NL1020282C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een gel. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een gel

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een gel volgens de aanhef van conclusie 1.

Een dergelijke werkwijze is bekend in de techniek.

5 De Internationale octrooiaanvrage met publicatienummer WO 94/12190 beschrijft gels welke worden verkregen uit mengsels van di- en tri-blokcopolymeren en een koolwaterstofolie. De olie wordt daarbij verwarmd waarna het blokcopolymeer in de olie wordt opgelost. Door afkoeling van het gevormde mengsel 10 wordt een gel gevormd.

Afhankelijk van de te gebruiken uitgangsstoffen wordt de temperatuur waarbij de vermenging en oplossing moet plaatsvinden, ingesteld. De temperatuur dient zodanig te zijn dat geen der stoffen bij die temperatuur ontleedt. Volgens de 15 techniek wordt de reactie uitgevoerd in een menghouder, bijvoorbeeld door middel van verwarming via de mantel van de houder. Tijdens de verwarming dient een roerwerk voor een goede verdeling van het materiaal zorg te dragen, teneinde een regelmatige verwarming van de inhoud van de houder te be-20 werkstelligen. Een algemeen nadeel hierbij is dat de temperatuur aan de wand van de houder, nabij het verwarmingselement, aanzienlijk hoger zal zijn dan de temperatuur van het materiaal dat zich op een andere positie in de houder bevindt. Wanneer de wandtemperatuur te hoog is, zal ontleding van het ma-25 teriaal kunnen plaatsvinden. Om ontleding te voorkomen zal de wandtemperatuur beperkt moeten blijven, waardoor de opwarming veel tijd in beslag zal nemen.

De uitvinding heeft nu tot doel een verbeterde werkwijze voor het vervaardigen van een gel te verschaffen. Met 30 name heeft de uitvinding tot doel een werkwijze te verschaffen waarmee een gelijkmatige verwarming van de uitgangsstoffen mogelijk is.

Ook heeft de uitvinding tot doel een werkwijze te verschaffen waarmee de verwarming van de uitgangsstoffen snel 35 is uit te voeren.

1020282 2

Tenslotte heeft de uitvinding tot doel een werkwijze te verschaffen waarmee de verwarming van ten minste één van de uitgangsstoffen op voorspelbare wijze kan worden uitgevoerd.

5 Ter verkrijging van ten minste één van de hiervoor genoemde doelen verschaft de uitvinding een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort, en zoals nader aangeduid in het kenmerk van conclusie 1. Met elektromagnetische straling wordt bedoeld straling met een zodanige frequentie dat ten 10 minste één van de bestanddelen direct kan worden verwarmd. Mogelijke toepasbare frequentiegebieden zijn 30 kHz - 3 MHz (inductie; magnetische straling), 3 MHz - 300 MHz (radiostra-ling), en 300 MHz - 30 GHz (magnetronstraling). Hiermee wordt een gelijkmatige verwarming van ten minste één van de uit-15 gangsstoffen verkregen. Met name is het hierdoor mogelijk om een gelijkmatige verwarming door de gehele hoeveelheid van de ten minste ene uitgangsstof te verkrijgen.

Met name verschaft de werkwijze volgens de uitvinding het voordeel dat op zeer nauwkeurige wijze de toegevoer-20 de hoeveelheid energie kan worden bepaald, waardoor de temperatuursverandering vooraf nauwkeurig te voorspellen is.

Volgens de uitvinding wordt met "gel" bedoeld een oplosmiddel dat volledig is geabsorbeerd door een drager, waarbij in rusttoestand geen vrij oplosmiddel meer aanwezig 25 is. De drager wordt gebruikelijk door een verknoopt (co)polymeer gevormd. Gels zijn amorf en er is geen zelf-aggregatie. Gels zijn heterogene systemen waarbij zij bestaan uit samenstellen van vaste deeltjes, ongeveer zoals sponzen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de kool-30 waterstofolie op de hiervoor genoemde wijze verwarmd en wordt het ten minste ene blokcopolymeer in de verwarmde koolwater-stofolie gedispergeerd. Daardoor is een zeer goede en gelijkmatige verdeling van het blokcopolymeer in de olie mogelijk.

