KR102171792B1 - 아미노-작용성 오르가노폴리실록산 및 비-이온성 유화제를 포함하는 수성 에멀젼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 새로운 수성 에멀젼에 관한 것이며, 이러한 수성 에멀젼은 (A) 염기성(basic) 질소를 포함하는 Si-C-결합된 기(group)를 함유하는 아미노-작용성 오르가노폴리실록산, (B) 선택적으로, 아미노-작용성 오르가노폴리실록산 (A)와 구별되는 오르가노폴리실록산, (C) 비-이온성 유화제, (D) 선택적으로 이온성 유화제, (E) 선택적으로 보조제 및 (F) 물을 포함하고, 최대 이하의 탄화수소 원자를 갖는 선형 탄화수소 기를 포함하는 선형 1차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르가 비-이온성 유화제 (C)로서 이용되고, 단, 분지형 탄화수소 기를 포함하는 1차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르 및 2차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르의 공동-사용이 배제되는 것을 특징으로 한다.

Description

아미노-작용성 오르가노폴리실록산 및 비-이온성 유화제를 포함하는 수성 에멀젼
본 발명은 아미노-작용성 오르가노폴리실록산 및 비-이온성 유화제를 포함하는 수성 에멀젼 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
실리콘은 많은 용도들을 가진다. 특히 점성 생성물에서 용도 및 투입(dosing)을 촉진하기 위해, 많은 적용들을 위해 오르가노실리콘 화합물은 희석된 형태로 존재하는 것이 바람직하다. 따라서, 이들은 통상적으로 수성 에멀젼 또는 분산액, 전형적으로 수-중-유 에멀젼(O/W-에멀젼) 형태로 사용되며, 이들은 물로 희석 가능하다. EP 138192 A1은, 반투명 내지 투명한 특히 미분된 에멀젼, 소위 마이크로에멀젼이 극성 기를 갖는 오르가노폴리실록산을 기반으로 생성될 수 있음을 개시하고 있다. 이러한 에멀젼은 유리하게는, 특히 이들 에멀젼의 이례적인 안정성이 필요한 곳에, 예를 들어 오일 얼룩이 피해져야 하는 텍스타일 가공에서, 또는 예를 들어 투명한 미용 제제가 생성되어야 하는 경우 이용 가능하다.
이들 마이크로에멀젼의 생성을 위한 제안된 유화제는 주로 비-이온성 유화제 및 특히 에톡실화된 알코올이다. 예로는, 에톡실화된 트리메틸노나놀(예를 들어 EP 299596 B1, EP 943644 B1), 에톡실화된 이소트리데실 알코올(예를 들어 EP 442098 B1, EP 515915 B1 및 EP 859029 A2), 에톡실화된 이소데실 알코올(예를 들어 EP 1560972 B1), 에톡실화된 이소트리데실 알코올과 10개의 탄소 원자를 갖는 에톡실화된 옥소 알코올의 혼합물(즉, 분지형 알코올)(DE 19835227 A1) 및 에톡실화된 지방 알코올, 예컨대 n-도데카놀(예를 들어 EP 475363 A2)이 있다. 유화제 외에도, 마이크로에멀젼은 용매, 예를 들어 알코올(예를 들어 EP 417559 B1), 또는 글리콜, 예컨대 모노에틸렌 글리콜 헥실 에테르, 모노에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 헥실 에테르, 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르(예를 들어 WO15013247 A1) 또는 폴리올(예를 들어 EP 0859029 A2)을 함유할 수 있다. 이들 마이크로에멀젼은 통상, 극성 기를 갖는 실록산을 20% 이하로 함유한다(예를 들어 EP 2215148 B1). 더 높은 비율에서, 점도는 심각하게 증가하여, 생성물의 취급은 어려워지는 내지는 불가능해진다(DE 19835227 A1 페이지 3, 라인 28-34 비교).
DE 19835227 A1은, 아미노-작용성 오르가노폴리실록산과 비치환된 폴리디메틸실록산의 블렌딩 및 폴리에틸렌 글리콜의 첨가에 의해, 실록산 비율을 30% 넘게 갖는 투명한 생성물을 수득하는 것이 가능하며; 그렇지 않으면, 단단한 겔이 형성된다는 것을 개시하고 있다. 이러한 겔에 염을 첨가하면, 점도뿐만 아니라 안정성이 감소되었으며, 이소프로판올의 첨가는 낮은 발화점을 갖는 생성물을 초래하였으며, 이는 마찬가지로 바람직하지 못하다.
또한, 점도는 상기 언급된 글리콜의 첨가에 의해 한정된 정도까지만 조절될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 30%의 아미노-변형된 오르가노폴리실록산(EP 646618 B1), 즉 80% 초과의 오르가노폴리실록산을 기반으로 하는 유화제/글리콜을 포함하는 취급 가능한 마이크로에멀젼을 수득하기 위해서는, 10%의 유화제 외에도, 추가의 15%의 부틸 디글리콜이 필요하다. 적용 시 생성물의 효능에 기여하지는 않지만 상응하는 비용을 수반하고 궁극적으로는 또한 불필요한 환경적 영향을 갖는 구성분들의 이러한 높은 비율은 요망되지 않는다.
이에, 본 발명에 의해 해결되는 문제점은, 심지어 높은 함량의 오르가노폴리실록산에서도 쉽게 취급 가능하고 저장-안정하며 용매를 함유하지 않는 아미노-작용성 오르가노폴리실록산을 기반으로 하는, 작은 입자 크기를 갖는 반투명 내지 투명한 에멀젼을 제공하는 것이다.
문제점은 본 발명에 의해 해결된다.
