Композиция кондиционирующего шампуня

Группа изобретений относится к уходу за волосами и кожей. Композиция шампуня для усиления осаждения капель масла на субстрат содержит 6 мас.% от массы композиции цвиттерионного поверхностно-активного вещества и С₁₄ сульфонированного сложного метилового эфира или С₁₆ сульфонированного сложного метилового эфира или смеси С₁₆ сульфонированного сложного метилового эфира и С₁₈ сульфонированного сложного метилового эфира при соотношении 1:1; масляную фазу и 0,1 мас.% или 0,075 мас.% от массы композиции катионного полимера. Также раскрыто применение композиции шампуня для усиления осаждения капель масла на субстрат. Группа изобретений обеспечивает усиления осаждения капель масла на волосы. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 пр.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к композиции кондиционирующего шампуня или к моющей композиции. В частности, настоящее изобретение относится к композиции шампуня или моющего средства, содержащей сульфонированные сложные метиловые эфиры (SME) природного происхождения и обладающей улучшенным кондиционирующим действием. Эта композиция шампуня подходит для применения при мытье и кондиционировании волос и кожи, в частности волос и кожи головы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Рецептуры продуктов промышленного производства для ухода за волосами и кожей, как правило, содержат капли масла небольшого размера, которые кондиционируют волосы и кожу. Шампуни, моющие композиции, средства для мытья тела и другие средства личной гигиены содержат также анионные поверхностно-активные вещества, которые адсорбируют и создают отрицательный заряд на поверхности капель масла и субстрата, такого как волосы и кожа головы. Возникающее в результате электростатическое отталкивание подавляет осаждение капель масла на субстрат.

Чтобы преодолеть этот нежелательный эффект, в соответствующие рецептуры композиций для личной гигиены, таких как шампунь и моющая композиция, также добавляют катионный полимер, который служит посредником адгезии между каплями и субстратом. В объеме раствора поверхностно-активное вещество и полимер образуют совместные агрегаты, также известные как «коацерваты». Следовательно, как поверхностно-активные вещества, так и полимеры могут адсорбироваться на поверхностях капель масла и на твердом субстрате. Они также присутствуют в смачивающих пленках, находящихся между каплей масла и субстратом. Взаимодействия поверхностно-активного вещества и полимера в объеме и в тонких пленках жидкости имеют первостепенное значение для процесса осаждения капель масла. При более высоких концентрациях поверхностно-активного вещества в рецептурах средств для личной гигиены оно гидрофилизирует катионный полимер и каплю масла. При смывании составов для личной гигиены с субстрата большая часть поверхностно-активного вещества будет смыта, за исключением относительно более гидрофобных полимерных молекул, которые все еще адсорбируются на капле масла, обеспечивая при этом ее прикрепление к субстрату. В результате может иметь место осаждение или прилипание капель масла при определенной степени разбавления поверхностно-активного вещества в для личной гигиены.

В данной области техники существует ряд исследований, связанных с определением количества осаждающегося масла с помощью спектроскопических методов. Этими композиции методами определяют общее количество масла как конечный результат процесса осаждения. Однако они не дают информации о возникновении процесса осаждения капель масла, и особенно о степени разбавления, при которой начинается осаждение капель масла. Поскольку осаждение капель масла определяет осаждение или адгезию капель масла, а также активных ингредиентов, переносимых в них на субстрат, такой как волосы и кожа головы, то оно влияет на кондиционирующее действие композиции для личной гигиены в отношении субстрата. Однако влияние различных поверхностно-активных веществ, используемых в композициях для личной гигиены, таких как шампуни или очищающие композиции, на осаждение капель масла до настоящего времени в промышленности не исследовались с точки зрения связанного с этим кондиционирующего действия на субстрат.

В данной области техники существуют различные типы композиции кондиционирующего шампуня или моющего средства, в которых в качестве основного поверхностно-активного вещества используется этерифицированный лаурилсульфат натрия (SLES). Например, в публикации Международной патентной заявки No. WO 9308787 A2 раскрыт шампунь для кондиционирования волос, содержащий от 5 до 50% анионного поверхностно-активного вещества, такого как SLES. Рецептура этого шампуня для кондиционирования волос может при необходимости включать в себя цвиттерионное поверхностно-активное вещество, такое как бетаины и катионный полимер. В данном документе также раскрыто применение в качестве кондиционирующего агента смешивающегося силиконового масла, где силиконовая смола добавляется для повышения эффективности осаждения композиции. Однако в указанном документе не раскрыто применение какого-либо конкретного типа анионного поверхностно-активного вещества для усиления осаждения капель масла. Способность SLES влиять на осаждение капель масла также не исследовалась ни в одном из известных технических решений.

SME, который также известен как сложный метиловый эфир α-сульфожирной кислоты или сложный метиловый эфир сульфонатов (MES), представляет собой тип анионных поверхностно-активных веществ, которые все чаще используются в качестве моющих средств или смачивающих агентов в многочисленных промышленных и бытовых применениях, включая жидкости для личной гигиены, композиции шампуня, моющие средства для стирки белья и средства для мытья посуды. SME, получаемые из природных возобновляемых ресурсов, таких как пальмовое масло, как известно, являются биоразлагаемыми, возобновляемыми и, следовательно, рассматриваются как «зеленые» альтернативные поверхностно-активные вещества. Однако SME, как правило, не используются в промышленности в качестве основного поверхностно-активного вещества в композиции шампуня или моющего средства для волос и кожи головы.