De temperatuur tot welke de koolwaterstofolie moet 35 worden verwarmd is afhankelijk van de aard van de olie en de aard van het blokcopolymeer. In ieder geval wordt de olie tot een temperatuur van ten minste 15 °C verwarmd. Een dergelijke temperatuur is zeer geschikt wanneer een blokcopolymeer 1020282 3 van bijvoorbeeld de bij Kraton verkrijgbare di- en triblokco-polymeren wordt toegepast. Andere leveranciers van blokcopo-lymeren zijn bijvoorbeeld Uniquima, Hoechst en BASF. Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de temperatuur ten 5 minste 65 °C. Verdere voorkeur gaat uit naar een temperatuur van ten minste 95 °C, met nog meer voorkeur 110°C. In het algemeen wordt de oplosbaarheid van de toe te voeren blokcopo-lymeren verbeterd naarmate de temperatuur hoger is. Een bovenste grens wordt hierbij bepaald door de ontledingstempera-10 tuur van de uitgangsstoffen.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm wordt de temperatuur van het gevormde, gedispergeerde mengsel verder verhoogd. Dit leidt er toe dat het ontgassen van het mengsel wordt bevorderd.

15 De gevormde gels volgens de uitvinding vertonen een bijzonder goede dispersie, welke waarschijnlijk met name wordt veroorzaakt door de regelmatige verwarming met behulp van microgolven. Ten gevolge daarvan zijn de gels die zijn vervaardigd met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding 20 zeer helder. Vanwege het zeer heldere uiterlijk zijn de gels volgens de uitvinding zeer goed toepasbaar op het gebied van de persoonlijke verzorging, zoals parfums, huidverzorging, haarverzorging, decoratieve cosmetica, maar ook op het gebied van nagelverzorging en orale verzorgingen.

25 De goede en zeer gelijkmatige dispersie van de copo- lymeren in de olie leidt bovendien tot een zeer stabiele gel.

Afkoeling van de gevormde gel kan op verschillende manieren plaatsvinden, bijvoorbeeld door warmte-afdracht naar de omgeving. Een geforceerde afkoeling is eveneens mogelijk, 30 bijvoorbeeld door de gevormde gel door een pijpenkoeler te voeren, of eventueel door een platenwarmtewisselaar. Indien een zeer snelle afkoeling gewenst is, kan een cryogene afkoeling worden toegepast.

Een dergelijke wijze van afkoeling wordt in hoofd-35 zaak bepaald door de viscositeit van de gevormde gel. Een geschikte werkwijze is door een deskundige in de techniek eenvoudig te bepalen.

Als uitgangsstoffen kunnen verschillende oliën wor- 1020282 'Ί 4 den gebruikt. Volgens de onderhavige uitvinding worden met olie die verbindingen bedoeld die met de blokcopolymeren volgens de uitvinding een gel kunnen vormen. Voorbeelden ervan staan genoemd in conclusie 7.

5 Ook kunnen de blokcopolymeren uit een groot aantal verschillende blokcopolymeren worden gekozen. Deze staan in hun algemene vorm genoemd in conclusie 8. Voorbeelden van in de handel verkrijgbare blokcopolymeren zijn di- en triblokco-polymeren van styreen en polyolefinegroepen, zoals de in de 10 handel verkrijgbare KRATON® polymeren.

De gels volgens de uitvinding hebben een groot aantal voordelige eigenschappen: ze zijn transparant, kunnen naar behoefte warmte of koude vasthouden, zijn waterproof en/of waterresistant, zijn duurzaam, hebben een eenvoudig te 15 regelen kleverigheid, en zijn filmvormend.

De vermenging van de uitgangsstoffen wordt bij voorkeur verkregen met behulp van een dispergeerinrichting. Met name wordt de voorkeur gegeven aan een dispergeerinrichting welke werkt met hoge turbulentie en lage afschuiving. Hoewel 20 de uitvinding niet is beperkt tot een bepaald type roerder, is een voorbeeld van een geschikt type roerder bijvoorbeeld de Tyfoon DW-serie roerder. Een dergelijke roerder werkt met verdringing en door afsnijding.

Een bijzonder voordeel volgens de uitvinding wordt 25 verkregen doordat deze kan worden uitgevoerd als een semi-continue of als continue werkwijze. Tot nu toe was het slechts mogelijk om gels van de in de aanhef genoemde soort te vervaardigen in ladingsgewijze werkwijzen. Volgens de uitvinding is het mogelijk om de werkwijze als semi-continue 30 werkwijze te vervaardigen door in een uitgangsvat een bepaalde hoeveelheid olie te brengen, deze te verwarmen en de blokcopolymeren toe te voeren. Het toevoeren van het blokcopoly-meer kan daarbij voorafgaand aan het verwarmen, of gelijktijdig met het verwarmen, of eventueel nadat de verwarming tot 35 de gewenste temperatuur heeft plaats gevonden, worden uitgevoerd.