본 발명은 수성 에멀젼을 제공하며, 이러한 수성 에멀젼은
(A) 염기성(basic) 질소를 포함하는 Si-C-결합된 라디칼을 함유하는 아미노-작용성 오르가노폴리실록산,
(B) 선택적으로, 아미노-작용성 오르가노폴리실록산 (A)와 구별되는 오르가노폴리실록산,
(C) 비-이온성 유화제,
(D) 선택적으로 이온성 유화제,
(E) 선택적으로 보조제 및
(F) 물
을 포함하고,
비-이온성 유화제 (C)로서, 10개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 탄화수소 라디칼을 포함하는 선형 1차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르가 이용되고,
단, 분지형 탄화수소 라디칼을 포함하는 1차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르의 공동-사용 및 2차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르의 공동-사용이 배제되는 것을 특징으로 한다.
오르가노폴리실록산 (A)는 바람직하게는, 하기 식 (I)의 단위를 포함하는 오르가노폴리실록산이며:
Ra(R2O)bQcSiO(4-a-b-c)/2 (I),
여기서,
R은 동일하거나 또는 서로 다르고, 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 1가, 선택적으로 치환된 탄화수소 라디칼 또는 수소 원자이며,
R2는 동일하거나 또는 서로 다르고, 수소 원자, 또는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1가, 선택적으로 치환된 탄화수소 라디칼이며,
Q는 하기 식 (II)의 아민-치환된 라디칼이며:
-R3-[NR4-R5-]xNR4 2 (II)
여기서,
R3은 동일하거나 또는 서로 다르고, 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 2가 Si-C-결합된 탄화수소 라디칼이며,
R4는 수소 원자, 또는 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 1가 선형, 환형 또는 분지형, 포화된 또는 불포화된 탄화수소 라디칼이며,
R5는 동일하거나 또는 서로 다르고, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 2가 탄화수소 라디칼이며,
x는 0, 또는 1 내지 10의 정수이고, 바람직하게는 0 또는 1이며,
a는 0, 1, 2 또는 3이며,
b는 0, 1, 2 또는 3이고, 바람직하게는 0 또는 1이고,
c는 0, 1, 2 또는 3이고, 바람직하게는 0 또는 1이며,
단, a+b+c의 합계는 3 이하이다.
a+b+c의 합계가 1.5 내지 2.5, 바람직하게는 1.9 내지 2.1의 평균값을 갖는 경우가 바람직하다.
비치환된 탄화수소 라디칼 R의 예로는, 알킬 라디칼, 예컨대 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, 1-n-부틸, 2-n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, n-펜틸, 이소-펜틸, 네오-펜틸, tert-펜틸 라디칼; 헥실 라디칼, 예컨대 n-헥실 라디칼; 헵틸 라디칼, 예컨대 n-헵틸 라디칼; 옥틸 라디칼, 예컨대 n-옥틸 라디칼 및 이소-옥틸 라디칼, 예컨대 2,2,4-트리메틸-펜틸 라디칼; 노닐 라디칼, 예컨대 n-노닐 라디칼; 데실 라디칼, 예컨대 n-데실 라디칼; 도데실 라디칼, 예컨대 n-도데실 라디칼; 옥타데실 라디칼, 예컨대 n-옥타데실 라디칼; 사이클로알킬 라디칼, 예컨대 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸 라디칼 및 메틸사이클로-헥실 라디칼; 알케닐 라디칼, 예컨대 비닐, 1-프로페닐 및 2-프로페닐 라디칼; 아릴 라디칼, 예컨대 페닐, 나프틸, 안트릴 및 페난트릴 라디칼; 알카릴 라디칼, 예컨대 o-, m-, p-톨릴 라디칼; 크실릴 라디칼 및 에틸페닐 라디칼; 및 아랄킬 라디칼, 예컨대 벤질 라디칼 및 α- 및 β-페닐에틸 라디칼 등이 있다.
치환된 라디칼 R의 예로는, 할로겐-, 시아노-, 글리시독시- 또는 폴리알킬렌 글리콜-치환된 탄화수소 라디칼, 예를 들어 트리플루오로프로필, 시아노에틸, 글리시독시프로필, 폴리알킬렌 글리콜 프로필 라디칼 등이 있다.
바람직한 탄화수소 라디칼 R은 메틸 및 페닐 라디칼이다.
라디칼 R2의 예로는, 수소 원자 및 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸 라디칼이 있다. 라디칼 R2가 수소 원자, 에틸 라디칼 또는 메틸 라디칼인 경우가 바람직하다.
아민-치환된 라디칼 Q의 예로는,
H2N(CH2)2NH(CH2)3-
H2N(CH2)3-
H2N(CH2)2NH-CH2-CH(CH3)-CH2-
H2N-CH2-CH(CH3)-CH2-
H3CNH(CH2)3-
H2N(CH2)4-
H2N(CH2)5-
H(NHCH2CH2)3-
C4H9NH(CH2)2NH(CH2)2- 및
사이클로-C6H11NH(CH2)3-
등이 있으며,
여기서,
H2N(CH2)3- 및
H2N(CH2)2NH(CH2)3-이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 오르가노폴리실록산 (A)는 바람직하게는 식 (I)의 단위들을 5 내지 10,000, 특히 50 내지 1,000개로 함유하는 것들, 특히 바람직하게는 a의 평균값이 1.90 내지 2.3이며, b의 평균값이 0 내지 0.2이고, c의 평균값이 0.002 내지 0.1인 식 (I)의 단위들로 구성된 것들이다.
오르가노폴리실록산 (A)가 아민-치환된 라디칼 R2 이외의 추가의 치환된 탄화수소 라디칼을 함유하지 않는 것이 바람직하다.
바람직한 오르가노폴리실록산 (A)는 하기 식 (III)의 것이며:
R*3-yQySiO[R2SiO]k[RQSiO]lSiQyR*3-y (III),
여기서,
R*는 R, 또는 식 -OR2의 라디칼이며,
R, R2 및 Q는 상기 정의된 바와 같으며,
k는 10 내지 1,000의 정수이며,
l은 1 내지 100의 정수이고,
y는 0 또는 1, 바람직하게는 0이다.
오르가노폴리실록산 (A)는 바람직하게는 DIN 53019에 따라 25℃에서 측정 시, 50 mm²/s 내지 100,000 mm²/s의 점도를 가진다.
