COMPOSICIÓN DE VELAS
Campo del Invento La presente invención se refiere a una vela clara que contiene un aceite de hidrocarburo gelificado o solidificado .
Antecedentes del Invento Las velas de aceites de hidrocarburo gelificado son bien conocidas, por ejemplo, como se describe en los documentos WO 96/34077 y WO 97/0282. Sin embargo, estas velas claras gelificadas, tienen el potencial de atrapar el fuego, debido a que la diferencia de temperatura entre el depósito y el punto de encendido, es más pequeño que el de las velas de cera convencionales. En este caso, si la vela enciende llamas de hasta 30 cm, puede presentarse el caso de que emane un humo negro. Esto es un riesgo potencial a la salud y de hecho, es una razón por la cual se ha retirado un número de productos . Adicionalmente, es importante que las velas gelificadas no escurran cuando el sujetador de la vela es ligeramente golpeado en su costado (por ejemplo, como puede ocurrir durante la transportación
o derrame accidental) . Una vez que el pabilo es enterrado en el material de la vela gelificada, el producto es dañado. En otras palabras, dicho material de la vela debe de ser firme (por ejemplo, sin escurrimiento) y tener una diferencia grande entre la temperatura del depósito y el punto de encendido. Anteriormente, se ha encontrado que sí, por ejemplo, la diferencia entre la temperatura del depósito y el punto de encendido es de una cantidad aceptable, entonces, existe demasiado escurrimiento o viceversa. Se ha probado que es muy difícil, si no imposible, obtener una diferencia aceptable entre la temperatura del depósito y el punto de encendido, y al mismo tiempo producir una vela que tenga un escurrimiento deseable. También, es bien conocido en la técnica, el uso de dichos aceites de hidrocarburo gelificado para usos diferentes al de fabricación de velas. Por ejemplo, la Patente Europea No. 0224389, describe las composiciones de copolímero de bloque de estireno-dieno. Sin embargo, ninguna de estas composiciones tendría las características adecuadas para la fabricación de velas .
La Solicitud de Patente Internacional No. W097/31623, describe las composiciones gelificadas adecuadas para un amplio rango de usos, pero no adecuadas para ser utilizadas en velas. Esto se debe particularmente, a que los hidrocarburos utilizados en las composiciones descritas en esta solicitud internacional, son volátiles y, por lo tanto, podría ser probable que presenten un severo peligro de incendio, si son utilizadas para la fabricación de velas. Adicionalmente, debido a la evaporación del hidrocarburo, el material que forma la vela simplemente podría desaparecer con el tiempo. Para disminuir estos problemas, se proporciona una composición de hidrocarburo gelificado, adecuada para ser utilizada como el cuerpo de la vela, comprendiendo un aceite de hidrocarburo gelificado con un polímero de bloque triple de peso molecular bajo y uno de peso molecular medio. Preferentemente, el polímero de bloque triple de peso molecular bajo, debe entenderse como un polímero de bloque triple de peso molecular (ya sea Mw o Mn) desde 20,000 hasta 82,000, más preferentemente desde 50,000 hasta 82,000, todavía más preferentemente el Mw es de aproximadamente 78,000 y el Mn es de aproximadamente 73,000, expresados como pesos
moleculares "equivalentes de poliestireno". Un ejemplo de dicho polímero de peso molecular bajo es el Kraton G1652 (RTM) . Preferentemente, el polímero de bloque triple de peso molecular medio, debe entenderse como < un polímero de bloque triple de peso molecular (ya sea Mw o Mn) que va desde 82,000 hasta 150,000, más preferentemente desde 85,000 hasta 120,000, y aún más preferentemente el Mw es de aproximadamente 95,000 y el Mn es de aproximadamente 89,600, expresados como pesos moleculares "equivalentes de poliestireno". Un ejemplo de dicho polímero de peso molecular medio es el Kraton G1650 (RTM) . Preferentemente, el peso molecular es medido por medio de una técnica conocida como "Comparación de las distribuciones de peso molecular de copolímeros de etileno-butileno-estireno" , utilizando "Cromatografía de Impregnación de Gel", cuyo proceso es de la siguiente manera: La determinación de polímeros de bloque triple que tiene un peso molecular bajo y medio, es expresada como los equivalentes de poliestireno. Las muestras son analizadas utilizando técnicas de impregnación de gel con tetrahidrofurano como los solventes y columnas apropiadas para los polímeros de peso molecular bajo/medio. Se ha descubierto que a través de la selección cuidadosa del polímero de bloque triple de peso molecular medio y peso molecular bajo, una vela tiene resultados de seguridad mejorados. En otras palabras, a través de esta selección cuidadosa, se puede forma una vela de tal manera que tenga valores aceptables en la temperatura del punto de encendido y del depósito, y también que la diferencia entre la temperatura del depósito y el punto de encendido, sea lo suficientemente grande. Además, la vela resultante no escurre cuando el sujetador de la vela está inclinado lateralmente. Una solución simple de la muestra, es preparada agregando 10 mL de solvente a 20 mg de la muestra, y dejándola disolverse durante un período mínimo de 4 horas. Una cantidad pequeña de 1 , 2-diclorobenceno es agregada en el solvente como un marcador interno, y las soluciones son mezcladas de manera exhaustiva. Las soluciones son filtradas a través de una membrana de poliamida de 0.2 mieras dentro de los frascos de muestras, los cuales son colocados en un muestreador automático .
