專利名稱：制備含有?；u乙磺酸鹽基固體、皂和選擇性填料的皂條的非溶融混合方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以彈性的數(shù)量和范圍混合皂和?；u乙磺酸鹽基固體(例如針狀或薄片)，而同時保持良好消費者性質(zhì)(例如非砂性皂條)的方法。通過“預加工”羥乙磺酸鹽基固體產(chǎn)生用于最終合成/皂基基料的切片，羥乙磺酸鹽固體可隨后與皂切片以非熔融方法混合，從而明顯降低了通常與混合羥乙磺酸鹽基切片(例如“DEFI”切片)和皂切片有關的砂性。
人們通常需要混合皂與合成表面活性劑(尤其是含有?；u乙磺酸鹽、游離脂肪酸和堿金屬羥乙磺酸鹽的切片；通常該切片由游離脂肪酸和堿金屬羥乙磺酸鹽直接酯化以形成所謂的“DEFI”-直接酯化的脂肪酸羥乙磺酸鹽切片而制備)。例如，將皂加入上述“DEFI”切片或薄片降低成本(皂更便宜)，而將該切片或薄片加入主要的皂組合物降低了皂的粗糙度。然而，以常規(guī)方法中混合該“DEFI”薄片或切片與皂產(chǎn)生具有高度“砂性”的皂條。
因此，傳統(tǒng)的做法是與該切片或薄片混合太多的皂或向主要皂條中加入太多的切片或薄片，得到的皂(當切片或薄片與皂切片共擠壓時)具有差的使用性質(zhì)。盡管不希望限制于理論，但我們相信這是由于含有?；u乙磺酸鹽的切片或薄片與皂切片之間的磨損率的差異引起的，從而產(chǎn)生所謂的“砂性”問題。
減輕該問題的一個方法是使用熔融方法。于是，例如人們可以通過使用熔融方法將較高百分數(shù)的酰基羥乙磺酸鹽基切片或薄片與皂切片混合，在所述熔融方法中，相對較多數(shù)量的水(即按重量計12％-18％)與皂和表面活性劑混合以保證充分的表面活性劑混合，隨后將混合物加熱，脫水至約5％水(例如通過真空或噴霧干燥)。然而，與非熔融方法相比，該方法是更復雜、耗時和昂貴的。
申請人意外地發(fā)現(xiàn)，除使用直接由酯化反應容器得到的所謂的DEFI-型切片外，如果DEFI切片可進一步加工(例如將DEFI切片與其它脂肪酸、脂肪酸皂、其它表面活性劑，例如甜菜堿和微量組分混合以形成含有皂、脂肪酸和DEFI的最終合成皂)，該“預加工”的切片可與皂切片混合，導致最終皂的砂性明顯降低。此外，預加工的羥乙磺酸鹽切片和皂切片可用非熔融方法混合。
預加工主要是將“DEFI”固體(即由堿金屬羥乙磺酸鹽和脂肪酸反應得到的固體)與脂肪酸皂(例如椰子和牛油皂和/或堿金屬硬脂酸酯的混合物)、選擇性地表面活性劑(例如甜菜堿)和其它微量組分采用用于制造最終皂條的相同方法(例如在大于90℃下混合組分至少15分鐘，在冷卻輥上冷卻和精制以形成切片)混合。所形成的原料(沒有顏料和香料)以針狀或切片形式收集，隨后用作現(xiàn)有非熔融方法的酰基羥乙磺酸鈉原料。
在該稀釋和加工的形式中，據(jù)信?；u乙磺酸鈉固體的結晶度明顯降低。這因而被認為大大有利于該物料混合到最終皂固體中，在洗滌時它明顯降低了砂性的發(fā)生。
在本發(fā)明的另一實施方案中，砂性通過使用除預加工的羥乙磺酸鹽切片薄片和皂切片之外的填料進一步降低。不限制于理論，我們相信在混合過程中經(jīng)研磨作用，填料同時有助于酰基羥乙磺酸鈉和皂固體的分散，并用作稀釋劑使得任何砂性微粒不明顯。
