MX2014009616A - Sistemas de suspension de tensioactivo estructurado. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema tensioactivo estructurado con un grado muy alto de claridad. El sistema comprende agua y una mezcla de al menos un tensioactivo que tiene un valor de HLB (Balance Lipofílico Hidrofílico) de menos de 10, y al menos un tensioactivo que tiene un valor HLB de 10 o mayor. El sistema tensioactivo estructurado forma vesículas multilaminares y tiene propiedades de suspensión sin electrolitos agregados, carbohidratos, o espesantes poliméricos. Esto hace al sistema tensioactivo estructurado particularmente útil en composiciones para el cuidado personal.

Description

SISTEMAS DE SUSPENSION DE TENSIOACTIVO ESTRUCTURADO Campo de la Invención La presente tecnología se refiere a sistemas de suspensión de tensioactivo estructurado y composiciones que contienen los sistemas de suspensión de tensioactivo estructurado, particularmente composiciones para el cuidado personal .

Antecedentes de la Invención Formular suspensiones de sólidos y/o líquidos escasamente solubles o insolubles en agua, en composiciones para el cuidado personal tales como champús y jabones líquidos para el cuerpo presenta un problema desde hace mucho tiempo. Los formuladores necesitan ser capaces de suspender una variedad de tales ingredientes. Por ejemplo, aceites, agentes anti-caspa, tales como piritiona de zinc, sus acondicionadores que incluyen polímeros catiónicos, y opacificadores tales como mica son ampliamente usados. Existe por lo tanto una necesidad para dispersarlos/suspenderlos en champús acuosos y jabones líquidos para el cuerpo.

Se han descubierto nuevos sistemas tensioactivos estructurados que son capaces de suspender partículas sólidas y aceites sin sedimentación, usando sistemas tensioactivos de alta espuma los cuales proporcionan espumas estables y buena sensación en la piel.

Ref. 250471 El término "sistema estructurado" como se usa en la presente significa una composición que se puede verter que comprende agua, tensioactivo, y opcionalmente otras materias disueltas, las cuales en conjunto forman una mesofase, o una dispersión de una mesofase en un medio acuoso continuo, y las cuales tienen la capacidad para inmovilizar partículas insolubles en agua, no coloidales, mientras el sistema está en reposo, de este modo formando una suspensión que se puede verter, estable. Los tensioactivos y el agua interactúan para formar fases que no son líquidos ni cristales; estos son usualmente llamados "fases de cristal líquido" , o alternativamente, "fases mesomórficas" o "mesofases" .

El término "vertible" se usa en la presente para referirse al corte de fluidos de adelgazamiento que tienen viscosidades alrededor de 2000 cps (viscómetro Brookfield RVT, huso 5, velocidad 100) a temperatura ambiente.

Intentos por resolver el problema de dispersar materiales insolubles en agua en el agua han involucrado en generar ya sea usar gomas u otros espesantes poliméricos para elevar la viscosidad del medio líquido, o de otro modo formar dispersiones coloidales. Más recientemente, se ha propuesto el uso de tensioactivos estructurales laminares.

Las gomas y espesantes poliméricos, los cuales incrementan la viscosidad del medio líquido, retardan, pero no previenen la sedimentación, y al mismo tiempo hacen la composición más dura para verter. No proporcionan suspensiones estables.

Las dispersiones coloidales son prevenidas de sedimentación por el movimiento Browniano. Tales sistemas son usualmente incapaces de dispersar partículas relativamente gruesas.

Los sistemas de suspensión estructurales laminares dependen de las propiedades reológicas del medio de suspensión para inmovilizar las partículas, en lugar del tamaño de las partículas. Esto requiere que el medio de suspensión presente un punto de rendimiento significante que pueda contrarrestar la sedimentación o cremado de las partículas suspendidas, pero que sea bastante bajo para permitir al medio fluir bajo estrés externamente impuesto, tal como vertido y agitación, como un líquido normal. La estructura se reforma suficientemente de manera rápida para prevenir la sedimentación, una vez que la agitación causada por el estrés externo ha cesado.

Los sistemas estructurados laminares todos involucran la fase L [a] , en la cual las bicapas de tensioactivo son arregladas con la parte hidrofóbica de la molécula en el interior y la parte hidrofílica en el exterior de la bicapa (o viceversa) . Las bicapas caen lado por lado, por ejemplo, en una configuración paralela o concéntrica, algunas veces separada por capas acuosas. Las fases L [a] (también conocidas como fases-G) puede ser usualmente identificadas por sus texturas características bajo el microscopio de polarización y/o por difracción de rayos-x, lo cual es a menudo capaz de detectar la evidencia de la simetría laminar. Tal evidencia puede comprender picos de primero, segundo y algunas veces, tercer orden con un espaciamiento-d (2 [p] /Q, en donde Q es el vector de transferencia de momento) en una relación integral simple 1:2:3. Otros tipos de simetría proporcionan relaciones no integrales. El espaciamiento-d del primer pico en la serie corresponde al espaciamiento repetido del sistema de bicapa.

La mayoría de los tensioactivos forman una fase L [a] ya sea a temperatura ambiente o en alguna temperatura superior cuando se mezcla con agua en ciertas proporciones específicas. Sin embargo, estas fases L- [a] convencionales no funcionan como sistemas de suspensión estructurados. Las cantidades útiles de sólido los proporcionan no vertibles, y las cantidades más pequeñas tienden a sedimentar.

El tipo principal de sistema estructurado usado en la práctica se basa en la fase esferulítica dispersada. Las fases esferulíticas comprenden cuerpos esferoidales bien definidos, usualmente referidos en la técnica como esferulitas, en los cuales las bicapas de tensioactivos son arregladas como cubiertas concéntricas. Las esferulitas usualmente tienen un diámetro en el intervalo 1000 hasta 15000 angstroms y son dispersadas en una fase acuosa en la manera de una emulsión clásica. Los sistemas esferulíticos son descritos en más detalle en el documento EP 0 151 884.

