专利名称：制备总脂肪物质含量低的块状洗涤组合物的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于人体或织物洗涤的肥皂/块状洗涤剂的增效组合物。本发明尤其涉及一种改进的块状洗涤剂组合物，其总脂肪物质(TFM)含量低，具有优良的手感和物理性质。本发明更进一步涉及该肥皂/块状洗涤剂的制备方法，特别是制备总脂肪物质含量低的块状洗涤剂的改进方法。
传统的块状洗涤剂，如用于人体洗涤的肥皂，包含重量百分数超过约70％的TFM，其余为水(大约为10-20％)和其他组分，如色素、香料、防腐剂等等。该组合物中也含有少量的结构剂和填料，以在保持该块所需硬度的同时取代该块中的一些肥皂。一些已知的填料包括淀粉、高岭土和滑石。
包含低于35％水分的非研制硬肥皂也是可以得到的，这些肥皂块的TFM含量大约为30-65％。使用不溶的颗粒物质和/或易溶的硅酸盐，可以使TFM含量降低。
一般情况下，研制块的水含量为大约8-15％，而非研制块的水含量为大约20-35％。
瑞士专利226570(1943)描述了将胶态氧化铝水合物与“粉状肥皂麦芽汁块(wort roots)”以及萘磺酸钠盐混合的方法。胶态氧化铝凝胶在水中会生成一种可以包装出售的均相硬物质，然而这指的是一种浇铸块。
IN176384中公开了一种TFM含量低的洗涤剂组合物，通过引入最高至20％的胶态氢氧化铝(A-凝胶)而使组合物的水/TFM比例高却不影响该块硬度、洗净度和起泡性能。A-凝胶/TFM的结合可以使块状洗涤剂制备时用较少量的TFM就达到较高的水含量。该申请也公开了一种方法，其中可以通过氢氧化铝和TFM的均衡地结合使用而制备一种TFM含量低、水含量高，但具有令人满意的硬度的块状洗涤剂。该申请教导了通过将脂肪酸或活性洗涤剂的酸前体与含铝碱性物质如铝酸钠进行反应而原位生成胶态氧化铝水合物，然后模压成块。
在该方法中，尽管公开的A-凝胶的浓度最高为20重量％，但该发明的阐述局限于将7.5重量％的A-凝胶与40％的TFM，以及另外的一种结构剂，如5重量％的碱性硅酸盐结合使用。
现在，人们已经发现当A-凝胶的用量低于9.0重量％时，不另外加入结构剂和/或增加TFM则不能制得加工性能好的块状洗涤剂。然而，当A-凝胶高于16.0重量％时，块状洗涤剂的加工将变得非常困难，而且负面影响手感和物理性能。
另外，人们还发现，由脂肪酸或活性洗涤剂的酸前体与含铝碱性物质如铝酸钠溶液反应，尤其是与固含量为20-55％，其中氧化铝(Al2O3)与氧化钠(Na2O)的重量比为0.5-1.55的铝酸钠溶液反应而原位生成氢氧化铝会使块状洗涤剂具有优良的性能。这些块状洗涤剂更硬且手感更舒滑。该反应可以在更宽的温度范围，40-95℃之间进行。
因此本发明首先提供一种具有优良手感和物理性能的低TFM含量洗涤剂组合物，其包含-25-70重量％的总脂肪物质；-9.0-16重量％的胶态氢氧化铝(A-凝胶)；-12-52重量％的水；以及-可任选其他有益的液态试剂。
且余量为其他常规组分。
本发明还提供一种制备低TFM含量块状洗涤剂的改进方法。该块状洗涤剂包含25-70重量％的总脂肪物质，0.5-20重量％的胶态氢氧化铝(A-凝胶)，15-52重量％的水和余量为本文所述的其他的微量添加剂。该制备方法包括a、将一种或多种脂肪酸或如本文所述的脂肪与含铝碱性物质，如固含量为20-55％的铝酸钠，其中Al2O3与Na2O的比例为0.5-1.55∶1，在40℃-95℃下反应生成氢氧化铝和肥皂的混合物；b、在氢氧化铝和肥皂的混合物中加入预定量的水；c、如果需要，在(b)步的混合物中加入本文所述的其他添加剂和微量添加剂；d、用常规方法将(c)步的产物转化为块。
术语总脂肪物质，通常缩写为TFM，用来表示脂肪酸和甘油三酯残基存在的重量百分含量，不考虑共存的阳离子。
