MX2012004687A - Composicion de agente tensioactivo estructurada con ion de metal de tierra alcalina y microfibra de celulosa. - Google Patents

Abstract

Una composición acuosa que comprende por lo menos un agente tensioactivo; un agente de suspensión que comprende microfibra de celulosa; de 10 a 600 ppm de un ión de metal de tierra alcalina y agua. La composición se puede utilizar para estructurar los sistemas de agentes tensioactivos para la suspensión del material en la composición.

Description

COMPOSICION DE AGENTE TENSIOACTIVO ESTRUCTURADA CON ION DE METAL DE TIERRA ALCALINA Y MICROFIBRA DE CELULOSA Antecedentes de la Invención Los líquidos estructurados son conocidos en la técnica para la suspensión de materiales tales como perlas en las composiciones de limpieza líquidas. Los métodos que proporcionan estructura al líquido incluyen el uso de agentes tensioactivos particulares para estructurar el líquido, o mediante la adición de agentes de suspensión tales como polímeros, gomas naturales y arcillas que permiten que el líquido suspenda materiales en el mismo durante largos periodos de tiempo. Estos materiales suspendidos pueden ser funcionales, no funcionales (estéticos) o ambos. Por estético quiere decir que los materiales suspendidos imparten una cierta apariencia visual que es agradable o atractiva a la vista. Por funcional quiere decir que los materiales suspendidos contribuyen a la acción de la composición en la limpieza, liberación de la fragancia, mejoramiento del brillo u otras acciones deseadas de la composición.

Para mantener suspendidos los materiales que están suspendidos en el líquido sin que se hundan o floten se requiere que el límite elástico de la composición sea suficiente.

Ref. 229868 Breve Descripción de la Invención Una composición acuosa que comprende: a) por lo menos un agente tensioactivo; b) un agente de suspensión que comprende microfibra de celulosa, c) 10 a 600 ppm de un ión de metal de tierra alcalina; y d) agua Descripción Detallada de la Invención Conforme se utiliza desde el principio hasta el final, los intervalos se usan como abreviatura para describir todos y cada uno de los valores que está dentro del intervalo. Cualquier valor dentro del intervalo se puede seleccionar como el término del intervalo. Además, todas las referencias que se citan en la presente se incorporan aquí como referencia en su totalidad. En el caso de un conflicto en relación con una definición en la presente descripción y aquélla de una referencia citada, la presente descripción prevalece .

A menos que se especifique lo contrario, todos los porcentajes y cantidades que se expresan en la presente y en cualquier otra parte de la especificación deberán ser entendidos que se refieren a porcentajes en peso. Las cantidades dadas se basan en el peso activo del material.

La composición comprende por lo menos un agente tensioactivo y microfibra de celulosa en donde el límite elástico de la composición se incrementa mediante la adición de un ión de metal de tierra alcalina.

En una modalidad, la microfibra de celulosa está presente en la composición en una cantidad de 0.01 a 0.12% en peso. En otras modalidades, la cantidad es por lo menos 0.02; 0.03; 0.04; 0.05; 0.06; 0.07; 0.08; 0.09; de 0.1 hasta 0.12% en peso. En una modalidad, la cantidad es 0.048% en peso.

En una modalidad, la microfibra de celulosa es una combinación de microfibra de celulosa (MFC) , goma xantana y carboximetilcelulosa (CMC) , que está disponible de CP Kelko como Cellulon™ PX o Axcel™ CG-PX. Es una mezcla 6:3:1 en peso de MFC: goma xantana: CMC. Además, también está descrita en las publicaciones de patente estadounidenses Nos. 2008/0108714A1, 2008/0146485A1 y 2008/0108541A1. Con la adición de agua, la goma xantana y la CMC se hidratan y proporcionan una mejor dispersión de la MFC. CP Kelko señala que las sales afectarán la suficiente hidratación de la goma xantana y los co-agentes de CMC dando como resultado la pobre activación de la MFC.

En una modalidad, la MFC: goma xantana: CMC están presentes en la composición en una cantidad de 0.01 a 0.2% en peso. En otras modalidades, la cantidad es por lo menos 0.02; 0.03; 0.04; 0.05; 0.06; 0.07; 0.08; 0.09; 0.1 ó 0.15 hasta 0.12% en peso. En una modalidad, la cantidad es 0.08% en peso.

