ES2233637T3

ES2233637T3 - Una microemulsion que contiene un alquil-glicosido ramificado.

Info

Publication number: ES2233637T3
Application number: ES01934757T
Authority: ES
Inventors: Ingegard Johansson; Christine Strandberg
Original assignee: Akzo Nobel NV
Current assignee: Akzo Nobel NV
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: SE523226C2; SE0001973D0; EP1292660B1; ATE283338T1; CA2407926A1; JP2003534446A; KR20030001534A; DE60107424T2; WO2001090286A1; MXPA02011596A; US20030181347A1; AU2001260910A1; DE60107424D1; BR0111047A; BR0111047B1; EP1292660A1; SE0001973L

Abstract

Una composición microemulsión de una fase que tiene una relación de aceite/agua de 1:99 a 60:40, caracterizada porque contiene un sistema emulsionante alquilglicósidoalquil-glicósido que contiene un alquilglicósidoalquil-glicósido ramificado con la fórmula R1OGn (I) en la que R1 es un grupo alquilo ramificado que contiene 8-16 átomos de carbono, G es un residuo sacárido y n, el grado de polimerización, está entre 1- 5, siendo la relación en peso entre el sistema emulsionante y el aceite menor de 4:1.

Description

Una microemulsión que contiene un alquil-glicósido ramificado.

La presente invención se refiere a una microemulsión de una fase que contiene un sistema emulsionante que contiene un alquil-glicósido ramificado y, opcionalmente, un alquil-glicósido lineal, un componente de aceite insoluble en agua, agua y, si se necesita, cantidades minoritarias de un cotensioactivo/codisolvente. Esta microemulsión puede usarse, por ejemplo, en un procedimiento de limpieza para quitar sustancias hidrófobas de superficies duras o de textiles, y en el cuidado personal o en formulaciones farmacéuticas.

Una microemulsión se define como una mezcla de aceite, agua y tensioactivo termodinámicamente estable y macroscópicamente homogénea. Contiene, a un nivel microscópico, recintos individuales de aceite y agua separados por una capa de tensioactivo. El aspecto visual puede ser muy similar a una solución verdadera pero también algo opaco o azulado dependiendo de la estructura microscópica. Esta estructura tiene un alto grado de dinámica haciendo así irrelevante hablar del tamaño de la gotita y referirnos a una microemulsión como una emulsión con microgotitas. La propiedad decisiva es la estabilidad termodinámica. Para una descripción general de microemulsiones y sus propiedades véase "Tensioactivos y polímeros en solución acuosa", Jönsson B., Lindman B., Holmberg K., Kronberg B., Wiley&Sons Ltd, 1998, 365-399.

Las microemulsiones pueden usarse técnicamente de diferentes formas.

1.: Solubilizar los componentes hidrófobos de una superficie, es decir, limpieza de la suciedad grasienta de las superficies duras, de los textiles, de la piel, de las rocas, del suelo, etc.

2.: Llevar ingredientes insolubles en agua de una forma práctica, es decir, en formulaciones para el cuidado personal, formulaciones farmacéuticas, para aditivos agroquímicos.

Tradicionalmente, compuestos no iónicos clásicos (alquil-alcoxilatos) se han usado como emulsionantes para microemulsiones en combinación con cotensioactivos o codisolventes, como alcoholes o glicoles con cadenas más o menos cortas.

Sin embargo, la temperatura y la sensibilidad del electrolito de los alcoxilatos, que causa la separación de fase (puntos de nube), crean dificultades en las aplicaciones prácticas.

En diversas publicaciones de patentes, se ha demostrado que la elección del alquil-glicósido, que es más resistente a los cambios tanto de temperatura como del contenido de electrolito, como emulsionante para superar estos problemas, es beneficiosa. El uso general de glicósidos en microemulsiones se ha descrito hace varios años tanto en la documentación científica (Fukuda et al., Langmuir, 1993, 9, 2921) como en aplicaciones específicas (Luders H., Balzer D., Proc. 2º Worl Surfactant Congr. 1988, Paris, Vol II, 81-93).

En los primeros usos prácticos, se usaron codisolventes como alcoholes, alquil-glicoles, oligo(alquil-glicoles) o aminas de C3-C6, que se dice que crean problemas de olor y de agresividad con la piel. En el documento EP 801 130 se usa poli(alquil-glicósido) como un emulsionante con un posible cotensioactivo de carácter aniónico, catiónico o betaína convencionales. En la microemulsión se incluyen los codisolventes en forma de ésteres de ácidos carboxílicos polibásicos con alcoholes C1-C4, proporcionando así una alternativa a los codisolventes mencionados
anteriormente.