В более поздней технологии, описанной в европейском патенте No. ЕР0796084А2, предлагается использовать очищающую кожу жидкость, содержащую пенообразующее синтетическое поверхностно-активное вещество. Это пенообразующее синтетическое поверхностно-активное вещество может быть анионным поверхностно-активным веществом, таким как ацилизетионаты, ацилсаркозинаты, алкилглицериловые эфиры сульфонатов, ациллактилат и другие. В этом документе указано, что очищающая жидкость имеет определенное значение осаждения липидов (ЗОЛ) от 5 до 1000 мкг липида на кв. см кожи. Также раскрывается, что для увеличения осаждения жидкости на коже в композиции необходим стабилизатор, такой как кристаллический сложный эфир этиленгликоля и жирной кислоты. SME просто упоминается как тип анионного поверхностно-активного вещества среди других, которые могут быть использованы в очищающей кожу жидкости. Однако в этом документе не было раскрыто применение какого-либо конкретного соединения SME или конкретной смеси SME в составе композиции, подходящей для кондиционирования волос и кожи головы. Конкретное влияние поверхностно-активного вещества на осаждение капель масла также не раскрыто в этом документе.

Очевидно, что в предшествующем уровне техники нет сведений, относящихся к композиции кондиционирующего шампуня или

моющего средства, содержащей конкретные соединения SME, и взаимосвязи между кондиционирующим действием и осаждением капель масла в присутствии поверхностно-активных веществ различного типа. Следовательно, желательной является композиция шампуня или моющего средства, обладающая улучшенным кондиционирующим действием в соответствии с новым техническим аспектом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одной из целей настоящего изобретения является создание композиции шампуня или моющего средства для использования при мытье и кондиционировании волос и кожи головы, которая способна усиливать осаждение капель масла на субстрат (то есть на волосы и кожу головы), следовательно, обеспечивая улучшенное кондиционирующее действие.

Настоящее изобретение также относится к композиции шампуня или моющего средства, содержащей натуральное и экологически безопасное анионное поверхностно-активное вещество, такое как SME, которое также способно придать улучшенную стабильность осаждения капель масла на субстрат, а также достичь расширенного диапазона значения адгезии капли масла (C_adh), чтобы получить более эффективную кондиционирующую композицию.

По меньшей мере, одна из следующих целей полностью или частично удовлетворяется изобретением, где в одном из вариантов осуществления изобретения описана композиция шампуня для усиления осаждения капель масла на субстрат, содержащая смесь соединений SME, содержащая два или более SME жирной кислоты с длиной цепи от 12 до 20 атомов углерода (C₁₂-C₂₀); цвиттерионное поверхностно-активное вещество; масляную фазу; и катионный полимер.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения смесь соединений SME представляет собой смесь между C₁₂ SME и C₁₈ SME; смесь между C₁₄ SME и C₁₆ SME; смесь между C₁₄ SME и C₁₈ SME; или смесь между C₁₆ SME и C₁₈ SME.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения смесь соединений SME содержит от 55% до 95% C₁₆ SME и от 5% до 45% C₁₈ SME.

В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция дополнительно содержит неорганический электролит в качестве усилителя осаждения капель масла. Предпочтительно неорганический электролит может представлять собой хлорид натрия (NaCl) или хлорид калия (KCl).

В одном из вариантов осуществления изобретения цвиттерионное поверхностно-активное вещество представляет собой алкилбетаин. Предпочтительно цвиттерионное поверхностно-активное вещество представляет собой кокамидопропилбетаин (CAPB). В то время как в другом варианте осуществления изобретения катионный полимер представляет собой гуаровую камедь.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения смесь соединений SME и цвиттерионного поверхностно-активного вещества присутствует в композиции в соотношении 5-7,5:1 по массе. Предпочтительно, смесь соединений SME и цвиттерионного поверхностно-активного вещества присутствует в общем количестве от 6 до 20% от массы композиции.

В одном из вариантов осуществления изобретения масляная фаза включает в себя силиконовое масло, минеральное масло, растительное масло, животное масло или эмульсию этого масла типа «масло в воде».

В одном из дополнительных вариантов осуществления изобретения также раскрыто применение композиции шампуня для усиления осаждения капель масла на субстрат, где композиция содержит смесь соединений SME, содержащую два или более SME жирной кислоты, имеющей длину цепи от 12 до 20 атомов углерода (C₁₂-C₂₀); цвиттерионное поверхностно-активное вещество; масляную фазу; и катионный полимер. Предпочтительно композиция содержит конкретную смесь соединений SME.

