BR112014001526B1 - concentrado sólido de um tensoativo de acil amido c8-c22 - Google Patents

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Abstract

CONCENTRADO SÓLIDO DE UM TENSOATIVO DE ACIL AMIDO C8-C22 Um concentrado de tensoativo é provido o qual inclui (i) de 35% a 90% em peso de um tensoativo de acil amido C8-C22 de estrutura (I) (I) sendo que R é um radical C7-C22 alquila saturado ou insaturado; R2 é hidrogênio, CH2COOX ou um radical C1-C5 alquila; R3 é hidrogênio; R4 é selecionado a partir do grupo que consiste em (CH2)mCO2X, (CH2)mSO3X, CH2NR2 (CH2)mOH e radicais glucosila; R5 é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, hidroxifenila, C1-C6 hidroxialquila, C1-C10 alquila, benzila, hidroxibenzila, alquilcarbamido, tioalquila, e radicais carboxílicos; X é selecionado de hidrogênio, íons de metal, sais de amina e radicais C1-C4 alquila e m varia de 0 a 6; e (ii) de 10 a 60% em peso de poliol; e (iii) de 1 a 20% em peso de ácidos graxos C8C22; e sendo que o concentrado apresenta um pH que varia de 9 a 13.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A invenção se refere a composições de concentrado formuladas com elevados níveis de tensoativo de acil amido graxo, particularmente mas não exclusivamente, para produtos de limpeza de pele.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Os custos de energia elevados relacionados ao transporte forçaram a reengenharia de muitos produtos ao consumidor. Por exemplo, detergentes para lavagem de roupas apresentam tradicionalmente até 80% de água e são embalados em recipientes plásticos relativamente grandes. Recentemente o Mercado respondeu favoravelmente em relação a líquidos de lavagem de roupas concentrados. A versão Small and Mighty® de líquido para lavagem de roupas "todas" as marcas fornece a mesma quantidade de produto de limpeza tal como o tamanho cheio tradicional ainda com bem menos água e em um recipiente bem menor.
[003] Produtos químicos similares industriais para produtos líquidos ao consumidor podem ser encolhidos através da eliminação de água desnecessária. Tensoativos comercialmente disponíveis são ilustrativos tais como cocoil glicinato de sódio remetido por produtores como um ativo tensoativo a 25% em água. Embarque de água é gasta excessivamente energia para transporte.
[004] Temos investigado composições de limpeza tensoativos concentradas. Modos mais convenientes tem sido de particular interesse no sentido de prover tensoativos de acil amido graxo tais como cocoil glicinato de sódio. Um concentrado foi desenvolvido como parte da presente invenção sendo que um poliol em vez de água se torna um portador do tensoativo. Um dos problemas que encontramos é que o concentrado é um material pastoso. É difícil manusear a pasta tanto por equipamento de processamento como para entrega posterior a um local distante. Seria extremamente útil se o concentrado a ser produzido fosse um sólido e se vantajosamente fosse moído em um formato de partícula ou de lasca.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
[005] Um concentrado sólido de um tensoativo de acil amido C8C22 é fornecido o qual inclui: (i) de 35 a 90% em peso de um tensoativo de acil amido C8-C22 com uma estrutura (I):
Figure img0001
onde R é um radical alquila C7-C22 saturado ou insaturado; R2 é hidrogênio, CH2COOX ou um radical alquila C1-C5; R3 é hidrogênio; R4 é selecionado a partir do grupo que consiste em (CH2)mCO2X, (CH2)mSO3X, CH2NR2(CH2)mOH e radicais glucosila; R5 é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, hidroxifenila, hidroxialquila C1-C6, alquila C1-C10, benzila, hidroxibenzila, alquilcarbamido, tioalquila, e radicais carboxílicos; X é selecionado de hidrogênio, íons de metal, sais de amina e radicais alquila C1-C4; e m varia de 0 a 6; e (ii) de 10 a 60% em peso de poliol; e (iii) de 1 a 20% em peso de ácidos graxos C8-C22; e sendo que o concentrado apresenta um pH que varia de 9 a 13.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[006] Agora descobrimos que um concentrado de um tensoativo de acil amido C8-C22 em combinação com um poliol e uma pequena quantidade de ácidos graxos C8-C22 pode ser produzido em uma forma sólida. A solidificação é obtida pelo ajuste do pH do concentrado para ficar entre 9 e 13, preferivelmente entre 10,5 e 13, e idealmente entre 11 e 12,8. O valor de pH é medido pela dissolução de 10% do concentrado em água destilada.
