Surfactant composition and the liquid cleaning composition comprising the same

Abstract

A surfactant composition comprising microfibrous cellulose, an anionic surfactant and an amphoteric surfactant, which can thicken a liquid cleansing composition without using acrylate-based polymers, meanwhile maintain suitable viscosity.

Description

Surfactant Composition and the Liquid Cleaning Composition Comprising the SameField of the Invention

[0001] The present invention relates to a surfactant composition comprising Microfibrous cellulose and anionic surfactant and amphoteric surfactant, which can thicken a liquid cleansing composition without using acrylate-based polymers, meanwhile maintain suitable viscosity without compromising on the transparency.Background of the Invention

[0002] In the realm of personal care products, formulations such as body washes often seek to incorporate aesthetic enhancements like beads and mica particles to provide a visually appealing and sensorial experience for users. These additives are intended to contribute a luxurious texture and visual shimmer or exfoliating properties to the product. However, their inclusion poses several challenges, primarily related to stability and sedimentation. Beads and mica have a natural tendency to settle over time due to gravity, leading to an uneven distribution and a less desirable consumer experience.

[0003] To address these stability issues, manufacturers commonly rely on a variety of additives, most notably acrylate-based thickeners or rheology modifiers. Acrylates function effectively in increasing the viscosity of the formulation, thereby assisting in the suspension of beads and mica particles, reducing sedimentation, and maintaining a homogenous mixture. Nevertheless, acrylate use is not without drawbacks. Concerns have been raised regarding potential skin irritancy and sensitivity issues associated with acrylate polymers, especially in individuals with sensitive skin. Furthermore, there is a growing consumer demand for more "clean" and "natural" products, leading to a desire to minimize or eliminate certain synthetic ingredients from personal care formulations.

[0004] Microfibrous cellulose (MFC) has been discovered to provide suspension of particulates in surfactant-thickened systems as well as in formulations with high surfactant concentrations. However, microfibrous celluloses alone fail to provide sufficient rheological benefits for certain personal care compositions, such as those with acidic pH, or where high levels of or very large / dense particulates are desired, such as in scrubs or facial cleansers. Personal care products, including body washes, necessitate a careful balance in viscosity; it must be viscous enough to provide a rich, luxurious feel during application yet fluid enough to facilitate easy dispensing and spreading on the skin. Achieving this optimal viscosity level while also maintaining ingredient stability and compatibility is a critical aspect of formulating effective personal care items.

[0005] Given these challenges, there exists a need for personal care formulations that achieve the desired aesthetic appeal and functional benefits-such as suspending beads and mica evenly-without resorting to acrylate-based thickeners.Summary of the Invention

[0006] In summary, the present invention provides a novel personal care formulation that exclude acrylate thickeners, yet manage to maintain appropriate viscosity levels and ensure excellent stability of added particulates without compromising on the transparency, catering to evolving market trends and consumer preferences for safer and more sustainable personal care alternatives.Detailed description of the Invention

[0007] Throughout the description, including the claims, the term "comprising one" or “comprising a" should be understood as being synonymous with the term "comprising at least one" , unless otherwise specified. The terms "between" and “from …to…” should be understood as being inclusive of the limits.

[0008] The articles “a” , “an” and “the” are used to refer to one or to more than one (i.e., to at least one) of the grammatical object of the article.

[0009] It should be noted that in specifying any range of concentration, weight ratio or amount, any particular upper concentration, weight ratio or amount can be associated with any particular lower concentration, weight ratio or amount, respectively.

[0010] As used herein, the term "alkyl" means a saturated hydrocarbon radical, which may be straight, branched or cyclic, such as, methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, iso-decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, iso-tridecyl tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, docosyl, and behenyl.

[0011] As used herein, the term "alkenyl" means an unsaturated straight, branched, or cyclic hydrocarbon radical having at least one carbon-carbon double bond per radical, such as for example, propenyl, butenyl.

[0012] As used herein, the terminology " (Cn-Cm) " in reference to an organic group, wherein n and m are each integers, indicates that the group may contain from n carbon atoms to m carbon atoms per group.