오르가노폴리실록산 (A)는 바람직하게는 0.05 mmol/g 내지 2.0 mmol/g, 특히 바람직하게는 0.15 mmol/g 내지 1.0 mmol/g의 염기성 질소 함량을 가진다.
선택적으로 공동-사용되는 오르가노폴리실록산 (B)는 바람직하게는, 식 (IV)의 단위로 구성되며:
R8 e(R9O)fSiO(4-e-f)/2 (IV),
여기서,
R8은 동일하거나 또는 서로 다르고, 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 1가, 선택적으로 치환된 탄화수소 라디칼, 또는 수소 원자이며,
R9 동일하거나 또는 서로 다르고, 수소 원자, 또는 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1가, 선택적으로 치환된 탄화수소 라디칼이며,
e는 0, 1, 2 또는 3이고,
f는 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 0 또는 1이다.
라디칼 R의 예들은 라디칼 R8에 모두 적용 가능하다. 라디칼 R2의 예들은 라디칼 R9에 모두 적용 가능하다.
오르가노폴리실록산 (B)는 바람직하게는 트리메틸실릴 말단 기 또는 디메틸하이드록시실릴 말단 기 또를 갖는 폴리디메틸실록산이다.
오르가노폴리실록산 (B)는 바람직하게는, DIN 53019에 따라 25℃에서 측정 시 5 mm²/s - 1,000 mm²/s의 점도를 가진다.
각각의 경우 상기 에멀젼의 총 중량을 기준으로 2 중량% 이상, 바람직하게는 1 중량% 초과의 양의, 식 (V)의 오르가노폴리실록산의 공동-사용이 배제되는 경우가 바람직하며:
R1(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]nSi(CH3)2R1 (V)
여기서, R1은 하이드록실, 메톡시, 에톡시 또는 메틸 라디칼이고, n은 25 내지 900이다.
각각의 경우 상기 에멀젼의 총 중량을 기준으로 2 중량% 이상, 바람직하게는 1 중량% 초과의 양의, 아미노-작용성 오르가노폴리실록산 (A)와 구별되는 폴리오르가노실록산 (B)의 공동-사용이 배제되는 경우가 특히 바람직하다.
특히 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 에멀젼은 오르가노폴리실록산 (B)를 함유하지 않는다.
10개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 1차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르 (C)로서, 하기 식 (VI)의 것들이 이용되는 것이 바람직하며:
CH3-(CH2)m-O-(CH2-CH2-O)p-R6 (VI),
여기서,
R6은 수소 원자, C1-4-탄화수소 라디칼, 또는 식 -C(O)R7의 라디칼이며,
R7은 C1-2-탄화수소 라디칼이며,
m은 5 내지 9의 정수이고,
p는 3 내지 20의 정수이다.
R6은 바람직하게는 수소 원자이다.
본 발명에 따른 비-이온성 유화제 (C)의 예로는, 식:
CH3-(CH2)5-O-(CH2-CH2-O)4-H
CH3-(CH2)5-O-(CH2-CH2-O)5-H
CH3-(CH2)7-O-(CH2-CH2-O)4-H
CH3-(CH2)7-O-(CH2-CH2-O)5-H
CH3-(CH2)7-O-(CH2-CH2-O)6-H
CH3-(CH2)7-O-(CH2-CH2-O)8-H
CH3-(CH2)9-O-(CH2-CH2-O)5-H
CH3-(CH2)9-O-(CH2-CH2-O)6-H
CH3-(CH2)9-O-(CH2-CH2-O)10-H
CH3-(CH2)9-O-(CH2-CH2-O)16-H
CH3-(CH2)9-O-(CH2-CH2-O)20-H
의 폴리에틸렌 글리콜 에테르가 있다.
분지형 1차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 즉, 분지형 탄화수소 라디칼을 포함하는 것들의 공동-사용 및 2차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르의 공동-사용이 배제되는 경우가 바람직하다.
본 발명에 따른 에멀젼이 6개 미만의 탄소 원자를 갖는 알코올, 알킬렌 글리콜, 글리세롤, 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 1가 알코올 또는 10개 이하의 탄소 원자를 갖는 다가 알코올과 함께 (폴리)에틸렌 글리콜 또는 (폴리)에틸렌 글리콜 에테르를 함유하지 않는 경우가 바람직하다.
본 발명에 따른 에멀젼은 바람직하게는, 에톡실화된 알킬페놀을 기반으로 한 유화제를 함유하지 않는다.
본 발명에 따른 비-이온성 유화제 (C)와 구별되는 추가의 비-이온성 유화제의 공동-사용이 바람직하게는 배제된다.
선택적으로 존재하는 이온성 유화제 (D)의 예로는, 특히 양이온성 유화제가 있다.
양이온성 유화제 (D)의 예들은, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 치환된 또는 비치환된 탄화수소 라디칼을 포함하는 모든 공지된 4급(quaternary) 암모늄 화합물들, 예컨대 도데실디메틸암모늄 클로라이드, 테트라데실트리메틸암모늄-브로마이드, 스테아릴트리메틸암모늄 클로라이드, 디스테아릴디메틸-암모늄 클로라이드, 세틸트리메틸암모늄 클로라이드, 베헤닐트리메틸암모늄 브로마이드, 도데실벤질디메틸암모늄 클로라이드 및 벤질트리메틸암모늄 클로라이드를 포함한다. 에톡실화된 양이온성 유화제, 예를 들어 코코알킬비스(하이드록시에틸)메틸, 에톡실화된, 메틸설페이트가 또한 이용될 수 있다.
양이온성 유화제가 구성성분 (D)로서 이용되는 경우, 이들은 바람직하게는 아릴- 또는 알킬트리메틸암모늄 염, 예컨대 스테아릴트리메틸암모늄 클로라이드 및 세틸트리메틸암모늄 클로라이드, 벤질트리알킬암모늄 염, 트리메틸벤질암모늄 클로라이드 및 트리메틸벤질-암모늄 메토설페이트이다.