La mayoría de los tensioactivos estructurales laminares requieren la presencia de un estructurante, así como también tensioactivo y agua con el fin de formar sistemas estructurados capaces de suspender sólidos. El término "estructurante" es usado en la presente para describir cualquier no tensioactivo, capaz, cuando se disuelve en agua, de interactuar con el tensioactivo para formar o mejorar (por ejemplo, incrementar el punto de rendimiento de) un sistema estructurado. Es típicamente un tensioactivo-desolubilizador, por ejemplo, un electrolito. Sin embargo, ciertos tensioactivos relativamente hidrofóbicos tales como alquilbencensulfonato de isopropilamina pueden formar esferulitas en agua en la ausencia de electrolito. Tales tensioactivos son capaces de suspender sólidos en la ausencia de cualquier estructurante, como se describe en el documento EP 0 414 549.

Un problema principal con sistemas de suspensión laminar, desde el punto de vista del formulador de productos para el cuidado personal, es que se forman más fácilmente por sistemas tensioactivos que operan como detergentes. Los tensioactivos de alta espuma (los cuales son más efectivos en los productos para el cuidado personal, tales como champús), son más solubles en agua y son clasificados como solubilizadores .

Intentos por formar sistemas de suspensión laminar estables con sistemas tensioactivos de alta espuma han vinculado el uso de altas concentraciones de tensioactivo y altos niveles de estructurante, tales como electrolito o azúcar .

En general, el uso de tensioactivos de alto nivel, por ejemplo, mayor de aproximadamente 15-20% en peso, es indeseable por razones tanto de costo como del potencial para producir efectos adversos en la piel o cabello. Los niveles altos de electrolito son similarmente indeseables, por sus efectos potenciales en la piel y el cabello.

Los sistemas de tensioactivo esferulítico inducidos con altos niveles de electrolitos son opacos y esto limita los efectos visuales que se pueden lograr y pueden ser percibidos como menos atractivos que un sistema claro en algunas aplicaciones. Esto es debido a que la luz no puede pasar a través de la matriz densa de esferulitas. Por el contrario muchos líquidos y gases son transparentes debido a que la luz puede pasar más fácilmente entre los espacios grandes entre sus átomos. Muchos cristales son tanto sólidos como transparentes, esto es debido a que los átomos de un cristal son arreglados en una estructura reticular precisa, apilados en hileras regulares, con espaciamiento regular entre ellos y por lo tanto existen muchas trayectorias que un haz de luz puede tomar a través de una retícula cristalina. Los sólidos también pueden llegar a ser transparentes si sus átomos son arreglados aleatoriamente, el vidrio y caramelo de azúcar son buenos ejemplos.

La transparencia se puede obtener en ciertos sistemas tensioactivos esferulíticos agregando altos niveles de carbohidrato soluble (por ejemplo, sacarosa) ; pero el azúcar en general necesita estar presente en concentraciones altamente indeseables, por ejemplo, más de 20% para ser efectivos. Tales sistemas son descritos en más detalle en el documento US2004235702.

Existe por lo tanto, una necesidad, especialmente en el campo para el cuidado personal, de un sistema de suspensión que contenga una mezcla de tensioac ivos de alta espuma y sea transparente y móvil; pero el cual no requiera de la presencia de electrolito o azúcar como un estructurante .

Breve Descripción de la Invención Se ha encontrado de manera sorprendente que los sistemas de suspensión de tensioactivo estructurados transparentes pueden ser formados mezclando una selección particular de tensioactivos en cantidades particulares en la ausencia sustancial de electrolitos o carbohidratos. Los sistemas tensioactivos estructurados transparentes son particularmente útiles en composiciones para el cuidado personal para lograr una variedad de efectos visuales estéticamente agradables. Los sistemas tensioactivos son móviles, tienen buena energía de suspensión y son de fase estable.

En un primer aspecto, la presente tecnología proporciona un sistema tensioactivo estructurado transparente el cual está comprendido de vesículas multilaminares con un espaciamiento de bicapa por debajo de 60 angstroms.

En otro aspecto, la presente tecnología proporciona un sistema tensioactivo estructurado acuoso que comprende agua y una mezcla de tensioactivos, en donde la mezcla de tensioactivos, comprende al menos un tensioactivo que tiene un valor HLB de menos de 10, alternativamente menos de 8; y al menos un tensioactivo que tiene un valor HLB de 10 o mayor, la mezcla de tensioactivos que tiene un valor HLB total en el intervalo de aproximadamente 11 hasta aproximadamente 13; en donde el sistema tensioactivo estructurado está libre de electrolitos y espesantes poliméricos ; y en donde el sistema tensioactivo estructurado es sustancialmente transparente en la ausencia de cualquier materia suspendida y tiene propiedades de suspensión.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es una micrografía del electrón que ilustra microvesículas del sistema tensioactivo estructurado.

Descripción Detallada de la Invención La presente tecnología se refiere a un sistema de suspensión estructurado que se basa en una mesofase de tensioactivo laminar. Es transparente, de alta espuma, puede ser muy bajo en electrolito, y puede ser elaborado sin azúcar, lo cual lo hace ideal para aplicaciones para el cuidado personal. El sistema tensioactivo estructurado comprende agua y una mezcla de tensioactivos que forma composiciones líquidas estructuradas transparentes en la ausencia de electrolitos o carbohidratos agregados. Como se usa en la presente, el término "transparente" significa que tiene la propiedad de transmitir rayos de luz a través de su sustancia de manera que los cuerpos situados más allá o por detrás pueden ser vistos de manera distinta. La transparencia de las composiciones no evita a las composiciones de ser coloreadas, por ejemplo, por la adición de un tinte, siempre que el tinte no se desvirtúe de la transparencia sustancial de la composición. Además, la transparencia de las composiciones no evita a las composiciones de contener varias partículas para lograr una variedad de diferentes efectos. Por ejemplo, las partículas de mica pueden ser suspendidas en la composición para proporcionar efectos visualmente agradables, si se desea, lo cual podría reducir la transparencia de la composición. En el caso de que la definición de transparencia sea aplicada a la composición líquida estructurada sin la adición de cualquier materia suspendida. La transparencia también puede ser medida por métodos conocidos en la técnica. Por ejemplo, un espectrofotómetro puede ser usado para medir la absorción de luz visible entre 380 y 800 nm. En algunas modalidades de los presentes sistemas tensioactivos estructurados, la transmisión es mayor de 50%, más típicamente mayor de 60%.