[0013] As used herein, the term "cleansing composition" means a composition aimed to the washing / cleaning, more typically a body-care application, including but not limited to body wash, shower gel, liquid hand soap, shampoo or the like.Surfactant composition

[0014] In one aspect of the present invention, it is provided a surfactant composition comprising a) a microfibrous cellulose present in the surfactant composition in an  amount ranging from 0.1 to 40 wt. %, preferably 1 to 20 wt. %, more preferably 1 to 10 wt. %, based on the total weight of the surfactant composition; b) an anionic surfactant represented by the formula I present in an  amount ranging from 0.1 to 10 wt. %, based on the total weight of the surfactant composition wherein R1 is selected from C15-C18 alkyl or alkenyl, R2 is selected  from C1-C4 alkyl; M is a counter ion selected from sodium, potassium, and ammounium; and c) an amphoteric surfactant selected from alkylamidopropyl betaine.

[0015] The term "microfibrous cellulose" , also referred to as "microfibrillated cellulose" or "nanofibrillated cellulose" (NFC) , relates to and includes cellulose fibers made by microbial fermentation, cellulose fibers made by mechanically disrupting, altering, or separating the fibers from cereal, wood, wood pulp, or cotton, or both cellulose fibers made by microbial fermentation and mechanical disruption, alteration, or separation. MFC as well as the preparation thereof is described inter alia in the Review article "Microfibrillated cellulose –its barrier properties and applications in cellulosic materials: A review" , Lavoine et al., Carbohydrate Polymers, 2012, pp. 735-764. The mechanical treatment of cellulose to produce MFCs can comprise the use of homogenizers, microfluidizers, grinders, or cryocrushing devices.

[0016] The microfibrous cellulose employed in the surfactant composition of the present invention provides excellent suspending properties when used in an amount ranging from 0.1 to 40 wt. %, preferably 1 to 20 wt. %, more preferably 1 to 10 wt. %, based on the total weight of the surfactant composition, for suspending particles as large as 3000 microns; of course it can be used at even lower levels to suspend smaller particles (1-1000, preferably 1-800 microns) .

[0017] In particular, the microfibrous cellulose can be used in compositions with 0.5-40%surfactant where, whether low or high amounts of surfactant are used to provide structuring / suspension ability, small amounts of suspending polymer of the invention can be used. A further benefit is that, in the presence of salt (added to help the surfactant structure, for example, to form rod-like to worm-like micelles and therefore enhance structure / suspension even further) , the suspending polymer does not lose its suspending effect. This contrasts with many other suspending polymers which tend to be salt intolerant and lose suspending powers. In addition the polymer can be used to form transparent liquid compositions.

[0018] In general, cellulose is an organic compound with formula (C6H10O5) n. It is a structural polysaccharide derived from beta glucose and is the primary structural component of green plants.

[0019] Traditionally, cellulose is harvested from plant resources (e.g., cotton, wood) . The cellulose is assembled from glucose, which glucose is produced in the living plant cell from photosynthesis. Cellulose may also be made by photosynthetic plant microbes, such as unicellular plankton or algae found in the ocean.

[0020] Cellulose can also be assembled by bacteria. However, the bacteria is typically devoid of photosynthetic capacity and usually requires glucose or organic substrate synthesized by a photosynthetic organism to assemble cellulose. Some bacteria can use methane or sulfur substrates to produce glucose and other organic substrates for cellulose (see “Microbial Cellulose: A New resource for Wood, Paper, Textile, Food and Specialty Products” , by R. M. Brown Jr., (http:  / / www. botany. utexas. edu / facstaff / facpages / mbrown / position1. htm)

[0021] One bacteria for example, Acetobacter xylinum, is a non-photosynthetic organism which can procure glucose sugar etc. and convert into cellulose. As noted in the reference cited, a cell of acetobacter has a linear row of pores from which glucan chain polymer aggregates are spun. The pores can produce a cable of polymers resulting in cellulose “ribbons” and these are spun into fibrils.