对含有18个碳原子的肥皂，共存的钠阳离子的用量一般为大约8重量％。如果需要，可使用其他阳离子如锌、钾、镁、烷基铵和铝离子。
术语肥皂表示羧基脂肪酸盐。肥皂可以由通常用于肥皂制造中的任何甘油三酯衍生而来。因此，肥皂中的羧酸盐阴离子可以含有8-22个碳原子。
肥皂可以通过脂肪和/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动物脂、动物硬脂、棕榈油、棕榈硬脂、大豆油、鱼油、蓖麻油、米糠油、葵花籽油、椰子油、巴西棕榈仁油、棕榈籽油及其他。在上述方法中，脂肪酸来自椰子、米糠、花生、动物脂、棕榈、棕榈籽、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(如通过石油氧化或用费-托(Fischer-Tropsch)方法对一氧化碳进行氢化)，也可以用树脂酸，如存在于妥尔油中的那些树脂酸，还可以用环烷酸。
动物脂肪酸可以来源于各种动物源，一般含有约1-8％的肉豆蔻酸、约21-32％的棕榈酸、约14-31％的硬脂酸、约0-4％的棕榈油酸，约36-50％的油酸和约0-5％的亚油酸。典型的分布为2.5％的肉豆蔻酸、29％的棕榈酸、23％的硬脂酸、2％的棕榈油酸，41.5％的油酸和3％的亚油酸。也可包括其他具有类似组成的混合物，如来源于棕榈油的、衍生于各种动物脂和猪油的混合物。
椰子油指具有碳链长度分布约为8％C8，7％C10，48％C12，17％C14，8％C16，2％C18，7％油酸和2％亚油酸的脂肪酸混合物(所列前6种脂肪酸为饱和的)。术语椰子油中也包括其他具有类似碳链长度分布的来源，如棕榈籽油或巴西棕榈仁籽油。
更优选地，本发明提供一种制备低TFM含量块状洗涤剂的改进方法，其包括a、将本文所述的一种或多种脂肪酸与含铝碱性物质，在0.5-2重量％的溶解稳定剂的存在下，在40℃-95℃下反应生成氢氧化铝和肥皂的混合物，所述含铝碱性物质如固含量为20-55％的铝酸钠，其中Al2O3与Na2O的比例为1.0-1.55∶1；b、在氢氧化铝和肥皂的混合物中加入预定量的水；c、如果需要，在(b)步的混合物中加入本文所述的其他添加剂和微量添加剂；
d、用常规方法将(c)步的产物转化为块。
溶解稳定剂通常选自任何易溶的无机或有机盐，聚合物，其他碱性物质，柠檬酸、酒石酸、葡萄酸的碱金属盐、聚乙烯醇等等。最优选的溶解稳定剂为氯化钾。
本发明优选在研磨之前的任一步骤中加入最高至30％的其他有益的液态试剂，如非皂表面活性剂，有益于皮肤的物质，如保温剂、润肤剂、防晒剂、防老剂化合物。或者这些有益物质中的某些可独立地在模压过程中以粗滴状引入。
氢氧化铝的粒径可以为0.1-25μm，优选平均粒径为2-15μm，更优选7μm。脂肪酸典型适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，如硬化米糠油组成。来自其他适当的油/脂肪如花生、大豆、动物脂、棕榈、棕榈籽等的脂肪酸也可以按其他所需的比例使用。含铝碱性物质优选在脂肪/脂肪酸的皂化的过程中原位生成氢氧化铝。一种或多种脂肪/脂肪酸可以用含铝碱性物质在40℃-95℃，优选60℃-95℃下进行皂化得到氢氧化铝和肥皂的混合物，该含铝碱性物质如铝酸钠，其固含量为20-55％，优选为30-55％，其中Al2O3与Na2O的比例为0.5-1.55∶1，优选为1.0-1.5∶1。溶解稳定剂可选自任何可溶性无机或有机盐、聚合物，其他碱性物质，柠檬酸、酒石酸、葡萄酸的碱金属盐，聚乙烯醇等。最优选的溶解稳定剂为氯化钾。
在某些实施方案，特别是那些涉及到本发明方法的实施方案中，优选存在一种可溶性无机盐以提高所形成的氢氧化铝的质量。该无机盐优选为氯化钾。