Als continue werkwijze kan de uitvinding bijvoorbeeld als volgt worden uitgevoerd: de uitgangsstoffen worden 1020282 5 afzonderlijk aan een statische menger toegevoerd, door middel van toevoerpompen of dergelijke. De olie kan hierbij bijvoorbeeld voorafgaand aan de toevoer van de statische menger tot de gewenste temperatuur worden verhoogd. Teneinde een afkoe-5 ling van de olie in de menger te voorkomen kan de mantel van de statische menger eveneens op deze bedrijfstemperatuur worden gehouden. De lengte van de statische menger dient zodanig te worden gekozen dat bij uittreding uit de statische menger de gewenste dispersiegraad is verkregen. De uitvoeringsvorm 10 van de statische menger dient uiteraard zodanig te zijn dat een volledige dispersie kan worden gewaarborgd. Vervolgens kan de verkregen gel, welke zich nog steeds bij de verhoogde temperatuur bevindt, direct worden toegevoerd aan een koelin-richting teneinde de gevormde gel af te koelen. Volgens een 15 ander voorkeursuitvoeringsvorm is het mogelijk de temperatuur ervan verder te verhogen teneinde ontgassing te bevorderen.

In dat geval dient de temperatuur na de ontgassing te worden verlaagd.

De uitvinding zal hierna aan de hand van een kort 20 voorbeeld worden beschreven.

Voorbeeld 1

Een hoeveelheid koolwaterstofolie van 228,25 gram NEXBASE® 2006FG (polydeceen), verkrijgbaar bij de Firma For-25 turn, werd in een microgolfinrichting (merk Sharp, type R-2j58) gedurende 1 minuut bij een vermogen van 650 Watt verhit. De temperatuur van het mengsel werd verhoogd van kamertemperatuur tot 110 °C. Vervolgens werd een hoeveelheid van 21,75 gram KRATON® G1702 (verkrijgbaar bij de Firma KRATON 30 POLYMERS, Houston, Texas, USA) bij kamertemperatuur toegevoegd aan de verwarmde olie en dit werd gedispergeerd met gebruikmaking van een hoge snelheidsdispergeerinrichting, uitgerust met een TYPHOON DW roerinrichting, bij 6000 tpm, gedurende 1 minuut. Tijdens het dispergeren werd een aanzienlijke 35 hoeveelheid lucht in het mengsel opgenomen.

Het mengsel werd vervolgens in een microgolfinrichting met een vermogen van 650 Watt, gedurende 3 minuten verder verhit. Hierbij werd de temperatuur verhoogd tot 150°C.

6

Het mengsel werd daarna afgekoeld tot een temperatuur van 120°C en daar gedurende 20 minuten op gehouden. Het grootste gedeelte van de lucht werd daarbij verwijderd.

Na afkoeling tot kamertemperatuur was een transpa-5 rante gel verkregen welke een kleine hoeveelheid lucht bevatte .

De verkregen gel had een zeer goede helderheid. De tijdsduur waarin deze werd verkregen was echter, in vergelijking met de werkwijze volgens de stand der techniek, zeer 10 kort en er was slechts zeer weinig energie voor nodig om deze te verkrijgen.

Volgens de werkwijze uit de stand der techniek wordt een olie verhit tot een temperatuur van 120-140°C in een houder met een verwarmingsmantel, waarbij het blokcopolymeer 15 wordt toegevoerd, en waarbij dit mengsel gedurende 4 tot 6 uren met behulp van een propellermenger of een ankermenger totdat de genoemde hogere temperatuur van 120-140°C was bereikt, geroerd. Dit vermengen dient ongeveer 4 tot 6 uren te duren. Vanwege de lange verwarmingstijd is het gebruik van 20 een anti-oxidatiemiddel noodzakelijk. Met name tertiaire koolstofatomen die zich in de olie bevinden zijn gevoelig voor peroxidatie. Deze bekende werkwijze heeft derhalve het nadeel dat extra stoffen verplicht moeten worden toegevoegd en dat de verwarming zeer lang duurt.