[0022] The anionic surfactant used in the surfactant composition of the present invention has the formula I as below wherein R1 is selected from C15-C18 alkyl or alkenyl, R2 is selected from C1- C4 alkyl; M is a counter ion selected from sodium, potassium, and ammounium.

[0023] In one embodiment of the present invention, R1 is selected from C15-C18 alkenyl.

[0024] In one embodiment of the present invention, R1 is selected from C17 alkenyl.

[0025] In one embodiment of the present invention, R1 is selected from C15-C18 alkenyl, R1 and the carbonyl group together form an oleoyl group.

[0026] In one embodiment of the present invention, the anionic surfactant is selected from methyl oleyl taurate salt.

[0027] In another embodiment of the present invention, R2 is methyl, ethyl, propyl, or butyl, preferably methyl.

[0028] In one embodiment of the present invention, the surfactant composition further comprises an anionic surfactant selected from C8-C18 alkyl sulfate or C8-C18 alkoxylated alkyl sulfate.

[0029] As used herein, "alkyl sulfate" includes the salts of alkyl sulfuric acid, with a long-chain alkyl, linear or branched, preferably linear, having an average chain length from about 8 to about 18 carbon atoms, more preferably from about 12 to about 15 carbon atoms. Salts of alkyl sulfate include sodium, potassium, lithium, ammonium, and alkylam onium salts. Preferred salts of alkyl sulfate are sodium and potassium salts, especially sodium.

[0030] In the present invention, the anionic surfactant present in the surfactant composition of the present invention in an amount ranging from 5 to 50 wt.%, preferably 30 to 50 wt. %, based on the total weight of the surfactant composition.

[0031] The surfactant composition of the present invention further comprises an amphoteric surfactant selected from alkylamidopropyl betaine.

[0032] As used herein, the term “alkylamidopropyl betaine” denotes a compound of the structure, wherein the alkyl residue is a fatty residue as defined herein: wherein R is a C6-C26 alkyl group as defined herein, n is an integer of 1 to  3.

[0033] The typical alkylamidopropyl betaine which can be employed in the present invention include, but not limited to, cocamidopropyl betaine, capryl / capramidopropyl betaine.Liquid cleansing composition

[0034] In another aspect of the present invention, it is provided a liquid cleansing composition comprising: i) the surfactant composition as illustrated above; and ii) a suspended particle.

[0035] The liquid cleansing composition of the present invention has favorable rheological properties and viscosity.

[0036] In one embodiment of the present invention, the liquid cleansing composition has a viscosity ranging from 10k to 50k cps, preferably 15k to 45k cps, more preferably 20k to 30k cps, as determined by standard LV toque Brookfield Viscometer at 25℃, S-63, 4 rpm.

[0037] The surfactant composition present in the liquid cleansing composition in an amount ranging from 5 to 25 wt. %, based on the weight of active.

[0038] The suspended particles which can be employed in the present invention have a size from 1 to 3000 microns, even when used in small amounts and. Particles which are suspended include perfume encapsulates, polyethylene beads, mica, pearlizers, air, etc. and size can vary from 1 to 3000 micron. Among particles which can be suspended include optical particles (e.g., TiO2, mica) , capsules (containing, for example, perfume or benefit agents such as oils or emollients) , air, bubbles, etc. Typically, the particles may comprise 0.05 to 10%, preferably 0.1 to 5%, more preferably 0.1 to 3%of the composition.