Настоящие предпочтительные варианты осуществления изобретения состоят из новых признаков и комбинации частей, далее полностью описанных или проиллюстрированных на прилагаемых чертежах и конкретно указанных в прилагаемой формуле изобретения; следует понимать, что специалисты в данной области техники могут произвести различные изменения в деталях, но не выходя за рамки объема изобретения и не жертвуют какими-либо из преимуществ изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В целях облегчения понимания настоящего изобретения на прилагаемых чертежах проиллюстрированы предпочтительные варианты осуществления изобретения. Анализ этих чертежей при рассмотрении в связи с нижеследующим описанием призван облегчить понимание и оценку конструкции и реализации настоящего изобретения, а также многих из его преимуществ.

На фиг. 1 (a)-(d) показаны последовательные этапы отделения первоначально сжатой капли масла при наличии адгезии капля/субстрат в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

На фиг. 2 (а)-(d) показаны последовательные этапы отделения первоначально сжатой капли масла при отсутствии адгезии капля/субстрат в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

Фиг. 3 (а) и (b) представляют собой графики, показывающие концентрацию адгезии, C_adh, в зависимости от молярной доли CAPB, X_CAPB, в смесях с тремя различными анионными поверхностно-активными веществами: SLES-1EO, C₁₄ SME и C₁₆ SME, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, где (а) представляет собой гидрофобизированную стеклянную подложку и (b) представляет собой гидрофильную стеклянную подложку. Линии проведены для удобства восприятия.

На фиг. 4 показаны микрофотографии в отраженном свете человеческого волоса, который пропитан силиконовым маслом, содержащим флуоресцентный краситель Bodipy, а затем погружен в раствор C₁₆-SME и Jaguar®-C-13-S (слева) или SLES-1EO и Jaguar®-C-13-S (справа). Видно, что пороговая концентрация адгезии составляет примерно 1 мас.% и 0,25 мас.% для C₁₆-SME и SLES-1EO соответственно. Различные волосы из одного и того же источника были использованы для разных концентраций.

Фиг. 5 представляет собой график зависимости концентрации адгезии, C_adh, от концентрации катионного полимера (Jaguar®-C-13-S), где в качестве основного поверхностно-активного вещества используется смесь соединений SME (C₁₆-C₁₈ SME), в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение будет описано в соответствии с предпочтительными вариантами его осуществления и со ссылкой на сопроводительное описание и чертежи. Однако следует понимать, что ограничение описания предпочтительными вариантами осуществления изобретения и чертежами сделано исключительно для облегчения обсуждения изобретения, и предполагается, что специалисты в данной области техники могут разработать различные модификации, не выходя за рамки объема прилагаемой формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к композиции для личной гигиены, а именно к композиции шампуня или моющего средства, для усиления осаждения капель масла на субстрат, такой как волосы и кожа головы. Композиция шампуня содержит смесь соединений SME в качестве основного поверхностно-активного вещества. Смесь соединений SME содержит два или более SME с длинной цепью, например SME жирной кислоты, имеющей длину цепи от 12 до 20 атомов углерода (С₁₂-С₂₀). В качестве кондиционирующего шампуня композиция также содержит цвиттерионное поверхностно-активное вещество; масляную фазу; и катионный полимер.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения смесь соединений SME может представлять собой смесь между C₁₂ SME и C₁₈ SME; смесь между C₁₄ SME и C₁₆ SME; смесь между C₁₄ SME и C₁₈ SME; или смесь между C₁₆ SME и C₁₈ SME. Например, смесь соединений SME представляет собой смесь С₁₆ SME и С₁₈ SME, содержащую от 55 до 95% С₁₆ SME и от 5% до 45% С₁₈ SME по массе соединений SME. В другом примере смесь соединений SME может представлять собой смесь от 60% до 90% C₁₆ SME и от 10% до 40% C₁₈ SME или смесь от 65% до 85% C₁₆ SME и от 15% до 35% C₁₈ SME. Альтернативно, смесь соединений SME также может представлять собой смесь от 90% до 95% C₁₆ SME и от 5% до 10% C₁₈ SME.

Как правило, С₁₆ и С₁₈ SME могут быть получены из природного источника, такого как растительные масла (различные виды растительных масел) или животные масла, включая пальмовое масло. В частности, С₁₆ SME может быть получен из пальмитиновой кислоты; в то время как С₁₈ SME может быть получен из стеариновой кислоты пальмового масла. Оба этих SME были получены путем сульфонирования сложного метилового эфира. C₁₆ SME и C₁₈ SME, соответственно, имеют молекулярные структуры, соответствующие Формуле (I) и Формуле (II), приведенным ниже:

(I)

(II)