25 Een alternatieve werkwijze volgens de uitvinding voor het bereiden van de gel met behulp van een magnetron kan in een lusreactor plaatsvinden. Het voordeel van een lusreac-tor, zoals getoond in de figuren 2 en 3, is dat de werkwijze daarmee continu of semi-continu kan worden uitgevoerd. De 30 olie wordt daarbij door een magnetron gevoerd teneinde de temperatuur van de olie te verhogen. Vervolgens wordt het blokcopolymeer toegevoegd. Het mengsel kan bijvoorbeeld in een statische menger of in een andere geschikte menginrich-ting zoals in een extruder, worden gemengd. Eventueel kan het 35 mengsel daarna nogmaals door de magnetron worden gevoerd. De reactor kan daarbij zijn uitgevoerd zoals getoond in de fig.

2 en 3. De menger kan daarbij op velerlei manieren zijn uitgevoerd. De uiteindelijke vorm en aard wordt bepaald door de 1 : ' ‘~·.'z> Ê) (iL “ 7 eigenschappen van de uitgangsstoffen en van de te verkrijgen gel. Ook kunnen twee of meer afzonderlijke magnetrons worden voorzien in plaats van één enkele.

Hoewel in het bovenstaande voorbeeld als olie poly-5 deceen is genoemd, zal het duidelijk zijn dat alle soorten olies die in een microgolfinrichting kunnen worden verhit toepasbaar zijn in de onderhavige uitvinding. Het gebruikte blokcopolymeer is een styreen-ethyleen/propyleenblokcopoly-meer dat algemeen verkrijgbaar is. Uiteraard zijn andere 10 blokcopolymeren die bij vermenging met een koolwaterstofolie een gel vormen eveneens geschikt. Voorbeelden zijn de overige in de handel verkrijbare KRATON® series blokcopolymeren. Ook daarmee qua te verkrijgen resultaten gelijkwaardige blokcopolymeren, verkrijgbaar bij andere firma's, zijn in de werkwij-15 ze volgens de onderhavige uitvinding toepasbaar.

De gel volgens de uitvinding kan met name goed worden toegepast bij de vervaardiging van cosmetica, farmaceutica, voedingsmiddelen, of huishoudelijke en industriële producten.

20 In het bijzonder kan de gel worden toegepast in een op het lichaam aan te brengen pleister, waarbij de gel als warmtebron of koudebron dient. De pleister bevat een van te voren te bepalen hoeveelheid van de gel. Eventueel kan de gel nadere vulstoffen omvatten. Door de gel bijvoorbeeld in een 25 koelkast af te koelen of bijvoorbeeld in een magnetron juist te verwarmen kan op geschikte wijze een behandeling op een lichaamsoppervlak worden uitgevoerd. Toepassing kan worden gevonden op het gebied van fysiotherapie, bij brandwonden, bij algemene eerste hulp en bij huishoudelijke toepassingen. 30 Verder kan de gel volgens de uitvinding met name goed worden toegepast bij de vervaardiging van parfum, huid-verzorgingsmiddelen, haarverzorgingsmiddelen, nagelverzor-gingsmiddelen, orale reinigingsmiddelen en decoratieve cosmetica.

35 Tenslotte kan de gel volgens de uitvinding met name goed worden toegepast als alcoholverdikkingsmiddel.

Een bijzondere uitvoeringsvorm omvat het toevoegen van geschikte metaaldeeltjes aan de gel of aan één van de 1020282 « 8 uitgangsstoffen, waardoor een verwarming door middel van bijvoorbeeld inductie mogeiijk wordt. Hiervoor geschikte metalen en de vorm en afmeting waarin deze aanwezig moeten zijn kunnen door een deskundige in de techniek eenvoudig worden be-5 paald.

Afhankelijk van de hiervoor genoemde toepassingen, kunnen bij voorkeur één of meer van de volgende stoffen worden toegevoegd: geurstoffen, kleurstoffen, bevochtigingsmid-delen, oliën, cosmetische en farmaceutisch actieve stoffen, 10 voedingsstoffen, etc. Voorbeelden van geschikte additieven staan vermeld in "International Cosmetic Ingredient Dictionary and Handbook", 8ste editie (2000), Deel 3, biz. 1623 en Deel 4, biz. 1721. In hoofdzaak zijn de gels welke kunnen worden verkregen met de werkwijze volgens de uitvinding toe-15 pasbaar in de gebieden zoals genoemd in het hiervoor genoemde Handbook, Deel 5, blz. 1815, en in de internationale octrooiaanvrage met publicatienummer WO 94/12190. De inhoud daarvan is in zijn geheel hierbij door middel van correspondentie in deze beschrijving opgenomen.