Una solución similar se sugiere en el documento WO 95/31957, usando un sistema emulsionante que consiste en alquil-glicósido con una cadena de alquilo C8-C14 lineal y un éster parcial poliol de ácido graso con un HLB<11 para elaborar microemulsiones que contienen una fase aceite de tipo parafínico o un éter dialquílico o la mezcla de los dos. También puede contener electrolito y un tensioactivo iónico.

En el documento WO 97/23192 se describe una microemulsión con propósitos limpiadores al contacto con la piel. La fase aceite contiene más bien aceites polares, como triglicéridos de ácidos grasos y/o mono y/o diésteres de ácidos grasos mono o dibásicos con alcoholes o dioles. Los emulsionantes son alquilglucamidas y/o oligo(alquil-glicósidos) con una longitud de cadena carbonada de C8-C22. El cotensioactivo es un éster parcial de ácido graso con una longitud de cadena carbonada de C10-C18 y un poliol.

El documento WO 97/06776 se refiere a una microemulsión para usar como antitranspirante/desodorante. Contiene ingredientes similares a los del documento WO 97/23192 anteriormente mencionado y, además, aditivos antitranspirantes solubles en agua. En esta solicitud, se reivindica que es adecuado el sistema con emulsionantes no iónicos, especialmente del grupo de poli(alquil-glucósidos), y aceites reengordantes y no agresivos para la piel. Pueden añadirse un cotensioactivo lipófilo y otros aditivos normales. Se señala al problema de una gran viscosidad así como de sensibilidad al electrolito en la microemulsión.

Es bien sabido que microemulsiones de una fase contienen a menudo cristales líquidos o forman estructuras laminares (véase el capítulo 18 en "Tensioactivos y polímeros en solución acuosa" referido anteriormente). Éste crea problemas con separación de fase y/o con gran viscosidad. Esta situación se encuentra a menudo con los poli(alquil-glucósidos) lineales usados en la técnica anterior y el problema se resuelve, por ejemplo, añadiendo cantidades comparativamente grandes de cotensioactivos/codisolventes.

Asombrosamente, se ha encontrado que introduciendo un alquil-glicósido ramificado como un emulsionante para obtener una microemulsión puede cambiar este comportamiento drásticamente no mostrando formación de cristal líqudo ni gran viscosidad. Incluso a elevadas concentraciones de emulsionante alquil-glicósido ramificado y sin adición de cotensioactivo/codisolvente, la viscosidad de la microemulsión es baja. Este efecto permanece también en mezclas con alquil-glicósidos lineales, que a veces pueden añadirse para facilitar la formación de una microemulsión de una fase.

La microemulsión de una fase de la invención tiene una relación aceite/agua de 1:99 a 60:40 caracterizada porque contiene un sistema emulsionante alquil-glicósido que contiene un alquil-glicósido ramificado con la fórmula

(I)R_{1}OG_{n}

en la que R_{1} es un grupo alquilo ramificado que contiene 8-16 átomos de carbono, preferiblemente 8-14 átomos de carbono, lo más preferiblemente 8-12 átomos de carbono, G es un residuo sacárido y n, el grado de polimerización, está entre 1-5, siendo la relación en peso entre el sistema emulsionante y el aceite menor de 4:1, preferiblemente menor de 2:1, y lo más preferiblemente menor de 1,5:1.

Dependiendo de los componentes que están presentes en la microemulsión, la cantidad de alquil-glicósido ramificado puede constituir el 100% de la cantidad total del sistema alquil-glicósido emulsionante, pero para algunas microemulsiones puede ser adecuado añadir un alquil-glicósido lineal según la fórmula

(II)R_{2}OG_{n}

en la que R_{2} es un grupo alquilo lineal que contiene 6-18 átomos de carbono, preferiblemente 6-12 átomos de carbono, G es un resto sacárido y n oscila entre 1-5, en una cantidad de hasta 70%, preferiblemente de 5 a 60% en peso de la cantidad total de sistema emulsionante alquil-glicósido. Todavía, para otras microemulsiones la cantidad de alquil-glicósido lineal puede estar entre 5 y 45%.

