BRPI0720446A2

BRPI0720446A2 - Sistemas surfactantes catiônicos compreendendo celulose microfibrosa

Info

Publication number: BRPI0720446A2
Application number: BRPI0720446-9A
Authority: BR
Inventors: John M Swazey
Original assignee: Cp Kelco Us Inc
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2014-01-14
Also published as: BRPI0720446B1; SI2094826T1; HK1138872A1; EP2094826B1; PT2094826E; AU2007337158A1; ZA200903748B; EP2094826A4; CN101595207B; RU2471860C2; JP5486314B2; CA2673568C; WO2008079693A1; JP2010513692A; US20110104096A1; NZ577654A; RU2009127081A; CN101595207A; CA2673568A1; EP2094826A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMAS SURFACTANTES CATIÔNICOS COMPREENDENDO CELULOSE MICROFIBROSA".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os produtos baseados em surfactantes catiônicos, como limpadores de superfície antibactericidas, amaciantes de roupas, condicionadores de pele, condicionadores de cabelo, xampus condicionadores, entre outros, costumam apresentar resistência ao espessamento com os espessantes convencionais. Muitos espessantes comuns, como a goma xantana, CMC (carboximetilcelulose), carragena e poliacrilatos são aniônicos, e, portanto, podem reagir com os surfactantes catiônicos e provocar a precipitação do catiônico e do espessante ou reduzir a eficácia do surfactante catiônico. Espessantes não- iônicos, como a hidroxietilcelulose (HEC), hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), e escleroglucano são capazes de fornecer viscosidade nos sistemas catiônicos; porém, no caso da HEC e da HPMC, pouquíssimas propriedades de suspensão são conferidas ao fluido. No caso do escleroglucano, costuma-se obter uma suspensão satisfatória, mas o custo pode chegar a ser proibitivo. Os espessantes catiônicos, como o poliquatérnio 10 (HEC catiônica) e a goma guar catiônica fornecem espessamento nos sistemas catiônicos, mas não suspensão. Algumas formas de poliacrilatos são eficazes no espessamento de sistemas catiônicos, mas podem ser limitados pelo pH, exigirem concentrações elevadas, terem alto custo, e geralmente possuem limites estritos de compatibilidade com os surfactantes catiônicos.

Há a necessidade, na indústria, de oferecer suspensão e viscosidade confiável aos sistemas surfactantes catiônicos. Nesses sistemas, a suspensão de partículas é geralmente desejada e tais particulados poderiam incluir agentes abrasivos, agentes estéticos (microesferas decorativas, agentes de cremosidade, bolhas de ar, bolhas de fragrância, etc.) ou ingredientes ativos (enzimas insolúveis, ativos encapsulados, como hidratantes, zeólitas, agentes esfoliantes (por exemplo, alfa hidroxil e/ou ácidos glicólicos ou microesferas de polietileno), vitaminas (por exemplo, vitamina E) etc., ou ambos.

Foi descoberto que a celulose microfibrosa (MFC), derivada de bactérias ou outra origem, pode ser usada para fornecer suspensão de particulados em sistemas catiônicos. Também foi descoberto que a MFC pode ser usada para esse fim com ou sem co-agentes. Quando se utiliza a celulose microfibrosa derivada de bactérias, os resíduos celulares podem ser eliminados, o também pode resultar em soluções transparentes aos níveis de uso típicos com algumas formulações.

A celulose microfibrosa é não-iônica, e, portanto, não é afetada pelos surfactantes catiônicos e mantém boa suspensão nesses sistemas. A celulose microfibrosa é única por sua capacidade de funcionar nesses sistemas, em parte por ser dispersa em vez de solubilizada, permitindo assim seu uso em uma vasta gama de pHs e concentrações do surfactante catiônico, sem a preocupação de precipitar o polímero devido à "coagulação" ou outros efeitos relacionados à competição pela água.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO São descritos sistemas surfactantes catiônicos

compreendendo celulose microfibrosa. O termo "sistemas catiônicos" pretende incluir, sem a isto se limitar, surfactantes catiônicos usados em aplicações industriais e cuidados pessoais para ação antibactericida, amaciamento de roupas e condicionamento de pele ou cabelo. O termo celulose microfibrosa (MFC) inclui a MFC preparada por fermentação microbiana ou a MFC preparada pela dissolução mecânica/alteração de fibras de celulose baseadas em cereal, madeira ou algodão. Quando se utiliza a celulose microfibrosa derivada de bactérias, os resíduos celulares podem ser eliminados, o que resulta em soluções transparentes aos níveis de uso típicos. A presente invenção utiliza a MFC para fornecer uma suspensão de particulados em formulações contendo surfactantes catiônicos.

