ES2240068T3 - Composicion de vela. - Google Patents
Composicion de vela.Info
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Abstract
Una composición de hidrocarburos gelificada adecuada para usar como un cuerpo de vela, que comprende un aceite tipo hidrocarburo y de 0, 01 a 3% en peso de un ácido graso, gelificándose dicha composición con un polímero de tribloques de bajo peso molecular.
Description
Composición de vela.
La invención se refiere a una vela transparente
que contiene un aceite tipo hidrocarburo gelificado o
solidificado.
Las velas de aceites tipo hidrocarburos
gelificados son bien conocidas, por ejemplo, como se describe en los
documentos WO 96/34077 y WO 97/08282.
Sin embargo, estas velas transparentes
gelificadas tienen el potencial de atrapar el fuego ya que la
diferencia entre la temperatura de la masa y el punto de inflamación
es más pequeña que en las velas de cera convencionales. Si,
entonces, la vela se enciende se pueden producir llamas tan altas
como de 30 cm emanando un humo negro. Esto es un peligro potencial
para la salud y, realmente, es una razón por la que se han producido
varias retiradas de
productos.
productos.
Además, es importante que las velas gelificadas
no fluyan cuando el candelabro se inclina hacia un lado (por
ejemplo, como puede ocurrir durante el transporte o derrame
accidental). Una vez que la mecha se ha enterrado en el material
gelificado de la vela el producto se echa a perder.
En otras palabras, tal material de la vela tiene
que ser firme (es decir, no fluir) y tener una gran diferencia entre
la temperatura de la masa y la del punto de inflamación.
En el pasado se ha encontrado que si, por
ejemplo, la diferencia entre la temperatura de la masa y la del
punto de inflamación es una cantidad aceptable, entonces hay
demasiado fluencia, o viceversa. Se ha probado que es muy difícil,
si no imposible, obtener una diferencia aceptable entre la
temperatura de la masa y la del punto de inflamación y, al mismo
tiempo, producir una vela que tenga un flujo deseable.
También es bien conocido en la técnica el uso de
tales aceites tipo hidrocarburos gelificados para usos diferentes de
las velas. Por ejemplo, la patente europea nº 0224389 describe
composiciones de copolímeros de bloques
estireno-dieno. Sin embargo, ninguna de estas
composiciones tendría características adecuadas para formar
velas.
La solicitud de patente internacional nº WO
97/31623 describe composiciones gelificadas adecuadas para una
amplia gama de usos, pero que no son adecuadas para usar en velas.
Esto es particularmente debido a que los hidrocarburos usados en las
composiciones descritas en esta solicitud internacional son
volátiles y, por tanto, probablemente presentarían un grave peligro
de incendio si se usaran en velas. Además, el material que forma la
vela simplemente desaparecería con el tiempo, debido a la
evaporación del hidrocarburo.
Para aliviar estos problemas, se proporciona una
composición de hidrocarburos gelificados, adecuada para usar como
cuerpo de velas, que comprende un aceite tipo hidrocarburo
gelificado con un polímero de tribloques de bajo peso molecular y un
polímero de tribloques de peso molecular medio.
Por polímero de tribloques de bajo peso molecular
se quiere decir un polímero de tribloques de peso molecular (Mw o
Mn) de 20.000 a 82.000, preferiblemente de 50.000 a 82.000, más
preferiblemente Mw es aproximadamente 78.000 y Mn es aproximadamente
73.000, expresados como pesos moleculares "equivalentes de
poliestireno". Un ejemplo de tal polímero de bajo peso molecular
es Kraton G1652 (RTM).
Por polímero de tribloques de peso molecular
medio se quiere decir un polímero de tribloques de peso molecular
(Mw o Mn) de 82.000 a 150.000, preferiblemente de 85.000 a 120.000,
más preferiblemente Mw es aproximadamente 95.000 y Mn es
aproximadamente 89.600, expresados como pesos moleculares
"equivalentes de poliestireno". Un ejemplo de tal polímero de
peso molecular medio es Kraton G1650 (RTM).