現(xiàn)有技術教導了非砂性皂條的制造。例如Chambers的WO94/26866教導了混合脂肪羥乙磺酸酯與皂混合以形成皂條。然而，顯然該方法是需要各向同性溶液的方法，而不是非熔融方法。此外，未提到?；u乙磺酸鹽原料的預加工。
Lee等的EP434460(Unilever)教導了皂和羥乙磺酸鹽組合物。皂用5-50％水和有機溶劑制備，顯然不是非熔融的。同樣，它也未提到預加工。
Finucane的US5494612教導了制備含有羥乙磺酸鹽和皂的皂條的方法。雖然組合物可以是干混的(參見第7欄，46-49行)，但組合物必須含有少于5％的皂。如果在干混過程中使用較高的數(shù)量，造成重新形成砂性的結果。也未提到預加工。
Subramanyam等的US5284598教導了類似組分，但未教導或建議切片與皂和選擇性填料在低于約60℃的溫度下的預加工步驟或混合。
WO98/06800教導了組合物的制備方法，其包括降低水含量到低于5％，隨后在混合機中在水存在下在25-60℃混合干透的表面活性劑混合物和皂粒。然而，該參考文獻未教導在表面活性劑混合物中加入脂肪酸鹽，也未教導包括在冷卻輥上冷卻、剪切成細分散的微粒、形成切片和擠壓成皂條的預加工步驟。
因此，本發(fā)明的優(yōu)點是能夠提供非熔融混合方法，其中可以混合寬范圍的皂和?；u乙磺酸鹽而不產(chǎn)生砂性。
申請人意外地發(fā)現(xiàn)在混合皂切片和選擇性的填料之前預加工羥乙磺酸鹽切片(例如混合“DEFI”切片與脂肪酸、脂肪酸皂、選擇性的表面活性劑和微量組分)產(chǎn)生寬的彈性范圍，使得皂切片和預加工的酰基羥乙磺酸鹽切片能夠用非熔融方法中以寬的范圍混合，同時避免或消除砂性問題。在另一實施方案中，混合預加工的切片和皂切片與填料有助于進一步除去砂性。
更具體地說，本發(fā)明提供制備皂條的方法，所述皂條包括(a)10％-80％，優(yōu)選20％-80％的切片，其含有酰基羥乙磺酸鹽(?；u乙磺酸鹽占所述切片的25％-75％)、游離脂肪酸、中和脂肪酸、堿金屬羥乙磺酸鹽，和它可附加地含有兩性離子表面活性劑；(b)5％-80％，優(yōu)選10％-60％皂(如上所述，它應難以混合如此寬含量的組分(a)和皂而不產(chǎn)生砂性)；和(c)按重量計0％-30％，優(yōu)選按重量計5％-20％填料(即非表面活性劑填充劑，選擇用于保持良好皂條性質(zhì)，同時作為稀釋劑以降低成本)，其中所述方法包括(i)首先通過在大于90℃的溫度下混合組分(a)至少15分鐘，在冷卻輥上冷卻和精制以形成切片/薄片預加工(a)；(ii)在室溫下加入預加工的組分(a)和組分(b)和選擇性的(c)；(iii)在低于60℃，優(yōu)選低于50℃，更優(yōu)選低于40℃，最優(yōu)選在完全不存在加熱下混合各組分直至組分形成均勻物質(zhì)；(iv)施加足夠的剪切力使得微粒精細分散，形成含有(a)、(b)和(c)的薄片/切片；和(v)擠壓切片以形成皂條。