추가의 예들은 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 치환된 또는 비치환된 탄화수소 라디칼을 갖는 모든 공지된 4급 이미다졸리늄 화합물들, 예컨대 1-메틸-2-스테아릴-3-스테아릴아미도에틸이미다졸리늄 메토설페이트, 1-메틸-2-노르스테아릴-3-스테아릴아미도에틸이미다졸리늄 메토설페이트, 1-메틸-2-올레일-3-올레일아미도에틸이미다졸리늄 메토설페이트, 1-메틸-2-스테아릴-3-메틸이미다졸리늄 메토설페이트, 1-메틸-2-베헤닐-3-메틸이미다졸리늄 메토설페이트 및 1-메틸-2-도데실-3-메틸이미다졸리늄 메토설페이트를 포함한다.
보조제 (E)로서 이용 가능한 것은, 실리콘 에멀젼에 전형적으로 첨가되고 구성성분 (A), (B), (C), (D) 및 (F)와 구별되는 모든 성분들이며, 예를 들어 실란, 특히 알콕시실란, 레올로지 첨가제(rheology additive), 보존제, pH 조절제, 소독제, 습윤제, 부식 저해제, 착색제 및 착향제이다.
보조제 (E)의 예로는, 특히 보존제, 예를 들어 벤질 알코올, 페녹시에탄올, 파라벤, 살리실산, 이소티아졸리논 및 pH 조절제, 예를 들어 포름산, 아세트산, 프로피온산, 및 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 아민과의 이들의 염 등이 있다.
분산액의 생성에 또한 현재까지 사용되어 온 모든 유형의 물이 물 (F)로서 이용 가능하다.
바람직하게는, 부분적으로 또는 전체적으로 탈미네랄화된 물, 증류된 또는 (여러 번) 재증류된 물, 의료 또는 약학적 목적의 물, 예를 들어 정제수(Pharm. Eur.에 따른 Aqua purificata)가 물 (F)로서 이용된다.
본 발명에 따라 이용되는 물 (F)는 각각의 경우 25℃ 및 1010 hPa에서, 바람직하게는 50 μS/cm 미만, 특히 바람직하게는 10 μS/cm 미만, 특히 1.3 μS/cm 미만의 전도율을 가진다.
본 발명에 따른 에멀젼은 바람직하게는,
(A) 염기성 질소를 포함하는 Si-C-결합된 라디칼을 함유하는 아미노-작용성 오르가노폴리실록산,
(C) 본 발명의, 10개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 탄화수소 라디칼을 포함하는 선형 1차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르
(E) 선택적으로 보조제 및
(F) 물
로 구성된다.
본 발명에 따른 에멀젼이, 상기 에멀젼의 총 중량을 기준으로,
아미노-작용성 오르가노폴리실록산 (A) 10-60 중량%,
(A)와 구별되는 오르가노폴리실록산 (B) 0-10 중량%, 바람직하게는 0-2 중량%, 특히 0-1 중량%,
본 발명에 따른 비-이온성 유화제 (C) 5-30 중량%,
이온성 유화제 (D) 0-10 중량%,
보조제 (E) 0-5 중량% 및
물 (F) 20-85 중량%
를 함유하며, 바람직하게는 구성되는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에 따른 에멀젼이, 상기 에멀젼의 총 중량을 기준으로,
아미노-작용성 오르가노폴리실록산 (A) 25-45 중량%,
(A)와 구별되는 오르가노폴리실록산 (B) 0-5 중량%, 바람직하게는 0-2 중량%, 특히 0-1 중량%,
본 발명에 따른 비-이온성 유화제 (C) 10-20 중량%,
이온성 유화제 (D) 0-5 중량%,
보조제 (E) 0-2 중량% 및
물 (F) 40-65 중량%
를 함유하며, 특히 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 에멀젼은 아미노-작용성 오르가노폴리실록산 (A)를 30 중량% 이상 내지 40 중량% 이하로 함유한다.
본 발명에 따른 에멀젼에서, 유화제 (C), (D) 및 보조제 (E)의 비율이 오르가노폴리실록산 (A) 및 선택적으로 (B)의 총 중량을 기준으로 50 중량% 미만인 경우가 바람직하다.
본 발명에 따른 에멀젼의 제조는 당업계에 공지된 공정에 따라 수행된다. 제조는 전형적으로, 모든 구성분들을 함께 단순히 교반함으로써 수행된다.
본 발명에 따른 에멀젼의 제조에 적합한 혼합 및 균질화 장비들은 당업자에게 공지된 모든 유화 장치들, 예컨대 임의의 가능한 디자인의 고속 교반기, 용해기 디스크, 로터-스테이터(rotor-stator) 균질기, 초음파 균질기 및 고압 균질기를 포함한다. 큰 입자가 요망되는 경우, 저속 교반기가 또한 적합하다.
본 발명에 따른 에멀젼은 연속, 반연속 또는 불연속 베이시스(basis) 상에서 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 에멀젼의 제조는 바람직하게는, 5℃ 내지 80℃, 특히 15℃ 내지 60℃의 온도 및 바람직하게는 주위 분위기의 압력에서 수행된다. 그러나, 진공 또는 정압(positive pressure)을 이용하는 것이 또한 가능하다.
오일 (A) 및 (B), 유화제 (C) 및 (D) 및 또한 보조제 (E) 및 선택적으로 총 20% 이하의 양의 물 (F)가 처음에 서로 혼합되고 균질화되는 경우가 바람직하다. 그런 다음, 물 또는 잔여 물은 서서히 또는 나누어서 혼합된다.
본 발명에 따른 에멀젼은 바람직하게는 투명한 내지는 반투명하고, 바람직하게는 <500 ppm, 특히 바람직하게는 <100 ppm, 특히 바람직하게는 <20 ppm의 혼탁도 값(90°에서)을 가진다.