可以引入市售的粒径分布为2-40μm的氢氧化铝或由无机酸如盐酸与铝酸钠溶液反应得到的氢氧化铝。有益的试剂非皂表面活性剂可以为阴离子、非离子、阳离子、两性或两性离子表面活性剂或其混合物。保温剂和湿润剂包括多元醇、甘油、鲸蜡醇、Carpobol934、乙氧基化蓖麻油、石蜡油、羊毛脂及其衍生物。也可包括硅氧烷化合物如，有机硅表面活性剂，如DC3225C(DowCorning公司)和/或有机硅润肤剂、硅油(DC-200 Ex-Dow Corning公司)，还可包括防晒剂如，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防晒剂。其他添加剂也可引入其他添加剂如一种或多种不溶于水的颗粒物质，如，滑石、高岭土、多糖例如淀粉或我们在专利申请IN175386中描述的改性淀粉。微量添加剂在本发明方法的步骤(c)中，可以引入微量添加剂如香料、色素、防腐剂和其他常规的一般为约1-2重量％的添加剂。非皂洗涤剂本发明的组合物优选包括洗涤活化剂，其一般选自阴离子和非离子型洗涤活化剂。
适当的阴离子型洗涤活化化合物为水溶性有机硫酸盐反应产物，在其分子结构中包括一个含8-22个碳原子的烷基和一个选自磺酸或硫酸酯基及其混合物的基团。
适合的阴离子洗涤剂例如醇硫酸钠和钾，特别是那些对由动物脂或椰子油的甘油酯还原生成的高级醇进行硫酸化所得的醇硫酸盐；烷基苯磺酸钠和钾，如那些其中的烷基包含9-15个碳原子的烷基苯磺酸盐；烷基甘油基醚硫酸钠，尤其是来自动物脂和椰子油的高级醇的醚；椰子油脂肪酸单甘油酯硫酸钠；来自1mol高级脂肪醇与1-6mol环氧乙烷反应产物的硫酸酯的钠和钾盐；烷基酚环氧乙烷醚硫酸钠和钾盐，其中含有1-8个单元的环氧乙烷分子且烷基含有4-14个碳原子；以及由羟乙磺酸酯化的脂肪酸再用氢氧化钠对其进行中和的反应产物，其中，例如脂肪酸来源于椰子油及其混合物。
优选的水溶性合成阴离子洗涤活化化合物为高级烷基苯磺酸的碱金属盐(如钠和钾)和碱土金属盐(如钙和镁)及其与烯基磺酸、高级烷基硫酸和高级脂肪酸单甘油酯硫酸的碱金属盐(如钠和钾)和碱土金属盐(如钙和镁)的混合物。最优选的阴离子洗涤活化化合物为高级烷基芳烃磺酸盐，如在直链或支链的烷基中含有6-20个碳原子的高级烷基苯磺酸盐，尤其例如高级烷基苯磺酸钠或高级烷基甲苯磺酸钠、高级烷基二甲苯磺酸钠或高级烷基苯酚磺酸钠、烷基萘磺酸钠、二戊基萘磺酸铵和二壬基萘磺酸钠。
适合的非离子洗涤活化化合物可以被广泛地描述为由亲水性的烯化氧与疏水性的有机化合物的缩合而制得的产物，该有机化合物可以是脂肪族的或烷基芳族化合物。与任何具体的疏水基缩合的亲水基或聚氧化烯基团的长度可以很容易地进行调节以生成一种水溶性的、具有所需亲水/疏水平衡值的化合物。
具体的例子包括在其直链或支链的结构中含8-22个碳原子的脂肪醇与环氧乙烷的缩合产物，比如，每摩尔椰油醇与2-15摩尔环氧乙烷形成的椰子油环氧乙烷缩合物；其烷基含有6-12个碳原子的烷基苯酚与环氧乙烷的缩合产物，其中每摩尔烷基苯酚与5-25摩尔环氧乙烷反应；乙二胺与环氧丙烷的反应产物与环氧乙烷的缩合物，该缩合物包含40-80重量％的聚氧乙烯基团，分子量为5000-11000；具有R3NO结构的叔胺氧化物，其中一个R基团为含8-18个碳原子的烷基，其余的每一个R基团为甲基、乙基或羟乙基，例如二甲基十二烷基胺氧化物；具有R3PO结构的叔膦氧化物，其中一个R基团为含10-18个碳原子的烷基，其余的每一个R基团为含1-3个碳原子的烷基或羟烷基，如二甲基十二烷基膦氧化物；以及具有R2SO结构的二烷基硫氧化物，其中一个R基团为含10-18个碳原子的烷基，另一个R基团为甲基或乙基，如甲基十四烷基硫氧化物；脂肪酸烷基醇酰胺；脂肪酸烷基醇酰胺与烷基硫醇的烯化氧缩合物。
本发明的组合物，也可能包括两性、阳离子或两性离子洗涤活化剂。