[007] O termo “sólido” é concebido para definir um material que exibe um valor de força de penetração entre 8 e 250, preferivelmente entre 10 e 200, mais preferivelmente entre 15 e 175, e idealmente entre 25 e 160 Newton conforme medido por um tipo de analisador TA.XTplus Texture de penetrômetro.
[008] Composições de concentrado desta invenção contém um tensoativo de acil amido C8-C22 de estrutura (I) que é:
Figure img0002
sendo que R é um radical alquila C7-C22 insaturado ou saturado; R2 é hidrogênio, CH2COOX ou um radical alquila C1-C5; R3 é hidrogênio; R4 é selecionado a partir do grupo que consiste em (CH2)mCO2X, (CH2)mSO3X, CH2NR2(CH2)mOH e radicais glucosila; R5 é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, hidroxifenila, hidroxialquila C1-C6, alquila C1-C10, benzila, hidroxibenzila, alquilcarbamido, tioalquila, e radicais carboxílicos; X é selecionado de hidrogênio, íons de metal, sais de amina e radicais alquila C1-C4; e m varia de 0 a 6; e de 10 a 60% em peso de poliol; e (iv) ) de 1 a 20% em peso de ácidos graxos C8-C22; e sendo que o concentrado apresenta um pH que varia de 9 a 13.
[009] O mais particularmente, os tensoativos de estrutura (I) são ácido de acil amido C8-C22 carboxílico ou sulfônico ou sais destes. Os sais podem apresentar qualquer tipo de contraíon catiônico X, mas preferivelmente são selecionados de sódio, potássio ou cátions misturados. O grupo R o mais preferido é uma mistura de ácidos graxos C8-C18 com um comprimento de cadeia primária de C12. Essas misturas muitas vezes são conhecidas como cocoatos que são derivados de ácidos graxos de coco.
[010] Entre as espécies preferidas de estrutura (I) estão o sódio, potássio ou sais de amônio de cocoil glicinato, cocoil sarcosinato, cocoil taurato, lauroil glicinato, lauroil sarcosinato, lauroil taurato, miristil glicinato, miristil sarcosinato, miristil taurato, palmitoil glicinato, palmitoil sarcosinato, palmitoil taurato e combinações destes.
[011] Quantidades de tensoativos de acil amido C8-C22 de estrutura (I) podem variar de 35 a 90%, preferivelmente de 40 a 80%, e idealmente de 50 a 75% em peso do concentrado.
[012] Um poliol também está presente nas composições de concentrado. Polióis ilustrativos são glicerol, propileno glicol, dipropileno glicol, pentileno glicol, butileno glicol, isobutileno glicol e combinações destes. Os mais preferidos são glicerol e propileno glicol. Quantidades do poliol no concentrado podem variar de 10 a 60%, preferivelmente de 20 a 50%, e idealmente de 25 a 45% em peso.
[013] Outro material presente no concentrado é ácidos graxos C8-C22. Ácidos graxos ilustrativos incluem ácidos láuricos, mirísticos, palmíticos, esteáricos, oléicos, linoleicos, ácidos behênicos e combinações destes. Quantidades dos ácidos graxos no concentrado podem variar de 1 a 20%, preferivelmente de 2 a 15%, e idealmente de 4 a 10% em peso.
[014] Vantajosamente, o concentrado pode ser substancialmente livre de água. Entende-se por substancialmente livre de água quantidades de 0 a 10%, preferivelmente de 0 a 5%, mais preferivelmente de 0 a 3%, ainda mais preferivelmente de 0 a 1%, e especialmente de 0.05 a 1% em peso de água. Água de hidratação (tal como encontrado associada ou complexada com qualquer dos componentes) não é considerada parte de água presente no concentrado.