Las condiciones cromatográficas son de la siguiente manera: Columnas de gel Pl 2X lecho mezclado D 30 cms, 5 mieras Rango de flujo 1.0 ml/min Temperatura 30°C La adquisición y manejo de información, es llevada a cabo utilizando el software Viscotek "Trisec 3.0". El sistema GPC, fue calibrado con poliestireno y los resultados son expresados como peso molecular "equivalente de poliestireno". El termino "polímero de bloque triple" es bien conocido en la técnica y los polímeros de bloque triple adecuados, son copolímeros de bloque estireno- etileno/butileno-estireno, dichos como los que comercializa Shell bajo el nombre comercial KRATON G (RTM) . Estos copolímeros están hidrogenados y, de esta manera, son térmicamente estables, es decir, no es probable que ocurra la descomposición durante la mezcla del copolímero con el aceite de hidrocarburo. Se indica que los copolímeros KRATON G (RTM) , son compatibles con aceites de parafina y de nafteno, y están reportados como que asimilan más de 20 veces su peso en aceite para elaborar un producto gelificado. Dichos copolímeros, están descritos en los documentos
WO 96/34077 y WO 97/08282, cuyo contenido se encuentra incorporado a la presente descripción por referencia . El bloque triple, es con frecuencia un bloque triple substancialmente puro y también puede incluir hasta 5% de copolímero de bloque doble. De manera alternativa, los copolímeros de bloque triple, pueden contener mezclas con copolímeros de bloque radial o copolímero de bloque múltiple. Dichos copolímeros y mezclas están descritos en los documentos WO 97/08282 y WO 97131623. Las mezclas deseables de peso molecular bajo y peso molecular alto, se encuentran en las proporciones que van desde 1 a 20 hasta 20 a 1. Preferentemente, las mezclas se encuentran dentro de las proporciones de 1 a 10 hasta 10 a 1, más preferentemente desde 1 a 5 hasta 5 a 1. Tanto el peso molecular bajo como el medio, son copolímeros de bloque triple de la forma a-b-a, en donde b, es un residuo soluble en aceite (por ejemplo, etileno ó butileno) y a, es un residuo de estireno insoluble. Un ejemplo de este tipo de polímero, es de la serie Kraton G (RTM) de polímeros de goma termoplásticos .
Estos polímeros son un bloque lineal de estireno-etileno-butileno-estireno que ha sido hidrogenado para impartir estabilidad térmica durante el procesamiento . Estos polímeros de bloque triple son suministrados como sistemas >99% puros con pesos moleculares ya sea, bajos, medios ó altos. Estos productos, posteriormente pueden ser mezclados en el laboratorio para cambiar las propiedades reológicas del gel de hidrocarburo-aceite final, según se desee. El aceite de hidrocarburo utilizado, es de manera deseable, un aceite de hidrocarburo natural o sintético de C16 a C50, de manera deseable como se describe en el documento WO96/34077 ó WO97/08282. El aceite puede ser, por ejemplo, un aceite de parafina, un aceite de nafteño o un aceite mineral natural. El aceite de hidrocarburo puede ser, por ejemplo, un aceite de hidrocarburo de natural o sintético de clasificación cosmética. El aceite de hidrocarburo, de manera deseable, se encuentra en forma líquida a temperaturas que van desde 0° hasta 200°C. Los aceites de hidrocarburo preferidos son seleccionados de aceites de parafina, aceites de nafteno o aceites minerales naturales, más preferentemente un aceite blanco . De manera ventajosa, la presión de vapor del aceite de hidrocarburo es muy baja, normalmente, resulta insignificante a una temperatura de 20°C. Preferentemente, el aceite de hidrocarburo comprende una cadena de carbono de 18 a 30 carbonos. La resistencia de las composiciones gelificadas al escurrimiento, puede ser mejorada mediante la adición de una pequeña cantidad (por ejemplo, 0.01 - 1%) de un monómero de ácido graso, por ejemplo, un compuesto de la fórmula I ó la fórmula II. HO - (CH2)u - COOH (I) CH3 - (CH2)P - CH(OH) - (CH2)q - COOH (II) En donde: u es de 8 a 24, P, es de 0 a 16, preferentemente de 1 a 8 , más preferentemente de 3 a 5 , y Q es de 8 a 24, preferentemente de 8 a 16, más preferentemente de 8 a 10. De manera deseable, p y q, son desde 8 hasta 24, preferentemente desde 12 hasta 20, más preferentemente