケニル基であり、基M³は、H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、アンモニウム及びアルカノールアミンの群から選択される。

一実施形態では、本発明による水性界面活性剤組成物は、化合物(A)、(B)及び水の他に、一般式(IV)
(M⁴)₂SO₄ (IV)
(式中、M⁴は、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、アンモニウム及びアルカノールアミンの群から選択される)
の1種以上の硫酸の無機塩(D)を追加的に含む。

化合物(A)の基M¹及びM²、化合物(C)の基M³及び化合物(D)の基M⁴は、アルカノールアミンであってよい。この関連で、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン及びモノイソプロパノールアミンが特に好ましい。

好ましい実施形態では、本発明による水性界面活性剤組成物は、化合物(A)、(B)、(C)及び(D)を含む。ここで、化合物(A)のM¹及びM²、化合物(C)の基M³及び化合物(D)の基M⁴が、Na(ナトリウム)の意味を有する場合が特に好ましい。

一実施形態では、組成物中の化合物(A)及び(B)の含量は、全組成物に対して少なくとも1重量%である。組成物中の化合物(A)及び(B)の含量が、全組成物に対して5〜50重量%の範囲、特に5〜20重量%の範囲、特に好ましくは8〜12重量%の範囲であることが好ましい。

上で説明した通り、水性界面活性剤組成物中の化合物(A):(B)の重量比は、0.6:1〜1:0.6の範囲である。好ましくは、水性界面活性剤組成物中の化合物(A):(B)の重量比は、0.7:1〜1:0.7の範囲、特に、0.8:1〜1:0.8の範囲である。0.9:1〜1:0.9の範囲が極めて特に好ましい。

一実施形態では、組成物のpHは、4.3〜5.8の範囲である。

水性界面活性剤組成物の粘度は、ブルックフィールドRV実験室用レオメーターを使用して20℃、12rpm、スピンドルセットRV 02〜07(粘度範囲に応じてスピンドルを選択)で測定して、好ましくは1000mPas以上である。

望むなら、本発明による水性界面活性剤組成物は、構造に関して、上記化合物(A)、(B)、(D)又は(E)に属さない1種以上の他の界面活性剤を追加的に含むことができる。これらの界面活性剤はアニオン性、カチオン性、ノニオン性又は両性の界面活性剤であってよい。

組成物の使用
本発明の他の主題は、化粧品のための上記組成物の使用である。

化粧品に関しては、ここでとりわけ、毛髪用シャンプー、シャワー用ジェル、せっけん、合成洗剤、ウォッシングペースト、ウォッシングローション、スクラブ製剤、フォームバス、オイルバス、シャワーバス、シェービングフォーム、シェービングローション、シェービングクリーム及びデンタルケア製品(例えば練り歯磨き、口腔洗浄薬など)の形態で存在するものが特に好ましい。

使用した物質
SFA-I:天然C_12/14脂肪酸をベースとした工業用グレードのα-スルホ脂肪酸二塩;組成:74重量%2-スルホラウリン酸二ナトリウム、13重量%ラウリン酸ナトリウム、11重量%硫酸ナトリウム、2重量%水。ここで「ラウリン酸塩(laurate)」という用語は、もとにある天然脂肪酸の混合物のC12/14比が70:30であることを意味する。有効成分含量(二塩に対して)74重量%
APG-I:標準的な市販のC₁₂〜C₁₆-脂肪族アルコールグリコシド、有効成分含量:50〜53重量%、水の割合:47〜50重量%、pH約11.5〜12.5(Planatacare 1200 UP、BASF BPCN)

測定及び試験方法
初期発泡挙動の判定:
初期発泡挙動を試験(ローター発泡法)するために、標準的な市販の測定装置を使用した(Sita泡試験器R 2000)。このために、まず、界面活性剤水溶液を以下のように調製した:試験しようとする各試料の1gの有効成分(使用した試料はSFA-I若しくはAPG-I又はこれらの物質の混合物であった。以下を参照されたい;SFA-Iの場合、有効成分含量は(上述したように)、二塩含量を意味するものと理解される)を、20℃で、ドイツ硬度で15°の硬度(2.673mmolのCaCO₃に相当する)を有する1リットルの水に溶解した。溶液のpHを、HClで5.5に調整した。この方法で調製した溶液を30℃に加熱した。

測定:250mlの加熱したリザーバーを測定装置に移し、1300回転/分の速度で10秒間発泡させ、次いで存在する泡の体積を確認し(mlで)、次いで、さらに10秒間発泡させ、次いで存在する泡体積を確認する(mlで)等を行った。すなわち、発泡の間、泡レベルを10秒ごとに決定した。80秒間の発泡時間の後、測定を終了した。測定を、各試料について3回繰り返した。それぞれの場合、同じバッチからの新鮮な溶液を使用した。40、60及び80秒後の測定の結果を、これらの3回の測定による平均値として示した(表を参照されたい)。