El intervalo de la relación aceite/agua muestra que la microemulsión puede estar en forma de un concentrado o en forma diluida en agua. Además, la microemulsión de una fase o no requiere o requiere mucho menos cotensioactivo/codisolvente hidrófobo (bajo HLB) que las correspondientes microemulsiones que contienen sólo alquil-glicósidos lineales. Ya que la solubilidad de un cotensioactivo de este tipo en la fase aceite cambia con la temperatura, y así la disponibilidad real del cotensioactivo disminuye con el incremento de la temperatura, el sistema total es estable a mucha más temperatura si se necesita poco o ningún cotensioactivo para crear una microemulsión. Se ha encontrado que la cantidad de cotensioactivo necesario en las composiciones está relacionado con la cantidad del alquil-glicósido lineal presente.

También, regulando el grado de polimerización para alquil-glicósidos puede minimizarse la cantidad de cotensioactivo o codisolvente. Normalmente, el grado medio de polimerización para el sistema emulsionante de alquil-glicósido está entre 1,2-2,5, aunque el grado de polimerización para ciertos tipos de alquil-glicósidos incluidos en el sistema puede estar fuera de este intervalo.

Otro problema con los alquil-glicósidos basados en cadenas alquílicas lineales más largas, como C12, es el elevado punto Krafft, que causa microemulsiones inestables en las que el alquil-glicósido se separa en forma de cristales a temperaturas más bajas. Usando un (C12)-glicósido ramificado, el punto Krafft se reduce esencialmente. Por ejemplo, el punto Krafft para n-dodecil-glicósido es de 36ºC comparado con <0ºC para 2-butiloctil-glicósido. En ambos casos, el grado de polimerización era 1,8.

Ya que una de las áreas de aplicación de este tipo de microemulsiones es la limpieza de superficies duras, especialmente cuando llega una suciedad grasienta muy difícil, la eficacia depende de la capacidad de mojar una superficie contaminada de este tipo. También, en este aspecto, se encontró, sorprendentemente, que los alquil-glicósidos ramificados aumentan la eficacia, mostrando mucha mejor humectación como tales, pero también en mezcla con alquil-glicósidos lineales.

Así, la composición de la microemulsión de la invención todo en todo resuelve el problema descrito anteriormente concerniente a la estabilidad y a la viscosidad. También exhibe una humectación incrementada de las superficies hidrófobas comparada con una microemulsión basada sólo en un alquil-glicósido lineal como emulsionante.

El componente aceite en la composición de la microemulsión según la invención es insoluble en agua. Aceites adecuados pueden ser de tipo hidrocarbonado, por ejemplo ciclohexano, octano, decano, dodecano y diferentes cortes parafínicos como Halpasol 190/240, así como aceites más polares como los alcoholes de cadena larga, triglicéridos o ésteres de ácidos grasos y sus mezclas.

Alcoholes ramificados adecuados que pueden ser usados para elaborar alquil-glicósidos ramificados según la invención pueden ser de tipo Guerbet, como 2-etilhexanol, 2-propilheptanol, 2-butiloctanol, 2-pentilnonanol, 2-hexildecanol, 2-etiloctanol, 2-butilhexanol, 2-butildecanol y 2-hexiloctanol. Otro tipo adecuado es el de los alcoholes primarios muy ramificados con metilo (con dos o más ramas metilo) que se venden, por ejemplo, bajo la marca comercial Exxal, como Exxal 8, Exxal 9, Exxal 10, Exxal 11, Exxal 12 y Exxal 13. Un tipo adicional de alcoholes ramificados adecuados se representa por la fórmula

(III)CH_{3}(CH_{2})_{x} ---

\delm{C}{\delm{\para}{CH _{2} OH}}

H(CH_{2})_{y}CH_{3}

en la que x e y son al menos uno y la suma de x+y+4 es el número de átomos de carbono en el alcohol. Alcoholes de este tipo están presentes en las mezclas de alcoholes lineales y monorramificados que se comercializan como Lials, que contienen cantidades aproximadamente iguales de los alcoholes ramificados y de los lineales. Los alquil-glicósidos ramificados preferidos son 2-etilhexil-glucósido, 2-propilheptil-glucósido, 2-butiloctil-glucósido, Lial 111 glucósido, Exxal 10 glucósido, Exxal 11 glucósido y Exxal 12 glucósido. En realizaciones adecuadas de la invención, los alquil-glicósidos ramificados son derivados de alcoholes que consisten en al menos 50%, preferiblemente al menos 65%, de un alcohol del tipo Guerbet, un alcohol primario que contiene al menos dos ramas de metilo en la cadena alquílica o alcoholes de fórmula (III) o una de sus mezclas.