В одном из вариантов осуществления изобретения цвиттерионное поверхностно-активное вещество представляет собой алкилбетаин или бетаины, в частности CAPB. Предпочтительно общее количество смеси поверхностно-активных веществ (то есть смеси соединений SME и цвиттерионного поверхностно-активного вещества) присутствует в композиции в количестве от 6 до 20% от массы композиции. Например, общее количество смеси соединений SME (например, смеси С₁₆ и С₁₈ SME) и CAPB может присутствовать в композиции в количестве от 10% до 15% от массы композиции. Более конкретно, общее количество смеси поверхностно-активных веществ может составлять приблизительно от 12 до 13% от массы композиции шампуня. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что цвиттерионное поверхностно-активное вещество также может быть описано как амфотерное поверхностно-активное вещество при определенных условиях.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения смесь соединений SME и цвиттерионного поверхностно-активного вещества, такого как CAPB, должна присутствовать в композиции в определенной комбинации соотношений, а именно 5-7,5:1 по массе. При более низком содержании CAPB осаждение капель масла в композиции будет выше, но пенообразование у шампуня будет меньше. Напротив, при более высоком содержании CAPB пенообразование будет лучше, в то время как осаждение капель масла в композиции уменьшится. Следовательно, важно, чтобы комбинация соотношений между соединениями SME и CAPB могла быть соответствующим образом отрегулирована, чтобы получить композицию шампуня с сопоставимыми пенообразованием и моющей способностью для моющего действия, избегая при этом подавления эффекта осаждения капель масла для оптимальных показателей кондиционирования.

В другом варианте осуществления изобретения композиция шампуня содержит катионный полимер, который может представлять собой гуаровую камедь. В частности, гуаровая камедь может представлять собой гуаргидроксипропилтримония хлорид. Он может быть коммерчески получен под торговой маркой Jaguar®, например, Jaguar® C-13-S, Jaguar® C-14-S, Jaguar® C-17, Jaguar® Excel или может представлять собой другие катионные полимеры сходного химического состава. Полимер должен быть более крупным и относительно более гидрофобным, чем поверхностно-активное вещество, так что он может необратимо адсорбироваться каплей масла в композиции шампуня, и не будет смываться, подобно поверхностно-активному веществу, во время процесса смывания композиции шампуня. Специалист в данной области техники может соответствующим образом отрегулировать концентрацию катионного полимера для использования в композиции шампуня. Ее также можно регулировать с учетом общей концентрации поверхностно-активного вещества в композиции шампуня.

Не ограничивая себя какой-либо теорией, считается, что осаждение капель масла в композиции зависит от электростатических, гидрофобных и полимерсвязывающих поверхностных сил. Анионное поверхностно-активное вещество (а именно, соединения SME) и катионный полимер (например, гуаргидроксипропилтримония хлорид) будут адсорбироваться на поверхности капли масла. Поскольку поверхностно-активное вещество на основе SME гидрофилизирует катионный полимер и каплю масла при более высокой концентрации композиции шампуня, осаждение капель масла не наблюдается, когда композицию шампуня наносят на субстрат для очистки или мытья. После разбавления (когда композиция шампуня смывается), большинство SME будет смыто, в то время как катионные полимеры все еще адсорбируются каплей масла. Такая адсорбция обеспечивает адгезию капли масла, а также переносимых в ней активных ингредиентов или питательных веществ, с субстратом, а именно с волосами и кожей головы.

Соединения SME играют жизненно важную роль в стабилизации диспергированных капель масла и полимерных агрегатов в композиции. Предполагается, что будет происходить флокуляция капель масла из-за возникновения мостиковой связи с полимером при низких концентрациях поверхностно-активного вещества. В результате, хотя большая часть поверхностно-активного вещества вымывается при смывании, его часть все еще адсорбируется каплями масла и может влиять на их прикрепление к субстрату.

В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция шампуня может содержать неорганический электролит. Например, неорганический электролит может представлять собой NaCl, KCl или другой подобный электролит, который не вызывает осаждения в композиции. Добавление неорганического электролита, такого как NaCl, к концентрированному смешанному мицеллярному раствору анионного поверхностно-активного вещества и CAPB также может привести к увеличению его вязкости, то есть NaCl может применяться в качестве загустителя для композиции шампуня.

В настоящем изобретении NaCl может быть добавлен к композиции шампуня настоящего изобретения в качестве усилителя осаждения капель масла. На основании экспериментальных данных композиция шампуня, содержащего SME, может обладать сильным эффектом осаждения капель масла, при котором ее значение адгезии капель масла (C_adh) может составлять от 0,01 до 1,00 мас.%, особенно при добавлении NaCl. Без добавления NaCl композиция шампуня на основе SME по-прежнему обеспечивает улучшенный или усиленный эффект осаждения капель масла и более высокие значения C_adh, по сравнению с композициями шампуня, содержащего другие типы основного поверхностно-активного вещества, например SLES. Не ограничивая себя какой-либо теорией, считается, что повышенная адгезия капель масла в присутствии NaCl вызвана усилением действия соли на притяжение, возникающее между сегментами углеводородных цепей в воде, вследствие эффекта высаливания, а также благодаря экранированию электростатического отталкивания двойного слоя. Кроме того, другие неорганические электролиты, которые могут подавлять электростатическое отталкивание между каплей и субстратом, также могут производить эффект, аналогичный эффекту NaCl.

В другом варианте осуществления изобретения, масляная фаза композиции шампуня включает в себя силиконовое масло, минеральное масло, растительное масло, животное масло или их эмульсию типа «масло в воде», такую как эмульсия типа «масло в воде», содержащая силиконовое масло, минеральное масло, растительное масло или животное масло. Используемое масло не должно растворяться в мицеллах поверхностно-активного вещества углеводородных цепей поверхностно-активных веществ, которые присутствуют в составе шампуня, а также не должны вымываться раствором поверхностно-активного вещества во время смывания. Кроме того, используемое масло не должно слишком легко окисляться. Предпочтительно в композиции шампуня используют силиконовое масло.