在另一實施方案中，本發(fā)明包括制備皂條的方法，所述皂條包括(a)20％-80％重量的切片，其含有?；u乙磺酸鹽、游離脂肪酸、中和脂肪酸、堿金屬羥乙磺酸鹽(還可附加地含有兩性離子和/或堿金屬皂)；(b)5％-80％重量，優(yōu)選10％-60％皂；和(c)按重量計0％-30％填料，其中所述方法包括(i)通過在大于90℃的溫度下混合組分(a)至少15分鐘，在冷卻輥上冷卻和精制以形成切片/薄片預加工(a)；(ii)在室溫下加入(a)、(b)和選擇性的(c)；(iii)在低于60℃，優(yōu)選低于50℃，更優(yōu)選低于40℃，最優(yōu)選在完全不存在外部加熱下混合組分直至組分形成均勻物質(zhì)；(iv)施加足夠的剪切力直到細分散的微粒和切片形成；和(v)擠壓形成皂條。
如上所述，人們未知在混合表面活性劑和皂中具有如此寬的彈性范圍，尤其是皂的含量在5％的，優(yōu)選6％和以上，同時形成具有如此良好“砂性”特征的皂條。“砂性”是指在洗滌條件下由于不平表面磨損的結果形成的大于約40微米的細微粒，它對觸覺是可知覺的。盡管不打算限制于理論，但本發(fā)明的關鍵被認為是在該非熔融過程中，堿金屬羥乙磺酸鹽固體被預加工以降低其結晶度，使得它們?nèi)菀追稚⒃谡麄€皂條固體中。組合物?；u乙磺酸鹽基固體本發(fā)明的組合物的第一關鍵組分(組分(a))是切片組合物(a)，它與組分(b)干混。在?；u乙磺酸鹽和皂之間存在傳統(tǒng)地導致“砂性”問題的不平磨損。
切片組合物(a)含有?；u乙磺酸鹽、游離脂肪酸(即C8-C24，優(yōu)選飽和脂肪酸)、堿金屬羥乙磺酸鹽和中和脂肪酸(例如皂)。優(yōu)選該皂是C16-C18脂肪酸皂，例如棕櫚酸和硬脂酸皂的混合物。
切片可在Dove型皂條生產(chǎn)過程中使用的Dove型切片上混合，如上所述，它含有酰基羥乙磺酸鹽、游離脂肪酸和堿金屬羥乙磺酸鹽和附加地可含有兩性或兩性離子表面活性劑(例如甜菜堿，例如椰子酰氨基丙基甜菜堿)和/或堿金屬皂(例如硬脂酸鈉)。
酰基羥乙磺酸鹽包括C8-C18?；u乙磺酸鹽。這些酯通常通過使堿金屬羥乙磺酸鹽與具有6-18個碳原子，碘值小于20的混合脂族脂肪酸反應制備。通常至少75％的混合脂肪酸具有12-18個碳原子，至多25％具有6-10個碳原子。羥乙磺酸鹽還可以是烷氧基化羥乙磺酸鹽，如Ilardi等的US5393466中所述，列為本文參考文獻。
酰基羥乙磺酸鹽通?？烧记衅M合物的25-75％，游離脂肪酸可通常占切片的10-30％，優(yōu)選15-25％，堿金屬羥乙磺酸鹽通?？烧记衅?-10％，優(yōu)選4-7％。
如上所述通過堿金屬羥乙磺酸鹽和混合脂肪酸直接反應制備的切片傳統(tǒng)地稱為“DEFI”切片，當與皂切片干混時(“未加工”的DEFI，較少的皂)，這些反應是形成砂性皂條的傳統(tǒng)反應。然而，根據(jù)本發(fā)明，在與皂混合之前，當該DEFI切片進一步加工(例如與堿金屬皂和選擇性表面活性劑一起)形成“加工”的DEFI切片，它更近似于傳統(tǒng)“Dove”-型切片。
如上所述，在傳統(tǒng)Dove切片中，切片(即在與皂和選擇性填料混合之前將要預加工的切片)還可含有兩性或兩性離子表面活性劑和/或堿金屬皂。
可用于本發(fā)明的兩性洗滌劑包括至少一個酸基，它可以是羧酸或磺酸基。它們包括季氮，因此是季酰胺酸。它們通常將包括7-18個碳原子的烷基或鏈烯基。它們通常遵照如下的總結構式 其中R1是7-18個碳原子的烷基或鏈烯基；R2和R3分別是1-3個碳原子的烷基、羥基烷基或羧基烷基；m是2-4；n是0-1；x是選擇性地被羥基取代的1-3個碳原子的亞烷基，和y是-CO2-或-SO3-。
