BR112015002075A2

BR112015002075A2 - composições aquosas multifásicas estabilizadas

Info

Publication number: BR112015002075A2
Application number: BR112015002075A
Authority: BR
Inventors: John Huebner Brian; Kroon Gijsbert; N Bakeev Kirill; Maria Nuutinen Tuttu
Original assignee: Hercules Inc
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2019-10-15
Also published as: AR092037A1; WO2014105218A3; JP2015527451A; IN2015DN01322A; EP2879521A2; WO2014105218A2; US20140037816A1; RU2015106811A; CN104754959A; KR20150040308A; MX2015001225A

Abstract

resumo patente de invenção: "composições aquosas multifásicas estabilizadas". a presente invenção refere-se a composições multifásicas aquosas que são estabilizadas com o uso de uma mescla de éter de celulose e celulose nanocristalina. as composições multifásicas podem incluir particulados dispersos em água, emulsões de óleo em água, espumas e combinações desses sistemas. a mescla pode ser usada para estabilizar sistemas de tinta aquosa, produtos de cuidados pessoais tais como xampus e detergentes formados como emulsões de óleo em água e produtos espumantes tais como detergentes, xampus, outros produtos de cuidados pessoais e composições comestíveis tais como substitutos de creme batido. adicionalmente, essa mescla pode reduzir ou eliminar a necessidade de tensoativos em muitas dessas composições multifásicas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÕES AQUOSAS MULTIFÁSICAS ESTABILIZADAS.

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS [001] O presente pedido reivindica o benefício sob 35 U.S.C. 119 (e) do Pedido de Patente Provisório n² de série U.S. 61/677.582, depositado no dia 31 de julho de 2012, cujo conteúdo está expressamente incorporado ao presente documento em sua totalidade a título de referência.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] 1. Campo dos Conceitos da Invenção Revelados e Reivindicados [003] O(s) conceito(s) da invenção presentemente revelado(s) e reivindicado(s) se refere(m) a sistemas multifásicos que incluem combinações de gás estabilizado em líquido na forma de espumas, sólidos suspensos em líquidos, bem como óleo emulsificado em água, ou vice versa, na forma de uma emulsão. Em geral, partículas irão separar ou se assentar a partir de um líquido. Entretanto, a alta viscosidade de um líquido pode auxiliar a manter partículas dispersas em suspensão. Dispersantes também podem ser usados para manter sólidos em suspensão.

[004] 2. Antecedentes e Aspectos Aplicáveis do Conceito(s) da

Invenção (s) Presentemente Revelado(s) e Reivindicado(s) [005] Da mesma maneira, o óleo geralmente tenderá a se separar da água, mas pode ser estabilizado com o uso de vários auxiliares, em particular, vários tensoativos. Em muitas aplicações, os tensoativos particulares podem ser indesejáveis. Por exemplo, em determinadas aplicações, tensoativos aniônicos podem ser irritantes. Com produtos alimentícios, é desejável, em muitos casos, minimizar aditivos químicos. As espumas também irão sucumbir rapidamente se não forem estáveis.

2/23 [006] Éteres de celulose podem ser adicionados a muitos desses sistemas multifásicos para fornecer estabilização e, em particular, aumentar a viscosidade. Tipicamente, éteres de celulose são usados como modificadores de reologia para composições de óleo em água e os mesmos estão presentes em muitas composições de óleo em água para aprimorar a viscosidade. Os mesmos podem estar presentes em composições espumantes a fim de aumentar a viscosidade. Na maioria dos casos, a função primária dos mesmos é a formação de viscosidade com alguns, muito poucos, exemplos em que os mesmos podem funcionar também como coestabilizantes de emulsões/espumas devido ao caráter hidrofóbico suficiente presente na estrutura dos mesmos. [007] A celulose nanocristalina é uma porção cristalina de celulose que pode ser formada por hidrólise de ácido de celulose combinada com tratamento mecânico. Essas partículas de celulose de tamanho de nanômetro são cristalinas por natureza, insolúveis em água, estáveis, quimicamente inativas e fisiologicamente inertes com propriedades de ligação atrativas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [008] A Figura 1 é um gráfico que mostra viscosidade vs. taxa de cisalhamento.

DESCRIÇÃO DETALHADA [009] Antes de explicar pelo menos uma modalidade do(s) conceito^) da invenção em detalhes por meio de desenhos exemplificativos, experimentação, resultados e procedimentos de laboratório, devese entender que o(s) conceito(s) da invenção não é(são) limitado(s) na aplicação do(s) mesmo(s) aos detalhes de construção e a disposição dos componentes estabelecidos na descrição a seguir ou ilustrados nos desenhos, experimentação e/ou resultados. O(s) conceito(s) da invenção é (são) passível (is) de outras modalidades ou de ser praticado ou realizado de várias maneiras. Como tal, a linguagem usada no

3/23 presente documento é destinada a fornecer o escopo e significado mais amplo possível; e as modalidades são destinadas a serem exemplificativas - não exaustivas. Além disso, deve-se entender que a fraseologia e a terminologia empregadas no presente documento são para o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitantes.

[0010] Ao menos que definido de outra maneira no presente documento, os termos científicos e técnicos usados em conexão com o(s) conceito(s) da invenção presentemente revelado(s) e reivindicado^) devem ter os significados que são comumente entendidos por aqueles versados na técnica. Adicionalmente, ao menos que exigido de outra maneira pelo contexto, termos singulares devem incluir pluralidades e termos plurais devem incluir o singular. Em geral, as nomenclaturas utilizadas em conexão com, e conjuntos de procedimentos de química descritos no presente documento são aqueles bem conhecidos e comumente usados na técnica. Técnicas de purificação e reações são realizadas de acordo com especificações de fabricante ou conforme comumente executadas na técnica ou conforme descritas no presente documento. As nomenclaturas utilizadas em conexão com, e os procedimentos de laboratório e técnicas de química analítica, química orgânica sintética, e química medicinal e farmacêutica descritas no presente documento são aquelas bem conhecidas e comumente usadas na técnica. Técnicas padrão são usadas para síntese química, análise química, preparação farmacêutica, formulação e entrega, e tratamento de pacientes.