El análisis de los sistemas de suspensión estructurados (con ángulo de rayos-X pequeño, microscopio de barrido del electrón, y reología) , sugiere que la mayoría de las unidades de estructura comprenden microvesículas multilaminares (es decir, esferulitas muy pequeñas) con aproximadamente 5-7 cubiertas concéntricas, alternativamente 4-7 cubiertas concéntricas, y una separación de bi-capa de aproximadamente 45 angstroms. La Figura 1 es una micrografía del electrón que muestra las microvesículas del sistema tensioactivo estructurado. Las microvesículas son los objetos de submicras vistos en la superficie de los grupos grandes representados en la Figura 1. A partir de la micrografía del electrón, se estima que las microvesículas tienen un diámetro de aproximadamente 300 hasta aproximadamente 1000 Angstroms. Se cree que las microvesículas o esferulitas están arregladas en una estructura reticular precisa apilada en hileras particulares, con espaciamiento regular, y que es una razón posible porqué las composiciones tienen un alto grado de transparencia y claridad óptica. Además, debido a que la mayor proporción de los tensioactivos que son usados contienen un grupo hidroxilo terminal, las esferulitas tienen un índice refractivo que es cercano al agua. Esto significa que ellos transmiten en lugar de dispersar la luz, y el índice refractivo del medio continuo puede ser fácilmente igualado para dar transparencia completa por la adición de cantidades pequeñas de glicerol (por ejemplo) . Esta estructura particular hasta ahora no ha sido identificada en la técnica como un sistema de suspensión. El HLB del tensioactivo, grupo principal, y forma son todos factores importantes en la determinación de si una mezcla particular de tensioactivos formará esta estructura. Por ejemplo, se ha encontrado que el tensioactivo HLB bajo debe ser esencialmente lineal y no posee un grupo principal hidrofílico voluminoso. También puede ser importante que el tensioactivo HLB bajo tengan una cadena alquilo saturada, y posea al menos un grupo hidroxilo terminal.

En la medida que sea practicable, no se ha encontrado que sea necesario formular estos sistemas con algunas cantidades apreciables de electrolito. Se cree que sin el electrolito, las esferulitas son dispersadas en agua y empujadas aparte en una retícula precisa por la carga eléctrica en la superficie de las esferulitas (en el caso de tensioactivo no iónico la carga será inducida por el grupo principal polarizado) . Cuando el electrolito está presente cubre la carga de superficie y permite a las esferulitas aproximarse y "empujarse" entre sí.

Los tensioactivos para uso en la preparación del sistema tensioactivo estructurado comprenden una mezcla de al menos un tensioactivo que tiene un valor de balance hidrofílico- lipofílico (HLB) que es bajo, por ejemplo menos de 10, y al menos un tensioactivo que tiene un valor de HLB alto, por ejemplo 10 o más. Típicamente, el valor de HLB alto no excederá 40. Los tensioactivos que tienen un valor de HLB bajo son lipofílieos y tienen baja solubilidad en agua. Los tensioactivos que tiene un valor de HLB alto son hidrofílieos y tienen una alta solubilidad en agua. La combinación de tensioactivos en conjunto debe tener un valor HLB de aproximadamente 11 hasta aproximadamente 13, preferiblemente aproximadamente 12.

Los tensioactivos deben estar presentes en una concentración de al menos 5% en peso del sistema tensioactivo estructurado. Las concentraciones de tensioactivo útiles varían desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 40% en peso, alternativamente aproximadamente 5% hasta aproximadamente 30% en peso del sistema tensioactivo estructurado e incluyen cualquier porcentaje o intervalo entre estos. Las concentraciones totales preferidas de los tensioactivos varían desde aproximadamente 7% hasta aproximadamente 20% alternativamente aproximadamente 10% hasta aproximadamente 15% .

El tensioactivo de HLB bajo tiene un valor HLB de menos de 10, alternativamente menos de 9, alternativamente menos de 8, alternativamente menos de 7, alternativamente menos de 6, alternativamente menos de 5. Tensioactivos particularmente útiles que tienen un valor de HLB bajo son esteres de ácido graso de glicerilo. Tales ésteres de ácido graso de glicerilo son elaborados por esterificación de glicerina con medio a ácidos grasos de cadena larga que tienen desde 6 hasta aproximadamente 18 átomos de carbono. El producto resultante comprende una mezcla de mono-, di-, y/o triglicéridos de ácidos grasos, las proporciones relativas dependen del proceso usado y la relación de reactivo empleada. Los ésteres de ácido graso de glicerilo preferido son mono- y di-glicéridos de ácidos caprílico y cáprico. Un ejemplo comercialmente disponible de caprilato/caprato de glicerilo se puede obtener a partir de Stepan Company, Northfield, Illinois, bajo el nombre comercial Stepan-Mild® GCC. El valor de HLB de Stepan-Mild® GCC está en el intervalo de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 6. Otros tensioactivos de HLB bajos útiles incluyen etoxilatos de alcohol graso con aproximadamente 1 hasta 4, alternativamente 2 hasta 3 moles de óxido de etileno, alcoholes grasos, tales como, por ejemplo, alcohol cetílico, y ácidos grasos, tales como, por ejemplo, ácidos láurico, esteárico o palmítico. Mezclas de los tensioactivos de HLB bajo también pueden ser utilizadas. Por ejemplo, alcoholes grasos a niveles de aproximadamente 1% en peso en combinación con esteres de glicerol proporcionan un efecto de mej oramiento/reforzamiento de espuma.