본 발명에 따른 에멀젼은 <100 nm, 바람직하게는 <50 nm, 특히 바람직하게는 <10 nm의 입자 크기(부피 분포의 중앙값 D(50))를 가진다.
25℃에서 본 발명에 따른 에멀젼의 점도는 10,000 mPas 미만, 바람직하게는 5,000 mPas 미만, 특히 바람직하게는 1,000 mPas 미만이다.
본 발명에 따른 에멀젼은 바람직하게는 4 내지 8, 특히 바람직하게는 4 내지 6의 pH를 가진다.
선행 기술과 비교하여, 본 발명에 따른 에멀젼은, 심지어 높은 실리콘 함량에서도 이들 에멀젼이 낮은 점도를 나타내며, 사용 시 방해를 유발할 수 있는 점도-감소 첨가제, 예를 들어 글리콜, 글리세롤 또는 염의 첨가 없이도 양호한 취급성을 허용하는 이점을 가진다.
심지어 50% 미만의 유화제 및 실리콘 (A) 및 선택적으로 (B)를 기반으로 하는 첨가제에서도, 본 발명에 따른 에멀젼은 낮은 입자 크기, 높은 투명도(transparency)/명료성 및 우수한 안정성을 나타낸다.
본 발명에 따른 에멀젼은, 염기성 질소를 갖는 작용기를 갖는 폴리오르가노실록산을 기반으로 하는 에멀젼이 또한 현재까지 이용되어 온 임의의 곳에서, 예를 들어 텍스타일 유연제로서, 세척 조성물용 첨가제로서, 방출제로서, 및 헤어케어 조성물, 예컨대 컨디셔너 및 샴푸에서 이용될 수 있다.
본 발명은 본 발명에 따른 수성 에멀젼을 함유하는 미용 제제, 특히 헤어 트리트먼트 조성물을 제공한다.
따라서, 본 발명은 헤어의 케어 및 세정 방법을 추가로 제공하며, 여기서, 헤어는 본 발명에 따른 수성 에멀젼 또는 본 발명에 따른 미용 제제로 처리된다.
나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 수성 에멀젼을 함유하는 세척 및 세정 조성물을 제공한다.
따라서, 본 발명은 섬유, 특히 텍스타일 섬유 및 텍스타일 패브릭의 케어 및 세정 방법을 제공하며, 여기서, 상기 섬유는 본 발명에 따른 수성 에멀젼 또는 본 발명에 따른 세척 및 세정 조성물로 처리된다.
하기 실시예에서 제조된 에멀젼을 하기와 같이 시험하였다:
입자 크기를, Malvern사의 Zetasizer ZEN1600/ Nano-S 입자 크기 분석기, 소프트웨어 버전 6.01을 사용하여 동적 광 산란에 의해 확인하였다. 이를 위해, 에멀젼을, 여과되고 탈기된 물을 이용하여 0.5%까지 희석시켰다. 보고된 값은 항상 D(50) 값에 관한 것이며, 이는 Basic Principles of Particle Size Analysis, Technical Paper, Dr. Alan Rawle, Malvern Instruments Limited 2000에 기재된 바와 같이 부피 분포의 중앙값이다. 하기 파라미터들을 사용하였다: 물질 RI 1.39, 분산제 RI 1.33, 물질 흡수율 0.010, 점도 0.8872 mPas, 온도 25℃, 계수율 159.6, 기간 50 s, 측정 위치 4.65 mm.
에멀젼의 혼탁도를, 와이드-넥(wide-necked) 유리병(250 mL, d=68 mm, h=115 mm)에서 Sigrist사의 LabScat 2-도 혼탁도 미터(meter)를 이용하여 90°의 각도 및 25℃에서 확인하였다.
에멀젼의 점도를, 스핀들 3 내지 스핀들 7이 장착된 "Brookfield programable Viscosimeter DV-II+"를 사용하여 20℃ 및 20 회전수/분에서 DIN EN ISO 2555에 따라 확인하였고; 그 값을 20초 후에 판독하였다.
pH의 측정을 20℃에서 US Pharmacopeia USP 33에 따라 수행하였다.
아민 수는, 실록산 A 1 g 당 얼마나 많은 mmol의 아미노기가 존재하는지 가리킨다. 아민 수는, 빙초산을 이용한 양성자 첨가(protonation)에 의해 형성된 염의 과염소산을 이용한 전위차 적정에 의해 확인할 수 있다.
하기 성분들을 사용하였다:
실록산 A1: 독일 뮌헨 소재의 Wacker Chemie AG사로부터 명칭 Finish WR 1300 하에 입수 가능한, 25℃에서 1,000 mPas의 점도 및 0.3 mmol/g의 아민 수(amine number)를 갖는 반응성 (하이드록시/메톡시-종결) 아미노에틸아미노프로필-작용성 폴리디메틸실록산.
실록산 A2: 독일 뮌헨 소재의 Wacker Chemie AG사로부터 명칭 Finish WR 1650 하에 입수 가능한, 25℃에서 1,000 mPas의 점도 및 0.6 mmol/g의 아민 수를 갖는 트리메틸실록시-종결화된 아미노에틸아미노프로필-작용성 폴리디메틸실록산.
유화제 C1: 스위스 오트어스트 소재의 Chemische Fabrik Scharer & Schlapfer AG사로부터 명칭 Aduxol 10 D 06 하에 입수 가능한, 평균적으로 6개의 에틸렌 글리콜기를 갖는 n-데실폴리에틸렌 글리콜 에테르.
유화제 C2: 스위스 오트어스트 소재의 Chemische Fabrik Scharer & Schlapfer AG사로부터 명칭 Aduxol 10 D 05 하에 입수 가능한, 평균적으로 5개의 에틸렌 글리콜기를 갖는 n-데실폴리에틸렌 글리콜 에테르.
유화제 C3: 독일 루트비히스하펜 소재의 BASF SE사로부터 명칭 Emulan HE 50 하에 입수 가능한, 평균적으로 5개의 에틸렌 글리콜기를 갖는 n-헥실폴리에틸렌 글리콜 에테르.