В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция шампуня может содержать активные ингредиенты, полезные для волос и кожи головы. Такие активные ингредиенты могут быть растворены и переноситься каплей масла, поверхностно-активным веществом и другими носителями. Активные ингредиенты могут представлять собой питательный компонент, такой как витамины и минералы, растительные масла естественного происхождения, включая эфирные масла, биофлавоноиды и антиоксиданты. Например, витаминами и минералами могут представлять собой витамин E (токотриенолы, токоферолы или их комбинации), витамин A, диоксид кремния, магний, кальций, калий, цинк, медь, селен, хром и сера. Растительные масла естественного происхождения могут представлять собой аргановое масло, масло листьев мяты, маруловое масло, оливковое масло, масло чайного дерева, прозрачное кокосовое масло, рапсовое масло или другие масла.

В некоторых вариантах осуществления изобретения композиция шампуня может дополнительно содержать добавку, обеспечивающую специфические эффекты ухода за волосами, такие как увлажняющий или гидратирующий агент для волос, агент для контроля масла, агент для предотвращения выпадения волос, агент для затемнения волос, агент против завивания волос, агент для распремления волос, питательный агент или средство для защиты цвета волос. Кроме того, композиция шампуня также может содержать консервант, стабилизирующий агент, ароматизатор, краситель или комбинацию любых двух или более из них.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения композиция не содержит неионогенного поверхностно-активного вещества, такого как кокомоноэтаноламид жирной кислоты (CMEA). Хотя также известно, что CMEA является регулятором вязкости для концентрированного смешанного мицеллярного раствора анионного поверхностно-активного вещества и CAPB, добавление CMEA в композицию шампуня может, однако, подавлять осаждение капель масла композиции на субстрат. Не ограничивая себя какой-либо теорией, считается, что неионогенное поверхностно-активное вещество, такое как CMEA, связывается с углеводородными цепями и делает их более гидрофильными, подавляя таким образом гидрофобное притяжение между сегментами и эффект связывания полимера в системе поверхностно-активного вещества композиции шампуня.

Применение композиции шампуня для усиления осаждения капель масла на субстрат также раскрыто в одном из дополнительных вариантов осуществления изобретения, где композиция содержит смесь соединений SME, содержащую два или более SME жирной кислоты, имеющей длину цепи от 14 до 20 атомов углерода (С₁₄-С₂₀); цвиттерионное поверхностно-активное вещество; и катионный полимер. Предпочтительно композиция содержит конкретную смесь соединений SME. Например, конкретная смесь соединений SME представляет собой смесь от 55% до 95% C₁₆ SME и от 5% до 45% C₁₈ SME от массы соединений SME.

Как указано в предшествующем описании, метод сжатой капли (МСК) может применяться для изучения прикрепления капель масла к твердой подложке. Этот метод дает информацию о возникновении и механизме процесса осаждения капель масла. Приведенный в качестве примера метод МСК подробно описан ниже в Примере 1. На основании экспериментальных данных эффекты осаждения капель масла, продемонстрированные различными типами поверхностно-активного вещества, различаются. В частности, результаты показывают, что C_adh выше в присутствии C₁₄-SME и C₁₆-SME, в то время как оно ниже в присутствии SLES, что указывает на то, что осаждение капель масла происходит легче и усиливается в композиции на основе SME. Длина углеродной цепи SME также может влиять на эффект осаждения капель масла шампуня. Следовательно, предпочтительно, чтобы в композиции шампуня настоящего изобретения использовались конкретные смеси SME, например смесь С₁₆ и С₁₈ SME.

При смывании композиции шампуня с субстрата концентрация поверхностно-активного вещества и концентрация капель масла уменьшаются в одинаковой пропорции. Если осаждение капель масла пропорционально концентрации капель масла, считается, что значение C_adh композиции возрастает примерно в 3-4 раза (от 300% до 400%), если SLES заменяется на C₁₆-SME, как это следует из экспериментальных данных.

Анализирую данные, полученные для различных субстратов, а именно гидрофобных и гидрофильных субстратов, использованных в эксперименте, можно сделать вывод, что адгезия капли масла к гидрофобному стеклу происходит легче по сравнению с гидрофильным стеклом, что и следовало ожидать. Однако при использовании в рецептуре композиции поверхностно-активного вещества на основе SME, осаждение капель масла может быть достигнуто на обоих типах субстрата.

Как указано в предшествующем описании, капля масла композиции шампуня может включать в себя разные типы масла. Показано, что результаты эксперимента с использованием капель масла из силиконового масла и растительного масла, такого как подсолнечное масло, дают идентичные результаты для эффекта осаждения капель масла, как показано их экспериментальными кривыми зависимости C_adh от X_CAPB. Это связано с тем, что капли масла, независимо от их происхождения, покрыты плотным адсорбционным слоем из поверхностно-активного вещества и полимера, так что субстрат взаимодействует с адсорбционным слоем, а не с самой масляной фазой. Другими словами, адгезия между каплей и субстратом регулируется силами притяжения в водной пленке (стабилизированной поверхностно-активным веществом и полимером), находящейся между каплей и подложкой. Прямой контакт масла с субстратом может иметь место после испарения воды. На основании экспериментальных данных показано, что C_adh не чувствительно и не зависит от различных типов масел.