在上述通式中的合適兩性洗滌劑包括下式的簡單甜菜堿 和下式的酰氨基甜菜堿 其中m是2或3。
在兩式中，R1、R2和R3是如上定義的。R1尤其可以是由椰子油得到的C12和C14烷基的混合物，從而至少一半，優(yōu)選至少四分之三的基團R1具有10-14個碳原子。R2和R3優(yōu)選是甲基。
另一可能的兩性洗滌劑是下式的磺基甜菜堿 或 其中m是2或3，或它們變體，其中-(CH2)3SO3-被如下式取代 在這些式中，R1、R2和R3是如上討論的。
如果存在，兩性或兩性離子可占切片的1％-6％，優(yōu)選2％-4％。
最后，堿金屬皂通常占切片的5％-20％，優(yōu)選7％-15％。
在切片中可存在的其它組分包括，例如水。水優(yōu)選以切片的約2-10％，優(yōu)選3-8％，通常約5％的數(shù)量存在。皂本發(fā)明的第二種所需組分是“皂”。如上所述，在干混過程中，歷來是難以與表面活性劑(例如羥乙磺酸鹽)混合大量的皂(例如約超過5％)或相反在主要的皂條中混合表面活性劑而不產(chǎn)生具有“砂性”的皂條?！吧靶浴北硎驹谙礈爝^程中，或由于不平磨損率的結果形成的細微粒(通常大于約40微米)，它對觸覺是可知覺的。如上所述，羥乙磺酸鹽以前已用作部分未加工的“DEFI”型切片，而不是本發(fā)明的加工的DEFI。
術語“皂”以其普遍的意義用于本文中，即脂族烷-或烯單羧酸的堿金屬或鏈烷醇銨鹽。鈉、鉀、單-、二-和三-乙醇銨陽離子或其組合適用于本發(fā)明的用途。通常，鈉皂用于本發(fā)明的組合物中，但皂的約1％-約25％可以是鉀皂。
用于本文的皂是已知的含有約12-22個碳原子，優(yōu)選約12-約18個碳原子的天然或合成脂族(鏈烷醇或鏈烯醇)酸的堿金屬鹽。它們可被描述為含有約12-約22個碳原子的無環(huán)烴的堿金屬羧酸鹽。
具有椰子油脂肪酸分布的皂可提供寬分子量范圍的較低端，具有花生或菜子油或其氫化衍生物脂肪酸分布的皂可提供寬分子量范圍的較高端。
優(yōu)選使用具有椰子油或牛油或它們的混合物的脂肪酸分布的皂，因為它們是更易獲得的脂肪。在椰子油皂中具有至少12個碳原子的脂肪酸的比例為約85％，該比例將大于使用椰子油和脂肪，例如牛油、棕櫚油或非熱帶堅果油或脂肪的混合物，其中主要鏈長是C16和以上。用于本發(fā)明的組合物的優(yōu)選皂至少約85％具有12-18個碳原子的脂肪酸。
用于皂的椰子油可全部或部分地被其它“高吸引力的”油，即其中全部脂肪酸的至少50％由月桂酸或肉豆蔻酸和它們的混合物組成的油或脂肪代替。這些油通常由椰子油類的熱帶堅果油舉例說明，例如它們包括棕櫚仁油、巴巴蘇仁油、小冠椰子油、星實櫚油、羽葉棕櫚果油、星實櫚油、價波特仁油、khakan橄欖油、地咖果油和肉豆蔻脂。
優(yōu)選的皂是約15％-約20％的椰子油和約80％-約85％的牛油的混合物。這些混合物含有約95％的具有約12-約18個碳原子的脂肪酸。這些皂可由椰子油制備，在該情況下，脂肪酸含量為約85％為C12-C18鏈長。
根據(jù)商業(yè)可接受標準，皂可含有不飽和現(xiàn)象，過量的不飽和通常是避免的。