[0039] In one embodiment, the liquid cleansing composition of the present invention further comprises one or more benefit agents, such as emollients, moisturizers, conditioners, skin conditioners, or hair conditioners such as vegetable oils, including arachis oil, castor oil, cocoa butter, coconut oil, corn oil, cotton seed oil, olive oil, palm kernel oil, rapeseed oil, safflower seed oil, sesame seed oil and soybean oil, esters, including butyl myristate, cetyl palmitate, decyloleate, glyceryl laurate, glyceryl ricinoleate, glyceryl stearate, glyceryl isostearate, hexyl laurate, isobutyl palmitate, isocetyl stearate, isopropyl isostearate, isopropyl laurate, isopropyl linoleate, isopropyl myristate, isopropyl palmitate, isopropyl stearate, propylene glycol monolaurate, propylene glycol ricinoleate, propylene glycol stearate, and propylene glycol isostearate, animal fats, including acetylated lanolin alcohols, lanolin, lard, mink oil and tallow, and fatty acids and alcohols, including behenic acid, palmitic acid, stearic acid, behenyl alcohol, cetyl alcohol, eicosanyl alcohol and isocetyl alcohol; vitamins or their derivatives, such as vitamin B complex, including thiamine, nicotinic acid, biotin, pantothenic acid, choline, riboflavin, vitamin B6, vitamin B12, pyridoxine, inositol, carnitine, vitamins A, C, D, E, K and their derivatives, such as vitamin A palmitate, and pro-vitamins, e.g., panthenol (pro vitamin B5) , panthenol triacetate and mixtures thereof; antioxidants; free-radical scavengers; abrasives, natural or synthetic; dyes; hair coloring agents; bleaching agents; hair bleaching agents; UV absorbers, such as benzophenone, bornelone, PABA (Para Amino Benzoic Acid) , butyl PABA, cinnamidopropyl trimethyl ammonium chloride, disodium distyrylbiphenyl disulfonate, potassium methoxycinnamate; anti-UV agents, such as butyl methoxydibenzoylmethane, octyl methoxycinnamate, oxybenzone, octocrylene, octyl salicylate, phenylbenzimidazole sulfonic acid, ethyl hydroxypropyl aminobenzoate, menthyl anthranilate, aminobenzoic acid, cinoxate, diethanolamine methoxycinnamate, glyceryl aminobenzoate, titanium dioxide, zinc oxide, oxybenzone, octyl dimethyl PABA (padimate O) , red petrolatum; antimicrobial agents; antibacterial agents, such as bacitracin, erythromycin, triclosan, neomycin, tetracycline, chlortetracycline, benzethonium chloride, phenol, parachlorometa xylenol (PCMX) , triclocarban (TCC) , chlorhexidine gluconate (CHG) , zinc pyrithione, selenium sulfide; antifungal agents; melanin regulators; tanning accelerators; depigmenting agents, such as retinoids such as retinol, kojic acid and its derivatives such as, for example, kojic dipalmitate, hydroquinone and its derivatives such as arbutin, transexamic acid, vitamins such as niacin, vitamin C and its derivatives, azelaic acid, placertia, licorice, extracts such as chamomile and green tea, where retinol, kojic acid, and hydroquinone are preferred; skin lightening agents such as hydroquinone, catechol and its derivatives, ascorbic acid and its derivatives; skin-coloring agents, such as dihydroxyacetone; liporegulators; weight-reduction agents; anti-acne agents; antiseborrhoeic agents; anti-ageing agents; anti-wrinkle agents; keratolytic agents; anti-inflammatory agents; anti-acne agents, such as tretinoin, isotretinoin, motretinide, adapalene, tazarotene, azelaic acid, retinol, salicylic acid, benzoyl peroxide, resorcinol, antibiotics such as tetracycline and isomers thereof, erythromycin, anti-inflammatory agents such as ibuprofen, naproxen, hetprofen, botanical extracts such as alnus, amica, artemisia capillaris, asiasarum root, calendula, chamomile. cnidium, comfrey, fennel, galla rhois, hawthorn, houttuynia, hypericum, jujube, kiwi, licorice, magnolia, olive, peppermint, philodendron, salvia, sasa albomarginata, imidazoles such as ketoconazole and elubiol, those anti-acne agents described in Gollnick, H. et al. 196 (I) Dermatology Sebaceous Glands, Acne and Related Disorders, 119-157 (1998) , which is incorporated by reference herein to the extent that it is not inconsistent with the present application; refreshing agents; cicatrizing agents; vascular-protection agents; agents for the reduction of dandruff, seborrheic dermatitis, or psoriasis, such as zinc pyrithione, shale oil and derivatives thereof such as sulfonated shale oil, selenium sulfide, sulfur, salicylic acid, coal tar, povidone-iodine, imidazoles such as ketoconazole, dichlorophenyl imidazolodioxalan, clotrimazole, itraconazole, miconazole, climbazole, tioconazole, sulconazole, butoconazole, fluconazole, miconazolenitrite and any possible stereo isomers and derivatives thereof such as anthralin, piroctone olamine (Octopirox) , selenium sulfide, ciclopirox olamine, anti-psoriasis agents such as vitamin D analogs, e.g. calcipotriol, calcitriol, and tacaleitrol, vitamin A analogs such as esters of vitamin A including vitamin A palmitate, retinoids, retinols, and retinoic acid, corticosteroids such as hydrocortisone, clobetasone, butyrate, clobetasol propionate; antiperspirants or deodorants, such as aluminum chlorohydrates, aluminum zirconium chlorohydrates; immunomodulators; nourishing agents; depilating agents, such as calcium thioglycolate, magnesium thioglycolate, potassium thioglycolate, strontium thioglycolate; agents for combating hair loss; reducing agents for permanent-waving; reflectants, such as mica, alumina, calcium silicate, glycol dioleate, glycol distearate, silica, sodium magnesium fluorosilicate; essential oils and fragrances.