Los alquil-glicósidos lineales pueden elaborarse a partir de alcoholes de cadena lineal convencional, como hexanol, octanol, decanol y dodecanol.

Descripciones de producción general para alquil-glicósidos, y detalles adicionales que conciernen a los tipos de posibles estructuras para alquil-glicósidos ramificados pueden encontrarse, por ejemplo, en los documentos EP-B-690 868 y EP-B-690 905.

Además, cotensioactivos/codisolventes pueden estar presentes en la composición de microemulsión según la presente invención. Típicamente, hay alcoholes grasos o dioles con longitud de cadena C8-C14, así como otros tensioactivos no iónicos de cadena lineal hidrófobos con una pequeña cabeza hidrófila, por ejemplo, éteres de alquilglicerilo. La composición de la microemulsión puede contener, también, glicoles de cadena corta como propilenglicol, dipropilenglicol, monometiléter del dipropilenglicol (DPM) y similares estabilizantes de formulación bien
conocida.

La microemulsión según la invención puede obtenerse sin adición de codisolvente/cotensioactivo. Cuando está presente, el cotensioactivo/codisolvente normalmente equivale a menos del 50% en peso del sistema alquil-glicósido, preferiblemente menos del 35%, y a menudo menos del 15%. Sin embargo, para ciertas aplicaciones, pueden desearse cantidades superiores.

A la microemulsión pueden añadirse también, por ejemplo, agentes complejantes, como NTA, EDTA, fosfatos y citratos, y aditivos reguladores del pH, como hidróxidos alcalinos y silicatos, así como perfumes, agentes perlescentes, opacifantes, colores, estabilizantes del color, preservantes, desespumantes e intensificadores de la espuma.

La elección de aceite y aditivos determina el área de aplicación en la que puede usarse la invención. Con los ésteres, pueden usarse triglicéridos y otros aceites compatibles con la piel como un agente de limpieza medio o como un soporte de ingredientes activos en el área del cuidado personal. El último uso funcional puede encontrarse también dentro de aplicaciones farmacéuticas con aceites comestibles o no tóxicos. Con buenos aceites desengrasantes como los disolventes parafínicos o laurato de metilo puede formularse un limpiador de superficie dura. Otras áreas adecuadas son, por ejemplo, formulaciones agroquímicas que incluyen compuestos activos no solubles en agua, pero sí en la microemulsión de la invención. Ejemplos de compuestos activos de este tipo son los reguladores del crecimiento vegetal, herbicidas y pesticidas, por ejemplo insecticidas, fungicidas o acaricidas.

Las siguientes realizaciones ilustran la invención, y no deberían ser interpretadas como limitantes del alcance de la misma.

Ejemplo 1

Las microemulsiones de la Tabla 1 se prepararon de la siguiente forma. Todos los componentes se pesaron y se mezclaron en un tubo de ensayo, se deja que lleguen al equilibrio a 50ºC aproximadamente median hora y luego se agitan a fondo para asegurar que todos los componentes se han disuelto apropiadamente.

1

Todas las microemulsiones eran de transparentes a opacas. Todas las composiciones según la invención fueron microemulsiones de una fase, que no mostraban ninguna actividad óptica. Las muestras 1, 10 y 11 mostraron actividad óptica, que indica que están presentes estructuras laminares. Las muestras 10 y 11 contenían fases cristalinas líquidas y tendían a separarse con el tiempo en dos fases de microemulsión transparentes. La temperatura de congelación para la muestra 1 es 5ºC y para las muestras 2, 3 y 4 es inferior a -1ºC.

De las composiciones y aspecto de las microemulsiones pueden extraerse las siguientes conclusiones.

-: La necesidad de cantidades relativas de codisolvente/cotensioactivo (aquí 1-dodecanol) oscila de 0 a 0,13 (relación dodecanol/glucósido) cuando el alquil-glucósido ramificado está dominando la mezcla emulsionante. Cuanto más glucósido de cadena lineal está presente mayor relación se consigue. Con sólo glucósido de cadena lineal la relación varía entre 0,36 (muestra 1) y 0,54 (muestra 10).

-: Es obvio que el aspecto de las estructuras laminares o cristales líquidos sólo se ve con el glucósido de cadena lineal, comparar la muestra 1, 10 y 11 con las otras.