La capacidad de estructuración de la MFC se puede incrementar mediante la inclusión de un ión de metal de tierra alcalina (tal como calcio o magnesio) en la composición. En ciertas modalidades, la cantidad del ión de metal de tierra alcalina es 10 a 600 ppm. En otra modalidad, la cantidad de ión de metal de tierra alcalina es. de 75 a 300 ppm. En otras modalidades, la cantidad de ión es por lo menos 75, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200 ó 250 hasta 300 ppm. En otras modalidades, la' cantidad de ión es 75, 150 ó 300 ppm.

El ión de metal de tierra alcalina puede ser suministrado por cualquier sal que disociará el ión. Ejemplos de las sales son sales de haluro, tales como cloruro, sales de sulfato, sales de citrato, sales de acetato, sales de formato y sales de nitrato. Asimismo, los hidróxidos se pueden utilizar si el pH está balanceado con una fuente ácida. En algunas modalidades, la sal puede ser por lo menos una sal que se escoge de cloruro de magnesio, cloruro de magnesio hexahidratado, cloruro de calcio y sulfato de magnesio.

Sin desear estar limitado a la teoría, se especula que los agentes aniónicos interactúan con sales divalentes y actúan como un agente de enlazamiento entre la sal y las fibras de MFC, que son no iónicas pero se piensa que heredan una ligera carga negativa luego del humedecimiento por los agentes tensioactivos predominantemente aniónicos . Luego esto produce límite elástico incrementado (estructuración) . Este límite elástico incrementado puede estabilizar de manera efectiva los materiales suspendidos en la composición incluyendo aquéllos cuya densidad no se equipara con la de la composición.

La composición resultante puede proveer un límite elástico que es por lo menos 0.7 Pa. El límite elástico se mide utilizando el método que se describe más adelante. En otras modalidades, el límite elástico es de 0.7 a 1 Pa.

Los materiales suspendidos son definidos como partículas visibles insolubles en agua. Ellos pueden ser funcionales o no funcionales (estéticos) , es decir, materiales funcionales que tienen componentes que aumentan las capacidades de desempeño del producto y los materiales no funcionales están presentes solamente para fines estéticos. La funcionalidad a menudo puede ser suministrada mediante el encapsulamiento de materiales que suministran los beneficios funcionales o mediante la provisión de un beneficio táctil (por ejemplo, frotado) . Sin embargo, los materiales funcionales pueden tener también propósitos estéticos.

Los materiales suspendidos pueden tener una densidad que se equipara o una densidad que no se equipara con la porción líquida. La equiparación en densidad quiere decir que la densidad del material suspendido es cercana a la densidad de la porción líquida de manera que el material suspendido permanece suspendido. Un beneficio clave del material Cellulon™/Axcel™ es que proporciona un límite elástico que suspende las partículas de diferentes intervalos de densidad pero no agrega la viscosidad percibida del producto en comparación. con las composiciones no estructuradas, tradicionales. En una modalidad, la densidad del material suspendido tiene una densidad que es de 97% a 103% de valor de la densidad de la porción líquida.

En una modalidad, la composición puede ser diseñada para proveer un beneficio estético con material suspendido en un líquido claro o de color. Para mayor información acerca de los diferentes materiales estéticos que se pueden utilizar, ver la publicación de patente estadounidense No. 2007/0010415A1.

MATERIALES SUSPENDIDOS Por lo menos una porción del material suspendido es de cualquier tamaño que es visible por una persona. Por visible quiere decir que el material suspendido puede ser visto por una persona no daltónica con una visión de 20/20 sin ayuda de anteojos o corregida de 20/20 con anteojos o lentes de contacto a una distancia de 30 cm de la composición bajo luz incandescente, luz fluorescente o luz del sol. En otras modalidades, por lo menos 50%, por lo menos 60%, por lo menos 70%, por lo menos 80%, por lo menos 90%, por lo menos 95% o por lo menos 99% de las partículas son visibles por una persona. En una modalidad, el tamaño de partícula es desde 100 hasta 2500 micrones en una dimensión más larga del material suspendido. En otra modalidad, el tamaño de partícula es de 250 a 2250 micrones. En otra modalidad, el tamaño de. partícula es de 500 a 1500 micrones. En otra modalidad, el tamaño de partícula es de 700 a 1000 micrones. En otra modalidad, se puede utilizar una combinación de más de un tamaño de partícula.

El material suspendido puede tener cualquier forma.

Los ejemplos de formas incluyen, pero no están limitados a, formas esférica, poliédrica, cúbica, de caja, tetraédrica, formas tridimensionales irregulares, triángulos, rectángulos, cuadrados, pentágonos, hexágonos, octágonos, polígonos planos, estrellas, caracteres, animales, plantas, objetos, carros, cualquier otra forma deseada o combinaciones de las mismas .