[0011] Todas as patentes, pedidos de patente públicos e publicações de não patente mencionados no relatório descritivo são indicativos do nível de habilidade daqueles versados na técnica a quem esse(s) conceito(s) da invenção presentemente revelado(s) e reivindicado^) pertence. Todas as patentes, pedidos de patente publicados e

4/23 publicações de não patente referidos em qualquer porção deste pedido estão expressamente incorporados ao presente documento a título de referência em sua totalidade na mesma extensão como se cada patente individual ou publicação fosse específica e individualmente indicada para ser incorporada a título de referência.

[0012] Todas as composições e/ou métodos revelados e reivindicados no presente documento podem ser feitos e executados sem experimentação excessiva à luz da presente revelação. Embora as composições e métodos desta invenção tenham sido descritos em termos de modalidades preferenciais, ficará evidente àqueles versados na técnica que variações podem ser aplicadas às composições e/ou métodos e nas etapas ou na sequência de etapas do método descrito no presente documento sem se afastar do conceito, espírito e escopo da invenção. Todos os tais substitutos similares e modificações evidentes àqueles versados na técnica são considerados estar dentro do espírito, escopo e conceito do(s) conceito(s) da invenção conforme definido pelas reivindicações anexas.

[0013] Conforme utilizado de acordo com a presente revelação, os termos a seguir, ao menos que indicados de outra maneira, devem ser entendidos como tendo os significados a seguir:

[0014] O uso da palavra um ou uma quando usada em conjunto com o termo que compreende nas reivindicações e/ou no relatório descritivo pode significar um, mas é também consistente com o significado de um ou mais, pelo menos um e um ou mais que um. O uso do termo ou nas reivindicações é usado para significar e/ou ao menos que indicado explicitamente para referir a alternativas apenas ou as alternativas são mutuamente exclusivas, embora a revelação sustente uma definição que refere a somente alternativas e e/ou. Ao longo deste pedido, o termo cerca de é usado para indicar que um valor inclui a variação inerente de erro para o dispositivo, sendo que o

5/23 método é empregado para determinar o valor e/ou a variação que existe entre os assuntos de estudo. O uso do termo pelo menos um será entendido incluir um bem como qualquer quantidade mais que um, incluindo, mas sem limitação, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 100, etc. O termo pelo menos um pode se estender até 100 ou 1.000 ou mais, dependendo do termo ao qual está ligado; além disso, as quantidades de 100/1.000 não devem ser consideradas limitantes, já que limites maiores também podem produzir resultados satisfatórios. Além disso, o uso do termo pelo menos um de X, Y e Z será entendido incluir X apenas, Y apenas, e Z apenas, bem como qualquer combinação de X, YeZ.

[0015] Conforme usado neste relatório descritivo e reivindicação(ões), as palavras que compreende (e qualquer forma de compreender, tal como compreendem e compreende), que tem (e qualquer forma de ter, tal como têm e tem), que inclui (e qualquer forma de incluir, tal como inclui e incluem) ou que contém (e qualquer forma de conter, tal como contém e contêm) são inclusivas ou abrangentes e não excluem etapas de método ou elementos adicionais não citados.

[0016] O termo ou combinações dos mesmos, conforme usado no presente documento, se refere a todas as permutações e combinações dos itens listados que precedem o termo. Por exemplo, A, B, C, ou combinações dos mesmos é destinado a incluir pelo menos um de: A, B, C, AB, AC, BC ou ABC, e se a ordem for importante em um contexto particular, também BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC ou CAB. Continuando com esse exemplo, expressamente incluídas são combinações que contêm repetições de um ou mais itens ou termos, tais como BB, AAA, MB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB, e assim por diante. O versado na técnica entenderá que tipicamente não há limite no número de itens ou termos em nenhuma combinação, ao me6/23 nos que evidente de outra maneira a partir do contexto.

[0017] O conceito(s) da invenção presentemente revelado(s) e reivindicado(s) tem como premissa a constatação de que éteres de celulose solúveis em água em combinação com celulose nanocristalina podem atuar como estabilizantes para sistemas multifásicos, especialmente para sistemas multifásicos aquosos. Em particular, essa combinação pode ser usada para estabilizar partículas sólidas dispersas em soluções aquosas, bem como emulsões de óleo em água. Adicionalmente, o mesmo pode ser usado para estabilizar sistema de espuma gás/líquido.

[0018] O conceito(s) da invenção presentemente revelado(s) e reivindicado(s) fornece uma composição multifásica estabilizada que compreende ou que consiste em ou que consiste essencialmente em uma primeira fase, uma segunda fase, éter de celulose e celulose nanocristalina. O éter de celulose pode ser éter de celulose não iônico e/ou aniônico solúvel em água. A primeira fase pode ser um líquido. Em uma modalidade não limitante, o líquido pode ser água. A segunda fase pode ser um gás, um sólido ou um líquido. Em uma modalidade não limitante, o gás pode ser ar, o sólido pode ser partículas suspensíveis em água, e o líquido pode ser líquido orgânico insolúvel em água.

[0019] A celulose é um dos biopolímeros mais abundantes na terra, ocorrendo em madeira, algodão, cânhamo e outro material com base em planta e que serve como a fase de reforço dominante em estruturas de planta. A celulose também pode ser sintetizada por algas, tunicados e algumas bactérias. A mesma é um homopolímero de unidades de repetição de glicose que são conectadas por ligações 1-4 pglicosídicas. As 1-4 β-ligações formam celulose em cadeias lineares, que interagem fortemente uma com a outra através de ligações de hidrogênio. Por causa da estrutura regular dos mesmos e ligações fortes de hidrogênio, os polímeros de celulose são altamente cristalinos e se

7/23 agregam para formar subestruturas e microfibrilas. As microfibril as, por sua vez, se agregam para formar fibras celulósicas.