Preferiblemente, el peso molecular se mide por
una técnica conocida como "comparación de las distribuciones de
pesos moleculares de copolímeros
etileno-butileno-estireno usando
cromatografía de permeación por gel (exclusión molecular)", cuyo
procedimiento es como sigue:
La determinación de polímeros de tribloques que
tienen un peso molecular bajo y medio se expresa como los
equivalentes de poliestireno. Las muestras se analizan usando
técnicas de permeación por gel (exclusión molecular) con
tetrahidrofurano como disolvente y columnas apropiadas para
polímeros de peso molecular bajo/medio.
Se ha encontrado que por medio de una cuidadosa
selección del polímero de tribloques de bajo peso molecular y del
polímero de tribloques de peso molecular medio es posible fabricar
una vela que tiene resultados mejorados con respecto a la
seguridad.
En otras palabras, por medio de esta cuidadosa
selección se puede formar una vela en la que el punto de inflamación
y la temperatura de la masa tengan valores aceptables, y la
diferencia entre la temperatura de la masa y la del punto de
inflamación sea también bastante grande. Además, la vela resultante
no fluye cuando el candelabro se inclina hacia uno de sus lados.
Se prepara una única disolución de la muestra
añadiendo 10 ml de disolvente a 20 mg de la muestra y dejando
disolver durante un mínimo de cuatro horas. Como marcador interno se
añade una pequeña cantidad de 1,2-diclorobenceno en
el disolvente, y las disoluciones se mezclan completamente. Las
disoluciones se filtran a través de una membrana de poliamida de 0,2
\mum introduciéndose en viales de muestras, que se colocan en el
muestreador automático.
Las condiciones cromatográficas son como
siguen:
Columnas de lecho mixto Pl gel 2X, D 30 cm, 5
\mum
Caudal 1,0 ml/min
Temperatura 30ºC
La adquisición y manipulación de los datos se
lleva a cabo usando un paquete informático Viscotek "Trisec
3.0". El sistema GPC se calibró con poliestireno y los resultados
se expresan como peso molecular "equivalente de
poliestireno".
La expresión "polímero de tribloques" es una
bien conocida en la técnica y los polímeros de tribloques adecuados
son los copolímeros de bloques
etileno/butileno-estireno tales los vendidos por
Shell con el nombre comercial KRATON G (RTM). Estos copolímeros se
hidrogenan y así son térmicamente estables, es decir no es probable
que se produzca descomposición durante la mezcla del copolímero con
el aceite tipo hidrocarburo. Se indica que los copolímeros KRATON G
(RTM) son compatibles con aceites parafínicos y nafténicos y se
informa de que absorben más que 20 veces sus peso en aceite para dar
un producto gelificado. Tales copolímeros se describen en los
documentos WO 96/34077 y WO 97/08282.
Con frecuencia, el copolímero de tribloques es
sustancialmente un copolímero de tribloques puro y también puede
incluir hasta un 5% de copolímero de dibloques. Alternativamente,
los copolímeros de tribloques pueden contener mezclas con
copolímeros de bloques radiales o copolímeros multibloques. Tales
copolímeros y mezclas se describen en los documentos WO 97/08282 y
WO 97/31623.
Las mezclas deseables de bajo y alto peso
molecular están en las relaciones de 1 a 20 hasta 20 a 1.
Preferiblemente, las mezclas están en la relación de 1 a 10 hasta 10
a 1, más preferiblemente 1 a 5 hasta 5 a 1.
Tanto el copolímero de tribloques de bajo peso
molecular como el de medio peso molecular son copolímeros de
tribloques de la forma a-b-a en la
que b es un residuo soluble en aceites (por ejemplo, etileno o
butileno) y a es un residuo de estireno insoluble.
Un ejemplo de este tipo de polímero es la serie
Kraton G (RTM) de polímeros de caucho termoplásticos.
Estos polímeros son copolímeros lineales de
bloques
estireno-etileno-butileno-estireno
que han sido hidrogenados para impartir estabilidad térmica durante
el procesado.
Estos polímeros de tribloques se suministran como
sistemas puros > 99% con pesos moleculares bajos, medios o
altos.
