制備總脂肪物質含量低的塊狀洗滌組合物的方法

專利名稱：制備總脂肪物質含量低的塊狀洗滌組合物的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于人體或織物洗滌的肥皂/塊狀洗滌劑的增效組合物。本發明尤其涉及一種改進的塊狀洗滌劑組合物，其總脂肪物質(TFM)含量低，具有優良的手感和物理性質。本發明更進一步涉及該肥皂/塊狀洗滌劑的制備方法，特別是制備總脂肪物質含量低的塊狀洗滌劑的改進方法。
傳統的塊狀洗滌劑，如用于人體洗滌的肥皂，包含重量百分數超過約70％的TFM，其余為水(大約為10-20％)和其他組分，如色素、香料、防腐劑等等。該組合物中也含有少量的結構劑和填料，以在保持該塊所需硬度的同時取代該塊中的一些肥皂。一些已知的填料包括淀粉、高嶺土和滑石。
包含低于35％水分的非研制硬肥皂也是可以得到的，這些肥皂塊的TFM含量大約為30-65％。使用不溶的顆粒物質和/或易溶的硅酸鹽，可以使TFM含量降低。
一般情況下，研制塊的水含量為大約8-15％，而非研制塊的水含量為大約20-35％。
瑞士專利226570(1943)描述了將膠態氧化鋁水合物與“粉狀肥皂麥芽汁塊(wort roots)”以及萘磺酸鈉鹽混合的方法。膠態氧化鋁凝膠在水中會生成一種可以包裝出售的均相硬物質，然而這指的是一種澆鑄塊。
IN176384中公開了一種TFM含量低的洗滌劑組合物，通過引入最高至20％的膠態氫氧化鋁(A-凝膠)而使組合物的水/TFM比例高卻不影響該塊硬度、洗凈度和起泡性能。A-凝膠/TFM的結合可以使塊狀洗滌劑制備時用較少量的TFM就達到較高的水含量。該申請也公開了一種方法，其中可以通過氫氧化鋁和TFM的均衡地結合使用而制備一種TFM含量低、水含量高，但具有令人滿意的硬度的塊狀洗滌劑。該申請教導了通過將脂肪酸或活性洗滌劑的酸前體與含鋁堿性物質如鋁酸鈉進行反應而原位生成膠態氧化鋁水合物，然后模壓成塊。
在該方法中，盡管公開的A-凝膠的濃度最高為20重量％，但該發明的闡述局限于將7.5重量％的A-凝膠與40％的TFM，以及另外的一種結構劑，如5重量％的堿性硅酸鹽結合使用。
現在，人們已經發現當A-凝膠的用量低于9.0重量％時，不另外加入結構劑和/或增加TFM則不能制得加工性能好的塊狀洗滌劑。然而，當A-凝膠高于16.0重量％時，塊狀洗滌劑的加工將變得非常困難，而且負面影響手感和物理性能。
另外，人們還發現，由脂肪酸或活性洗滌劑的酸前體與含鋁堿性物質如鋁酸鈉溶液反應，尤其是與固含量為20-55％，其中氧化鋁(Al2O3)與氧化鈉(Na2O)的重量比為0.5-1.55的鋁酸鈉溶液反應而原位生成氫氧化鋁會使塊狀洗滌劑具有優良的性能。這些塊狀洗滌劑更硬且手感更舒滑。該反應可以在更寬的溫度范圍，40-95℃之間進行。
因此本發明首先提供一種具有優良手感和物理性能的低TFM含量洗滌劑組合物，其包含-25-70重量％的總脂肪物質；-9.0-16重量％的膠態氫氧化鋁(A-凝膠)；-12-52重量％的水；以及-可任選其他有益的液態試劑。
且余量為其他常規組分。