El tensioactivo de HLB alto tiene un valor HLB de 10 o mayor y puede ser un tensioactivo aniónico, catiónico, no iónico o anfotérico. Los tensioactivos aniónicos adecuados incluyen jabones, alquilbenceno sulfonado, metil ésteres sulfonados, OÍ olefina sulfonada, sulfonato de parafina, alquil alcoxi carboxilato, alquil fosfato, alquil alcoxi fosfato, alquil sulfato, alquilalcoxi sulfato, tauridos, acil lactilato, alquil isetionato, acil sarcosinato, sulfosuccinatos , glutamatos, y combinaciones de los mismos.

Tensioactivos catiónicos adecuados incluyen halogenuro de alquildimetilamonio, estercuat, amidocuat, y esteramidopropildimetilamina cuat . Tensioactivos no iónicos adecuados incluyen alquilpoliglucósidos , alcoholes grasos etoxilados, ésteres de sorbitán etoxilados, alcanolamidas de ácido graso etoxiladas, aminas grasas etoxiladas, y ésteres de sacarosa.

Tensioactivos anfotéricos adecuados incluyen betaínas, sulfobetaínas, propionatos, glicinatos y anfoacetatos . El tensioactivo de HLB alto puede también ser óxido de amina u óxido de amina alquilado preferiblemente que tiene una longitud de cadena de carbono en el intervalo de aproximadamente 10-18 carbonos. Mezclas de tensioactivos de HLB alto también pueden ser empleadas. Los tensioactivos de HLB alto preferidos son aquellos que no contienen o contienen mínimos niveles de electrolito. Los alquilsulfatos , alquiléter sulfatos y sarcosinatos son tensioactivos de HLB alto particularmente preferidos.

Los tensioactivos de HLB bajo y alto son mezclados en conjunto en proporciones relativas con el fin de obtener un HLB resultante de la mezcla en el intervalo de aproximadamente 11 hasta aproximadamente 13, preferiblemente aproximadamente 12. En general, la relación del tensioactivo de HLB bajo a tensioactivo de HLB alto en el sistema tensioactivo puede variar desde aproximadamente 4:1 hasta aproximadamente 1:4, dependiendo de los tensioactivos particulares seleccionados.

El sistema tensioactivo estructurado puede incluir además un componente para ajustar el índice refractivo para mejorar la claridad óptica del sistema. Sin ser ligado por teoría, se cree que cuando relaciones apropiadas del tensioactivo de HLB bajo y el tensioactivo de HLB alto son mezcladas en conjunto, las mezclas de tensioactivos forman dispersiones de cristal líquido compuestas de esferulitas arregladas en una estructura reticular precisa en el medio de dispersión, por ejemplo agua. Agregar un componente al sistema tensioactivo estructurado para ajustar el índice refractivo del medio de dispersión continuo, de manera que está más cercano a aquel de las esferulitas, resulta en claridad óptica mejorada del sistema tensioactivo estructurado .

Los materiales adecuados para ajustar el índice refractivo incluyen compuestos de polihidroxi que tienen al menos dos grupos hidroxilo, tales como, por ejemplo, etilen glicol, propilen glicol, butilen glicol, glicereth-7, glicerol, poliglicerol , trimetilolpropano, pentaeritritol , y sorbitol . El glicerol es un material preferido y mezclas de glicerol y poliglicerol (por ejemplo, triglicerol) también son preferidas. Se cree que así como también alteran el índice refractivo, los poligliceroles también mejoran la claridad promoviendo la formación de esferulitas pequeñas. Las mezclas de gliceroles y poligliceroles muestran sinergismo puesto que son aproximadamente dos veces tan efectivas en composiciones clarificantes como ya sea el glicerol o poliglicerol solo. La cantidad de material agregado dependerá de cuanto ajuste se necesite. En general, la cantidad de material que contiene hidroxilo agregado variará desde aproximadamente 1% hasta aproximadamente 15% en peso, alternativamente, aproximadamente 1% hasta aproximadamente 10% en peso del sistema tensioactivo estructurado. De manera más usual, la cantidad estará entre aproximadamente 2% hasta aproximadamente 6% en peso del sistema tensioactivo estructurado. Mezclas de 50% de glicerol más 50% de poliglicerol (por ejemplo, triglicerol) se han encontrado por ser particularmente efectivas.

Se ha descubierto además que la claridad puede ser mejorada incorporando una proporción de grupos de polioxietileno . Estos se han encontrado por funcionar cuando están presentes como cadenas de polioxietileno simple, es decir, polietilen glicoles; y también cuando comprenden el componente hidrofílico de un tensioactivo, por ejemplo, éster de sorbitán etoxilado. Por ejemplo, en algunas modalidades, cantidades de 0.5% de PEG (como PEG 400) y 1% de monolaurato de sorbitán POE (20) se han encontrado por ser efectivos.

El sistema tensioactivo estructurado de la presente tecnología tiene buen valor de rendimiento. Por "valor de rendimiento" significa que el sistema tensioactivo estructurado tiene la capacidad para soportar la materia particulada (gas, sólido, líquido). El valor de rendimiento permite al sistema tensioactivo estructurado suspender partículas sólidas, líquidas o gaseosas a través de una composición líquida.