実施例
実施例1
SFA-IとAGP-Iの混合物を使用した。SFA-I及びAGP-Iのそれぞれの有効成分の重量比を1:1の値に調整した。この実験手順を、「初期発泡挙動の判定」のもとで上記したように実施した。実験データは表1に見ることができる。

比較例1:
SFA-Iのみを使用した。この実験手順を、「初期発泡挙動の判定」のもとで上記したように実施した。実験データは表1に見ることができる。

比較例2:
APG-Iのみを使用した。この実験手順を、「初期発泡挙動の判定」のもとで上記したように実施した。実験データは表1に見ることができる。

比較例3:
SFA-IとAGP-Iの混合物を使用した。SFA-I及びAGP-Iのそれぞれの有効成分の重量比を3:1の値に調整した。この実験手順を、「初期発泡挙動の判定」のもとで上記したように実施した。実験データは表1に見ることができる。

比較例4:
SFA-IとAGP-Iの混合物を使用した。SFA-I及びAGP-Iのそれぞれの有効成分の重量比を1:3の値に調整した。この実験手順を、「初期発泡挙動の判定」のもとで上記したように実施した。実験データは表1に見ることができる。

表から、本発明による混合物(実施例1によって実証されている)を、非常に優れた発泡挙動を得るために使用できることが明らかである。個々の界面活性剤だけ、すなわち、SFA-Iだけ、又はAPG-Iだけをそれぞれの場合使用した比較例1及び2と比較すると、驚くべきことに、発泡挙動の相乗効果があることが教示される。比較例3及び4は、本発明による範囲を外れて、界面活性剤SFA-IとSFA-IIの混合物が不十分な発泡挙動をみせることを示している。

Claims

・一般式(I)
R¹CH(SO₃M¹)COOM² (I)
(式中、基R¹は、6〜16個の炭素原子を有する直鎖状若しくは分枝状アルキル又はアルケニル基であり、基M¹及びM²は、互いに独立に、H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、アンモニウム及びアルカノールアミンの群から選択される)
の1種以上のα-スルホ脂肪酸二塩(A)、
・一般式(II)
R²O-[G]_p (II)
(式中、R²は、8〜18個の炭素原子を有するアルキル及び/又はアルケニル基であり、Gは、5又は6個の炭素原子を有する糖基であり、pは、1〜10の数である)
の1種以上のアルキルグリコシド(B)、
・水
を含む水性界面活性剤組成物であって、以下の条件:
化合物(A)に関して、基R¹が14個以上の炭素原子を有するアルキル又はアルケニル基である化合物(A)の割合が、水性界面活性剤組成物中の化合物(A)の全量に対して20重量%以下であり;
化合物(B)に関して、基R²が15個以上の炭素原子を有するアルキル又はアルケニル基である化合物(B)の割合が、水性界面活性剤組成物中の化合物(B)の全量に対して5重量%以下であり;
水性界面活性剤組成物が、一般式(V)
R⁵CH(SO₃M⁵)COOR⁶ (V)
(式中、基R⁵は、6〜18個の炭素原子を有する直鎖状若しくは分枝状アルキル又はアルケニル基であり、基R⁶は、1〜20個の炭素原子を有する直鎖状若しくは分枝状アルキル又はアルケニル基であり、基R⁶は、3個超の炭素原子のものだけアルケニル基であってよく又は分岐していてよく、基M⁵は、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、アンモニウム及びアルカノールアミンの群から選択される)
の1種以上のエステルスルホン酸塩(E)を含む場合、化合物(A)が、化合物(A)及び(E)の合計に対して50重量%以上まで存在しなければならず;
水性界面活性剤組成物中の化合物(A):(B)の重量比が、0.6:1〜1:0.6の範囲である
が適用される、前記水性界面活性剤組成物。
基M¹及びM²がNaである、請求項1に記載の組成物。
一般式(III)
R⁴COOM³ (III)
(式中、基R⁴は、7〜19個の炭素原子を有する直鎖状若しくは分枝状アルキル又はアルケニル基であり、基M³は、H、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、アンモニウム及びアルカノールアミンの群から選択される)
の1種以上の化合物(C)を追加的に含む、請求項1又は2に記載の組成物。
一般式(IV)
(M⁴)₂SO₄ (IV)
(式中、M⁴は、Li、Na、K、Ca/2、Mg/2、アンモニウム及びアルカノールアミンの群から選択される)
の1種以上の硫酸の無機塩(D)を追加的に含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の組成物。
組成物のpHが、4.3〜5.8の範囲である、請求項1から4のいずれか一項に記載の組成物。
化粧品のための、請求項1から5のいずれか一項に記載の組成物の使用。
毛髪用シャンプー、シャワー用ジェル、せっけん、合成洗剤、ウォッシングペースト、ウォッシングローション、スクラブ製剤、フォームバス、オイルバス、シャワーバス、シェービングフォーム、シェービングローション及びシェービングクリームの形態の化粧品のための、請求項6に記載の組成物の使用。