[015] Dependendo de como o concentrado é preparado, podem estar presentes triglicerídeos, diglicerídeos, monoglicerídeos e misturas destes. Monoglicerídeos ilustrativos são monogliceril laurato, monogliceril oleato, monogliceril linoleato, monogliceril miristato, monogliceril estearato, monogliceril palmitato, monogliceril cocoato e misturas destes. Diglicerídeos ilustrativos incluem gliceril dilaurato, gliceril dioleato, gliceril dilinoleato, gliceril dimiristato, gliceril diestearato, gliceril diisoestearato, gliceril dipalmitato, gliceril cocoato, gliceril monolaurato monomiristato, gliceril monolaurato monopalmitato e misturas destes. Triglicerídeos ilustrativos mas não restritivos incluem óleos e gorduras tais como óleo de coco, óleo de milho, óleo de semente de palma, óleo de palma, óleo de soja, óleo de semente de coco, óleo de semente de colza, óleo de canola, óleo de semente de girassol, óleo de sésamo, óleo de arroz, óleo de oliva, sebo, óleo de rícino e mistura destes. Quantidades dos glicerídeos pode variar de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 15%, preferivelmente de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 10%, mais preferivelmente de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 6%, e eram usualmente de aproximadamente 1 a aproximadamente 3% em peso.
[016] Alcalinidade pode ser introduzida através de uma variedade de materiais alcalinos. São ilustrativos mas não restritivos óxido de cálcio, hidróxido de cálcio, óxido de potássio, hidróxido de potássio, óxido de sódio, hidróxido de sódio, óxido de magnésio, hidróxido de magnésio, fosfato de cálcio, fosfato de magnésio, fosfato de potássio, fosfato de sódio (em formas tais como fosfato trisódico, hidrogênio fosfato dissódico), carbonato de sódio, bicarbonato de sódio e misturas destes. Quantidades de materiais alcalinos podem variar de 0.01 a aproximadamente 10%, preferivelmente de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 5%, mais preferivelmente de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 4%, e usualmente de aproximadamente 1 a aproximadamente 4% em peso.
[017] Todos os documentos aqui referidos, incluindo todas as patentes, pedidos de patente e publicações impressas, são aqui incorporadas por referência na sua totalidade nesta descrição.
[018] O termo “compreendendo” é concebido para não ser restritivo a quaisquer elementos indicados posteriormente mas sim para englobar elementos não especificados de maior ou menor importância funcional. Em outras palavras as etapas listadas, elementos ou opções não necessitam de ser exaustivas. Toda vez que as palavras “incluindo” ou “tendo” são usadas, esses termos são concebidos para serem equivalentes a “compreendendo” conforme acima definido.
[019] Exceto nos exemplos comparativos e operacionais, ou desde que não conste explicitamente indicação diferente, todos os números nesta descrição que indicam quantidades de material podem ser entendidos como modificados pela palavra “aproximadamente”.
[020] Note que na especificação de qualquer faixa de concentração ou quantidade, qualquer concentração particular superior poderá ser associada a qualquer concentração inferior ou quantidade.
[021] Os exemplos a seguir ilustram melhor as concretizações desta invenção. Todas as partes, porcentagens e proporções aqui referidas e nas reivindicações anexas estão em peso, desde que não conste ilustração diferente.
EXEMPLO
[022] Uma série de concentrados foi preparada para avaliar o efeito do pH na reologia.