Также можно провести сравнительный эксперимент для изучения различий между использованием отдельных капель силиконового масла и эмульсии силиконового масла в воде. В результате примерного эксперимента показано, что эмульсия типа «масло-в-воде» также может обеспечивать сопоставимые значения C_adh, аналогичные тем, которые получены в случае отдельных капель силиконового масла.

При более высоких концентрациях поверхностно-активного вещества композиция шампуня демонстрирует очищающее действие, то есть она должно вызывать удаление (отсоединение) капель масла, осажденных на субстрате, в качестве очищающей композиции для субстратов, таких как волосы и кожа головы. Благодаря повышенным значениям C_adh, адгезия капель масла композиции шампуня на основе SME происходит при более низких концентрациях поверхностно-активного вещества после определенной степени разбавления, оказывая кондиционирующий эффект на волосы и кожу головы. Усиленный эффект осаждения капель масла может быть дополнительно продемонстрирован в сравнительных экспериментах с использованием человеческих волос в качестве субстрата, где может быть доказана применимость SME (вместо SLES) для улучшения осаждения на волосах капель масла из композиций шампуня. Сравнительные эксперименты по применимости более подробно описаны в Примере 3, в котором действия композиций шампуня, содержащих Jaguar C-13-S и C16-SME или SLES-1EO, показаны на волосах человека.

В Примере 4 показан эксперимент по определению оптимальной для осаждения капель масла концентрации катионного полимера, в котором смесь соединений SME (C₁₆-C₁₈ SME) применяется в качестве основного поверхностно-активного вещества. Концентрация катионного полимера может быть отрегулирована в соответствии с требуемыми свойствами композиции шампуня.

ПРИМЕРЫ

Пример 1 Типы поверхностно-активных веществ, используемых в методе сжатой капли (МСК)(Pressed Drop Method;PDM) .

Чтобы исследовать влияние концентрации поверхностно-активного вещества/полимера на осаждение (адгезию) капель масла на твердых субстратах в водных растворах, протестировали ряд поверхностно-активных веществ, включая различные анионные поверхностно-активные вещества (C₁₄-SME, C₁₆-SME и SLES); смесь анионных/цвиттерионных поверхностно-активных веществ, других поверхностно-активных веществ и солевых добавок.

SME миристиновой и пальмитиновой кислот (С₁₄ и С₁₆), использованные в эксперименте, были получены из Малайзийского совета по пальмовому маслу (MPOB) и KLK OLEO. C₁₄-SME (M_W = 344 г/моль) и C16-SME (M_W = 372 г/моль) поставляли в виде сухих порошков. Критические концентрации мицелообразования (ККМ) C₁₄- и C₁₆-SME, полученные при измерениях электропроводности, составляли соответственно 4,0 и 1,1 мМ. При этом используемый SLES имеет одну этиленоксидную группу и молекулярную массу 332,4 г/моль. Он может быть коммерчески получен от компании Stepan Co. под названием STEOL CS-170. Критическая концентрация мицеллообразования STEOL CS-170 составляет 0,7 мМ, определяемая измерениями как поверхностного натяжения, так и проводимости при температуре 25°C. STEOL CS-170 содержит алкильные цепи в диапазоне C_10-16.

Использованным цвиттерионным поверхностно-активным веществом был CAPB, который является продуктом от фирмы Evonik под коммерческим наименованием Tego® Betain F50. Он имеет молекулярную массу 356 г/моль. ККМ CAPB составляет 0,09 мМ, что определяется измерениями поверхностного натяжения при температуре 25°C. Катионным полимером был Jaguar® C-13-S, высокомолекулярный полимерный продукт от фирмы Solvay. Ионная сила варьировалась путем добавления NaCl, коммерчески полученного от фирмы Sigma, Германия. Водные растворы готовили в деионизированной воде. Все эксперименты проводили при температуре 25°C. Использованное силиконовое масло представляло собой полидиметилсилоксан с концевыми виниловыми группами, кинематической вязкостью 100 сСт и массовой плотностью 0,97 г/см³ (Gelest Inc.). Подсолнечное масло (SSO) также использовали для сравнения.

Субстраты, использованные в эксперименте, включали в себя гидрофильные предметные стекла для микроскопа (стеклянные пластины) и гидрофобные предметные стекла для микроскопа (которые представляют собой гидрофильные предметные стекла, подвергнутые гидрофобизации (силанизации) гексаметилдисилазаном (HMDS)).