유화제 C4: 독일 루트비히스하펜 소재의 BASF SE사로부터 명칭 Dehydol 04 DEO 하에 입수 가능한, 평균적으로 4개의 에틸렌 글리콜기를 갖는 n-옥틸폴리에틸렌 글리콜 에테르.
유화제 CV1: (본 발명이 아님)
스위스 오트어스트 소재의 Chemische Fabrik Scharer & Schlapfer AG사로부터 명칭 Aduxol DEC 06 하에 입수 가능한, 평균적으로 6개의 에틸렌 글리콜기를 갖는 이소-데실폴리에틸렌 글리콜 에테르.
유화제 CV2: (본 발명이 아님)
독일 루트비히스하펜 소재의 BASF SE사로부터 명칭 LUTENSOL® XP 50 하에 입수 가능한, 평균적으로 5개의 에틸렌 글리콜기를 갖는 이소-데실폴리에틸렌 글리콜 에테르.
유화제 CV3: (본 발명이 아님)
스위스 헤딩겐(Hedingen) 소재의 KOLB AG사로부터 명칭 IMBENTIN® T060 하에 입수 가능한, 평균적으로 6개의 에틸렌 글리콜기를 갖는 이소-트리데실폴리에틸렌 글리콜 에테르.
유화제 CV4: (본 발명이 아님)
스위스 헤딩겐 소재의 KOLB AG사로부터 명칭 SYMPATENS® ALM/040 하에 입수 가능한, 평균적으로 4개의 에틸렌 글리콜기를 갖는 n-도데실폴리에틸렌 글리콜 에테르.
유화제 CV5: (본 발명이 아님)
스위스 헤딩겐 소재의 KOLB AG사로부터 명칭 SYMPATENS® ALM/230 G 하에 입수 가능한, 평균적으로 23개의 에틸렌 글리콜기를 갖는 n-도데실폴리에틸렌 글리콜 에테르.
유화제 D1: 독일 프랑크푸르트/마인 소재의 Clariant GmbH사로부터 명칭 Genamin® CTAC 하에 30% 수용액으로서 입수 가능한 헥사데실트리메틸암모늄 클로라이드.
유화제 D2: 네덜란드 델덴 소재의 Elementis Specialties Netherlands B.V.사로부터 명칭 SERVAMINE® KW 100 하에 입수 가능한 코코알킬비스(하이드록시에틸)메틸, 에톡실화된, 메틸설페이트.
보조제 E1: pH 조절용으로서, 독일 뉘른베르크 소재의 CSC Jaklechemie사로부터 입수 가능한, 아세트산 Pharm. Eur.
보조제 E2: 보존제로서 독일 노르더슈테트 소재의 Schulke&Mayr GmbH사로부터 입수 가능한, 페녹시에탄올 미용 품질.
실시예 1:
122.5 g의 실록산 A1, 49 g의 유화제 C1, 0.7 g의 아세트산(E1) 및 3.15 g의 페녹시에탄올(E2)을 ULTRA-TURRAX® T50과 함께 4,000 rpm에서 1분 동안 혼합한다. 후속적으로, 90 g의 탈이온수를 3분에 걸쳐 첨가하고, 혼합물을 4,000 rpm에서 추가로 5분 동안 균질화한다. 형성된 페이스티(pasty) 에멀젼을 85.1 g의 물과 함께 5분 동안 희석시키고, 60℃에서 4시간 동안 저장하였다. 투명한 자유-유동성 에멀젼을 수득하였다. 이 에멀젼은 50℃에서 28일 후 및 실온에서 1년 동안 저장 후 완전히 안정하였다.
비교예 V1:
유화제 C1 대신 유화제 CV1을 사용하는 점을 제외하고는, 실시예 1을 반복한다. 60℃에서 4시간 후에도 여전히 자유-유동성이 아닌 단단한 겔이 수득된다.
비교예 V2:
비교예 V1의 생성물을 80℃에서 16시간 동안 저장한다. 혼합물은 현재 이동성이었지만 혼탁하였다. 50℃에서 28일 후, 에멀젼은 분리되었다.
비교예 V3:
유화제 C1 대신 유화제 CV2를 사용하는 점을 제외하고는, 실시예 1을 반복한다. 60℃에서 4시간 후에도 여전히 매우 점성인 단단한 겔이 수득된다.
비교예 V4:
유화제 C1 대신 유화제 CV3을 사용하는 점을 제외하고는, 실시예 1을 반복한다. 60℃에서 4시간 후에도 여전히 매우 점성인 단단한 겔이 수득된다.
비교예 V5:
49 g의 유화제 C1 대신 32.66 g의 유화제 CV 4 및 16.33 g의 유화제 CV 5를 사용하는 점을 제외하고는, 실시예 1을 반복한다. 60℃에서 4시간 후에도 여전히 단단한, 단단한 겔이 수득된다.
실시예 2:
122.5 g의 실록산 A2, 49 g의 유화제 C1, 0.7 g의 아세트산(E1) 및 3.15 g의 페녹시에탄올(E2)을 ULTRA-TURRAX® T50과 함께 4,000 rpm에서 1분 동안 혼합한다. 후속적으로, 80 g의 탈이온수를 3분에 걸쳐 첨가하고, 혼합물을 4,000 rpm에서 추가로 5분 동안 균질화한다. 형성된 페이스티 에멀젼을 95.1 g의 물과 함께 5분 동안 희석시켰다. 투명한 저-점도의 에멀젼을 수득하였다.
실시예 3:
140 g의 실록산 A1, 56 g의 유화제 C1, 4.0 g의 유화제 D1, 0.8 g의 아세트산(E1) 및 3.6 g의 페녹시에탄올(E2)을 ULTRA-TURRAX® T50과 함께 4,000 rpm에서 1분 동안 혼합한다. 형성된 페이스티 에멀젼을 145.6 g의 물과 함께 5분 동안 희석시켰다. 투명한 자유-유동성 에멀젼을 수득하였다.