Estos productos se pueden mezclar a continuación
en el laboratorio para cambiar como se desee las propiedades
reológicas del gel tipo aceite de hidrocarburo final.
El aceite tipo hidrocarburo usado es
deseablemente un aceite tipo hidrocarburo natural o sintético de C16
a C50, deseablemente como se describe en los documentos WO 96/34077
o WO 97/08282. El aceite puede, por ejemplo, ser un aceite
parafínico, un aceite nafténico o un aceite mineral natural. El
aceite tipo hidrocarburo puede, por ejemplo, ser un aceite tipo
hidrocarburo natural o sintético de calidad cosmética. El aceite
tipo hidrocarburo está deseablemente en forma líquida a temperaturas
de 0º a 200ºC. Los aceites tipo hidrocarburos preferidos se
seleccionan de aceites parafínicos, aceites nafténicos o aceites
minerales naturales, más preferiblemente un aceite decolorado.
Ventajosamente, la presión de vapor del aceite
tipo hidrocarburo es muy baja, típicamente despreciable a 20ºC.
Preferiblemente, el aceite tipo hidrocarburo
comprende una cadena de átomos de carbono de 18 a 30 átomos de
carbono.
La resistencia a fluir de las composiciones
gelificadas se puede mejorar más mediante la adición de una pequeña
cantidad (0,01 - 3%) de un monómero tipo ácido graso, por ejemplo un
compuesto de fórmula I o fórmula II
(I)HO-(CH_{2})_{u}-COOH
(II)CH_{3}-(CH_{2})_{p}-CH(OH)-(CH_{2})_{q}-COOH
en las que u es de 8 a 24, p es de
0 a 16, preferiblemente 1 a 8, más preferiblemente 3 a 5, y q es de
8 a 24, preferiblemente de 8 a 16, más preferiblemente de 8 a
10.
Deseablemente, p y q es de 8 a 24,
preferiblemente de 12 a 20, más preferiblemente 14 a 18.
Un monómero tipo ácido graso preferido es un
ácido esteárico que contiene uno o más grupos hidroxi. Un ácido
esteárico particularmente preferido es el ácido
12-hidroxiesteárico.
Una composición gelificada según la invención
tendrá generalmente un aspecto transparente atractivo.
Además, según la invención se proporciona una
vela que comprende:
- i)
- un cuerpo de vela, y
- ii)
- una mecha localizada en el cuerpo,
comprendiendo dicho cuerpo una composición de
hidrocarburos gelificada que comprende un aceite tipo hidrocarburo
gelificado por polimerización con un polímero de tribloques de bajo
peso molecular y un polímero de tribloques de peso molecular
medio.
Aún además según la invención se proporciona un
procedimiento para preparar una composición de hidrocarburos
gelificada, que comprende:
- i)
- mezclar (por ejemplo, homogeneizando) dicho aceite tipo hidrocarburo con los copolímeros de tribloques en polvo a temperatura elevada (por ejemplo, 100 - 120ºC) y
- ii)
- reducir opcionalmente la temperatura de la mezcla anterior (por ejemplo, a aproximadamente 70 - 90ºC) añadiendo a la mezcla anterior mientras se mezcla (por ejemplo a 400 - 500 rpm) una fragancia.
A continuación, la mezcla resultante se puede
homogeneizar por ejemplo a 400 - 500 rpm.
Deseablemente, el cuerpo de la vela comprende el
aceite tipo hidrocarburo en una cantidad de 70 a 99% en peso,
preferiblemente 85 a 95% en peso, más preferiblemente
aproximadamente 90% en peso.
Preferiblemente, los polímeros de tribloques
están presentes en una cantidad de 1-30% en peso,
más preferiblemente 5-15% en peso.
El monómero tipo ácido graso está presente en una
cantidad de 0,1 a 3% en peso, más preferiblemente 0,2 a 2% en peso,
mucho más preferiblemente 0,5 a 1% en peso.