[0020] A celulose purificada de madeira ou biomassa agrícola pode ser extensivamente desintegrada ou produzida por processos bacterianos. Se o material celulósico for composto de fibras nanodimensionadas, e as propriedades do material forem determinadas pela estrutura de nanofibra das mesmas, esses polímeros são descritos como nanoceluloses. Os termos são usados de modo intercambiável no presente documento.

[0021] Em geral, nanoceluloses são fibrilas em formato de haste com uma razão comprimento/diâmetro de aproximadamente 20 a 200. Em uma modalidade não limitante, as nanoceluloses têm um diâmetro menor que cerca de 60 nm. Em outra modalidade não limitante, as nanoceluloses têm um diâmetro entre cerca de 4 nm a cerca de 15 nm, e um comprimento de cerca de 150 nm a cerca de 350 nm. O tamanho e formato dos cristais variam com as origens dos mesmos. A celulose nanocristalina de madeira tem 3 a 5 nm em largura e 20 a 200 nm em comprimento. Outra celulose nanocristalina obtida de outras fontes tal como algodão pode ter dimensões um pouco diferentes.

[0022] A nanocelulose tem alta rigidez, área de superfície específica grande, alta razão de aspecto, superfícies reativas e baixa densidade que podem facilitar enxerto químico e modificação. Ao mesmo tempo, o material é inerte a muitas substâncias orgânicas e inorgânicas.

[0023] A produção de nanocelulose por fibrilação de fibras de celulose em elementos nanoescala exige tratamento mecânico intensivo. Entretanto, dependendo do material bruto e o grau de processamento, tratamentos químicos podem ser aplicados antes de fibrilação mecânica. Em geral, a preparação de nanocelulose pode ser descrita por dois métodos, hidrólise de ácido e desfibrilação mecânica. No primeiro método, a nanocelulose pode ser preparada a partir da polpa química de

8/23 madeira ou fibra agrícola essencialmente por hidrólise de ácido para remover as regiões amorfas que, então, produz fibrilas de nanotamanho. As condições de hidrólise são conhecidas por afetar as propriedades dos nanocristais resultantes. Diferentes ácidos também afetam as propriedades de suspensão. O tamanho de nanocristal, dimensões e formato também são determinados até certo ponto pela natureza da fonte de celulose.

[0024] A hidrólise de ácido pode ser conduzida com o uso de um ácido forte sob condições estritamente controladas de temperatura, agitação e tempo. A natureza do ácido e a razão ácido para celulósico também são parâmetros importantes que afetam a preparação de nanocelulose. Exemplos dos ácidos podem incluir, mas sem limitação, ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido fosfórico e ácido bromídrico. A temperatura de hidrólise pode variar de temperatura ambiente até cerca de 70 ^QC e o tempo de hidrólise correspondente pode ser variado de cerca de 30 minutos a cerca de 12 horas dependendo das temperaturas. Imediatamente após a hidrólise, a suspensão pode ser diluída para interromper a reação.

[0025] Em uma modalidade não limitante, a suspensão pode ser diluída de cerca de cinco vezes a cerca de dez vezes para interromper a reação. Então, a suspensão pode ser centrifugada, lavada uma vez com água e recentrifugada e lavada novamente. Esse processo pode ser repetido por cerca de quatro a cinco vezes para reduzir o teor de ácido. A membrana de diálise de celulose regenerada Spectrum Spectra/Pro ou tubos de diálise de celulose regenerada que tem um corte molecular de cerca de 12.000 a 14.000 pode ser usado para dialisar a suspensão contra água destilada durante diversos dias até o pH da água alcançar um valor constante, por exemplo, mas não por meio de limitação, um valor de pH de cerca de 7,0.

[0026] Para dispersar adicionalmente e reduzir o tamanho dos

9/23 cristais de celulose, as suspensões de cristais de celulose podem ser processadas tanto sonicando-se ou passando através de um microfluidizador de alto cisalhamento. Esse tipo de material preparado é denominado celulose nanocristalina (NCC), nanocristais de celulose, nanofibras de celulose ou filamentos de celulose.

[0027] O segundo método é essencialmente um tratamento físico. Feixes de microfibrilas denominados microfibrila de celulose ou celulose microfibril ada com diâmetros de dezenas de nanometres (nm) a micrômetros (μιτι) são gerados com o uso de tratamentos de trituração e homogeneização de alta pressão. Um processo inovador com o uso de ultrassonicação de alta intensidade também tem sido usado para isolar fibrilas de fibras de celulose naturais. Ultrassom de alta intensidade pode produzir potência de oscilação mecânica muito forte, então, a separação de fibrilas de celulose da biomassa é possível pela ação de forças hidrodinâmicas de ultrassom. Esse método produz uma celulose microfibrilada com um diâmetro menor que cerca de 60 nm, mais preferencialmente entre cerca de 4 nm a cerca de 15 nm, e um comprimento menor que 1.000 nm A celulose microfibrilada pode opcionalmente ainda passar por tratamento químico, enzimático e/ou mecânico. Ambos os métodos para preparar celulose nanocristalina são descritos na Patente n² U.S. 8.105.430, cuja totalidade da revelação está incorporada ao presente documento a título de referência.