20 Als blokcopolymeer kan bij voorkeur een keuze worden gemaakt uit blokcopolymeren van organische oorsprong, in het bijzonder gehydrogeneerde polymeren van ethyleen, propyleen, butadieen, isobutadieen, styreen en overige alkenen, alsmede uit latex.

25 Een deskundige is eenvoudig in staat om aanpassingen en wijzigingen aan de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding uit te voeren, zonder buiten de beschermingsomvang te geraken. Dergelijke wijzigingen en aanpassingen behoren dan ook alle tot de uitvinding, zoals deze staat beschreven in de 30 bijgevoegde conclusies.

^ ·» ') ) -1) · "h

Claims (14)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een gel, omvattende het met elkaar vermengen van een koolwaterstofolie en ten minste één blokcopolymeer, met het kenmerk/ dat ten minste één van de bestanddelen wordt verwarmd onder gebruik- 5 making van elektromagnetische straling.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk/ dat het de stappen omvat van het verwarmen van de koolwaterstofolie en het dispergeren van het ten minste ene blokcopolymeer in de verwarmde koolwaterstofolie.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken merk, dat de koolwaterstofolie voorafgaand aan het dispergeren wordt verwarmd tot een temperatuur van ten minste 15 °C, bij voorkeur ten minste 65 °C, met meer voorkeur ten minste 95 °C, met de meeste voorkeur ten minste 110 °C.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het ken merk, dat deze tevens de stap omvat van het verder verwarmen van de gevormde gel tot een temperatuur van ten minste 75 °C.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het gevormde, gedispergeerde mengsel op een ver- 20 hoogde temperatuur wordt gehouden, teneinde in het mengsel aanwezig gas daaruit te verwijderen.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het de stap omvat van het toevoegen van één of meer van de volgende stoffen: geurstoffen, kleurstoffen, bevochti- 25 gingsmiddelen, etherische en plantaardige oliën, cosmetische en farmaceutisch actieve stoffen, voedingsstoffen, etc.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de koolwaterstofolie wordt gekozen uit kunstmatige of natuurlijke koolwaterstoffen, alkenen, wassen zoals jojo- 30 ba-olie, triglyceriden van vegetarische, dierlijke of marine-oorsprong, esters van natuurlijke of kunstmatige alifatische, alicyclische of aromatische mono- of polycarbonzuren met mono- of polyhydrische alcoholen, heterocyclische verbindingen, ethers, aldehyden, ketonen, alifatische en cyclische alcoho- 35 len, lipofiele oppervlakte-actieve middelen, silanen, op si- 1Q20282 liconen-gebaseerde lipide materialen, polyalkylmethacrylaten zoals polymethylmethacrylaat, (eventueel gehydrogeneerde) po-lyisoprenen en perhalogeenkool(water)stoffen, bij voorkeur gehydrogeneerd polydeceen.

8. Werkwijze volgens conclusies 1-7, met het ken merk, dat het blokcopolymeer wordt gekozen uit copolymeren van combinaties van gehydrogeneerde polymeren van ethyleen, propyleen, (iso)butyleen, (iso)butadieen, styreen en overige alkenen, alsmede uit op siliconen gebaseerde polymeren en uit 10 latex.

9. Werkwijze volgens conclusies 1-8, met het kenmerk, dat het vermengen wordt uitgevoerd onder toepassing van een dispergeerinrichting welke met hoge turbulentie en lage afschuiving werkt.

10. Werkwijze volgens conclusies 1-9, met het ken merk, dat deze als een semi-continue of als continue werkwijze wordt uitgevoerd.

11. Gel, verkregen met een werkwijze volgens één der voorgaande conclusies.

12. Toepassing van een gel volgens conclusie 11, bij de vervaardiging van cosmetica, farmaceutica, voedingsmiddelen, of huishoudelijke en industriële producten.

13. Toepassing van een gel volgens conclusie 11, bij de vervaardiging van parfum, huidverzorgingsmiddelen, haar- 25 verzorgingsmiddelen, nagelverzorgingsmiddelen, orale reinigingsmiddelen en decoratieve cosmetica.

14. Toepassing van een gel volgens conclusie 11, als alcoholverdikkingsmiddel.