El cuerpo de la vela puede comprender otros
componentes, preferiblemente de 1 a 20% en peso, tales como uno o
más compuestos seleccionados de fragancias, agentes para
contrarrestar los malos olores, insecticidas, plaguicidas,
repelentes de insectos, agentes colorantes, agentes antioxidantes,
agentes conservantes, agentes anti-ingestión,
agentes estabilizantes, agentes repelentes de insectos, desodorantes
y agentes enmascarantes.
Las fragancias adecuadas, preferiblemente en una
concentración de 1-10% en peso, son generalmente
conocidas en la técnica, por ejemplo una que comprenda materiales
fragantes seleccionados de uno o más de los siguientes: aceite de
madera de cedro, aceite de madera de sándalo, bergamota, aceite de
rosas de Bulgaria, patchouli, mirra, aceite de hojas de clavo,
linalol, alcohol etílico, terpineol, mentol, citronelal y alcohol
feniletílico. Normalmente, la fragancia comprende un disolvente
vehículo tal como ftalato de dietilo, carbitol, dipropilenglicol o
dipropilglicol.
Los agentes para contrarrestar los malos olores
adecuados son bien conocidos, por ejemplo, es uno o más compuestos
químicos tipo aromas o no aromas que se sabe tienen una acción
reductora de la percepción de la intensidad de los malos olores, por
ejemplo ésteres insaturados, cetonas, aldehídos, y/o materiales
fragantes tales como citronelal o aceite de madera de cedro (que se
sabe contrarresta la percepción del mal olor del tabaco).
Preferiblemente, están presentes en una concentración de
0,1-10% en peso.
Los insecticidas, plaguicidas y agentes
repelentes de insectos adecuados son bien conocidos para usar en la
invención, por ejemplo, se puede usar un piretroide, nicotinoide,
rotenoide, tetrametrina, bioalertrina, aletrina, fentrina,
dinitrofenol, organotiocinamato, hexaclorobenceno, citronelal, un
hidrocarburo cíclico policlorado (por ejemplo, heptaclor (RTM),
aldrina (RTM) o telodrin), o un compuesto organofosforado, por
ejemplo pirofosfato de tetraetilo. Preferiblemente, está presente en
una concentración de 1-10% en peso.
Cualquier colorante usado debe ser soluble en
aceite. Ejemplos de colorantes adecuados son Iragon Green (RTM),
Iragon Violet (RTM), Sandoplast Blue 2B y Fat Red 5B02.
Preferiblemente, está presente en una concentración de hasta 2% en
peso.
Un agente antioxidante adecuado es, por ejemplo,
tocoferol, palmitato de ascorbilo, tolueno butilado, ácido
ascórbico, terc-butil-hidroquinona,
betacaroteno, hidroxitolueno butilado o un galato. Preferiblemente,
en la composición puede estar presente de 0,1 a 2% de un agente
antioxidante.
Los agentes conservantes adecuados son compuestos
de alquilo cuaternarios o derivados de imidazolinio.
Preferiblemente, en la composición puede estar presente de 0,1 a 2%
de un agente conservante.
Un ejemplo de un agente
anti-ingestión es Bitrex (marca comercial) que es
fabricado por McFarlane Smith Ltd y comprende benzoato de denatonio.
Preferiblemente, en la composición puede estar presente hasta 2% de
agentes anti-ingestión.
Una composición gelificada según la invención
comprende preferiblemente además del hidrocarburo y del copolímero
de tribloques:
- i)
- una fragancia en una cantidad de hasta 7% en peso, preferiblemente hasta 5% en peso,
- ii)
- un agente colorante en una cantidad de hasta 1% en peso, y
- iii)
- un agente antioxidante en una cantidad de hasta 1% en peso.
Todos los porcentajes anteriores son en relación
al peso total de la composición del cuerpo de la vela, es decir,
excluyendo la mecha y el recipiente.
El cuerpo de la vela se puede preparar mezclando
el aceite tipo hidrocarburo y los copolímeros de tribloques de bajo
y medio peso molecular a una temperatura elevada, por ejemplo 120 -
100ºC, una temperatura de 70 a 90ºC, más preferiblemente 80ºC a
85ºC. Tras enfriar posteriormente la composición se pueden añadir
entonces los otros componentes mientras la mezcla aceite/polímeros
está todavía en forma líquida. Preferiblemente, los componentes se
mezclan conjuntamente y a continuación se vierten en un recipiente
que contenga la mecha para formar el cuerpo de la vela.