El material suspendido puede estar presente en cualquier cantidad en la composición que permite que el material suspendido permanezca suspendido. En una modalidad, el material suspendido está presente en una cantidad de 0.01 y 10% en peso de la composición total.

El material suspendido se puede seleccionar para que sea de un tamaño y una forma, un tamaño y una combinación de formas, una combinación de tamaños y una forma, o una combinación de tamaños y una combinación de formas. Asimismo, el color del material suspendido puede variar junto con el tamaño y/o forma. Las mezclas de materiales suspendidos que varían por tamaño, forma y/o color se pueden utilizar para comunicar diferentes atributos que el producto puede suministrar a un consumidor.

El material suspendido puede ser funcional, no funcional (estético) o una combinación de ambos. Los mismos pueden ser hechos a partir de una variedad de materiales tales como los siguientes ejemplos no limitativos: gelatina, celulosa, agar, ceras, polietileno y materiales inorgánicos insolubles como sílice y carbonato de calcio. El material también puede tener un núcleo encapsulado que contiene mezclas y compuestos hidrófobos tales como los siguientes ejemplos no limitativos: aloe, vitaminas, aceites esenciales, aceites naturales, solventes, ésteres, o cualquier ingrediente con fragancia. Estos materiales pueden ser equiparados en densidad mediante el encapsulamiento de aceites u otros materiales que ayuden a hacer la densidad del material suspendido igual a aquella de la composición volumétrica. De manera alternativa, ellos pueden ser hechos porosos de una manera que permiten que la porción líquida se propague en el material suspendido de tal forma que se auto equipara en densidad. La equiparación en densidad produce composiciones que pueden suspender el material a una viscosidad de menos de 1500 mPas. Asimismo, las partículas pueden ser no equiparadas en densidad, esto es, ser menos o más densas que la composición. En estas composiciones, la porción líquida puede ser proyectada para tener un límite elástico que ayude en la estabilización del material suspendido.

AGENTES DE SUSPENSION Los agentes de suspensión son cualquier material que incremente la habilidad de la composición para suspender el material. Ejemplos de agentes de suspensión opcionales incluyen, pero no están limitados a, goma gelana, gomas poliméricas, polisacáridos , pectina, alginato, arabinogalactano, carragenanos , goma de xantana, goma guar, goma ramsana, goma furcelarana y otras gomas naturales. En una modalidad un agente de suspensión sintético es un poliacrilato . Una solución acuosa de acrilato que se utiliza para formar una suspensión estable de las partículas sólidas es fabricada por Noveon como CARBOPOL™ Aqua 30. Las resinas de CARBOPOL™, también conocidas como CARBOMER™, son polímeros ácidos acrílicos de enlazamiento cruzado, de alto peso molecular, hidrófilos, que tienen un peso promedio equivalente de 76, y la estructura general que se ilustra por la siguiente formula tiene un peso molecular de 1,250,000; CARBOPOL™ 940 con uh peso molecular de aproximadamente 4 , 000 , 000 y CARBOPOL™ 934 con un peso molecular de aproximadamente 3,000,000. Las resinas CARBOPOL™ pueden ser sometidas a enlazamiento cruzado con poliéter de polialquenilo, por ejemplo 1% de polialquil éter de sacarosa que tiene un promedio de 5.8 grupos alquilo por cada molécula de sacarosa.

Los agentes de suspensión se pueden utilizar solos o en combinación. La cantidad de agente de suspensión puede ser cualquier cantidad que suministre un nivel deseado de habilidad de suspensión. En una modalidad, el agente de suspensión está presente en una cantidad desde 0.01 hasta 10% en peso de la composición.

PORCION LIQUIDA La composición contiene por lo menos un agente tensioactivo . En ciertas modalidades, el agente tensioactivo está presente en una cantidad que es por lo menos 1% en peso de la composición en base a la cantidad activa del agente tensioactivo. En otras modalidades, la cantidad del agente tensioactivo es por lo menos 5, 10, 20, 25, 30, 35 ó 40% en peso. En otra modalidad, la cantidad de agente tensioactivo es de 1% a 45% en peso. El agente tensioactivo puede ser cualquier agente tensioactivo o cualquier combinación de agentes tensioactivos . Ejemplos de agentes tensioactivos incluyen agentes tensioactivos aniónicos, no iónicos, catiónicos, anfotéricos o zwiteriónicos . Para una lista de agentes tensioactivos y otros materiales que pueden ser incluidos en la composición, ver la publicación de patente estadounidense No. 2007/0010415A1.

El agua está incluida en la composición. La cantidad de agua es variable dependiendo de las cantidades de los otros materiales que se añaden a la composición.