本發明還提供一種制備低TFM含量塊狀洗滌劑的改進方法。該塊狀洗滌劑包含25-70重量％的總脂肪物質，0.5-20重量％的膠態氫氧化鋁(A-凝膠)，15-52重量％的水和余量為本文所述的其他的微量添加劑。該制備方法包括a、將一種或多種脂肪酸或如本文所述的脂肪與含鋁堿性物質，如固含量為20-55％的鋁酸鈉，其中Al2O3與Na2O的比例為0.5-1.55∶1，在40℃-95℃下反應生成氫氧化鋁和肥皂的混合物；b、在氫氧化鋁和肥皂的混合物中加入預定量的水；c、如果需要，在(b)步的混合物中加入本文所述的其他添加劑和微量添加劑；d、用常規方法將(c)步的產物轉化為塊。
術語總脂肪物質，通常縮寫為TFM，用來表示脂肪酸和甘油三酯殘基存在的重量百分含量，不考慮共存的陽離子。
對含有18個碳原子的肥皂，共存的鈉陽離子的用量一般為大約8重量％。如果需要，可使用其他陽離子如鋅、鉀、鎂、烷基銨和鋁離子。
術語肥皂表示羧基脂肪酸鹽。肥皂可以由通常用于肥皂制造中的任何甘油三酯衍生而來。因此，肥皂中的羧酸鹽陰離子可以含有8-22個碳原子。
肥皂可以通過脂肪和/或脂肪酸皂化得到。通常用于肥皂制造中的脂肪或油可以是如動物脂、動物硬脂、棕櫚油、棕櫚硬脂、大豆油、魚油、蓖麻油、米糠油、葵花籽油、椰子油、巴西棕櫚仁油、棕櫚籽油及其他。在上述方法中，脂肪酸來自椰子、米糠、花生、動物脂、棕櫚、棕櫚籽、棉花籽、大豆、蓖麻等的油/脂肪。脂肪酸肥皂也可以由人工合成(如通過石油氧化或用費-托(Fischer-Tropsch)方法對一氧化碳進行氫化)，也可以用樹脂酸，如存在于妥爾油中的那些樹脂酸，還可以用環烷酸。
動物脂肪酸可以來源于各種動物源，一般含有約1-8％的肉豆蔻酸、約21-32％的棕櫚酸、約14-31％的硬脂酸、約0-4％的棕櫚油酸，約36-50％的油酸和約0-5％的亞油酸。典型的分布為2.5％的肉豆蔻酸、29％的棕櫚酸、23％的硬脂酸、2％的棕櫚油酸，41.5％的油酸和3％的亞油酸。也可包括其他具有類似組成的混合物，如來源于棕櫚油的、衍生于各種動物脂和豬油的混合物。
椰子油指具有碳鏈長度分布約為8％C8，7％C10，48％C12，17％C14，8％C16，2％C18，7％油酸和2％亞油酸的脂肪酸混合物(所列前6種脂肪酸為飽和的)。術語椰子油中也包括其他具有類似碳鏈長度分布的來源，如棕櫚籽油或巴西棕櫚仁籽油。
更優選地，本發明提供一種制備低TFM含量塊狀洗滌劑的改進方法，其包括a、將本文所述的一種或多種脂肪酸與含鋁堿性物質，在0.5-2重量％的溶解穩定劑的存在下，在40℃-95℃下反應生成氫氧化鋁和肥皂的混合物，所述含鋁堿性物質如固含量為20-55％的鋁酸鈉，其中Al2O3與Na2O的比例為1.0-1.55∶1；b、在氫氧化鋁和肥皂的混合物中加入預定量的水；c、如果需要，在(b)步的混合物中加入本文所述的其他添加劑和微量添加劑；
d、用常規方法將(c)步的產物轉化為塊。
溶解穩定劑通常選自任何易溶的無機或有機鹽，聚合物，其他堿性物質，檸檬酸、酒石酸、葡萄酸的堿金屬鹽、聚乙烯醇等等。最優選的溶解穩定劑為氯化鉀。
本發明優選在研磨之前的任一步驟中加入最高至30％的其他有益的液態試劑，如非皂表面活性劑，有益于皮膚的物質，如保溫劑、潤膚劑、防曬劑、防老劑化合物。或者這些有益物質中的某些可獨立地在模壓過程中以粗滴狀引入。