PREPARAÇÃO DE AMOSTRA
[023] Amostras foram preparadas por primeiramente trituração de grânulos de hidróxido de sódio (98% Pure Sigma Aldrich S8045) formando um pó fino. Este pó de hidróxido de sódio foi em seguida dispersado em glicerol ou água. O óxido de cálcio e glicina de sódio foram então dispersados na mistura de glicerol/água. Após a dispersão do óxido de cálcio e glicina de sódio, as misturas de glicerol foram aquecidas a 130 °C e as misturas de água foram depois aquecidas a 80 °C enquanto eram misturadas com uma lâmina propulsora. Uma vez que a mistura estava aquecida na temperatura desejada, cocoil glicinato de sódio (Amilite GCS-11) foi misturado na mistura de glicerol/água. A amostra foi misturada por 30 minutos até o cocoil glicinato de sócio ter formado uma pasta macia/líquido. Ácido graxo de coco foi então adicionado à amostra e a mistura sendo feita por mais 20 minutos. A mistura do cocoil glicinato de sódio e ácido graxo foi feita em um recipiente aberto que permitiu que qualquer excesso de água fosse evaporado. Após todos os ingredientes terem sido bem misturados a amostra foi resfriada a temperatura ambiente.
PROCEDIMENTO DE FORÇA DE PENETRAÇÃO
[024] A dureza da formulação foi medida com o uso de um método padrão que é tipicamente usado para avaliar a dureza da barra de sabão. Neste método, amostras foram primeiramente prensadas em grânulos cilíndricos. A força necessária para empurrar um cone de metal 10 mm para dentro de cada grânulo foi medida com o uso de um analisador TA.XTplus Texture. Neste método amostras sólidas registram uma força mais elevada para penetração do que amostras pastosas.
[025] Os grânulos foram feitos mediante inserção de uma amostra dentro de um molde cilíndrico. Um Instron 5567 foi então usado para empurrar um êmbolo cilíndrico para dentro do molde a fim de comprimir a amostra para dentro de um grânulo cilíndrico sob temperatura ambiente. A amostra foi comprimida a uma taxa de 5 mm/min, e até ser obtida uma força final de 15 kN. O grânulo final tinha 40 mm de diâmetro e 25 mm de altura.
[026] A dureza de amostra foi medida com o uso do analisador TA.XTplus Texture equipado com cone de aço de 30 graus. As amostras foram medidas a temperatura ambiente com uma velocidade de pré-teste de 10 mm/s, a velocidade de teste 1 mm/s e uma velocidade de pós-teste de 10 mm/s. As amostras foram comprimidas no analisador de textura a uma distância alvo de 10 mm e com uso de uma força gatilho de 0.049 N. Três medições de compressão foram tomadas para cada amostra. A força de compressão a uma distância de 10 mm foi comparada para as amostras. Uma barra de sabão comercial Ivory® que tinha sido prensada em um pelete foi usada como amostra de referência (força de penetração de 16.1N).
[027] Os valores de pH foram medidos pela dispensação de 10% de uma amostra em uma água deionizada. Essas dispersões foram então deixadas misturar sob temperatura ambiente por 24 horas antes do pH ter sido medido. Medições foram feitas sob temperatura ambiente com um Fisher Scientific® Accumet AP61 pH meter.
COMPOSIÇÕES DE CONCENTRADO E RESULTADOS
[028] As composições e reologias resultantes estão indicadas na tabela I abaixo:TABELA I
Figure img0003
Figure img0004
*obtido como Amilite GCS-11. **obtido como Prifac 7901.
[029] Amostras A e B foram formuladas para obter um pH de 7.2 e 7.8, respectivamente. Nesses níveis de baixa basicidade, os concentrados resultantes eram pastas que exibiam valores de força de penetração de apenas 5.3 e 2.7, respectivamente. Um aumento de alcalinidade dentro da faixa de 12.2 a 12.6 conforme visto em amostras C, D, E, F, H, I, J, e K resultou em concentrados sólidos de valores de força de penetração superiores a 10 Newton. Amostra G continha uma quantidade significativa de água que reduziu substancialmente o valor de força de penetração.
[030] Embora a invenção tenha sido descrita detalhadamente com referência a concretizações específicas da mesma, ficará patente ao versado na técnica que várias alterações e modificações poderão der feitas sem com isso abandonar o espírito e escopo desta.
[031] Entre as espécies preferidas de estrutura (I) estão o sódio, potássio ou sais de amônio de cocoil glicinato, cocoil sarcosinato, cocoil taurato, lauroil glicinato, lauroil sarcosinato, lauroil taurato, miristil glicinato, miristil sarcosinato, miristil taurato, palmitoil glicinato, palmitoil sarcosinato, palmitoil taurato e combinações destes.