[0028] A celulose nanocristalina pode ser combinada com éter de celulose para estabilizar sistemas multifásicos. Éteres de celulose solúveis em água não iônicos e aniônicos são adequados para uso no conceito(s) da invenção presentemente revelado(s) e reivindicado(s). Os éteres de celulose podem incluir, mas sem limitação, metil celulose, metil hidroxipropil celulose, metil hidroxietil celulose, hidroximetil celulose, hidroxietil celulose, etil hidroxietil celulose, carboximetil celulose, cetil hidroxietilcelulose e combinações dos mesmos. A combinação

10/23 pode ser adicionada a sistemas multifásicos diretamente para aperfeiçoar a estabilidade.

PARTÍCULAS DISPERSADAS [0029] A fim de estabilizar partículas dispersas em um líquido, especialmente em um meio aquoso, celulose nanocristalina e éter de celulose são mesclados juntos, preferencialmente em água deionizada. Em geral, a razão de éter de celulose para celulose nanocristalina pode ser na faixa de cerca de 10:1 a cerca de 1:10 em peso. Em uma modalidade não limitante, a razão pode ser na faixa de cerca de 1:4 a cerca de 1:4. Em outra modalidade não limitante, a razão pode ser na faixa de cerca de 4:1 a cerca de 1:1.

[0030] As quantidades de celulose nanocristalina e éter de celulose adicionadas ao sistema aquoso podem ser variadas dependendo da concentração das partículas a serem suspensas no líquido, bem como exigências de uso final. Em geral, de cerca de 0,5 a cerca de 5% da combinação em peso pode ser adicionada à formulação aquosa. Em geral, tais formulações podem ter cerca de 1 a cerca de 70% em peso de partículas insolúveis.

[0031] As partículas que são dispersas em sistemas aquosos geralmente têm um tamanho de partícula relativamente pequeno, por exemplo, mas não por meio de limitação, menos que cerca de 100 microns. O conceito(s) da invenção presentemente revelado(s) e reivindicado(s) pode ser usado para estabilizar uma grande variedade de diferentes partículas tais como agentes colorantes, por exemplo, mas não por meio de limitação, dióxido de titânio, rútilo, partículas de argila, sais inorgânicos insolúveis em água, óxido de zinco, carbonato de cálcio, minerais, cargas e similares.

[0032] Uma aplicação particular para uso no conceito(s) da invenção presentemente revelado(s) e reivindicado(s) é a estabilização de formulações de tinta látex ou com base em água. Essas formulações

11/23 são tipicamente relativamente viscosas. A alta viscosidade ajuda a estabilizar os pigmentos e cargas de particulado. Em muitas aplicações, as formulações são adicionalmente diluídas antes de uso. Essa etapa de diluição reduz a viscosidade e, desse modo, a estabilidade das formulações de tinta. O conceito(s) da invenção presentemente revelado^) e reivindicado(s), conforme demonstrado abaixo, fornece uma dispersão de formulação de tinta modelo, que é estável em concentrações normais e permanece estável quando diluída adicionalmente. Adicionalmente, a estabilidade dessa dispersão ou tinta modelo não é acompanhada por um aumento na viscosidade de taxa de cisalhamento média que seria o caso quando polímeros são usados sozinhos em tais composições.

[0033] As composições de revestimento com base em água são formuladas para alcançar propriedades de revestimento final e aplicação. Os componentes de revestimento podem incluir ligantes, pigmentos, extensores, polímeros, tensoativos, coalescentes, agentes neutralizantes, água, etc. Pigmentos (por exemplo, dióxido de titânio), colorantes inorgânicos e extensores (por exemplo, argilas e carbonato de cálcio) são sólidos granulares incorporados na formulação de revestimento para contribuir na ocultação, coloração, dureza, textura e outras propriedades. O ligante é um polímero de látex formador de filme (por exemplo, acrílico, estireno acrílico, vinil acrílico, vinil acetato, etc.). Como um revestimento líquido é aplicado e seca em uma superfície, esse polímero ligante formador de filme serve para formar um filme (por exemplo, um revestimento seco) que se liga à superfície e também se liga a todos os componentes não voláteis da tinta incluindo particularmente qualquer pigmento e extensores presentes. O polímero ligante confere adesão, brilho e é crucial para durabilidade, flexibilidade e dureza.

[0034] Polímeros modificadores de reologia, dispersantes, tensoa

12/23 tivos, agentes de controle de espuma e coalescentes são usados para otimizar o processo de fabricação, estabilidade em lata, propriedades de aplicação, superfície umectante, propriedades de nivelamento e fluxo, etc. Há também uma variedade de outros aditivos adicionados a formulações de revestimento, tais como, emulsificantes, promotores de adesão, estabilizantes de UV e biocidas. A celulose nanocristalina em combinação com éter de celulose pode ser usada para estabilizar os particulados dispersados em formulações de tinta líquida.

[0035] A fim de testar o efeito estabilizante de celulose nanocristalina em combinação com um éter de celulose, uma dispersão aquosa de partículas de carbonato de cálcio foi mesclada com uma dispersão aquosa de hidroxietil celulose (HEC) e celulose nanocristalina (razão de peso de cerca de 2:1) para avaliar viscosidade de taxa de cisalhamento baixa e viscosidade de taxa de cisalhamento média. As HEC usadas foram Natrosol™ 250 HR/HHR, grau PC, que estava disponível junto a Ashland Inc. O carbonato de cálcio usado foi MicroWhite 100, que tinha um tamanho de partícula de cerca de 38 a cerca de 45 microns, e a formulação aquosa incluiu cerca de 0,2% em peso de tetra pirofosfato de potássio. O tamanho de partícula de pigmentos na tinta foi, em geral, entre tão baixo quanto dezenas de nanômetros e até microns em estado agregado. A concentração de carbonato de cálcio foi cerca de 60%.