La composición puede ser formulada para que sea cualquier tipo de composición de limpieza líquida. La composición se puede utilizar como un detergente para vajilla líquido, jabón para manos, jabón líquido para el cuerpo o un detergente para ropa para lavados delicados (LDL) . Una configuración es para un detergente para vajilla LDL.

En otra modalidad, la composición puede ser desgasificada después de que el agente de suspensión es mezclado con el agente tensioactivo y antes de que se añada el material suspendido. Para mayor información, ver la solicitud estadounidense No. 61/257,885 presentada el 4 de Noviembre de 2009 intitulada "PROCESS TO PRODUCE STABLE SUSPENDING SYSTEM" , la cual se incorpora en la presente como referencia en su totalidad. En otra modalidad, la microfibra de celulosa es procesada para obtener una distribución de tamaño de partícula que incremente la habilidad de suspensión. Para mayor información, ver la solicitud estadounidense No. 61/257,872 presentada el 04 de Noviembre de 2009 intitulada "MICROFIBROUS CELLULOSE HAVING A PARTIOLE SIZE DISTRIBUTION FOR STRUCTURED SURFACTANT COMPOSITIONS" , la cual se incorpora en la presente como referencia en su totalidad.

Las composiciones se pueden realizar simplemente mezclando los métodos de los componentes fácilmente disponibles que, en almacenamiento, no afectan de manera adversa la composición completa. La mezcla se puede realizar por medio de cualquier mezclador que forma la composición. Ejemplos de mezcladores incluyen, pero no están limitados a, mezcladores estáticos y mezcladores en línea.

VISCOSIDAD La composición tiene una viscosidad que permite que la composición se pueda vertir. En ciertas modalidades, la viscosidad está por debajo de 10.000 mPas. La viscosidad se mide utilizando un Viscómetro Brookfield RVT que emplea un husillo 21 a 20 RP y a 25 °C. En una modalidad, la viscosidad es de menos de 5,000 mPas . En otras modalidades, la viscosidad es de menos de 1,500 mPas, menos de 1000 mPas, menos de 750 mPas, o menos de 500 mPas.

El límite elástico se mide en un reómetro de esfuerzo controlado ARG2 de TA Instruments que utiliza una geometría de paleta pequeña (15 mm en diámetro) y copa de muestra encamisada de 30 mm a 25°C con una separación de 10,000 µ??. Se programa una etapa de acondicionamiento en la prueba de fluencia, después de cargar la mezcla, se utiliza un periodo de "relajación" de dos minutos en el cual se equilibra la muestra a 25 °C antes de que se inicien las mediciones. La temperatura de 25 °C es mantenida por el instrumento durante toda la prueba. El límite elástico se determinó utilizando un método de prueba de fluencia secuencial. En esta prueba, con el fin de asegurar la reproducibilidad, se equilibraron las muestras en una secuencia de cuatro etapas idénticas de esfuerzo/ relajación al esfuerzo inicial más bajo de 0.01 Pa . Una vez que se equilibró la muestra, se realizó uña serie más de etapas de esfuerzo/ relajación incrementándose de forma gradual el esfuerzo aplicado hasta que el gráfico resultante en el gráfico de comportamiento en fluencia lenta versus el tiempo muestre una curvatura en dirección ascendente. En este momento, se detuvo la prueba y el esfuerzo al cual se produce la flexión se toma como el "límite elástico" . El límite elástico se mide con cualquier material suspendido presente. Cuando el material suspendido está presente, se selecciona la separación para proveer suficiente distancia con el fin de no interferir con el material suspendido. La separación de 10.000 pm es suficiente para el material suspendido que tiene un tamaño de partícula de 2.000 µt?.

ESTABILIDAD DE LA COMPOSICION Cuando una composición de agente tensioactivo estructurada ha sido desgasificada antes de la adición del material suspendido, el efecto es que la composición mantiene un sistema de suspensión estable en el tiempo. Esto se puede medir por el límite elástico de la composición. Con el tiempo, se mantiene el límite elástico. En una modalidad, el límite elástico no disminuye por más de 20% de su valor sobre un período de tres meses. En otras modalidades, el periodo de tiempo es por lo menos 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 ó 18 meses. En una modalidad, la caída en el límite elástico es menos de 10% sobre cualquiera de los periodos de tiempo anteriormente señalados. El límite elástico se mide en un tiempo inicial y luego después del periodo de tiempo determinado.