皂可通過經(jīng)典釜煮沸方法或現(xiàn)代連續(xù)皂生產(chǎn)方法制備，其中天然脂肪和油，例如牛油或椰子油或它們等同物用堿金屬氫氧化鈉采用本領域技術人員已知的方法皂化。此外，皂可通過用堿金屬氫氧化物或碳酸鹽中和脂肪酸，例如月桂酸(C12)、肉豆蔻酸(C14)、棕櫚酸(C16)或硬脂酸(C18)制備。
在本發(fā)明的一項實施方案中，皂條將有大于50％(作為表面活性劑體系的百分數(shù))的合成表面活性劑，但根據(jù)本發(fā)明的原理，系統(tǒng)的5、10、20或40％可以是皂，而沒有通常與在合成表面活性劑存在下混合如此大量的皂有關的“砂性”問題。皂條表面活性劑體系可含有大于40％的皂，但同樣，根據(jù)本發(fā)明的原理，即可加入20或40％的合成表面活性劑，而同時避免與在皂存在下干混如此大量的合成表面活性劑有關的“砂性”問題。
在本發(fā)明的一個不同實施方案中，可使用的第三個選擇性組分是填料組分，這有助于進一步降低砂性。
填料可以是在加工溫度下的非油基固體，例如淀粉，包括水溶性(即在水中至少10％的溶解度)淀粉，例如麥芽糖糊精或無機型填料，例如滑石或堿金屬碳酸鹽。
除上述組分之外，基料皂條組合物可含有按重量計5-10％的水和結構助劑或第二種填料(例如蠟，例如聚乙烯蠟或石蠟或脂肪醇，優(yōu)選C14-C18醇)。助劑可以是0-15％，優(yōu)選2％-10％脂肪酸，即C8-C24脂肪酸(除在(a)中定義的脂肪酸之外)。通常這是直鏈、飽和脂肪酸，雖然這不是必要情況。還可優(yōu)選直鏈、飽和C8-C24醇或其醚衍生物。
結構助劑還可以是分子量2000-20000，優(yōu)選3000-10000的聚亞烷基二醇(PEG)，該PEG是商業(yè)上可獲得的，例如由Union Carbide以商品名PEG8000(R)或PEG4000(R)銷售的產(chǎn)品。
結構助劑還可以選自水溶性聚合物，它選擇性地用疏水部分化學改性，例如EO-PO嵌段共聚物疏水改性的PEG，例如POE(200-甘油硬脂酸酯)、葡聚糖(glucam)DOE120(PEG甲基葡糖二油酸酯)，和HodgCSA-102(PEG-150硬脂酸酯)和由Rewo Chemicals獲得的Rewoderm(R)(PEG改性的甘油椰子酸酯、棕櫚酸酯或牛油酸酯)。
可使用其它結構助劑包括Amerchol聚合物HM1500(Nonoxynyl Hydroethyl Cellulose)。加工根據(jù)本發(fā)明，組分(即預加工的(a)、組分(b)和選擇性的(c))在低于60℃，優(yōu)選低于50℃，更優(yōu)選低于40℃的溫度和優(yōu)選在完全不存在加熱源下在混合器中混合(混合速率隨混合器的類型和強度變化)直至均勻。
混合物隨后研磨1-4次(例如通過三輥滾碾機)和切割(例如切成帶狀物)。切割的帶狀物可根據(jù)需要再通過磨機一次或兩次或多次。帶狀物可進一步通過擠壓機加工，隨后擠壓、切割和印模。
除在操作和比較實施例中之外，或除非另有說明，在本說明書中的所有表示原料的數(shù)量或比率或條件或反應、原料的物理性質(zhì)和/或用途的數(shù)值應理解為被詞“約”修飾。
在用于本說明書時，術語“包括”是指包括存在所述的特征、整體、步驟、組分，但并不排除存在或添加一個或多個特征、整體、步驟、組分或它們的組合。