[0036] Inicialmente, uma dispersão viscosa aquosa de HEC e NCC foi formada combinando-se os dois componentes juntos em água deionizada. O carbonato de cálcio foi, então, adicionado a essa dispersão viscosa para formar uma mistura e a mistura foi agitada com uma espátula durante cerca de 3 a cerca de 5 minutos. A composição formada foi diluída com água macia/deionizada em pequenos incrementos a um nível desejado. A sinerese foi avaliada após cerca de quatro horas e adensamento rígido/assentamento de pigmento foi estimado após

13/23 cerca de 24 horas. Em sinerese, procura-se por qualquer água que foi expulsa da dispersão ou elevada ao topo de um recipiente. O adensamento rígido foi testado colocando-se um depressor de língua de madeira na dispersão e agitada. Um resultado de adensamento rígido positivo pode ser resíduo pesado no depressor de madeira.

[0037] Uma dispersão de carbonato de cálcio estável com cerca de 60% de carbonato de cálcio, cerca de 1% de hidroxietil celulose (Natrosol™ 250 HHR-P, disponível junto a Ashland Inc.) e nenhuma nanocristalina foi formada. Quando diluída 40% com água deionizada, sinerese foi observada após cerca de 4 horas.

[0038] Uma dispersão similar daquela acima, novamente sem celulose nanocristalina, foi formada e, então, diluída 11%. Nenhuma sinerese ou adensamento rígido foi observado. Quando diluída 28%, novamente nenhuma sinerese e nenhum adensamento rígido foram observados. Entretanto, quando diluída 40% em volume, sinerese foi observada.

[0039] Uma mistura com cerca de 1% de hidroxietil celulose (Natrosol™ 250HHR-P grau), e cerca de 0,5% de celulose nanocristalina, junto com cerca de 60% de carbonato de cálcio foi preparada e formou uma dispersão estável. Quando a dispersão foi diluída 40%, nenhuma sinerese e nenhum adensamento rígido foram observados. Em uma dispersão similar com cerca de 0,67% hidroxietil celulose (Natrosol™ 250HHR-P grau) e cerca de 0,33% de celulose nanocristalina, cerca de 40% de diluição não produziu sinerese, nem adensamento rígido e foi estável.

[0040] Uma dispersão de cerca de 1% de hidroxietil celulose (Natrosol™ 250HHR-P grau) e cerca de 0,5% de celulose nanocristalina com cerca de 60% de carbonato de cálcio e água novamente diluída dessa vez 58% produziu uma dispersão que não exibiu sinerese e nem adensamento rígido. Em outro exemplo, uma dispersão similar

14/23 com cerca de 0,67% de hidroxietilcelulose (Natrosol™ 250HR) e cerca de 0,33% de celulose nanocristalina, cerca de 40% de diluição não produziu sinerese, nem adensamento rígido e foi estável. A Figura 1 ilustra a intensificação em viscosidade de cisalhamento baixo de uma dispersão de carbonato de cálcio em água espessada com HEC-NCC e nenhuma mudança de viscosidade de taxa de cisalhamento média foi observada quando comparado a produto de HEC sem NCC.

[0041] Esses testes estabelecem que mesclas de éter de celulose/celulose nanocristalina podem fornecer tolerância de diluição aperfeiçoada de dispersões aquosas de partículas insolúveis e aumentar de modo seletivo somente a viscosidade de taxa de cisalhamento baixa, enquanto não afeta a viscosidade de taxa de cisalhamento média. Isso permite a formação de dispersões e tintas modelo com base em éter de celulose/celulose nanocristalina que podem ser diluídas adicionalmente sem perda de estabilidade e formuladas sem um aumento indesejado na viscosidade de taxa de cisalhamento média ou KU de tinta.

EMULSÕES DE ÓLEO EM ÁGUA [0042] A celulose nanocristalina também pode ser combinada com polímeros de éter de alquil celulose para formar emulsões estabilizadas de líquidos orgânicos insolúveis em água em água, por exemplo, mas não por meio de limitação, emulsões de óleo em água. Tais emulsões podem ter menos que cerca de 50% de líquido orgânico, geralmente cerca de 1% a cerca de 30% e, mais comumente, cerca de 10% a cerca de 30% e, mais tipicamente, cerca de 20 a cerca de 30% de líquido orgânico ou óleo. Isso, evidentemente, pode variar dependendo da exigência de uso final, bem como o líquido orgânico particular.

[0043] Essas emulsões podem, em geral, incluir de cerca de 0,1 a cerca de 20 por cento do éter de alquil celulose em peso e cerca de 0,01 a cerca de 10 por cento de celulose nanocristalina em peso. Em

15/23 uma modalidade não limitante, as emulsões compreendem de cerca de 0,5% a cerca de 5% de éter de alquil celulose. Em geral, a razão de éter de celulose para celulose nanocristalina em peso pode ser de cerca de 10:1 a cerca de 1:10. Em uma modalidade não limitante, a razão pode ser de cerca de 4:1 a cerca de 1:4. Em outra modalidade não limitante, a razão pode ser de cerca de 4:1 a cerca de 1:1.

[0044] Em geral, o éter de alquil celulose pode incluir, mas sem limitação, etil hidroxietil celulose, metil hidroxil etil celulose, carboximetil celulose, cetil hidroxietil celulose, metil hidroxil propil celulose, e hidroxietil celulose, bem como outros.

[0045] Tipicamente, as emulsões podem incluir mais que cerca de 0,3% em peso de celulose nanocristalina, mais provavelmente cerca de 0,4% ou mais e, em particular, cerca de 0,5% de celulose nanocristalina. Em uma modalidade não limitante, a emulsão compreende de cerca de 0,3% a cerca de 1% de celulose nanocristalina.

[0046] A mescla de NCC/éter de alquil celulose pode ser usada para estabilizar uma grande variedade de emulsões de óleo em água incluindo produtos de cuidados pessoais, produtos domésticos, produtos para cuidados com carro e ceras, pesticidas, herbicidas e outras emulsões industriais.