氫氧化鋁的粒徑可以為0.1-25μm，優選平均粒徑為2-15μm，更優選7μm。脂肪酸典型適用的脂肪酸混合物由5-30％的椰子油脂肪酸和70-95％的脂肪酸，如硬化米糠油組成。來自其他適當的油/脂肪如花生、大豆、動物脂、棕櫚、棕櫚籽等的脂肪酸也可以按其他所需的比例使用。含鋁堿性物質優選在脂肪/脂肪酸的皂化的過程中原位生成氫氧化鋁。一種或多種脂肪/脂肪酸可以用含鋁堿性物質在40℃-95℃，優選60℃-95℃下進行皂化得到氫氧化鋁和肥皂的混合物，該含鋁堿性物質如鋁酸鈉，其固含量為20-55％，優選為30-55％，其中Al2O3與Na2O的比例為0.5-1.55∶1，優選為1.0-1.5∶1。溶解穩定劑可選自任何可溶性無機或有機鹽、聚合物，其他堿性物質，檸檬酸、酒石酸、葡萄酸的堿金屬鹽，聚乙烯醇等。最優選的溶解穩定劑為氯化鉀。
在某些實施方案，特別是那些涉及到本發明方法的實施方案中，優選存在一種可溶性無機鹽以提高所形成的氫氧化鋁的質量。該無機鹽優選為氯化鉀。
可以引入市售的粒徑分布為2-40μm的氫氧化鋁或由無機酸如鹽酸與鋁酸鈉溶液反應得到的氫氧化鋁。有益的試劑非皂表面活性劑可以為陰離子、非離子、陽離子、兩性或兩性離子表面活性劑或其混合物。保溫劑和濕潤劑包括多元醇、甘油、鯨蠟醇、Carpobol934、乙氧基化蓖麻油、石蠟油、羊毛脂及其衍生物。也可包括硅氧烷化合物如，有機硅表面活性劑，如DC3225C(DowCorning公司)和/或有機硅潤膚劑、硅油(DC-200 Ex-Dow Corning公司)，還可包括防曬劑如，4-叔丁基-4’-甲氧基二苯甲酰基甲烷(Givandan公司以商品名PARSOL1789出售)和/或2-乙基己基甲氧基肉桂酸酯(Givandan公司以商品名PARSOL MCX出售)或其他UV-A和UV-B防曬劑。其他添加劑也可引入其他添加劑如一種或多種不溶于水的顆粒物質，如，滑石、高嶺土、多糖例如淀粉或我們在專利申請IN175386中描述的改性淀粉。微量添加劑在本發明方法的步驟(c)中，可以引入微量添加劑如香料、色素、防腐劑和其他常規的一般為約1-2重量％的添加劑。非皂洗滌劑本發明的組合物優選包括洗滌活化劑，其一般選自陰離子和非離子型洗滌活化劑。
適當的陰離子型洗滌活化化合物為水溶性有機硫酸鹽反應產物，在其分子結構中包括一個含8-22個碳原子的烷基和一個選自磺酸或硫酸酯基及其混合物的基團。
適合的陰離子洗滌劑例如醇硫酸鈉和鉀，特別是那些對由動物脂或椰子油的甘油酯還原生成的高級醇進行硫酸化所得的醇硫酸鹽；烷基苯磺酸鈉和鉀，如那些其中的烷基包含9-15個碳原子的烷基苯磺酸鹽；烷基甘油基醚硫酸鈉，尤其是來自動物脂和椰子油的高級醇的醚；椰子油脂肪酸單甘油酯硫酸鈉；來自1mol高級脂肪醇與1-6mol環氧乙烷反應產物的硫酸酯的鈉和鉀鹽；烷基酚環氧乙烷醚硫酸鈉和鉀鹽，其中含有1-8個單元的環氧乙烷分子且烷基含有4-14個碳原子；以及由羥乙磺酸酯化的脂肪酸再用氫氧化鈉對其進行中和的反應產物，其中，例如脂肪酸來源于椰子油及其混合物。