步骤(a)的反应通常在40℃-95℃的温度下反应，更优选在60-95℃下反应。步骤(a)的加料顺序是很关键的，优选将脂肪酸加入到铝酸钠中。
块状洗涤剂用常规的方法，如框架冷却法或挤出(模压)法进行制备。一般情况下，在挤出法中，脂肪酸用铝酸钠原样进行中和，或者在非皂洗涤活化剂的存在下用铝酸钠进行中和，然后加入一些所选择的添加剂，干燥至所要求的湿度。如果在此之前没有在混炼机中加入其余的微量添加剂/非皂洗涤剂的话，干燥后的肥皂再与其余的微量添加剂/非皂洗涤剂混合，在三辊磨中进行机械滚压并在真空下模压成条形物，之后将条形物印模成块状。
本发明制成的肥皂/块状洗涤剂表现出极好的视觉效果、手感、硬度、洗净度和起泡性能。
这里提到的一些非限定性实施例只在表明本发明的组合物和方法的对比性结果，并不属于本发明的范围。
按照以上所述制备的样品用如下的方法检测其硬度(屈服应力)和手感(砂砾手感)。
表1
屈服应力屈服应力用于检验一种肥皂块的硬度。在一个特定的温度下，肥皂块的屈服应力通过观测肥皂在一定时间内被一根施加了重量的干酪线切割到的程度来确定。设备由一根连接到一个反向平衡力臂上的干酪线(直径d用cm表示)组成，该反向平衡力臂可以通过球状轴承在枢轴上自由转动。肥皂条置于干酪线下以使干酪线恰好与肥皂条的一个边缘接触。当直接在干酪线上加一个重量(Wg.)时，恒力被施加于干酪线上，该线将切入肥皂。当切割深度增加时，外力的作用面积也将增加，因此，施加的应力将减少直到与肥皂的阻力恰好达到平衡，此时干酪线停止运动。该点的应力就等于肥皂的屈服应力。达到该点的时间为30秒，因此选择1分钟为标准时间以确保达到屈服应力。之后除去该重量，测量切割长度(L，用cm表示)，用半经验式计算屈服应力。Y.S=3W8×98.1L×dPascal(Pa.)]]>手感之后，由受过训练的专家小组用一种标准的冷水洗涤步骤通过感觉来估测砂砾手感，给出1-10等级范围之内的分数，其中1表示手感最好，而10表示手感最差。一般情况下，可接受的香皂的手感分数在7.8-8.0范围内。
表1的数据表明了该块的物理性能如硬度。当胶态氢氧化铝的含量超出本发明定义的范围时，加工性能会受到负面影响。本发明的肥皂块具有很高的手感分数，实施例2的肥皂块太软而不能加工，而实施例3的肥皂块太硬，具有砂砾感。
如上所述制备的样品用上述方法检测硬度(屈服应力)和手感(砂砾手感)。结果表2
以上数据表明，与水含量为13.2的对照样品相比，虽然将肥皂的水含量增加到19.0，且完全不加填料，肥皂的硬度却没有受到明显的影响。但是，与对照样品和根据现有技术制备的肥皂相比，本发明肥皂的手感很明显是优良的。与对照样品的肥皂块相比，专家小组给本发明的肥皂打出明显更低的砂砾手感分数。
至于肥皂块的性能，人们发现氢氧化铝含量较低的肥皂块易于失水，而且在一些环境中也更倾向于含有较多的软块。而氢氧化铝含量相对较高的肥皂块易于开裂。
另外，人们发现，如果氢氧化铝含量下降到低于约8％，肥皂块会变得太软(即，它的屈服应力值低而穿透值高)，而且在一定的水含量下相对难以加工。
在这样的肥皂块中，加入5％的滑石会提高其硬度，但并不是足够的。肥皂块的硬度只能通过降低水含量和增加TFM含量得到提高，然而这样会随之增加产品的成本。在一定的水含量下，氢氧化铝含量降低至低于8％时会导致软块的增加，这可以通过加入滑石或减少水分得到减轻。
当氢氧化铝含量增加至超过约16％时，在一定的水含量下，肥皂块可以保持其加工性能，但是人们发现此时肥皂块会有砂砾感，具有如此相对高的氢氧化铝含量的肥皂块还会出现明显的裂缝，磨损速度降低且在贮存时会出现风化现象。
权利要求
1.一种总脂肪物质含量低的块状洗涤剂组合物，其含有一种表面活性剂，25-70％的总脂肪物质，9-16重量％的胶态氢氧化铝和12-52％的水。