[0047] Em típicas emulsões de óleo em água para produtos de cuidados pessoais, tensoativos e, em particular, tensoativos aniônicos, são adicionados para estabilizar as emulsões. Entretanto, o uso de celulose nanocristalina pode permitir a redução das quantidades de tensoativos presentes e, em muitos casos, a eliminação de tensoativos aniônicos. Preferencialmente, a composição pode incluir menos que cerca de 1% de tensoativo aniônico e, em um caso preferencial, essencialmente nenhum tensoativo.

[0048] Outros emulsificantes podem ser usados em combinação com a mescla de NCC/ éter de alquil celulose tais como emulsificantes

16/23 não iônicos, bem como outros. Exemplos de emulsificantes não iônicos podem incluir, mas sem limitação, álcoois graxos, Steareth-n e Ceteareth-n.

[0049] A composição é um produto de cuidados pessoais quando a mesma contém pelo menos um ingrediente ativo de cuidados pessoais ativo ou agente benéfico. Os ingredientes ativos de cuidados pessoais ou agentes benéficos podem incluir, mas não são limitados a, analgésicos, anestésicos, agentes antibióticos, agentes antifúngicos, agentes antissépticos, agentes anticaspa, agentes antibacterianos, vitaminas, hormônios, agentes antidiarreia, corticosteroides, agentes anti-inflamatórios, vasodilatadores, agentes cariolíticos, composições para olho seco, agentes cicatrizantes de ferimentos, agentes antiinfecção, absorventes de UV, hidratantes, umectantes, emoliência, lubrificantes, amaciamento, desembaraço de cabelo, relaxantes de cabelo, escultura de cabelo, remoção de pelo, remoção de pele morta, bem como solventes, diluentes, adjuvantes e outros ingredientes tais como água, álcool etílico, álcool isopropílico, propileno glicol, álcoois superiores, glicerina, sorbitol, óleo mineral, conservantes, tensoativos, propulsores, fragrâncias, óleos essenciais e agentes viscosificantes. Em tais composições, óleos, tais como óleos minerais, óleos derivados de vegetal, ésteres, ceras sintéticas e silicones são tipicamente usados.

[0050] As composições de cuidados pessoais podem incluir composições de cuidados com o cabelo, cuidados com a pele, cuidados com o sol, cuidados com a unha e cuidados com a boca. Exemplos de ingredientes ativos de cuidados pessoais ou agentes benéficos nos produtos de cuidados pessoais de acordo com a presente invenção podem incluir, mas sem limitação, [0051] 1) perfumes, que dão origem a uma resposta olfatória na forma de uma fragrância, e perfumes desodorantes que, além de for

17/23 necer uma resposta de fragrância, também podem reduzir o mau-odor corporal;

[0052] 2) refrescantes de pele, tais como mentol, mentil acetato, mentil pirrolidona carboxilato N-etil-mentano-3-carboxamida e outros derivados de mentol, que dão origem a uma resposta táctil na forma de uma sensação de refrescância na pele;

[0053] 3) emolientes, tais como isopropilmiristato, materiais de silicone, óleos minerais e óleos vegetais que dão origem a uma resposta táctil na forma de um aumento na lubrificação de pele;

[0054] 4) desodorantes diferentes de perfumes, cuja função é reduzir o nível de ou eliminar micro flora na superfície de pele, especialmente aqueles responsáveis pelo desenvolvimento de mau-odor corporal. Os precursores de desodorantes diferentes de perfumes também podem ser usados;

[0055] 5) ativos antitranspirantes, cuja função é reduzir ou eliminar a aparência de transpiração na superfície da pele;

[0056] 6) agentes hidratantes, que mantêm a pele hidratada tanto adicionando hidratação ou impedindo que a hidratação evapore da pele;

[0057] 7) ingredientes ativos de proteção ao sol que protegem a pele e cabelo contra raios UV e outros raios de luz prejudiciais do sol. De acordo com esse conceito(s) da invenção presentemente revelado(s) e reivindicado(s), uma quantidade terapeuticamente eficaz pode ser normalmente de cerca de 0,01 a cerca de 10% em peso, preferencialmente cerca de 0,1 a cerca de 5% em peso da composição;

[0058] 8) agentes de tratamento de cabelo, que condicionam o cabelo, limpam o cabelo, desembaraçam o cabelo, agem como agentes de estilo, agentes de volume e brilho, agentes de retenção de cor, agentes anticaspa, promotores de crescimento de cabelo, tinturas de cabelo e pigmentos, perfumes de cabelo, relaxantes de cabelo, agen

18/23 tes descolorantes de cabelo, hidratantes de cabelo, agentes de tratamento de oleosidade de cabelo e agentes anti-frizz; e [0059] 9) agentes de cuidados orais, tais como cremes dentais, dentifrícios e desinfetante bucal, que podem limpar, clarear, desodorizar e proteger os dentes e gengiva.

[0060] De acordo com o conceito(s) da invenção presentemente revelado e reivindicado, a composição pode ser usada em uma composição de cuidados domésticos. A composição de cuidados domésticos compreende adicionalmente água e pelo menos um ingrediente de cuidados ativos domésticos ou agente benéfico. O ingrediente ativo de cuidados domésticos ou agente benéfico deve fornecer algum benefício ao usuário. Exemplos de ingredientes ativos ou agentes benéficos que podem ser adequadamente incluídos, mas sem limitação, [0061] 1) perfumes, que dão origem a uma resposta olfatória na forma de uma fragrância e perfumes desodorantes que, além de fornecer uma resposta de fragrância, também podem reduzir o odor;

[0062] 2) agentes repelentes de insetos, cuja função é manter insetos a partir de uma área particular ou impedir de atacar a pele;

[0063] 3) desodorizantes de animais de estimação ou inseticidas tais como piretrinas que reduzem o odor do animal doméstico;

[0064] 4) ativos e agentes de xampu para animais domésticos, cuja função é remover sujeira, material estranho e germes da pele e superfícies capilares;

[0065] 5) ativos de sabão líquido, gel de banho e barra de grau industrial, que removem germes, sujeira, gordura e oleosidade da pele, higienizam a pele e condicionam a pele;

[0066] 6) ingredientes desinfetantes que matam ou impedem o crescimento de germes em uma residência ou instalação pública;

[0067] 7) um ativo de amaciante de roupas, que reduz estática e faz o tecido ficar mais macio;

19/23 [0068] 8) ingredientes amaciantes de tecido ou detergente ou roupa que reduzem perda de coloração durante o ciclo de lavagem, enxágue e secagem de cuidados com o tecido;

[0069] 9) agentes de limpeza de cuba sanitária, que removem manchas, matam germes e desodoriza; e [0070] 10) agente de dimensionamento de tecido que aprimora a aparência do tecido.