Пример 2 Метод сжатой капли (МСК)

Эксперимент МСК проводили на основе экспериментальной модели, модифицированного метода динамометрии капиллярного мениска, как описано в предшествующем уровне техники, Danov et al., 2016. В эксперименте капли масла образовывались на кончике металлического капилляра (полая игла) наружного диаметра 1,83 мм. Металлический капилляр был установлен в аппарате DSA30 ( GmbH, Германия), дополненном пьезоэлектрической мембраной для точного контроля объема капли. При увеличении объема капля прижималась к подложке, которая помещалась на дно стеклянной кюветы, заполненной исследуемым водным раствором. Различные степени разбавления исходного раствора получали путем замены порций раствора чистой водой, в то время как объем водной фазы в кювете поддерживали постоянным.

Сначала кювету заполняли концентрированным раствором поверхностно-активного вещества или поверхностно-активного вещества и полимера. Начальная общая концентрация SLES и CAPB составляла 6 мас.%, А начальная концентрация полимера составляла 0,1 мас.% Jaguar® C-13-S. Капля масла образовалась на кончике капилляра в растворе полимера и поверхностно-активного вещества. Каплю сначала прижимали к подложке и оставляли в контакте с подложкой в течение 10 мин, а затем отрывали от нее. Профиль капли (то есть изменение формы капли масла) во время отрыва показывает, была ли (или не была) адгезия капли к подложке. На фиг. 1 и 2 показаны последовательные этапы отделения первоначально сжатой капли масла при наличии и отсутствии адгезии между каплей и подложкой. Каплю масла можно несколько раз сжать и отсоединить от подложки, чтобы проверить воспроизводимость результата эксперимента.

Эксперимент повторяли при разных степенях разбавления, для того чтобы определить пороговую концентрацию для адгезии капель, C_adh. Начальная концентрация поверхностно-активного вещества была относительно высокой (6 мас.%), Затем ее постепенно снижали. На каждом этапе отрыв капли проводился для проверки того, была ли капля прилипшей. При более высоких концентрациях поверхностно-активного вещества капли не прилипали, а при более низких - прилипали. Первая (самая высокая) концентрация поверхностно-активного вещества, при которой наблюдались признаки адгезии капли (фиг. 1), была идентифицирована как пороговая концентрация для адгезии капель, C_adh.

Чтобы охарактеризовать степень гидрофильности/гидрофобности субстрата (стеклянные пластины), на его поверхность помещали каплю чистой воды и измеряли угол трехфазного контакта, используя прибор DSA30 ( GmbH, Германия). Средние углы контакта по результатам измерений со многими пластинами составили 23,1° ± 5° для гидрофильных (необработанных) стеклянных пластин и 87,7° ± 5° для гидрофобизированных стеклянных пластин. Для сравнения, краевые углы натекания для волос находятся между 103° (для нативных волос) и 70° (для химически поврежденных волос), то есть угол контакта гидрофобизированной пластины находится в середине этого интервала углов.

В этих экспериментах цвиттерионным поверхностно-активным веществом был CAPB, который использовали в смешанных растворах с одним из анионных поверхностно-активных веществ C14-SME, C16-SME и SLES. Общая начальная концентрация поверхностно-активного вещества была установлена на уровне 6 мас.%, Тогда как массовая доля CAPB в смеси поверхностно-активных веществ, X_CAPB = W_CAPB/(W_CAPB + W_{анионного ПАВ}). Здесь W_CAPB и W_{анионного ПАВ} представляют собой массовые концентрации CAPB и анионного поверхностно-активного вещества соответственно. Все растворы содержали Jaguar® C-13-S в одинаковой начальной концентрации 0,1 мас.%.

На фиг. 3(а) показан график зависимости C_adh от X_CAPB для силиконового масла и гидрофобизированного стеклянной подложки для трех анионных поверхностно-активных веществ, C₁₄-SME, C₁₆-SME и SLES. Во всех случаях самое высокое значение C_adh (самое легкое осаждение капель масла) наблюдался для 100% анионного поверхностно-активного вещества (X_CAPB = 0), тогда как самое низкое значение C_adh наблюдается при 100% CAPB (X_CAPB = 1). Значение C_adh монотонно уменьшается по мере роста X_CAPB. Кроме того, значение Cadh является самым высоким (осаждение капель масла происходит легче в сего) в присутствии C₁₆-SME и самым низким в присутствии SLES, причем значения C_adh для C14-SME являются промежуточными.

В случае подложки из гидрофильного стекла, как показано на фиг. 3(b), характер зависимости C_adh от X_CAPB аналогичен характеру для гидрофобизированного стекла, как показано на фиг. 3(a), только значения C_adh примерно в 2 раза ниже. Другими словами, адгезия капли масла к гидрофильному стеклу является более сложной, чем в случае гидрофобного стекла (θ = 23,1), что и следовало ожидать.

Межфазное напряжение двух масел по отношению к поверхностно-активным веществам и растворам полимеров не идентичны. Например, для 6 мас.% 3:1 C₁₄-SME:CAPB + 0,1 мас.% Jaguar® C-13-S межфазное натяжение составляло 3,50 и 2,25 мН/м для силиконового масла и SSO соответственно. Несмотря на это, эксперименты с каплями из силиконового масла и SSO дали идентичные результаты для экспериментальных кривых зависимости C_adh от X_CAPB.