La composición puede contener partículas sólidas, líquidas o gaseosas suspendidas. Por ejemplo, la composición puede contener gotitas de aceite suspendidas. El aceite es preferiblemente un aceite mineral (por ejemplo, un aceite de petróleo de bajo peso molecular) o un glicérido graso u otro éster tal como laurilacetato, un aceite de terpeno tal como limoneno o un aceite de silicona. Las mezclas de aceites pueden ser usadas. Particularmente preferidos son aceites vegetales tales como aceite de coco, onagra, maní, prado espuma, hueso de albaricoque, hueso de durazno, aguacate y jojoba. El aceite cosmético soluble o ingredientes farmacéuticos tópicos pueden ser disueltos en el aceite que incluye asépticos, estípticos, agentes anticaspa tales como omadina de zinc (piritiona de zinc) y disulfuro de selenio, proteínas, emolientes tales como lanolina, isopropil miristato, gliceril isoestearato o diestearato de propilen glicol, tintes, perfumes y ceras. Los sólidos de partículas insolubles en agua pueden ser suspendidos incluyendo exfoliantes tales como talco, arcillas, perlas poliméricas, aserrín, sílice, semillas, cáscaras de nuez trituradas y fosfato dicálcico, perlizantes tales como mica o glicerol o di-estearato de etilenglicol , aditivos de brillo y protectores solares tales como dióxido de titanio y óxido de zinc. Las partículas porosas (así llamadas micro-esponjas) que contienen ingredientes activos absorbidos o gelatina u otras microcápsulas también pueden ser suspendidas . Otros ingredientes activos los cuales pueden ser suspendidos incluyen repelentes de insectos y preparaciones farmacéuticas tópicas, por ejemplo, preparaciones para el tratamiento de acné, fungicidas para pie de atleta o tiña o antisépticos o antihistaminas . Los pigmentos tales como los óxidos de hierro, también pueden ser agregados. El tamaño de partícula del material suspendido puede variar ampliamente, por ejemplo desde aproximadamente 5 miera a varios milímetros en tamaño.

Las partículas suspendidas pueden ser agregadas a composiciones para el cuidado personal por razones meramente estéticas para lograr efectos visualmente agradables. Alternativamente, los sistemas tensioactivos estructurados pueden ser usados en otras aplicaciones donde los componentes insolubles o escasamente solubles en agua son utilizados, tales como en composiciones suavizantes de telas y lavandería, composiciones agrícolas que contienen pesticidas e insecticidas, suspensiones farmacéuticas, y limpiadores de superficies duras que contienen abrasivos, por ejemplo carbonato de calcio.

Los sistemas tensioactivos estructurados pueden ser preparados mezclando los componentes a temperatura ambiente, después almacenando durante la noche a una temperatura de aproximadamente 55 °C, alternativamente aproximadamente 45 °C. Los componentes son entonces mezclados y enfriados a temperatura ambiente. Cuando se mezclan las composiciones es importante para la secuencia el orden del mezclado para evitar la formación de emulsiones líquido/líquido. Estos tenderán a formarse si los tensioactivos solubles en aceite son agregados a una solución agitada de los tensioactivos de HLB alto. Las emulsiones líquido/líquido son suspensiones metaestables de gotitas líquidas, mientras los sistemas tensioactivos estructurados descritos en la presente son típicamente dispersiones estables de cristales líquidos. Para evitar formar emulsiones líquido/líquido se prefiere que todos los tensioactivos sean mezclados en conjunto para dar un concentrado activo alto antes de que sean agregados al agua. Los concentrados activos altos se han encontrado por ser vertibles y dispersarse fácilmente con mezclado de bajo corte a temperatura ambiente para formar el tensioactivo estructurado. Los sistemas tensioactivos estructurados resultantes son transparentes, y fluibles, y logran buena capacidad de suspensión sin la adición de electrolitos, carbohidratos o espesantes poliméricos. Pueden ser usados solos como una composición limpiadora líquida por ejemplo como un jabón líquido para el cuerpo, jabón líquido para las manos, champú o similares. Alternativamente, otros ingredientes opcionales pueden ser agregados para hacer los sistemas tensioactivos estructurados adecuados para una variedad de diferentes usos, tales como un exfoliante a base de agua, un suavizante/j abón líquido textil y similares.

Los ingredientes opcionales incluyen jabones de ácido graso, fortalecedores, y tensioactivos adicionales para ayudar en la capacidad limpiadora. Los emolientes (que incluyen sin limitación, aceites vegetales, aceites minerales, aceites de silicona, petrolato, metilésteres y esteres de poliglicerol) , agentes acondicionadores de la piel, vitaminas y extractos herbales pueden ser agregados para mejorar además el desempeño del acondicionamiento. Las fragancias y tintes también pueden ser agregados para mejorar además la apariencia y olor del producto terminado. Los preservativos adecuados, tales como alcohol bencílico, metilparabeno, propilparabeno, metilcloroisotiazolinona//metilisotiazolinona , fenoxietanol , imidazolidinilurea e hidantoína de DMDM, pueden ser utilizados.

Si es necesario, los espesantes adicionales pueden ser agregados para lograr una viscosidad deseada por una composición particular. Tales agentes espesantes pueden incluir, por ejemplo, estercuats, amidocuats, esteramidopropil dimetilamina cuat y espesantes poliméricos tales como polímeros celulósicos, polímeros acrílicos, e goma de hidroxilpropilguar .

Cuando se formulan para el cuidado personal, las composiciones que contienen el sistema tensioactivo estructurado típicamente tienen un pH de entre aproximadamente 4.0 hasta aproximadamente 8.5, alternativamente entre aproximadamente 5.0 hasta aproximadamente 7.0. Técnicas para controlar el pH en niveles de empleo recomendado incluyen el uso de amortiguadores, álcalis y ácidos y se conocen por aquellos expertos en la técnica. Los agentes de ajuste de pH opcional pueden incluir, pero no se limitan a, ácido cítrico, ácido succínico, ácido fosfórico, hidróxido de sodio, carbonato de sodio y similares.

Ejemplos Los siguientes ejemplos describen algunas de las modalidades preferidas de la presente tecnología sin limitar la tecnología de estos. Otras modalidades incluyen, pero no se limitan a, aquellas descritas en la descripción escrita anterior, que incluyen componentes adicionales o alternativos, concentraciones alternativas y propiedades y usos adicionales o alternativos. En los siguientes ejemplos, todas las proporciones se basan en porcentajes en peso de ingredientes activos con base en el peso total de la composición, a menos que se declare lo contrario.

Tabla A: Nombres Comerciales y Abreviaturas de la Composición ALPHA- STEP® PC-48, STEOL® CS-270-E, AMMONYX® LO, AMMONYX® LMDO, NINOL®COMF-N, NINOL® 40C0-E, STEPANOL® ALS 25 y STEPAN-MILD® GCC son comercialmente disponibles de Stepan Co., Northfield, IL. PLANTACARE® 818UP es comercialmente disponible de BASF/Cognis.