En una modalidad, la composición tiene un límite elástico que es por lo menos 0.3 Pa . En otras modalidades, el límite elástico es por lo menos 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9 ó 1 Pa . Para los materiales más suspendidos, es suficiente un límite elástico de hasta 1.5 Pa . En otras modalidades, el límite elástico es de 0.3 a 1.5 Pa . En otras modalidades, el límite elástico es de 0.5 a 1.5 Pa .

MODALIDADES ESPECIFICAS DE LA INVENCION La invención es descrita además en los siguientes ejemplos. Los ejemplos son simplemente para fines ilustrativos y de ninguna manera limitan el alcance de la invención tal como se describe y reivindica.

Fórmula A Base Líquida para Vajilla no Estructurada Ingred. Fórmula Fórmula Ingrediente % AI % AI % Peso (Tal cual) Alquil benceno sulfonato de Mg lineal (MgLAS) 45 12,325 27,389 Alquil benceno sulfonato de Na lineal (NaLAS) 52, 5 4,223 8, 044 Oxido de lauril miristil amidopropil amina 33 7,436 22, 533 Alcohol SD3A 92, 8 1,210 1, 304 NH4 AEOS, 1,3 EO c/17% Alcohol SD3A 58 15,706 27, 079 Solución SXS 40 2,257 5, 643 Quelante Dissolvine DPTA 40,5 0, 147 0, 363 NaCl 100 0, 974 0, 974 Agua, conservante, color, fragancia, ajuste de pH con ácido c.s. hasta sulfúrico 100 pH de la fórmula objetivo entre 6,7 e 1 7,3 Utilizando la fórmula A de base común, se prepararon las siguientes fórmulas. En cada fórmula se añadió agua adicional hasta que la cantidad de agentes tensioact ivos en una base activa fue de 41% en peso. Las sales anhidras de cloruro de calcio y cloruro de magnesio hexahidratado se utilizaron para los experimentos que se mencionan a continuación. En los ejemplos, los co-agentes/MFC se refieren a la 6:3:1 microfibra de celulosa: goma xantana: carboximetil celulosa, que se vende como Cellulon™ PX de CPKelco.

Se puede observar que la carboximetil celulosa y la goma xantana en combinación con iones de magnesio no generan un límite elástico. El límite elástico se generó solamente cuando se incluyó la microfibra de celulosa.

Se puede observar que la viscosidad no aumentó de manera significativa con el incremento del límite elástico.

A continuación se prepararon ejemplos adicionales con un sistema de agente tensioactivo diferente. La Fórmula Q en la tabla que sigue tiene una mezcla de agente tensioactivo aniónico a no iónico ligeramente reducida y agente tensioactivo activo total reducido en comparación con la Fórmula A. La Fórmula Q no contiene agentes tensioactivos de MgLAS o NaLAS.

La Fórmula Q contiene MgS04. Utilizando la Fórmula Q de base común, se prepararon las siguientes fórmulas. En cada fórmula, se añadió agua adicional hasta que la cantidad de agentes tensioactivos sobre una base activa fue de 37.4% en peso. En la tabla a continuación, la cantidad del ion de magnesio es en adición a la cantidad del MgS04. El MgS04 contribuye con 10 ppm de ión Mg2+ a la composición.

Nuevamente, puede observarse que la carboximetil celulosa y la goma xantana en combinación con iones de magnesio no generaron un límite elástico. El límite elástico se generó solamente cuando se incluyó la microfibra de celulosa. Se puede observar que la viscosidad no aumentó de forma significativa cuando se incrementó el límite elástico.

Los ejemplos antes mencionados muestran que el límite elástico de un sistema con microfibra de celulosa puede ser incrementado con la inclusión de un ión de metal álcali, lo que resultará en el soporte del material suspendido .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Una composición acuosa caracterizada porque comprende : a) por lo menos un agente tensioactivo; b) un agente de suspensión que comprende microfibra de celulosa; c) de 10 a 600 ppm de un ión de metal de tierra alcalina; y d) agua.

2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el ión de metal de tierra alcalina es por lo menos uno que se selecciona de calcio y magnesio.

3. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el ión de metal de tierra alcalina es calcio.

4. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el ión de metal de tierra alcalina es magnesio.

5. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la cantidad de ión de metal de tierra alcalina es de 75 a 300 ppm.

6. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el agente de suspensión comprende además goma xantana y carboximetil celulosa.

7. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el agente de suspensión comprende una mezcla de 6:3:1 en peso de microfibra de celulosa: goma xantana: carboximetil celulosa.

8. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizada porque comprende además material suspendido.

9. La composición de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque el material suspendido es material suspendido no equiparado en densidad.

10. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el límite elástico es por lo menos 0.7.