비교예 V6:
유화제 C1 대신 유화제 CV 1을 사용하는 점을 제외하고는, 실시예 4를 반복한다. 60℃에서 4시간 후에도 여전히 매우 점성인, 점성 에멀젼이 수득된다.
실시예 4:
122.5 g의 실록산 A1, 49 g의 유화제 C1, 1.15 g의 유화제 D2, 0.7 g의 아세트산(E1) 및 3.15 g의 페녹시에탄올(E2)을 ULTRA-TURRAX® T50과 함께 4,000 rpm에서 1분 동안 혼합한다. 후속적으로, 173.5 g의 탈이온수를 3분에 걸쳐 첨가하고, 혼합물을 4,000 rpm에서 추가로 5분 동안 균질화한다. 투명한 자유-유동성 에멀젼을 수득하였다.
실시예 5:
122.5 g의 실록산 A1, 24.5 g의 유화제 C1, 24.5 g의 유화제 C3, 0.7 g의 아세트산(E1) 및 3.15 g의 페녹시에탄올(E2)을 ULTRA-TURRAX® T50과 함께 4,000 rpm에서 1분 동안 혼합한다. 후속적으로, 174.65 g의 탈이온수를 3분에 걸쳐 첨가하고, 혼합물을 4,000 rpm에서 추가로 5분 동안 균질화한다. 거의 투명한, 이동성 에멀젼을 수득하였다.
실시예 6:
122.5 g의 실록산 A2, 24.5 g의 유화제 C2, 24.5 g의 유화제 C3, 0.7 g의 아세트산(E1) 및 3.15 g의 페녹시에탄올(E2)을 ULTRA-TURRAX® T50과 함께 4,000 rpm에서 1분 동안 혼합한다. 후속적으로, 174.65 g의 탈이온수를 3분에 걸쳐 첨가하고, 혼합물을 4,000 rpm에서 추가로 5분 동안 균질화한다. 거의 투명한, 자유-유동성 에멀젼을 수득하였다.
실시예 7:
122.5 g의 실록산 A1, 49.0 g의 유화제 C4, 3.5 g의 유화제 D1, 0.7 g의 아세트산(E1) 및 3.15 g의 페녹시에탄올(E2)을 ULTRA-TURRAX® T50과 함께 4,000 rpm에서 1분 동안 혼합한다. 후속적으로, 171.15 g의 탈이온수를 3분에 걸쳐 첨가하고, 혼합물을 4,000 rpm에서 추가로 5분 동안 균질화한다. 거의 투명한, 이동성 에멀젼을 수득하였다.
실시예 8:
122.5 g의 실록산 A2, 49.0 g의 유화제 C2, 0.7 g의 아세트산(E1) 및 3.15 g의 페녹시에탄올(E2)을 ULTRA-TURRAX® T50과 함께 4,000 rpm에서 1분 동안 혼합한다. 후속적으로, 174.65 g의 탈이온수를 3분에 걸쳐 첨가하고, 혼합물을 4,000 rpm에서 추가로 5분 동안 균질화한다. 거의 투명한, 이동성 에멀젼을 수득하였다.
비교예 V7:
유화제 C2 대신에 유화제 CV 2를 사용하여 실시예 9를 반복한다. 혼탁한, 점성 에멀젼을 수득한다.
표 1: 실시예에서 수득된 생성물들의 특성
실시예 실록산 비율/유화제, 중량% 외양 25℃에서 점도, mPas D(50), nm 90°에서 혼탁도, ppm
1 35 / 14 투명함 1500 5.4 70.2
V1 35 / 14 단단한 겔 - - -
V2 35 / 14 혼탁함 970 측정 가능하지 않음 >1000
V3 35 / 14 투명함 11680 3.3 16.4
V4 35 / 14 투명함 17080 3.6 21.9
V5 35 / 14 단단한 겔 - - -
2 35 / 14 거의 투명함 360 35.0 68.6
3 40 / 16.34 투명함 2190 10.3 53.3
V6 40 / 16.34 매우 점성, 혼탁함 15160 48.2 750
4 35 / 14.3 거의 투명함 610 45.0 80.6
5 35 / 14 투명함 980 5.9 48.9
6 35 / 14 거의 투명함 190 26.8 115
7 34 / 14.3 거의 투명함 130 36.5 106
8 34 / 14 약간 혼탁함 1010 10.4 365
V7 34 / 14 점성, 혼탁함 430 37.5 >1000
본 발명이 아닌 에멀젼은, 이들 에멀젼이 V1 또는 V5와 유사하게 단단한 겔을 제공하거나, 또는 V3, V4 및 V6과 유사하게 매우 점성이거나, 또는 V2, V6 및 V7과 유사하게 혼탁하기 때문에, 취급하기 어렵다.
이와는 대조적으로, 본 발명에 따른 에멀젼은, 이들 에멀젼이 낮은 점도를 갖고 투명하며 혼탁하지 않기 때문에 쉽게 취급 가능하다.