-: La estabilidad es también buena cuando se diluyen. Comparar muestras 3 y 3b así como 8 y 8b.

-: Las muestras 8 y 9 muestran que es fácil incluir un agente secuestrante como la sal trisódica del ácido nitrilotriacético (Na_{3}NTA).

Ejemplo 2

La viscosidad se midió a temperatura ambiente con el siguiente equipo:

Aparato Brookfield LVDV-11+

Cámara de muestra cilíndrica (19 mm con volúmenes 2-16 ml)

Eje 18 intervalo 3 - 10000 cP

TABLA 2

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3

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Composición 1, que contiene solo alquil-glucósidos de cadena lineal como emulsionantes, es aproximadamente 15 veces más viscoso que las correspondientes composiciones de alquil-glucósido ramificado.

Ejemplo 3

Para investigar la capacidad humectante de las microemulsiones, se usó el siguiente procedimiento:

Se pinta con asfalto una chapa metálica barnizada de blanco. El tiempo de secado es de 24 horas a temperatura ambiente. En un lado de la chapa, que se sitúa en una posición inclinada, se vierten 15 ml de la muestra de ensayo y después de 1 minuto la chapa se enjuaga con agua. El resultado se evalúa midiendo la capacidad humectante, es decir, la anchura de la superficie limpiada, que se mide con una regla de dibujo.

TABLA 3

4

Cuando se comparan los resultados obtenidos con las composiciones que contienen la misma cantidad de aceite, es obvio que las composiciones de la microemulsión que contienen glucósidos de cadena ramificada causan una mejor humectación que las composiciones de la referencia.

Claims

1. Una composición microemulsión de una fase que tiene una relación de aceite/agua de 1:99 a 60:40, caracterizada porque contiene un sistema emulsionante alquil-glicósido que contiene un alquil-glicósido ramificado con la fórmula

(I)R_{1}OG_{n}

en la que R_{1} es un grupo alquilo ramificado que contiene 8-16 átomos de carbono, G es un residuo sacárido y n, el grado de polimerización, está entre 1-5, siendo la relación en peso entre el sistema emulsionante y el aceite menor de 4:1.

2. Una composición microemulsión según la reivindicación 1, caracterizada porque contiene además un alquil-glicósido lineal con la fórmula

(II)R_{2}OG_{n}

en la que R_{2} es un grupo alquilo lineal que contiene 6-18 átomos de carbono, G es un resto sacárido y n oscila entre 1-5; en donde el alquil-glicósido lineal está presente en una cantidad de hasta 70% (peso/peso) de la cantidad total de sistema emulsionante alquil-glicósido.

3. Una composición microemulsión según la reivindicación 2, caracterizada porque el sistema emulsionante alquil-glicósido contiene 5-60% de alquil-glicósido lineal.

4. Una composición microemulsión según las reivindicaciones 1-3, en la que el alquil-glicósido ramificado se deriva de un alcohol que consiste al menos en el 50% de un alcohol del tipo Guerbet; un alcohol primario que contiene al menos dos ramas metilo en la cadena carbonada; o alcoholes de fórmula

(III)CH_{3}(CH_{2})_{x} ---

\delm{C}{\delm{\para}{CH _{2} OH}}

H(CH_{2})_{y}CH_{3}

en la que x e y son al menos uno y la suma de x+y+4 es el número de átomos de carbono en el alcohol; o una de sus mezclas.

5. Una composición microemulsión según las reivindicaciones 1-4, en la que la relación en peso entre el sistema emulsionante y el aceite es menos de 2:1.

6. Una microemulsión según las reivindicaciones 1-5, en la que R_{1} contiene 8-14 átomos de carbono.

7. Una microemulsión según las reivindicaciones 1-6, en la que R_{1} contiene 8-12 átomos de carbono.

8. Una microemulsión según las reivindicaciones 1-7, en la que R_{2} contiene 6-12 átomos de carbono.

9. Una microemulsión según las reivindicaciones 1-8, en la que el aceite es un hidrocarburo insoluble en agua o un aceite polar o una de sus mezclas.

10. Uso de una microemulsión según las reivindicaciones 1-9 en un proceso de limpieza para eliminar sustancias hidrófobas.

11. Uso de una microemulsión según las reivindicaciones 1-9 en una formulación para el cuidado personal.

12. Uso de una microemulsión según la reivindicación 10 para la limpieza de superficies duras.