[0040] In one embodiment, the liquid cleansing composition of the present invention further comprises from about 0.1 to about 50 pbw, more typically from about 0.3 to about 25 pbw, and still more typically from about 0.5 to 10 pbw, of one or more benefit agents.

[0041] The liquid cleansing composition according to the present invention may optionally further comprise other ingredients, such as, for example, preservatives such as benzyl alcohol, methyl paraben, propyl paraben and imidazolidinyl urea, thickeners and viscosity modifiers such as block polymers of ethylene oxide and propylene oxide, electrolytes, such as sodium chloride, sodium sulfate, and polyvinyl alcohol, pH adjusting agents such as citric acid, succinic acid, phosphoric acid, sodium hydroxide, and sodium carbonate, perfumes, dyes, and sequestering agents, such as disodium ethylenediamine tetra-acetate. In general, liquid cleansing compositions may optionally comprise, based on 100 pbw of the liquid cleansing composition and independently for each such ingredient, up to about 10 pbw, preferably from 0.5 pbw to about 5.0 pbw, of such other ingredients, depending on the desired properties of the liquid cleansing composition.

[0042] In general, liquid cleansing composition of the present invention may optionally comprise, based on 100 pbw of the liquid cleansing composition and independently for each such ingredient, up to about 15 pbw, preferably from 0.5 pbw to about 10 pbw, of such other ingredients, depending on the desired properties of the liquid cleansing composition.

[0043] The liquid cleansing composition of the present invention is used in a manner know in the art, for example, in the case of a cleanser or shampoo, by application of the cleanser or shampoo to the skin and / or hair and optionally rinsing the cleanser or shampoo off of the skin and / or hair with water.

[0044] The liquid cleaning composition of the present invention is aimed to the washing / cleaning and in particular for a body-care application, such as but not limited to a shower gel, a facial cleanser, a body-wash, a liquid hand soap, a shampoo or a cleansing conditioner.

[0045] In one embodiment of the present invention, the liquid cleaning composition of the present invention is a body wash formulation. Examples

[0046] 1. Material BLC W, BLC W hereinafter, microfibrous cellulose, commercial  available from Syensqo; 77 PC MB, T77 PC hereinafter, Sodium methyl Oleoyl Taurate,  commercial available from Syensqo; TC 95 P, TC 95 P hereinafter, Sodium Methyl Cocoyl Taurate,  commercial available from Syensqo; Mirataine CAPB NP, CAPB NB hereinafter, alkylamidopropyl betaine,  commercial available from Syensqo;