優選的水溶性合成陰離子洗滌活化化合物為高級烷基苯磺酸的堿金屬鹽(如鈉和鉀)和堿土金屬鹽(如鈣和鎂)及其與烯基磺酸、高級烷基硫酸和高級脂肪酸單甘油酯硫酸的堿金屬鹽(如鈉和鉀)和堿土金屬鹽(如鈣和鎂)的混合物。最優選的陰離子洗滌活化化合物為高級烷基芳烴磺酸鹽，如在直鏈或支鏈的烷基中含有6-20個碳原子的高級烷基苯磺酸鹽，尤其例如高級烷基苯磺酸鈉或高級烷基甲苯磺酸鈉、高級烷基二甲苯磺酸鈉或高級烷基苯酚磺酸鈉、烷基萘磺酸鈉、二戊基萘磺酸銨和二壬基萘磺酸鈉。
適合的非離子洗滌活化化合物可以被廣泛地描述為由親水性的烯化氧與疏水性的有機化合物的縮合而制得的產物，該有機化合物可以是脂肪族的或烷基芳族化合物。與任何具體的疏水基縮合的親水基或聚氧化烯基團的長度可以很容易地進行調節以生成一種水溶性的、具有所需親水/疏水平衡值的化合物。
具體的例子包括在其直鏈或支鏈的結構中含8-22個碳原子的脂肪醇與環氧乙烷的縮合產物，比如，每摩爾椰油醇與2-15摩爾環氧乙烷形成的椰子油環氧乙烷縮合物；其烷基含有6-12個碳原子的烷基苯酚與環氧乙烷的縮合產物，其中每摩爾烷基苯酚與5-25摩爾環氧乙烷反應；乙二胺與環氧丙烷的反應產物與環氧乙烷的縮合物，該縮合物包含40-80重量％的聚氧乙烯基團，分子量為5000-11000；具有R3NO結構的叔胺氧化物，其中一個R基團為含8-18個碳原子的烷基，其余的每一個R基團為甲基、乙基或羥乙基，例如二甲基十二烷基胺氧化物；具有R3PO結構的叔膦氧化物，其中一個R基團為含10-18個碳原子的烷基，其余的每一個R基團為含1-3個碳原子的烷基或羥烷基，如二甲基十二烷基膦氧化物；以及具有R2SO結構的二烷基硫氧化物，其中一個R基團為含10-18個碳原子的烷基，另一個R基團為甲基或乙基，如甲基十四烷基硫氧化物；脂肪酸烷基醇酰胺；脂肪酸烷基醇酰胺與烷基硫醇的烯化氧縮合物。
本發明的組合物，也可能包括兩性、陽離子或兩性離子洗滌活化劑。
步驟(a)的反應通常在40℃-95℃的溫度下反應，更優選在60-95℃下反應。步驟(a)的加料順序是很關鍵的，優選將脂肪酸加入到鋁酸鈉中。
塊狀洗滌劑用常規的方法，如框架冷卻法或擠出(模壓)法進行制備。一般情況下，在擠出法中，脂肪酸用鋁酸鈉原樣進行中和，或者在非皂洗滌活化劑的存在下用鋁酸鈉進行中和，然后加入一些所選擇的添加劑，干燥至所要求的濕度。如果在此之前沒有在混煉機中加入其余的微量添加劑/非皂洗滌劑的話，干燥后的肥皂再與其余的微量添加劑/非皂洗滌劑混合，在三輥磨中進行機械滾壓并在真空下模壓成條形物，之后將條形物印模成塊狀。
本發明制成的肥皂/塊狀洗滌劑表現出極好的視覺效果、手感、硬度、洗凈度和起泡性能。
這里提到的一些非限定性實施例只在表明本發明的組合物和方法的對比性結果，并不屬于本發明的范圍。
按照以上所述制備的樣品用如下的方法檢測其硬度(屈服應力)和手感(砂礫手感)。
表1