A concentração de surfactante catiônico desses sistemas varia de cerca de 0,1% a cerca de 50% (p/p do surfactante ativo), sendo que a concentração específica depende do produto. Os limpadores de superfície antibactericidas de uso doméstico costumam conter cerca de 0,1% a cerca de 4% (p/p) de surfactante catiônico ativo, os condicionadores de pele e cabelo costumam conter cerca de 0,5% a cerca de 3% de surfactantes catiônicos, e os amaciantes de roupas geralmente contêm cerca de 3% a cerca de 15% (p/p) de surfactante catiônico (com 15% sendo um produto amaciante de roupa "concentrado"). Os concentrados dos surfactantes catiônicos também podem ser espessados para diluição posterior em produtos formulados. Esses concentrados podem conter mais de 50% de surfactante catiônico ativo.

A MFC está presente a concentrações de cerca de 0,05% a cerca de 1,0%, mas a concentração dependerá do produto desejado. Por exemplo, embora cerca de 0,06% (p/p) de MFC seja preferido para suspender pequenas microesferas de alginato em um limpador de uso doméstico contendo 4% do surfactante catiônico antibactericida, cloreto de benzalcônio, cerca de 0,075%, é preferido para suspender bolhas de ar em um amaciante de roupas.

Os particulados a serem suspensos poderiam incluir agentes abrasivos, agentes estéticos (microesferas decorativas, agentes de cremosidade, bolhas de ar, microesferas de fragrância, etc.) ou ingredientes ativos (enzimas insolúveis, ativos encapsulados, como hidratantes, zeólitas, agentes esfoliantes (por exemplo, alfa hidroxil e/ou ácidos glicólicos ou microesferas de polietileno), vitaminas (por exemplo, vitamina E) etc., ou ambos. Outros particulados adequados ficarão evidentes aos versados na técnica.

A invenção também se relaciona ao uso de co- agentes e/ou agentes de co-processamento, tal como HEC catiônica, goma guar catiônica e/ou goma guar com a celulose microfibrosa nos sistemas surfactantes descritos na presente invenção. As mesclas de celulose microfibrosa são produtos de celulose microfibrosa que contêm co-agentes. Quatro mesclas são descritas: MFC, goma guar catiônica e goma guar em uma razão de 6:3:1, MFC e goma guar catiônica em uma razão de 1:1 e 3:2 e MFC e HEC catiônica em uma razão de 1:1. Essas mesclas permitem que a MFC seja preparada como um produto seco que pode ser "ativado" com alto cisalhamento ou alta mistura extensional na água ou em outras soluções baseadas em água. A "ativação" ocorre quando as mesclas de MFC são adicionadas à água e os co-agentes/agentes de co-processamento são hidratados. Após a hidratação dos co-agentes/agentes de co-processamento, é então necessário cisalhamento alto para efetivamente dispersar as fibras de celulose microfibrosa para produzir uma rede funcional tridimensional que exibe um ponto de escoamento verdadeiro. A invenção também está relacionada a métodos para produzir os sistemas surfactantes catiônicos descritos, com ou sem co-agentes e/ou agentes de co-processamento.

BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS

DOS DESENHOS 2o O resumo anterior será melhor compreendido

quando lido em conjunto com a Descrição Detalhada da Invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Uma formulação de limpador de superfície dura antibactericida simplificada demonstrando a compatibilidade do surfactante catiônico com cloreto de benzalcônio a 4% e as propriedades de suspensão usando uma mescla de MFC 0,15%/goma guar catiônica (1:1) são descritas no Exemplo 1. O limpador apresenta a capacidade de suspender microesferas.

O Exemplo 2 descreve um amaciante de roupas líquido comercial concentrado com cerca de 7,5% de surfactante catiônico e mescla de MFC a 0,15%/goma guar catiônica (1:1) e alginato suspenso nele.

Um spray condicionador de cabelo contendo surfactante catiônico e uma mescla de MFC a 0,125%/goma guar catiônica (6:4). Esse produto possui pó brilhante (glitter) suspenso e é descrito no Exemplo 3.

Uma forma em bolo úmido da celulose microfibrosa foi usada no Exemplo 4 para preparar um sistema com alta concentração de surfactante catiônico compreendendo uma solução de benzalcônio concentrada. A solução de cloreto de benzalcônio a 40% e MFC ativa a 0,06% apresenta a capacidade de suspender microesferas de alginato e é descrita no Exemplo 4.