사용예 A1:
컨디셔너를 하기와 같이 제제화하고, 개별 구성성분은 INCI 명명법에 따라 기재한다:
87.04 부(part)의 물을 처음에 충전하고, 교반하면서 75℃까지 가열한다. 이러는 동안, 1.2 부의 하이드록시에틸셀룰로스(일본 도쿄 소재의 Shin-Etsu Chemical Co.사로부터 명칭 Tylose® H 4000 P2 하에 입수 가능함)를 첨가한다. 일단, 65℃의 온도가 도달하면, 0.5 부의 스테아르아미도프로필 디메틸아민(독일 네테탈 소재의 Croda GmbH사로부터 명칭 IncromineTM SB 하에 입수 가능함), 1 부의 폴리소르베이트 80(독일 네테탈 소재의 Croda GmbH사로부터 명칭 TweenTM 80 하에 입수 가능함), 3 부의 스테아릴 알코올(독일 호헨브룬(Hohenbrunn) 소재의 Merck-Schuchardt사로부터 명칭 스테아릴 알코올 하에 입수 가능함), 1 부의 세틸 알코올(독일 그라핑(Grafing) 소재의 Merck KGaA사로부터 명칭 세틸 알코올 하에 입수 가능함) 및 1.76 부의 베헨트리모늄 클로라이드(독일 프랑크푸르트/마인 소재의 Clariant GmbH사로부터 명칭 Genamin® KDMP 하에 입수 가능함)를 첨가한다. 75℃의 온도에 도달할 때까지, 혼합물을 혼합한다. 그런 다음, 혼합물을 냉각시킨다. 냉각 동안, 0.2 부의 시트르산(독일 타우프키르센(Taufkirchen) 소재의 Sigma-Aldrich Chemie GmbH사로부터 명칭 시트르산 하에 입수 가능함) 및 0.2 부의 테트라소듐 EDTA(독일 루트비히스하펜 소재의 BASF SE사로부터 명칭 EDETA® B 하에 입수 가능함)를 첨가한다. 35℃의 온도에 도달하였을 때, 0.1 부의 보존제 메틸클로로이소티아졸리논/메틸이소티아졸리논(독일 슈파이어 소재의 Thor GmbH사로부터 명칭 MICORCARE® IT 하에 입수 가능함), 4 부의 디메티코놀 에멀젼(독일 뮌헨 소재의 Wacker Chemie AG사로부터 명칭 BELSIL ® DM 3112 VP 하에 입수 가능함) 및 2 부의 실시예 1의 에멀젼을 첨가하고, 혼합물을 5분 동안 교반한다. 혼합물을 최종적으로 ULTRA-TURRAX® T50을 사용하여 1분 동안 균질화한다.
이렇게 해서 수득된 컨디셔너는 건조한 빗질감(combability) 및 습한 빗질감을 개선할 뿐만 아니라 습한 헤어 및 건조한 모발에서 감촉을 개선한다.
사용예 A2:
실시예 5의 에멀젼을 0.5%의 실리콘 함량까지 희석시킨다. 면 패브릭을 이 액체에 침지하고, 면의 중량을 기준으로 약 75 중량%의 액체 흡수율을 비틀기(wringing)에 의해 구축한다. 후속적으로, 패브릭을 150℃에서 5분 동안 건조한다. 후속적으로, 패브릭은 우수한 부드러운 촉감을 가졌다.

Claims (12)

  1. 수성 에멀젼으로서,
    상기 수성 에멀젼은
    (A) 염기성(basic) 질소를 포함하는 Si-C-결합된 라디칼을 함유하는 아미노-작용성 오르가노폴리실록산 25 중량% 내지 45 중량%,
    (B) 아미노-작용성 오르가노폴리실록산 (A)와 구별되는 오르가노폴리실록산 0 중량% 내지 5 중량%,
    (C) 비-이온성 유화제 10 중량% 내지 20 중량%,
    (D) 이온성 유화제 0 중량% 내지 5 중량%,
    (E) 보조제 0 중량% 내지 2 중량% 및
    (F) 물 40 중량% 내지 65 중량%
    로 구성되고,
    비-이온성 유화제 (C)로서, 하기 식 (VI)의 10개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 탄화수소 라디칼을 포함하는 선형 1차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르가 이용되고:
    CH3-(CH2)m-O-(CH2-CH2-O)p-R6 (VI),
    여기서,
    R6은 수소 원자 또는 C1-4-탄화수소 라디칼이며,
    m은 5 내지 9의 정수이고,
    p는 3 내지 20의 정수이고,
    단, 분지형 탄화수소 라디칼을 포함하는 1차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르 및 2차 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르의 공동-사용이 배제되는, 수성 에멀젼.
  2. 제1항에 있어서,
    아미노-작용성 오르가노폴리실록산 (A)로서 하기 식 (III)의 것이 이용되고:
    R*3-yQySiO[R2SiO]k[RQSiO]lSiQyR*3-y (III),
    여기서,
    R*는 R, 또는 식 -OR2의 라디칼이며,
    R은 동일하거나 또는 서로 다르고, 1 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 1가, 선택적으로 치환된 탄화수소 라디칼 또는 수소 원자이며,
    R2는 동일하거나 또는 서로 다르고, 수소 원자, 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1가, 선택적으로 치환된 탄화수소 라디칼이며,
    Q는 하기 식 (II)의 아민-치환된 라디칼이며:
    -R3-[NR4-R5-]xNR4 2 (II)
    여기서,
    R3은 동일하거나 또는 서로 다르고, 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 2가 Si-C-결합된 탄화수소 라디칼이며,
    R4는 수소 원자, 또는 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 1가 선형, 환형 또는 분지형, 포화된 또는 불포화된 탄화수소 라디칼이며,
    R5는 동일하거나 또는 서로 다르고, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 2가 탄화수소 라디칼이며,
    x는 0, 또는 1 내지 10의 정수이며,
    k는 10 내지 1,000의 정수이며,
    l은 1 내지 100의 정수이고,
    y는 0 또는 1이거나, 또는 0인 것을 특징으로 하는, 수성 에멀젼.
  3. 제1항에 있어서,
    (D) 양이온성 유화제가 공동-사용되는 것을 특징으로 하는, 수성 에멀젼.
  4. 제1항에 있어서,
    보조제 (E)로서, 보존제, pH 조절제, 실란, 레올로지 첨가제(rheology additive), 소독제, 습윤제, 부식 저해제, 착색제 또는 착향제가 이용되는 것을 특징으로 하는, 수성 에멀젼.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수성 에멀젼이 미용 제제, 또는 헤어 트리트먼트 조성물의 제조에 사용되는 것임을 특징으로 하는, 수성 에멀젼.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수성 에멀젼이 세척 및 세정 조성물의 제조에 사용되는 것임을 특징으로 하는, 수성 에멀젼.
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