desde 14 hasta 18. Un monómero de ácido graso preferido, es un ácido esteárico que contiene uno o más grupos hidroxi. Un ácido esteárico particularmente preferido es un ácido 12-hidroxiesteárico . Una composición gelificada de conformidad con la presente invención, tendrá generalmente una apariencia clara atractiva. Adicionalmente, de conformidad con la presente invención, se proporciona un vela que comprende: i) un cuerpo de vela, y ii) un pabilo localizado en el cuerpo, comprendiendo dicho cuerpo, una composición de hidrocarburo gelificado que comprende un aceite de hidrocarburo, gelificado mediante polimerización con un polímero de bloque triple de peso molecular bajo y peso molecular medio. Además, de acuerdo con la presente invención, se ha proporcionado un proceso para preparar una composición de hidrocarburo gelificado que comprende: i) mezclar (por ejemplo, homogenei zar ) , dicho aceite de hidrocarburo con los copolímeros de bloque triple pulverizados, a una temperatura elevada (por ejemplo, 100 - 120° C) y ii) opcionalmente, reduciendo la temperatura de la mezcla anterior (por ejemplo aproximadamente a 70 - 90°C), agregando
fragancia a la mezcla anterior, durante el proceso de mezclado (por ejemplo, a 400-500 rpm) . La mezcla resultante, puede entonces ser homogeneizada a, por ejemplo, 400-500 rpm. De manera deseable, el cuerpo de la vela comprende el aceite de hidrocarburo en una cantidad de 70 a 99% en peso, preferentemente de 85 a 95% en peso, más preferentemente de aproximadamente 90% en peso . Preferentemente, los polímeros de bloque triple, están presentes en una cantidad de 1-30% en peso, más preferentemente de 5-15% en peso. Preferentemente, el monómero de ácido graso, si está presente, es en una cantidad de 0.1 a 3% en peso, más preferentemente de 0.2 a 2% en peso, aún más preferentemente de 0.5 a 1% en peso. El cuerpo de la vela puede comprender componentes adicionales, preferentemente de 1 a 20% en peso, tales como uno o más compuestos seleccionados de fragancias, neutralizadores de mal olor, insecticidas, pesticidas, repelentes de insectos, colorantes, antioxidantes, conservadores, agentes anti-ingestión, estabilizadores, repelente de insectos, desodorantes y agentes de oculta iento .
Las fragancias adecuadas, preferentemente de 1-10% en peso, son generalmente conocidas en la técnica, por ejemplo, una que comprende materiales de fragancia seleccionados de uno o más de los siguientes: aceite de madera de cedro, aceite de madera de sándalo, bergamota, aceite de rosa de Bulgaria, pachuli, mirra, aceite de hoja de clavo, l ina l ol , alcohol etílico, tepin eol , mentol, citronela y alcohol fenil etílico. La fragancia, normalmente comprende un solvente portador, tal como dietilftalato, carbitol, dipropilénglicol , ó dipropilglicol. Los neutralizadores de mal olor adecuados, son bien conocidos, por ejemplo, se trata de uno o más químicos aromáticos y/o no aromáticos, los cuales son conocidos por tener una acción en la reducción de percepción de la intensidad de los malos olores, por ejemplo, esteres insaturados, cetonas, aldehidos, y/o materiales de fragancia, tales como de citronela o aceite de madera de cedro (los cuales son conocidos para neutralizar la percepción de mal olor a tabaco) . Preferentemente, están presentes en proporciones de 0.1-10% en peso . Los insecticidas, pesticidas y repelentes de insectos adecuados, son bien conocidos para utilizarse en la presente invención, por ejemplo, pire troid, niotinoide, rotenoide, tetrametrina, bioalertrina, aletrina, fentrina, dinitrofenol , organotiociamato , hexacloruro de benceno, citronela, un hidrocarburo cíclico policlorinado (por ejemplo, heptaclor (RTM) , aldrin (RTM) o telodrin) o un compuesto organofosfórico, por ejemplo, pirofosfato tetraetílico ) . Preferentemente, están presentes de 1-10% en peso. Cualquier colorante que se utilice, debe ser soluble en aceite. Los ejemplos de colorantes adecuados son Iragon Green (RTM) , Iragon Violet (RTM), Sandoplast Blue 2B y Fat Red 5B02. Preferentemente, están presentes en hasta el 2% en peso . Un antioxidante adecuado es, por ejemplo, tocoferol, palmitato de ascorbilo, tolueno butilado, ácido ascórbico, tert-butil