[032] Quantidades de tensoativos de acil amido C8-C22 de estrutura (I) podem variar de 40 a 90%, preferivelmente de 50 a 75%, e idealmente de 50 a 75% em peso do concentrado.
[033] Um poliol também está presente nas composições de concentrado. Polióis ilustrativos são glicerol, propileno glicol, dipropileno glicol, pentileno glicol, butileno glicol, isobutileno glicol e combinações destes. Os mais preferidos são glicerol e propileno glicol. Quantidades do poliol no concentrado podem variar de 10 a 60%, preferivelmente de 20 a 50%, e idealmente de 25 a 45% em peso.
[034] Outro material presente no concentrado é ácidos graxos C8-C22. Ácidos graxos ilustrativos incluem ácidos láuricos, mirísticos, palmíticos, esteáricos, oléicos, linoleicos, ácidos behênicos e combinações destes. Quantidades dos ácidos graxos no concentrado podem variar de 1 a 20%, preferivelmente de 2 a 15%, e idealmente de 4 a 10% em peso.
[035] Vantajosamente, o concentrado pode ser substancialmente livre de água. Entende-se por substancialmente livre de água quantidades de 0 a 10%, preferivelmente de 0 a 5%, mais preferivelmente de 0 a 3%, ainda mais preferivelmente de 0 a 1%, e especialmente de 0.05 a 1% em peso de água. Água de hidratação (tal como encontrado associada ou complexada com qualquer dos componentes) não é considerada parte de água presente no concentrado.

Claims (9)

1. CONCENTRADO SÓLIDO DE UM TENSOATIVO DE ACIL AMIDO C8-C22, caracterizado por compreender: (i) de 35 a 90% em peso de um tensoativo de acil amido C8-C22 com uma estrutura (I) como segue:
Figure img0005
sendo que R é um radical alquila C7-C22 saturado ou insaturado; R2 é hidrogênio, CH2COOX ou um radical alquila C1-C5; R3 é hidrogênio; R4 é selecionado a partir do grupo que consiste em (CH2)mCO2X, (CH2)mSO3X, CH2NR2(CH2)mOH e radicais glucosila; R5 é selecionado a partir do grupo que consiste em hidrogênio, hidroxifenila, hidroxialquila C1-C6, alquila C1-C10, benzila, hidroxibenzila, alquilcarbamido, tioalquila, e radicais carboxílicos; X é selecionado a partir de hidrogênio, íons de metal, sais de amina e radicais alquila C1-C4 e m varia de 0 a 6; e (ii) de10 a 60% em peso de poliol; e (iii) de 1 a 20% em peso de ácidos graxos C8-C22; e (iv) de 0 a 10% em peso de água sendo que o concentrado apresenta um pH que varia de 9 a 13.
2. CONCENTRADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo pH variar de 11 a 12,8.
3. CONCENTRADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo poliol ser selecionado a partir do grupo que consiste em glicerol, propileno glicol, dipropileno glicol, pentileno glicol, butileno glicol, isobutileno glicol e combinações destes.
4. CONCENTRADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo poliol ser selecionado a partir do grupo que consiste em glicerol, propileno glicol ou combinações destes.
5. CONCENTRADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo tensoativo de acil amido ser selecionado a partir do grupo que consiste em sais de cocoil glicinato, cocoil sarcosinato, cocoil taurato, lauroil glicinato, lauroil sarcosinato, lauroil taurato, miristil glicinato, miristil sarcosinato, miristil taurato, palmitoil glicinato, palmitoil sarcosinato, palmitoil taurato e combinações destes.
6. CONCENTRADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por também compreender de 0 a 1% em peso de água.
7. CONCENTRADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por apresentar um valor de força de penetração entre 8 e 250 Newton.
8. CONCENTRADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por apresentar um valor de força de penetração entre 10 e 250 Newton.
9. CONCENTRADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo tensoativo de acil amido C8-C22 estar presente em uma quantidade de 50 a 75% em peso.
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