[0071] As listas acima de ingredientes ativos de cuidados domésticos e cuidados pessoais ou agentes benéficos são apenas exemplos e não são uma lista completa de ingredientes ativos ou agentes benéficos que podem ser usados. Outros ingredientes que são usados nesses tipos de produtos são bem conhecidos na indústria. Além dos ingredientes acima convencionalmente usados, a composição, de acordo com o conceito(s) da invenção presentemente revelado e reivindicado pode incluir opcionalmente ingredientes tais como colorantes, conservantes, antioxidantes, suplementos nutricionais, ácidos hidroxila alfa ou beta, acentuadores de atividade, emulsificantes, polímeros funcionais, álcoois tendo 1 a 6 carbonos, gorduras ou compostos gordurosos, compostos antimicrobianos, zinco, piritiona, material de silicone, polímeros de hidrocarboneto, emolientes, óleos, tensoativos, medicamentos, aromas, fragrâncias, agentes de suspensão e misturas dos mesmos.

[0072] A fim de testar a capacidade de éter de celulose e celulose nanocristalina de estabilizar emulsões de óleo em água, as emulsões de óleo em água foram formadas de cerca de 10% de óleo mineral branco, 1% de conservante, 0,9 % de hidroxietil celulose hidrofobicamente modificada (Natrosol™ Plus 330 CS, disponível junto a Ashland Inc.), e quantidades variáveis de celulose nanocristalina de cerca de 0,1% a cerca de 0,5%. O restante foi água. Em concentrações de cerca de 0,1% e cerca de 0,2% de celulose nanocristalina, a emulsão de

20/23 óleo em água foi relativamente instável. Em concentrações de cerca de 0,3% de celulose nanocristalina, a estabilidade foi aumentada. Em cerca de 0,4% e cerca de 0,5% de celulose nanocristalina, as emulsões foram estáveis. Essas emulsões eram homogêneas com uma aparência similar a loção sem cor desbotada ou mudança de pH mediante envelhecimento. Essas emulsões permaneceram estáveis durante pelo menos cerca de quatro semanas a temperaturas de cerca de 45 ^QC, e foram fáceis de aplicar na pele e forneceram uma sensação de pele não gordurosa. As emulsões de óleo em água feitas com cerca de 1,5% e cerca de 2% de hidroxietil celulose hidrofobicamente modificada sem celulose nanocristalina não foram estáveis.

ESPUMAS [0073] A celulose nanocristalina em combinação com éteres de celulose solúveis em água pode ser usada para estabilizar espumas. A mescla de éter de celulose/celulose nanocristalina pode ser dispersa em água deionizada e mesclada com um líquido aquoso espumável.

[0074] O líquido aquoso espumável pode incluir água, e uma composição que pode gerar espuma. Há uma grande variedade de diferentes composições que podem gerar espuma, incluindo óleos, gorduras, ácidos graxos, tensoativos, proteínas, bem como muitos outros. Qualquer agente gerador de espuma que seja compatível com a celulose nanocristalina pode ser usado no conceito(s) da invenção presentemente revelado e reivindicado.

[0075] As composições de espuma podem incluir uma grande variedade de diferentes produtos industriais e/ou de consumidor. Esses podem incluir, por exemplo, mas não por meio de limitação, produtos alimentícios tais como creme batido; substitutos de creme batido; xampus tanto para uso humano como em animais domésticos; e sabões para lavagem de carro e outras aplicações.

[0076] Em geral, a concentração de NCC e éter de celulose pode

21/23 variar dependendo das aplicações de uso final. As concentrações do éter de celulose de cerca de 0,25% a 1,0% em peso podem ser empregadas na composição espumosa do conceito(s) da invenção presentemente revelado e reivindicado. Em uma modalidade não limitante, a concentração do éter de celulose pode ser de cerca de 0,5 a cerca de 0,75%.

[0077] Em geral, a concentração de celulose nanocristalina pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 1%. Em uma modalidade não limitante, a concentração da celulose nanocristalina pode ser de cerca de 0,25% a cerca de 0,5%.

[0078] A fim de testar a estabilização de espuma da mescla de celulose nanocristalina/éter de celulose, uma solução de formação de espuma exemplificativa foi preparada contendo cerca de 12% de laurel sulfato de sódio com cerca de 2% de cocamida propil betaína, que foi subsequentemente diluída a uma solução de ativos totais de 1% em água deionizada. Essa foi usada como um meio líquido para preparar dispersões de hidroxietil celulose, (uma hidroxietil celulose de viscosidade média disponível comercialmente junto a Ashland Inc. as Natrosol™ 250 HR), celulose nanocristalina e as mesclas das mesmas com várias concentrações dos componentes.