Alternativamente, la polimerización de la
composición gelificada se puede llevar a cabo en moldes o realizarse
para formar un cuerpo continuo o semicontinuo que a continuación se
corta en las formas deseadas. Preferiblemente, la polimerización se
produce cuando ya está presente la mecha.
Ahora, la invención se ilustrará mediante los
siguientes ejemplos.
La vela consiste en un aceite mineral líquido que
se gelifica usando un agente espesante polímero, por ejemplo un
copolímero Kraton (RTM). La vela también puede contener una
fragancia y, si se desea, un colorante.
Se pesa la cantidad apropiada de aceite en un
vaso de precipitados y se calienta hasta 120ºC, mientras se agita
con un mezclador Heidolph a 350-450 rpm.
Cuando el aceite alcanza 120ºC se añade(n)
gradualmente el(los) agente(s) espesante(s)
copolímero(s), por ejemplo, un (o varios) Kraton (RTM)
mientras se agita.
Cuando se ha disuelto todo el Kraton (RTM), la
temperatura de la mezcla se disminuye a aproximadamente 85ºC y la
fragancia y el ácido 12-hidroxiesteárico, si están
presentes, se añaden lentamente y se mantiene la agitación durante
10 minutos. Al añadir la fragancia a la mezcla se necesita ser
cuidadoso.
Se apaga el calentador y para fijar la mecha a la
base de la ampolla de vidrio se usa una pizca de la mezcla de gel. A
continuación, el gel se vierte en ampollas de vidrio para velas
(peso de relleno 100 g).
Las composiciones de la mezcla son como se pone
de manifiesto más adelante:
(No es de la
invención)
| Aceite tipo hidrocarburo | 88 |
| Kraton G 1650 (RTM) | 3,75 |
(Continuación)
| Kraton G 1652 (RTM) | 3,75 |
| Fragancia | 4,5 |
Temperatura de la masa 75ºC
Algo de fluencia
(No es de la
invención)
| Aceite tipo hidrocarburo | 88 |
| Kraton G 1650 (RTM) | 5,625 |
| Kraton G 1652 (RTM) | 1,875 |
| Fragancia | 4,5 |
Temperatura de la masa 80ºC
Algo de fluencia
(No es de la
invención)
| Aceite tipo hidrocarburo | 88 |
| Kraton G 1650 (RTM) | 1,875 |
| Kraton G 1652 (RTM) | 5,625 |
| Fragancia | 4,5 |
Temperatura de la masa
70-75ºC
Alta fluencia
Todas las cantidades son en porcentajes en
peso.
| Aceite tipo hidrocarburo | 87,9 |
| Kraton G 1650 (RTM) | 3,75 |
| Kraton G 1652 (RTM) | 3,75 |
| Fragancia | 4,5 |
| Ácido 12-hidroxiesteárico | 0,1 |
Temperatura de la masa 75ºC
Fluencia correcta
Todas las cantidades son en porcentajes en
peso.
Ejemplo comparativo
A
| Aceite tipo hidrocarburo | 85,5% |
| Kraton G 1650 (RTM) | 10% |
| Fragancia | 4,5% |
Temperatura de la masa demasiado alta.
Ejemplo comparativo
B
| Aceite tipo hidrocarburo | 93,0% |
| Kraton G 1650 (RTM) | 2,5% |
| Fragancia | 4,5% |
La vela fluye fuera del recipiente
rápidamente.
Ejemplo comparativo
C
| Aceite tipo hidrocarburo | 88 |
| Kraton G 1654 (RTM) | 7,5 |
| Fragancia | 4,5 |
Copolímero de alto peso molecular. Punto de
fusión demasiado alto para añadir la fragancia.