Uma forma em bolo úmido da celulose microfibrosa foi usada no Exemplo 4 para preparar um sistema com alta concentração de surfactante catiônico compreendendo uma solução de benzalcônio concentrada. A solução de cloreto de benzalcônio a 50% e MFC ativa a 0,075% apresenta a capacidade de suspender bolhas de ar e é descrita no Exemplo 5.

EXEMPLO 1

Um limpador de superfície rígida antibactericida simplificado contendo cloreto de benzalcônio a 4% com microesferas de alginato suspensas foi preparada. O limpador apresentou um valor de rendimento mensurável e possuía a capacidade de suspender bolhas de ar e microesferas. Um valor de rendimento de 0,82 Pa (conforme medido com um Reômetro de Escoamento Brookfield®) foi obtido. Preparou-se primeiramente um concentrado, contendo mescla de celulose microfibrosa a 0,3% (mescla MFC/goma guar catiônica 1:1) em água deionizada. O concentrado foi produzido misturando-se a solução em um misturador Oster® na velocidade de "liquefação" (velocidade máxima) por 5 minutos. A mistura de celulose microfibrosa foi então diluída em 1:1 com uma solução de 8% de cloreto de benzalcônio. A solução catiônica foi adicionada à solução de celulose microfibrosa enquanto misturando-a a cerca de 600 rpm com uma pá de mistura rápida. Microesferas de alginato foram adicionadas para demonstrar a suspensão. Obteve-se uma excelente suspensão do ar e/ou das microesferas de alginato sem nenhuma sedimentação observada à temperatura ambiente ou a 45°C por 3 meses. A celulose microfibrosa diluiu-se bem, apesar do cisalhamento relativamente baixo da pá de mistura rápida ou propulsora. EXEMPLO 2

Um amaciante de roupas comercial concentrado contendo cerca de 7,5% de surfactante catiônico foi preparado. O amaciante de roupas líquido "Downy® Clean Breeze™ ultra concentrated" foi modificado com MFC. Um concentrado da mescla de celulose microfibrosa a 0,3% (mescla MFC/goma guar catiônica 1:1) foi ativado em água destilada com um misturador Oster® configurado à velocidade máxima (liquefação) misturando por 5 minutos. A solução de celulose microfibrosa foi diluída em 1:1 com o amaciante de roupas ultra concentrado Downy® enquanto misturava-se a cerca de 600 pm com uma pá de mistura rápida. Microesferas de alginato foram adicionadas para testar a suspensão. Obteve-se excelente suspensão das microesferas para a diluição, resultando em um ponto de escoamento de 1,4 Pa (conforme medido com um Reômetro de Escoamento Brookfield®). O amaciante de roupas foi colocado em uma estufa a 45°C para avaliar a estabilidade térmica e apresentou excelente estabilidade, sem nenhuma perda na suspensão no decorrer de 4 semanas de envelhecimento.

EXEMPLO 3

Um spray condicionador de cabelo com pó brilhante suspenso nele foi preparada. O spray de cabelo resultante apresentou características de spray satisfatórias e excelentes propriedades de suspensão. Um valor de rendimento de cerca de 0,2 Pa (conforme medido com um Reômetro de Escoamento Brookfield®) foi obtido.

Etapa A: Água deionizada e EDTA dissódico foram adicionados a um vaso de mistura Oster®. A celulose microfibrosa (mescla de MFC/goma guar catiônica a 6:4) foi adicionada ao topo da água e então a pá de mistura Oster® foi montada e a combinação foi misturada em velocidade máxima por minutos (velocidade de "Liquefação"). Etapa Β: STS e a fragrância foram misturados com RH-40 pré-aquecido e propileno glicol e solubilizados na fase aquosa.

Etapa C: Os ingredientes restantes foram adicionados seqüencialmente e misturados. O resultado foi um condicionador de cabelo borrifável de baixa viscosidade com pó brilhante suspenso nele e um pH de 4,8.

Tabela 1: Condicionador de Cabelo Borrifável com Propriedades de Suspensão

Etapa do Processo Ingrediente % (w/w) Gramas A Agua Deionizada 93,725 374,9 A Mescla de Celulose Microfibrosa (mescla de MFC/goma guar catiônica a 6:4) 0,125 0,5 A EDTA Dissódico 0,1 0,4 B Fragrância Sob Medida B Crodamol STS 0,5 2 B Cremophor RH 40 1,5 6 B Propileno Glicol 0,75 3 C CTAC 29 (Cloreto de Cetrimônio a 29%, um agente condicionador catiônico) 1 4 C Proteína do Trigo 1 4 C Pantenol 0,2 0,8 C Acetamida MEA 1 4 C Kathon 0,1 0,4 C Cor Sob Medida Sob Medida C Pó Brilhante Sob Medida Sob Medida Totais 100,00 400,00