如下實施例用于進一步說明本發(fā)明，不意味對本發(fā)明的任何限制。
除非另有說明，所有百分數(shù)是指重量百分數(shù)。
實施例應指出DEFI(未加工)定義為固體形式的?；u乙磺酸鈉濃縮物，它的大致組成如下酰基羥乙磺酸鈉71％棕櫚酸-硬脂酸 16％羥乙磺酸鈉7％椰子脂肪酸4％水2％由于它是由裝置中的酯化反應容器直接得到的原料，因此它稱為未加工的DEFI。
對于“加工的”DEFI，DEFI原料與其它組分(如下)一起加熱和混合，冷卻和精制。它的大致組成如下DEFI 60-80％游離脂肪酸5-10％皂* 5-10％甜菜堿1-5％
硬脂酸鈉1-5％水 2-8％微量組分1-5％*牛油和椰子皂的混合物。
根據(jù)本發(fā)明，當加工的“DEFI”與皂和選擇性的填料(配方1-4，最右欄)混合時，砂性明顯低于未加工的DEFI(配方1-4，中間欄)。
權利要求
1.制備皂條組合物的方法，所述組合物包括(a)按重量計10％-80％的切片或薄片，其含有?；u乙磺酸鹽、游離脂肪酸、堿金屬羥乙磺酸鹽和脂肪酸鹽；(b)按重量計5％-80％皂；和(c)按重量計0％-30％填料；其中所述方法包括(i)通過在大于90℃的溫度下混合組分(a)至少15分鐘，在冷卻輥上冷卻和精制以形成切片或針狀物預加工(a)；(ii)在低于60℃混合組分(a)、(b)、(c)直至組分形成均勻物質(zhì)；(iii)施加足夠的剪切力使得細微粒分散和形成薄片/切片；和(iv)擠壓(iii)中形成的切片形成皂條。
2.權利要求1的方法，其中(a)附加地含有兩性離子表面活性劑。
3.權利要求1或2的方法，含有按重量計10％-70％的皂。
4.權利要求3的方法，含有按重量計10％-60％的皂。
5.上述任一權利要求的方法，含有按重量計5％-20％的填料。
6.權利要求5的方法，其中填料是在室溫下的非油基固體。
7.權利要求6的方法，其中填料是水溶性淀粉。
8.權利要求7的方法，其中水溶性淀粉是麥芽糖糊精。
9.權利要求5的方法，其中填料是無機填料。
10.權利要求9的方法，其中填料是滑石或堿金屬碳酸鹽。
11.上述任一權利要求的方法，其中在步驟(ii)中，組分在低于40℃的溫度下混合。
12.權利要求6的方法，其中在步驟(ii)中，組分在不存在加熱下混合。
全文摘要
制備含有選擇性的填料與皂和高含量?；u乙磺酸鹽表面活性劑的洗滌劑皂條組合物。通常當高含量的皂和表面活性劑用于該方法時,存在明顯的“砂性”問題。預加工含有羥乙磺酸鹽切片(例如“DEFI”切片)被意外地發(fā)現(xiàn)改善了該問題。預加工包括采用與用于生產(chǎn)最終皂條的相同方法(例如在大于90℃下混合組分至少15分鐘,在例如冷卻輥上冷卻,和精制以形成切片)混合羥乙磺酸鹽與脂肪酸皂、選擇性的表面活性劑(例如甜菜堿)和其它微量組分。所形成的原料以針狀物或切片形式收集,隨后用作在非熔融方法中的酰基羥乙磺酸鈉源。
文檔編號C11D10/04GK1328598SQ99813566
公開日2001年12月26日 申請日期1999年9月14日 優(yōu)先權日1998年9月23日
發(fā)明者T·J·法雷爾, G·L·沙菲爾, F·拉圖伊斯特, M·馬薩羅, D·J·朗, M·F·佩特科, G·B·拉廷格爾 申請人:荷蘭聯(lián)合利華有限公司