hidroquinona, betacaroteno, tolueno hidroxi butilado o un galato. Preferentemente, puede estar presente en la composición, una proporción de 0.1 a 2% de un antioxidante . Los conservadores adecuados son los compuestos de amonio de alquilo cuaternario o derivados de imidazolinio. Preferentemente, puede estar presente en la composición, una proporción de 0.2 a 2% en peso de un conservador. Un ejemplo de un agente anti-ingestión adecuado es Bitrex (marca registrada) el cual es elaborado por McFarlane Smith Ltd y comprende benzoato de denatonio. Preferentemente, puede estar presente hasta un 2% en peso de un agente anti-ingestión. Una composición gelificada de conformidad con la presente invención, preferentemente, comprende además del hidrocarburo y el copolímero de bloque triple, i) fragancia en una cantidad de hasta 7% en peso, preferentemente hasta 5% en peso, ii) Agente colorante en una cantidad de hasta 1% en peso, y iii) Antioxidante en una cantidad de hasta 1% en peso . Todos lo porcentajes mencionados anteriormente, están estimados en relación al peso total de la composición del cuerpo de la vela, por ejemplo, excluyendo el pabilo y el contenedor. Un cuerpo de la vela, puede ser preparado mezclando el aceite de hidrocarburo y los copolímeros de bloque triple de peso molecular medio y los copolímeros de bloque triple de peso molecular bajo, a una temperatura elevada, por ejemplo, de 100-120°C, una temperatura desde 70 hasta 90°C, más preferentemente una temperatura de 80°C a 85°C. Durante el enfriamiento adicional, posteriormente se puede agregar la composición mientras que la mezcla de aceite/polímero aún se encuentra en forma líquida. Preferentemente, los componentes son mezclados juntos y posteriormente vertidos en un recipiente que contiene el pabilo para formar el cuerpo de la vela. Alternativamente, la polimerización de la composición gelificada, puede ser realizada en moldes o llevada a cabo para formar un cuerpo continuo o semi-continuo, el cual es cortado posteriormente en las formas deseadas. Preferentemente, la polimerización tiene lugar cuando el pabilo ya está presente. La presente invención, será ilustrada a partir de los siguientes ejemplos. Ejemplos 1 a 6
Método de Fabricación de las Velas de Gel La vela, consiste de un aceite mineral líquido que es gelificado utilizando un agente espesante polimérico, por ejemplo, un copolímero Kraton (RTM). La vela, también puede contener fragancia y, si se desea, un tinte.
a) Método de fabricación del gel La cantidad adecuada de aceite, es pesada dentro de un vaso de precipitación en caliente y calentado a una temperatura de hasta 120°C, mientras es agitado con un mezclador Heidolph a una velocidad de 350-450 rpm . Cuando el aceite alcanza la temperatura de 120°C, se agregan gradualmente los agentes espesantes copoliméricos, por ejemplo, Kraton(s) (RTM), durante la agitación. Cuando se ha disuelto todo el Kraton (RTM) y la mezcla es reducida a una temperatura de aproximadamente 85°C y la fragancia y el ácido 12-hidroxiesteárico -si está presente- es agregado lentamente, y se deja agitar durante 10 minutos. Se debe tener cuidado al agregar la fragancia a la mezcla .
b) método de fabricación de la vela El calentador es apagado y una cantidad muy pequeña de mezcla de gel es utilizada para fijar el pabilo a la base del vaso. Posteriormente, el gel es vertido en los vasos de la vela (lOOg de peso de llenado) .
Las composiciones de la mezcla, son como se establece a continuación:
Ejemplo 1
Resultados Temperatura del depósito 75°C un poco de desplazamiento Ejemplo 2
Resultados Temperatura del depósito 80°C un poco de desplazamiento
Ejemplo 3
Resultados Temperatura del depósito 70-75°C desplazamiento alto
Todas las cantidades se encuentran en porcentaje or peso
Ejemplo 4
Resultados Temperatura del depósito 75°C desplazamiento normal
Todas las cantidades se encuentran en porcentaje or peso. Ejemplos comparativos de A al C Ejemplo A Comparativo
Resultados Temperatura del depósito demasiado alta
Ejemplo B Comparativo
Resultados la vela se escurre del depósito rápidamente Ejemplo C Comparativo
Resultados Copolímero de peso molecular alto punto de fusión muy alto para agregar la fragancia