Claims (11)
1. Una composición de hidrocarburos gelificada
adecuada para usar como un cuerpo de vela, que comprende un aceite
tipo hidrocarburo y de 0,01 a 3% en peso de un ácido graso,
gelificándose dicha composición con un polímero de tribloques de
bajo peso molecular que tiene un Mw o Mn de 20.000 a 82.000 y un
polímero de tribloques de medio peso molecular que tiene un Mw o Mn
de 82.000 a 150.000.
2. Una composición de hidrocarburos gelificada
según la reivindicación 1, en la que el polímero de tribloques puede
incluir hasta 5% de un copolímero de dibloques o puede contener
mezclas con un copolímero de bloques radial o un copolímero
multibloques.
3. Una composición de hidrocarburos gelificada
según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que
los polímeros de tribloques son un polímero lineal de bloques
estireno-etileno-butileno-estireno
que se puede haber hidrogenado para impartir estabilidad térmica
durante el procesado.
4. Una composición de hidrocarburos gelificada
según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que
el aceite tipo hidrocarburo usado es un aceite tipo hidrocarburo
natural o sintético de C16 a C50, preferiblemente un aceite
parafínico, un aceite nafténico o un aceite mineral natural.
5. Una composición de hidrocarburos gelificada
según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que
dicho ácido graso es un compuesto de fórmula I o fórmula II:
(I)HO-(CH_{2})_{u}-COOH
(II)CH_{3}-(CH_{2})_{p}-CH(OH)-(CH_{2})_{q}-COOH
en las que u es de 8 a 24, p es de
0 a 16, preferiblemente 1 a 8, más preferiblemente 3 a 5, y q es de
8 a 24, preferiblemente de 8 a 16, más preferiblemente de 8 a
10.
6. Una composición de hidrocarburos gelificada
según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que
el aceite tipo hidrocarburo está presente en una cantidad de 70 a
99% en peso, preferiblemente de 85 a 95% en peso, más
preferiblemente aproximadamente 90% en peso, y los polímeros de
tribloques están presentes en una cantidad de 1-30%
en peso, más preferiblemente 5-15% en peso.
7. Una composición gelificada según una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que, además del
hidrocarburo y del copolímero de tribloques, comprende:
- i)
- una fragancia en una cantidad de hasta 7% en peso, preferiblemente hasta 5% en peso,
- ii)
- un agente colorante en una cantidad de hasta 1% en peso, y
- iii)
- un agente antioxidante en una cantidad de hasta 1% en peso.
8. Una vela, que comprende:
- i)
- un cuerpo de vela y
- ii)
- una mecha localizada en el cuerpo,
comprendiendo dicho cuerpo una composición de
hidrocarburos gelificada según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes.
9. Una vela según la reivindicación 8, en la que
el cuerpo de la vela comprende el aceite tipo hidrocarburo en una
cantidad de 70 a 99% en peso, preferiblemente 85 a 95% en peso, más
preferiblemente aproximadamente 90% en peso, y preferiblemente los
polímeros de tribloques están presentes en una cantidad de
1-30% en peso, más preferiblemente
5-15% en peso.
10. Una vela según la reivindicación 8 ó la
reivindicación 9, que además incluye uno o más componentes
(preferiblemente en una cantidad de 1 a 20% en peso), seleccionados
de fragancias, agentes para contrarrestar los malos olores,
insecticidas, plaguicidas, repelentes de insectos, agentes
colorantes, agentes antioxidantes, agentes conservantes, agentes
anti-ingestión, agentes estabilizantes, desodorantes
y agentes enmascarantes.
11. Un procedimiento para preparar una
composición de hidrocarburos gelificada según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, que comprende:
\newpage
- i)
- mezclar (por ejemplo, homogeneizando) dicho aceite tipo hidrocarburo con los copolímeros de tribloques en polvo a temperatura elevada (por ejemplo, 100 - 120ºC) y
- ii)
- reducir la temperatura de la mezcla anterior (por ejemplo, a aproximadamente 70 - 90ºC) añadiendo a la mezcla anterior mientras se mezcla (por ejemplo a 400 - 500 rpm) el ácido graso y, opcionalmente una fragancia (y cualquier otro aditivo).
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