E emplo 1 Una serie de formulaciones se prepararon mezclando óxido de amina de Ammonyx® LO, y caprilato/caprato de glicerilo Stepan-Mild® GCC en relaciones de óxido de amina a caprilato/caprato de glicerilo que varían desde 1:3 hasta 2:1. El tensioactivo total para cada formulación fue 15% en peso. La Tabla B muestra la relación de cada tensioactivo y los resultados visuales para cada formulación.

Tabla B: Mezclas p/p de Ammonyx® LO Más Stepan Mild® GCC en Tensioactivo Total al 15% en Agua Los líquidos estructurados se obtuvieron sobre la relación de 1:1.5 hasta 1.25:1 de óxido de amina a caprilato/caprato de glicerilo, con claridad que incrementa con la cantidad incrementada de óxido de amina. El grado más alto de claridad se obtuvo a 1.25:1 en p/p de óxido de amina: caprilato/caprato de glicerilo Ejemplo 2 Se agregó glicerol a las mezclas de 1.25:1 en p/p de óxido de amina: caprilato/caprato de glicerilo para determinar si el glicerol agregado podría mejorar la claridad óptica de las mezclas. La Tabla C muestra las formulaciones preparadas con glicerol agregado.

Tabla C: Formulaciones con Glicerol Agregado Las formulaciones se prepararon mezclando todos los componentes manualmente a temperatura ambiente y almacenando durante la noche a 55°C, agitando nuevamente, y después enfriando a temperatura ambiente. Todas las formulaciones fueron líquidos estructurados que suspenden aire. Hubo una diferencia notable en claridad entre las muestras. La muestra con 5% de glicerol fue la más clara, con un muy alto grado de claridad, seguido por la muestra con 10% de glicerol, después la muestra con 1% de glicerol. Estos resultados muestran que ajustar el índice refractivo de la fase continua puede mejorar la claridad de las dispersiones de cristal líquido.

Ejemplo 3: Caprilato/caprato de glicerilo con Otros Tensioactivos Se prepararon formulaciones mezclando caprilato/caprato de glicerilo con diferentes tensioactivos hidrofílieos y dispersando en agua. Se incorporó glicerol como sea necesario, para ajustar el índice refractivo. Las diferentes formulaciones son mostradas en la Tabla D.

Tabla D Cada una de las formulaciones se preparó mezclando los componentes en conjunto manualmente a temperatura ambiente, almacenando durante la noche a 55°C, agitando nuevamente, y después enfriando a temperatura ambiente. La muestra 2, que comprende una relación de aproximadamente 3:1 en p/p de GCC :Alpha-Step® PC 48 y tensioactivo total de aproximadamente 15% en peso, proporciona un sistema de suspensión de tensioactivo estructurado fuerte que es solamente ligeramente turbio. La muestra 3, que comprende una relación de aproximadamente 3:1 de GCC:ALS y tensioactivo total de aproximadamente 15% en peso también proporciona un sistema de suspensión de tensioactivo estructurado fuerte que es ligeramente turbio. La muestra 4, que comprende una relación de aproximadamente 4:1 de GCC:SLES y tensioactivo total de aproximadamente 12.5% en peso es efectivamente transparente .

Ejemplo 4: Mezcla Concentrada Se preparó la siguiente mezcla concentrada con base en la Muestra 1 (b) óxido de amina/GCC de la formulación del Ejemplo 2. 25.00g de Glicerol 33.33g de Stepan-Mild®GCC 138.88g de Ammonyx®LO La mezcla resultante es una fase "laminar delgada" turbia-muy móvil a 50% en p/p de sólidos, 38% de tensioactivo total. Cuando 40g de esta mezcla son agitados suavemente en 60g de agua a temperatura ambiente se forma fácilmente un sistema estructurado transparente.

E em lo 5 Se prepararon formulaciones utilizando los sistemas de suspensión de tensioactivo estructurado para suspender perlillas en las composiciones. Las formulaciones se muestran en la Tabla E. Las formulaciones se encontraron por ser de fase estable y no sedimentan después de almacenamiento por 3 meses a temperatura ambiente y también a 40 °C y 3°C.

Tabla E La Fórmula 1 se preparó disolviendo en primer lugar el laureth sulfato de sodio (2EO) en agua; calentando a 60 °C, con agitación suave; agregando glicerol, después Kathon, después perlillas, y finalmente el GCC. La agitación suave se mantuvo completamente; la agitación se detiene tan pronto como la muestra es espesada. La Fórmula 2 se preparó mezclando óxido de amina con agua y Kathon y calentando a 60 °C. Los ingredientes restantes se mezclaron en conjunto a temperatura ambiente antes de agregar la solución de óxido de amina caliente a esa mezcla con agitación suave y agitación hasta que la muestra es espesada. Antes del embotellado, tanto la Fórmula 1 como la Fórmula 2 fueron termostat i zadas a 60°C por 16 hrs .

La Fórmula 1 (menos las perlillas) se encontró por tener una viscosidad de aprox. 2000 cps a 22 °C cuando se mide en un viscómetro Brookfield RVT a 21 segundos recíprocos. La viscosidad (a la misma temperatura) fue entonces medida sobre el intervalo 0.1 a 100 segundos recíprocos en un reómetro Mettler RM260. La muestra se encontró por ser de corte adelgazado y mostró una rápida recuperación nuevamente a la viscosidad de partida en la terminación del corte.

Ejemplo 6 Se preparó una formulación de jabón líquido para las manos utilizando el sistema de suspensión de tensioactivo estructurado y mica y el brillo se suspendió en este. La composición se muestra en la Tabla F. Se encontró por ser estable de fase y sin sedimentación después de almacenamiento por 3 meses a temperatura ambiente y también a 40 °C y 3°C. Se encontró por tener también espuma en uso y dejar las manos con sensación suave y humedecida.