Пример 3 Сравнительные эксперименты с человеческими волосами в качестве субстрата

Сравнительные эксперименты проводились с человеческими волосами (в качестве субстрата) и композициями шампуней, содержащими Jaguar C-13-S и C16-SME или SLES-1EO, все остальные условия были такими же, как указано в методе МСК Примера 2. Силиконовое масло содержало флуоресцентный маркер (краситель) Bodipy® (дифтор {2-[1-(3,5-диметил-2Н-пиррол-2-илиден-N)этил]-3,5-диметил-1Н-пирролато-N}бор), Sigma CAS: 121207-31-6. Сначала волосы погружали в силиконовое масло, а затем в раствор поверхностно-активного вещества и полимера с разной степенью разбавления.

Как показано на фиг. 4, при более высоких концентрациях капли масла не остаются на волосах, тогда как при более низких концентрациях на волосах наблюдается много капель масла. Пороговая концентрация для осаждения капель была примерно в 4 раза выше для C₁₆-SME по сравнению с SLES-1EO. Видно, что пороговая концентрация адгезии составляет примерно 1 мас.% и 0,25 мас.% для C₁₆-SME и SLES-1EO соответственно.

Пример 4 Оптимальная для осаждения капель концентрация Jaguar C-13-S

В экспериментах с МСК пороговая концентрация адгезии, C_adh, была измерена как функция концентрации Jaguar® C-13-S. Полученная зависимость (как показано на фиг. 5) демонстрирует хорошо выраженный максимум при 0,075 мас.% Jaguar C-13-S, что представляет собой оптимальную концентрацию этого катионного полимера для осаждения капель масла при общей концентрации поверхностно-активного вещества 6 мас.% (1:1 C₁₆-C₁₈-SME:CAPB). Этот эксперимент показывает (i) существование оптимального соотношения полимера и поверхностно-активного вещества и (ii), что МСК является подходящим методом для определения этого оптимального соотношения.

1. Композиция шампуня для усиления осаждения капель масла на субстрат, содержащая:

6 мас.% от массы композиции цвиттерионного поверхностно-активного вещества и С₁₄ сульфонированного сложного метилового эфира или С₁₆ сульфонированного сложного метилового эфира или смеси С₁₆ сульфонированного сложного метилового эфира и С₁₈ сульфонированного сложного метилового эфира при соотношении 1:1;

масляную фазу; и

0,1 мас.% или 0,075 мас.% от массы композиции катионного полимера.

2. Композиция по п. 1, где композиция дополнительно содержит неорганический электролит.

3. Композиция по п. 2, где неорганический электролит представляет собой хлорид натрия или хлорид калия.

4. Композиция по любому из пп. 1-3, где цвиттерионное поверхностно-активное вещество представляет собой алкилбетаин.

5. Композиция по п. 4, где алкилбетаин представляет собой кокамидопропилбетаин.

6. Композиция по любому из пп. 1-5, где катионный полимер представляет собой гуаровую камедь.

7. Композиция по любому из пп. 1-5, где С₁₄ сульфонированный сложный метиловый эфир или С₁₆ сульфонированный сложный метиловый эфир или смесь С₁₆ сульфонированного сложного метилового эфира и С₁₈ сульфонированного сложного метилового эфира и цвиттерионное поверхностно-активное вещество находятся в комбинации соотношений 5-7,5:1 по массе.

8. Композиция по любому из пп. 1-7, где масляная фаза представляет собой силиконовое масло, минеральное масло, растительное масло или их эмульсию типа «масло в воде».

9. Применение композиции шампуня для усиления осаждения капель масла на субстрат, где эта композиция содержит:

6 мас.% от массы композиции цвиттерионного поверхностно-активного вещества и С₁₄ сульфонированного сложного метилового эфира или С₁₆ сульфонированного сложного метилового эфира или смеси С₁₆ сульфонированного сложного метилового эфира и С₁₈ сульфонированного сложного метилового эфира при соотношении 1:1;

масляную фазу; и

0,1 мас.% или 0,075 мас.% от массы композиции катионного полимера.

10. Применение композиции шампуня по п. 9, где композиция дополнительно содержит неорганический электролит.

11. Применение композиции шампуня по п. 10, где неорганический электролит представляет собой хлорид натрия или хлорид калия.

12. Применение композиции шампуня по любому из пп. 9-11, где цвиттерионное поверхностно-активное вещество представляет собой алкилбетаин.

13. Применение композиции шампуня по п. 12, где алкилбетаин представляет собой кокамидопропилбетаин.

14. Применение композиции шампуня по любому из пп. 9-13, где катионный полимер представляет собой гуаровую камедь.

15. Применение композиции шампуня по любому из пп. 9-13, где С₁₄ сульфонированный сложный метиловый эфир или С₁₆ сульфонированный сложный метиловый эфир или смесь С₁₆ сульфонированного сложного метилового эфира и С₁₈ сульфонированного сложного метилового эфира и цвиттерионное поверхностно-активное вещество находятся в комбинации соотношений 5-7,5:1 по массе.

16. Применение композиции шампуня по любому из пп. 9-15, где масляная фаза включает в себя силиконовое масло, минеральное масло, растительное масло, животное масло или их эмульсию типа «масло в воде».