[0079] As soluções/dispersões testadas foram batidas com um Waring Blender para criar espuma. Imediatamente, a espuma foi derramada em um funil sobre tela de 20 mesh. O tempo exigido para drenar foi registrado. Conforme mostrado na Tabela 1, a solução de teste sem éter de celulose ou celulose nanocristalina produziu uma espuma estável que permaneceu cerca de 37 segundos, enquanto com celulose nanocristalina por si só ou o éter de celulose por si só (ambos testados a 0,75% em água), a estabilidade foi reduzida. A estabilidade aperfeiçoou em relação ao éter de celulose por si só ou celulose nanocristalina por si só, quando 0,25% do éter de celulose foi combinado

22/23 com 0,25% da celulose nanocristalina. Embora o tempo fosse 15 segundos, acredita-se que a carga do tensoativo reduziu a estabilidade ou destruiu a estabilidade da celulose nanocristalina. Entretanto, até mesmo com o tensoativo aniônico usado na solução de teste, e 0,5% de éter de celulose e 0,5% de celulose nanocristalina, a estabilidade de espuma foi registrada a mais de 2 minutos.

[0080] Esses resultados demonstram que a combinação de éter de celulose solúvel em água com celulose nanocristalina pode estabilizar uma variedade de diferentes sistemas multifásicos, tanto sistemas particulado/água, como no caso de, por exemplo, mas não por meio de limitação, tintas modelo/dispersões com base em água, emulsões de óleo em água tais como xampus, detergentes e similares, e espumas como no caso de uma grande variedade de diferentes produtos tais como produtos substitutos de creme batido, creme de barbear, detergentes, formados com ou sem óleo.

[0081] Evidentemente, não é possível descrever toda combinação concebível dos componentes ou metodologias para os fins de descrição das informações reveladas, mas uma pessoa versada na técnica pode reconhecer que muitas combinações adicionais e permutações das informações reveladas são possíveis. Consequentemente, as informações reveladas são destinadas a abranger todas as tais alternações, modificações e variações que estão dentro do espírito e escopo das reivindicações anexas.

TABELA 1

Dados de Sistema	0,5% 250HR + 0,5% NCC	0,5% 250HR + 0,25% NCC	0,5% 250HR + 0,17% NCC	0,5% 250HR + 0,1% NCC	0,25% 250HR + 0,25% NCC	0,25% 250HR + 0,1% NCC	0,75% NCC - Controle	0,75% 250HR - Controle	1%(SLES/ CAPB =12%/2%)

Tempo (segundos em funil)	> 2 min	45 s	15s	12s	15s	10s	< 5 s	15s	37 s

Observação Visual	Espesso Opaco Cremoso Não passou pela malha	Espesso Opaco Passou pela malha Bolhas grandes permanecem após mescla	Espuma fina Opaca Pequenas bolhas permanecem	Espuma fina Opaca Pequenas bolhas permanecem	Semi Espesso Opaco Tamanho médio bolhas permanecem após mescla	Espuma fina Opaca Pequenas bolhas permanecem	Nenhuma Espuma gerada Viscosidade muito baixa passou pela malha muito rapidamente	Alguma geração de espuma, mas espuma rapidamente dissipou	Espesso Opaco Passou pela malha Bolhas permanecem após mescla

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Claims

1. Composição multifásica estabilizada que compreende uma primeira fase, uma segunda fase, éter de celulose não iônico solúvel em água e celulose nanocristalina caracterizada pelo fato de que a celulose nanocristalina tem um comprimento para diâmetro de cerca de 20 a cerca de 200 e o diâmetro da celulose nanocristalina é menor que cerca de 60 nanômetros.

2. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a primeira fase compreende água.

3. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a segunda fase é selecionada a partir do grupo que consiste em gás, partículas suspensíveis em água, líquidos orgânicos insolúveis em água e combinações dos mesmos.

4. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a segunda fase compreende óleo.

5. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a composição multifásica é livre de tensoativo.

6. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um tensoativo.

7. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a composição multifásica compreende de cerca de 0,1% a cerca de 20% de éter de alquil celulose.

8. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a composição multifási

2/4 ca compreende de cerca de 0,3% a cerca de 1% de celulose nanocristalina.

9. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o éter de celulose é selecionado a partir do grupo que consiste em metil hidroxietil celulose, carboximetil celulose, etil hidroxietil celulose, cetil hidroxietil celulose, metilhidroxipropil celulose e hidroxietil celulose.

10. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a composição multifásica compreende de cerca de 1% a cerca de 30% de óleo.

11. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a composição multifásica é um produto de cuidados pessoais.

12. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que o produto de cuidados pessoais compreende adicionalmente um composto ativo de cuidados pessoais.

13. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o produto de cuidados pessoais é xampu.

14. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a fase múltipla é um produto alimentício.

15. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o óleo é selecionado a partir do grupo que consiste em óleos minerais, ceras sintéticas e derivadas de vegetal, ésteres e silicones.

16. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a segunda fase compreende partículas insolúveis.

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17. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que as partículas insolúveis são selecionadas a partir do grupo que consiste em pigmentos, cargas inertes e agentes colorantes.

18. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que as partículas insolúveis são selecionadas a partir do grupo que consiste em dióxido de titânio, carbonato de cálcio, rutilo, argila e óxido de zinco.

19. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o éter de celulose não iônico solúvel em água é selecionado a partir do grupo que consiste em hidroxietil celulose, metil hidroxietil celulose, etil hidroxil etil celulose, metil hidroxipropil celulose e cetil hidroxietil celulose.

20. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um polímero de látex de formação de filme.

21. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que a composição multifásica é tinta.

22. Método para estabilizar material particulado insolúvel em água caracterizado pelo fato de que compreende combinar um éter de celulose com celulose nanocristalina para formar uma mescla, adicionar a mescla à água para formar uma dispersão e misturar o material particulado insolúvel na dispersão.

23. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a segunda fase é um gás.

24. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um agente gerador de espuma.

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25. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que o gás é ar.

26. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que a composição multifásica é um produto de cuidados pessoais.

27. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que a primeira fase compreende óleo.

28. Composição multifásica estabilizada, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que a composição multifásica é um produto alimentício.