EXEMPLO 4 Sistemas com alta concentração de surfactante catiônico foram preparados contendo uma concentração de 40% de cloreto de benzalcônio e a versão em bolo úmido da celulose microfibrosa. Microesferas de alginato ou ar foram suspensas nas soluções. Um concentrado de celulose microfibrosa em bolo úmido a 1,85% foi ativado em água destilada com um misturador Oster® configurado à velocidade máxima (liquefação) por mistura durante 5 minutos. A solução de celulose microfibrosa foi diluída em 80% com uma solução de cloreto de benzalcônio a 50% durante a mistura a 600 rpm com uma pá de mistura rápida. Microesferas de alginato foram adicionadas para testar a suspensão. A atividade (% de sólidos) dessa forma em bolo úmido da MFC foi de 16%, produzindo um nível de MFC ativa de 0,06% na solução final. Após inspeção visual, observou-se excelente suspensão para a diluição, resultando em um ponto de escoamento de 0,36 Pa (conforme medido com um Reômetro de Escoamento Brookfield®).

EXEMPLO 5

Sistemas com alta concentração de surfactante catiônico foram preparados contendo uma concentração de cerca de 50% de cloreto de benzalcônio e a versão em bolo úmido da celulose microfibrosa. O ar foi suspenso na solução. Uma celulose microfibrosa em bolo úmido a 0,47% foi ativada em um concentrado de 50% de solução de cloreto de benzalcônio com um misturador Oster® configurado à velocidade máxima (liquefação) misturando durante 5 minutos. A atividade (% de sólidos) dessa forma em bolo úmido da MFC foi de cerca de 16%, produzindo um nível de MFC ativa de 0,075% na solução final. Mediante inspeção visual, obteve-se boa suspensão do ar para a diluição resultando em um ponto de escoamento de 4,5 Pa. A clareza também foi ótima, com apenas uma ligeira turvação.

Claims

1. -Sistema surfactante catiônico, caracterizado por compreender celulose microfibrosa a uma concentração de cerca de 0,05% a cerca de 1,0% (p/p), surfactante catiônico a cerca de 0,05% a cerca de 50% (p/p do surfactante ativo) e um particulado.

2. Sistema surfactante catiônico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a celulose microfibrosa está presente a cerca de 0,06%.

3. Sistema surfactante catiônico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a celulose microfibrosa está presente a cerca de 0,075%.

4. -Sistema surfactante catiônico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a celulose microfibrosa está presente a cerca de 0,09%.

5. Sistema surfactante catiônico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o surfactante catiônico está presente em cerca de 0,5% a cerca de 3% (p/p do surfactante ativo).

6. Sistema surfactante catiônico, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o surfactante está presente em cerca de 50% (p/p do surfactante ativo).

7. Sistema surfactante catiônico, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por adicionalmente compreender bolhas de ar suspensas nele.

8. Sistema surfactante catiônico, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por adicionalmente compreender microesferas suspensas nele.

9. Sistema surfactante catiônico, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por adicionalmente compreender microesferas suspensas nele.

10.Sistema surfactante catiônico, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por adicionalmente compreender bolhas de ar suspensas nele.

11. Método de preparação de um sistema surfactante, caracterizado por compreender combinar celulose microfibrosa com água e misturar, adicionar o surfactante catiônico e então misturar, adicionar um particulado seguido de mistura, em que o sistema resultante é claro e os particulados são suspensos nele.

12. Método, de acordo com a reivindicação11, caracterizado pelo fato de que a celulose microfibrosa está presente a uma concentração de cerca de 0,05% a cerca de 1,0% (p/p) e o surfactante catiônico está presente em cerca de 0,1% a cerca de 50% (p/p do surfactante ativo).

13. - Método, de acordo com a reivindicação11, caracterizado pelo fato de que a celulose microfibrosa está presente a cerca de 0,06%.

14. Método, de acordo com a reivindicação11, caracterizado pelo fato de que a celulose microfibrosa está presente a cerca de 0,075%.

15. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a celulose microfibrosa está presente a cerca de 0,09%.

16. Método, de acordo com a reivindicação11, caracterizado pelo fato de que o surfactante catiônico está presente em cerca de 0,1% a cerca de 15% (p/p do surfactante ativo).

17. - Método, de acordo com a reivindicação11, caracterizado pelo fato de que o surfactante catiônico está presente a cerca de 50% (p/p do surfactante ativo).