2.根据权利要求1的块状洗涤剂，其中的脂肪物质包括脂肪酸和/或甘油三酯残基。
3.根据权利要求1或2的块状洗涤剂，其中的组合物另外含有最高为30重量％的选自非皂表面活性剂、有益于皮肤的物质、润肤剂、防晒剂或防老化合物的有益的液态试剂。
4.根据权利要求3的块状洗涤剂，其中有益的液态试剂在任何阶段加入到该块状洗涤剂组合物中。
5.根据权利要求3的块状洗涤剂，其中有益的液态试剂在模压过程中以粗滴状引入到块状洗涤剂组合物中。
6.根据前述任一项权利要求的块状洗涤剂，其中的组合物含有动物脂脂肪酸和/或椰子油。
7.根据前述任一项权利要求的块状洗涤剂，其中氢氧化铝的粒径为0.1-25μm。
8.根据前述任一项权利要求的块状洗涤剂，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组成。
9.根据前述任一项权利要求的块状洗涤剂，其中的氢氧化铝在皂化过程中原位生成。
10.根据前述任一项权利要求的块状洗涤剂，其另外含有一种选自可溶的有机或无机盐、聚合物、聚乙烯醇、碱性物质以及柠檬酸、酒石酸或葡萄酸的碱金属盐的溶解稳定剂。
11.根据权利要求10的块状洗涤剂，其中的溶解稳定剂为氯化钾。
12.根据前述任一项权利要求的块状洗涤剂，其中的表面活性剂为一种阴离子或非离子表面活性剂。
13.一种制备块状洗涤剂的方法，其中的块状洗涤剂包括一种表面活性剂，25-70％的总脂肪酸物质，0.5-20％的胶态氢氧化铝和15-52％的水，该制备方法包括如下步骤a)将一种或多种脂肪酸或脂肪与固含量为20-55％，Al2O3与Na2O的比例为0.5-1.55∶1的铝酸钠反应，在40-95℃下生成一种氢氧化铝和肥皂的混合物；b)在该氢氧化铝和肥皂的混合物中加入预定量的水；c)加入任何另外的微量添加剂，以及d)将步骤(c)的产物转化为块状物。
14.根据权利要求13的方法，其中的肥皂是由动物脂脂肪酸和/或椰子油形成的。
15.根据权利要求13或14的方法，其中在步骤(a)中加入0.5-2重量％的一种溶解稳定剂。
16.根据权利要求13-15中任一项权利要求的方法，其中的溶解稳定剂选自可溶的有机或无机盐、聚合物、碱性金属、聚乙烯醇和柠檬酸、酒石酸或葡萄酸的碱金属盐。
17.根据权利要求13-16中任一项权利要求的方法，其中在制备过程中，在组合物中加入最高为30重量％的一种选自非皂表面活性剂、有益于皮肤的物质、润肤剂、防晒剂或防老剂或其混合物的有益的液态试剂。
18.根据权利要求13-17中任一项权利要求的方法，其中的氢氧化铝的粒径为0.1-25μm。
19.根据权利要求13-18中任一项权利要求的方法，其中的脂肪酸包括一种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.根据权利要求13-19中任一项权利要求的方法，其中步骤(a)中Al2O3与Na2O的比例为1.0-1.5∶1。
21.根据权利要求13-20中任一项权利要求的方法，其中步骤(a)的反应温度为60-95℃。
全文摘要
一种总脂肪物质含量低的块状洗涤组合物,其包括:一种表面活性剂,25－70%的总脂肪物质,9－16重量%的胶态氢氧化铝和12－52%的水。本发明也包括一种制备块状洗涤剂的方法,该块状洗涤剂包括:一种表面活性剂,25－70%的总脂肪物质,0.5－20%的胶态氢氧化铝和15－52%的水。该制备方法包括的步骤为:将一种或多种脂肪酸或脂肪与固含量为20－55%、其中Al
文档编号C11D9/18GK1330708SQ99814422
公开日2002年1月9日 申请日期1999年11月16日 优先权日1998年12月14日
发明者R·本雅明, S·Y·姆哈斯卡, S·S·姆哈特雷 申请人:荷兰联合利华有限公司