[0047] 2. The body wash formulation

[0048] The body wash formulation was prepared as follows: - 1. Take the Purified water 60 %of total batch in the beaker using the  standard mixing blade stirrer. - 2. Charge BLC W into the beaker and slowly increase the  mixing speed to 500 rpm for minimum 30 to 40 minute to ensure cellulose network creation. (Phase A) - 3. Decrease the mixing speed to 100 to 150 rpm & continue the mixing - 4. Charge the anionic surfactant Geropon T77 PC MB in another beaker,  heat the phase till 65 to 75 ℃ till it dissolve the powder completely and charge this mixer to main phase A once temp reaches 50 to 60 ℃ with slow speed under stirring. - 5. Under stirring charge the remaining Ingredient SLES followed by  amphoteric surfactants after that preservative, pearlescent pigment or microspheres -Cellulose beads, fragrance Adjust the formulation pH to below 6 after addition of all the ingredients.

[0049] 3. Stability test process

[0050] The stability is determined as follows:

[0051] Samples were stored at different temperature like RT, 45℃, 25℃ & 4℃for 180 days, Sample were removed from different stability station to monitor the physical properties of it at different time intervals, Viscosity measurements at 25℃, S-63, 4 rpm were taken with a standard LV toque Brookfield Viscometer.

[0052] Time interval are generally after 1, 2nd, 3rd, 4 & 6 month. The stability test results were listed as below, wherein S means the example of the present invention, CS means comparative example. Table 1: Stability test results

[0053] As shown in the table above, only the example of the present invention shows favorable viscosity and suspension performance compared to the comparative examples.

Claims

1.A surfactant composition comprising:a) a microfibrous cellulose present in the surfactant composition in an amount ranging from 0.1 to 40 wt. %, preferably 1 to 20 wt. %, more preferably 1 to 10 wt. %, based on the total weight of the surfactant composition;b) an anionic surfactant represented by the formula I present in an amount ranging from 5 to 50 wt. %, preferably 30 to 50 wt. %, based on the total weight of the surfactant composition;wherein R1 is selected from C15-C18 alkyl or alkenyl, R2 is selected from C1-C4 alkyl; M is a counter ion selected from sodium, potassium, and ammounium; andc) an amphoteric surfactant selected from alkylamidopropyl betaine.2.The surfactant composition according to claim 1, wherein R1 is selected from C15-C18 alkenyl.3.The surfactant composition according to claim 2, wherein R1 is selected from C17 alkenyl.4.The surfactant composition according to claim 3, wherein R1 and the carbonyl group together form an oleoyl group.5.The surfactant composition according to claim 1, wherein the anionic surfactant is selected from methyl oleyl taurate salt.6.The surfactant composition according to claim 1, wherein the surfactant composition further comprises an anionic surfactant selected from C8-C18 alkyl sulfate or C8-C18 alkoxylated alkyl sulfate.7.A liquid cleansing composition comprising:i) the surfactant composition according to any one of claims 1 to 6 present in an amount ranging from 3 to 24 wt. %based on the total weight of the liquid cleansing composition; andii) a suspended particle present in an amount ranging from 0.01 to 0.5 wt. %based on the total weight of the liquid cleansing composition.8.The liquid cleansing composition according to claim 7, wherein the liquid cleansing composition has a pH in the range 3 to 6, preferably 4 to 6.9.The liquid cleansing composition according to claim 8, wherein the liquid cleansing composition is essentially free of acrylate-based as thickener or rheology modifier.10.The liquid cleansing composition according to any one of claims 7 to 9, wherein the liquid cleansing composition has a viscosity ranging from 20,000 to 35,000 cps, preferably 20,000 to 30,000 cps, as determined by standard LV toque Brookfield Viscometer at 25℃, S-63, spindle number at 4 RPM of LV viscometer.11.The liquid cleansing composition according to any one of claims 7 to 10, wherein the liquid cleansing composition is a body wash formulation.12.The liquid cleansing composition according to any one of claims 7 to 11, wherein the sustainable materials, including microfibrous cellulose, are employed

Images