屈服應力屈服應力用于檢驗一種肥皂塊的硬度。在一個特定的溫度下，肥皂塊的屈服應力通過觀測肥皂在一定時間內被一根施加了重量的干酪線切割到的程度來確定。設備由一根連接到一個反向平衡力臂上的干酪線(直徑d用cm表示)組成，該反向平衡力臂可以通過球狀軸承在樞軸上自由轉動。肥皂條置于干酪線下以使干酪線恰好與肥皂條的一個邊緣接觸。當直接在干酪線上加一個重量(Wg.)時，恒力被施加于干酪線上，該線將切入肥皂。當切割深度增加時，外力的作用面積也將增加，因此，施加的應力將減少直到與肥皂的阻力恰好達到平衡，此時干酪線停止運動。該點的應力就等于肥皂的屈服應力。達到該點的時間為30秒，因此選擇1分鐘為標準時間以確保達到屈服應力。之后除去該重量，測量切割長度(L，用cm表示)，用半經驗式計算屈服應力。Y.S=3W8×98.1L×dPascal(Pa.)]]>手感之后，由受過訓練的專家小組用一種標準的冷水洗滌步驟通過感覺來估測砂礫手感，給出1-10等級范圍之內的分數，其中1表示手感最好，而10表示手感最差。一般情況下，可接受的香皂的手感分數在7.8-8.0范圍內。
表1的數據表明了該塊的物理性能如硬度。當膠態氫氧化鋁的含量超出本發明定義的范圍時，加工性能會受到負面影響。本發明的肥皂塊具有很高的手感分數，實施例2的肥皂塊太軟而不能加工，而實施例3的肥皂塊太硬，具有砂礫感。
如上所述制備的樣品用上述方法檢測硬度(屈服應力)和手感(砂礫手感)。結果表2
以上數據表明，與水含量為13.2的對照樣品相比，雖然將肥皂的水含量增加到19.0，且完全不加填料，肥皂的硬度卻沒有受到明顯的影響。但是，與對照樣品和根據現有技術制備的肥皂相比，本發明肥皂的手感很明顯是優良的。與對照樣品的肥皂塊相比，專家小組給本發明的肥皂打出明顯更低的砂礫手感分數。
至于肥皂塊的性能，人們發現氫氧化鋁含量較低的肥皂塊易于失水，而且在一些環境中也更傾向于含有較多的軟塊。而氫氧化鋁含量相對較高的肥皂塊易于開裂。
另外，人們發現，如果氫氧化鋁含量下降到低于約8％，肥皂塊會變得太軟(即，它的屈服應力值低而穿透值高)，而且在一定的水含量下相對難以加工。
在這樣的肥皂塊中，加入5％的滑石會提高其硬度，但并不是足夠的。肥皂塊的硬度只能通過降低水含量和增加TFM含量得到提高，然而這樣會隨之增加產品的成本。在一定的水含量下，氫氧化鋁含量降低至低于8％時會導致軟塊的增加，這可以通過加入滑石或減少水分得到減輕。
當氫氧化鋁含量增加至超過約16％時，在一定的水含量下，肥皂塊可以保持其加工性能，但是人們發現此時肥皂塊會有砂礫感，具有如此相對高的氫氧化鋁含量的肥皂塊還會出現明顯的裂縫，磨損速度降低且在貯存時會出現風化現象。
權利要求
1.一種總脂肪物質含量低的塊狀洗滌劑組合物，其含有一種表面活性劑，25-70％的總脂肪物質，9-16重量％的膠態氫氧化鋁和12-52％的水。
2.根據權利要求1的塊狀洗滌劑，其中的脂肪物質包括脂肪酸和/或甘油三酯殘基。
3.根據權利要求1或2的塊狀洗滌劑，其中的組合物另外含有最高為30重量％的選自非皂表面活性劑、有益于皮膚的物質、潤膚劑、防曬劑或防老化合物的有益的液態試劑。
4.根據權利要求3的塊狀洗滌劑，其中有益的液態試劑在任何階段加入到該塊狀洗滌劑組合物中。
5.根據權利要求3的塊狀洗滌劑，其中有益的液態試劑在模壓過程中以粗滴狀引入到塊狀洗滌劑組合物中。
6.根據前述任一項權利要求的塊狀洗滌劑，其中的組合物含有動物脂脂肪酸和/或椰子油。