Tabla F Las muestras se prepararon mezclando óxido de amina con agua y Kathon y calentando a 60 °C. Los ingredientes restantes se mezclaron en conjunto a temperatura ambiente antes de agregar la solución de óxido de amina caliente a esta mezcla con agitación suave y agitando hasta que la muestra es espesada. Antes del embotellado, las muestras fueron termostatizadas a 60 °C por 16 Hrs .

E emplo 7 Se prepararon formulaciones de jabón liquido corporal que contienen gotas de aceite suspendidas. Las composiciones se muestran en la Tabla G. Se encontraron por ser de fase estable sin separación después del almacenamiento por 3 meses a temperatura ambiente y también a 40 °C y 3°C. Forman espuma sorprendentemente bien en uso y suministran aceite sobre la piel para proporcionar una experiencia de limpieza/humectación única "dos en uno" .

Tabla G Se preparó la Fórmula 2 mezclando en conjunto el GCC, parafina líquida, manteca de karité, y perfume y calentando suavemente (30 °C) hasta que se obtiene una solución clara. Esta mezcla entonces se vertió en una solución agitada de los componentes restantes a temperatura ambiente. La muestra se agitó eficientemente (sin que entre aire) hasta que fue suave y homogénea.

La Fórmula 2 se examinó por rayos -X de ángulo pequeño, tiempo de conteo 600 segundos, temperatura ambiente. Los resultados de rayos-X muestran la débil dispersión con una joroba de aproximadamente 45 Angstroms; esto es consistente con microvesículas que contienen solamente algunas cubiertas concéntricas.

La Fórmula 2 se analizó por microscopio de electrón de fractura por congelación; los resultados son consistentes con un tamaño de gota de menos de 2500 Angstroms de diámetro. Los cálculos indican que las esferulitas con 5-7 cubiertas y una separación de bicapa de 45 Angstroms tendrán un tamaño del orden de aprox. 500 Angstroms. Es difícil resolver completamente las unidades de estructurales de aproximadamente 500 Angstroms usando esta técnica.

Ej em lo 8 Se usó un sistema de tensioactivo estructurado de capri lato/caprato de glicerilo y laurilsulfato de amonio, para preparar dos composiciones exfoliantes de azúcar a base de agua. Típicamente los exfoliantes de sal y azúcar son predominantemente a base de aceite, y un exfoliante a base de agua ofrece ciertas desventajas. Los exfoliantes son listados en la Tabla H. Se encontraron por ser de fase estable sin separación después del almacenamiento por 1 mes a temperatura ambiente y también a 45 °C y 0°C.

Tabla H Los exfoliantes se prepararon cargando todos los componentes al agua después agitando suavemente a temperatura ambiente hasta que se obtiene una consistencia homogénea suave .

Ejemplo 9 Se formuló un champú anticaspa (Tabla J) que contiene 1% de omadina de zinc. Se encontró por ser de fase estable sin separación después de almacenamiento por 3 meses a temperatura ambiente y también a 45 °C y 0°C.

Tabla J La composición se preparó a temperatura ambiente con un agitador de aspa de bajo corte disolviendo el Ninol® en el GCC, caprilato/caprato de glicerilo después, agregando a esto el laurilsulf ato de amonio, laureth sulfato de sodio, agua, omadina de zinc, Kathon, y finalmente perfume; manteniendo el corte suave sin entrar una cantidad excesiva de aire.

Ejemplo 10 Se encontraron varios compuestos por tener un buen efecto clarificante en el sistema de tensioactivo estructurado de laurilsulf ato de amonio y caprilato/caprato de glicerilo básico. Sin agentes clarificantes, la composición es ligeramente turbia. La examinación microscópica (microscopio polarizante) indica que la turbidez es debido a esferulitas ligeras ex remadamente grandes. Se cree que los agentes clarificantes listados abajo operan por ya sea apareamiento de índice refractivo, o reduciendo el tamaño de esf erulita, o (ciertamente en el caso de poligliceroles) por una combinación de ambos mecanismos .

Tabla K Se prepararon muestras mezclando tensioact ivos y aditivos en conjunto a temperatura ambiente para dar una "pasta" de fluido laminar, después agregando agua y agitando suavemente hasta que se forma el sistema tensioactivo estructurado. Las muestras son entonces termostatizadas a 45°C por 16 horas. Todas las muestras tienen un muy alto grado de claridad pero las Formulaciones B y C en la Tabla K son marcadamente superiores -son casi claros cristalinos-. Una combinación de glicerol y triglicerol proporciona el mejor desempeño para al menos los aditivos. Las muestras de pol igl icéridos de corte estrecho (-3, -4, y -6 ej Spiga Nord S.P.A.) se examinaron en el sistema ALS/GCC/Glicerol. No se encontraron diferencias significantes entre ellos en el efecto clarificante.

Ej em lo 11 Caprilato/caprato de glicerilo (Stepan-Mild® GCC) es un excipiente aprobado para formulaciones farmacéuticas orales. Combinándolo con excipientes farmacéuticos de HLB alto, pueden ser construidos varios sistemas de suspensión para formular partículas de fármaco insolubles. Las relaciones del excipiente de HLB alto a Stepan-Mild® GCC requeridas para construir los sistemas de suspensión por un número de excipientes, fueron determinadas experimentalmente y se listan en la Tabla L.

Tabla L Las muestras se prepararon mezclando a bajo corte todos los componentes en conjunto a temperatura ambiente; termostatizando a 16 horas a 45 °C, después mezclando nuevamente previo a enfriamiento a temperatura ambiente. Todos los ejemplos anteriores fueron líquidos ligeramente turbios con viscosidades de aproximadamente 2000 cps @ 21 segundos recíprocos. Son bi - refrigentes cuando la muestra de volumen es vista a través de filtros polarizantes y suspenderá partículas de sólido, líquido o gas.

Ejemplo 12 El óxido de lauramina se combinó con 2.5 y 3.0 moles de alcoholes etoxilados lineales para producir sistemas con buen potencial para suspender activos agroquímicos . Los alcoholes etoxilados elegidos fueron Cll más 3EO y C9-11 más 2.5EO. La Tabla M lista la relación de óxido de lauramina a etoxilato de alcohol que proporciona un sistema de suspensión.

Tabla M Las muestras se prepararon mezclado a bajo corte todos los componentes en conjunto a temperatura ambiente. Son líquidos ligeramente turbios con viscosidades de aproximadamente 2000 cps @ 21 segundos recíprocos y las partículas se suspenderán de sólido, líquido o gas.

Ejemplo 13 Se preparó un sistema de suspensión para uso con un activo agrícola para preparar una composición agrícola. Se preparó una dispersión de clorotalonilo mezclando los tensioactivos mostrados en la Tabla N en conjunto antes de dispersarlos en agua (a temperatura ambiente) y después agitando suavemente en el clorotalonilo activo hasta que se obtiene una muestra homogénea suave. La composición que tiene la formulación mostrada en la Tabla N fue opaca y vertible. Fue estable por 3 meses a temperatura ambiente y no mostró signos de sedimentación y/o separación de fase.

Tabla N La presente tecnología es ahora descrita en tales términos completos, claros y concisos para así permitir a una persona experta en la técnica a la cual pertenece, practicar la misma. Se entiende que lo anterior describe modalidades preferidas de la presente tecnología y que se pueden hacer modificaciones a esta sin apartarse del espíritu o alcance de la presente tecnología como se expone en las reivindicaciones .

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

Claims (17)

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

1. Un sistema tensioactivo estructurado acuoso caracterizado porque comprende: agua y una mezcla de tensioactivos , en donde la mezcla de tensioactivos, comprende: al menos un tensioactivo que tiene un valor HLB de menos de 10; y al menos un tensioactivo que tiene un valor HLB de 10 o mayor, la mezcla de tensioactivos tiene un valor HLB total en el intervalo de aproximadamente 11 hasta aproximadamente 13 ,- en donde el sistema tensioactivo estructurado está libre de electrolitos y espesantes poliméricos ; y en donde el sistema tensioactivo estructurado es sustancialmente transparente en la ausencia de cualquier materia suspendida y tiene propiedades de suspensión.

2. El sistema de tensioactivo estructurado acuoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tensioactivo que tiene un valor HLB de menos de 10 se selecciona a partir de ésteres de glicerilo, etoxilatos de alcohol graso, alcoholes grasos, ácidos grasos, y mezclas de los mismos.

3. El sistema de tensioactivo estructurado acuoso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los ásteres de glicerilo son ásteres de caprilato/caprato de glicerilo .

4. El sistema de tensioactivo estructurado acuoso de conformidad con las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque el tensioactivo que tiene un valor HLB de 10 o mayor se selecciona a partir de óxido de amina, alquilsulfato, alquilétersulfato, a-sulfometilésteres , sarcosinatos , tauridos, propionatos, betaínas, sulfobetaínas, glicinatos colatos de sodio, alquilpoliglucósido, jabones de ácido graso, ásteres de sorbitán etoxilados, ásteres de sacarosa, y mezclas de los mismos.

5. El sistema de tensioactivo estructurado acuoso de conformidad con las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque está comprendido de vesículas multilaminares con un tamaño de gota de menos de 2500 angstroms y un espaciamiento bicapa por debajo de 60 angstroms.

6. El sistema de tensioactivo estructurado acuoso de conformidad con las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque comprende además compuestos que contienen hidroxilo que tienen al menos dos grupos hidroxilo.

7. El sistema de tensioactivo estructurado acuoso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los compuestos que contienen hidroxilo comprenden glicerol, un poliglicerol o mezclas de los mismos.

8. El sistema de tensioactivo estructurado acuoso de conformidad con las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque comprende además partículas de sólido, líquido o gas suspendidas establemente dentro del sistema.

9. El sistema de tensioactivo estructurado acuoso de conformidad con las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque la relación de al menos un tensioactivo que tiene un valor HLB de menos de 10 con al menos un tensioactivo que tiene un valor HLB de 10 o mayor presente en el sistema es desde aproximadamente 4:1 hasta aproximadamente 1:4.

10. Una composición caracterizada porque comprende el sistema tensioactivo estructurado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-9.

11. La composición de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque es para el cuidado personal, una preparación farmacéutica, una composición para lavandería, una composición suavizante de telas, una composición agrícola, o un limpiador de superficies duras.

12. Una composición para el cuidado personal caracterizada porque comprende: un sistema tensioactivo estructurado en donde el sistema tensioactivo estructurado comprende una mezcla de al menos un tensioactivo que tiene un valor HLB de menos de 10 y al menos un tensioactivo que tiene un valor HLB de 10 o mayor, en donde la mezcla de tensioactivos produce vesículas multilaminares con un tamaño de gota de menos de 2500 angstroms y un espaciamiento de bicapa por debajo de 60 angstroms ; al menos una de las partículas sólidas, líquidas o gaseosas suspendida en el sistema tensioactivo estructurado; y el agua de balance.

13. La composición para el cuidado personal de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque el tensioactivo que tiene un valor HLB de menos de 10 comprende ésteres de glicerol.

14. La composición para el cuidado personal de conformidad con la reivindicación 12 o 13, caracterizada porque el tensioactivo que tiene un valor HLB de 10 o mayor comprende óxido de amina, alquilsulfato, alquilétersulfato, alquilpoliglucósido, jabones de ácido graso, ésteres de sorbitán etoxilados, ésteres de sacarosa, o mezclas de los mismos .

15. La composición para el cuidado personal de conformidad con las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada porque comprende además al menos uno de los compuestos que contienen hidroxilo que tiene al menos dos grupos hidroxilo.

16. La composición para el cuidado personal de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el compuesto que contiene hidroxilo comprende glicerol, un poliglicerol, o mezclas de los mismos.

17. Un sistema tensioactivo estructurado transparente, caracterizado porque está comprendido de vesículas multilaminares con un tamaño de gota de menos de 2500 angstroms y un espaciamiento de bicapa por debajo de 60 angstroms .