7.根據前述任一項權利要求的塊狀洗滌劑，其中氫氧化鋁的粒徑為0.1-25μm。
8.根據前述任一項權利要求的塊狀洗滌劑，其中的脂肪酸混合物由5-30％的椰子油脂肪酸和70-95％的硬化的米糠油脂肪酸組成。
9.根據前述任一項權利要求的塊狀洗滌劑，其中的氫氧化鋁在皂化過程中原位生成。
10.根據前述任一項權利要求的塊狀洗滌劑，其另外含有一種選自可溶的有機或無機鹽、聚合物、聚乙烯醇、堿性物質以及檸檬酸、酒石酸或葡萄酸的堿金屬鹽的溶解穩定劑。
11.根據權利要求10的塊狀洗滌劑，其中的溶解穩定劑為氯化鉀。
12.根據前述任一項權利要求的塊狀洗滌劑，其中的表面活性劑為一種陰離子或非離子表面活性劑。
13.一種制備塊狀洗滌劑的方法，其中的塊狀洗滌劑包括一種表面活性劑，25-70％的總脂肪酸物質，0.5-20％的膠態氫氧化鋁和15-52％的水，該制備方法包括如下步驟a)將一種或多種脂肪酸或脂肪與固含量為20-55％，Al2O3與Na2O的比例為0.5-1.55∶1的鋁酸鈉反應，在40-95℃下生成一種氫氧化鋁和肥皂的混合物；b)在該氫氧化鋁和肥皂的混合物中加入預定量的水；c)加入任何另外的微量添加劑，以及d)將步驟(c)的產物轉化為塊狀物。
14.根據權利要求13的方法，其中的肥皂是由動物脂脂肪酸和/或椰子油形成的。
15.根據權利要求13或14的方法，其中在步驟(a)中加入0.5-2重量％的一種溶解穩定劑。
16.根據權利要求13-15中任一項權利要求的方法，其中的溶解穩定劑選自可溶的有機或無機鹽、聚合物、堿性金屬、聚乙烯醇和檸檬酸、酒石酸或葡萄酸的堿金屬鹽。
17.根據權利要求13-16中任一項權利要求的方法，其中在制備過程中，在組合物中加入最高為30重量％的一種選自非皂表面活性劑、有益于皮膚的物質、潤膚劑、防曬劑或防老劑或其混合物的有益的液態試劑。
18.根據權利要求13-17中任一項權利要求的方法，其中的氫氧化鋁的粒徑為0.1-25μm。
19.根據權利要求13-18中任一項權利要求的方法，其中的脂肪酸包括一種5-30％的椰子油脂肪酸和70-95％的硬化的米糠油脂肪酸的混合物。
20.根據權利要求13-19中任一項權利要求的方法，其中步驟(a)中Al2O3與Na2O的比例為1.0-1.5∶1。
21.根據權利要求13-20中任一項權利要求的方法，其中步驟(a)的反應溫度為60-95℃。
全文摘要
一種總脂肪物質含量低的塊狀洗滌組合物,其包括:一種表面活性劑,25－70%的總脂肪物質,9－16重量%的膠態氫氧化鋁和12－52%的水。本發明也包括一種制備塊狀洗滌劑的方法,該塊狀洗滌劑包括:一種表面活性劑,25－70%的總脂肪物質,0.5－20%的膠態氫氧化鋁和15－52%的水。該制備方法包括的步驟為:將一種或多種脂肪酸或脂肪與固含量為20－55%、其中Al
文檔編號C11D9/18GK1330708SQ99814422
公開日2002年1月9日 申請日期1999年11月16日 優先權日1998年12月14日
發明者R·本雅明, S·Y·姆哈斯卡, S·S·姆哈特雷 申請人:荷蘭聯合利華有限公司