ES2262693T3 - Una composicion para el cuidado personal que comprende una dispersion de poliuretano acuosa plastificada. - Google Patents

Una composicion para el cuidado personal que comprende una dispersion de poliuretano acuosa plastificada.

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Abstract

Una composición para el cuidado personal que comprende una fase tópicamente aceptable junto con una dispersión de poliuretano que puede obtenerse mediante un proceso que comprende: (a) hacer reaccionar (1) al menos un poliisocianato que tiene una media de dos o más grupos isocianato, (2) al menos un compuesto que contiene hidrógeno activo seleccionado entre polioles de poliéster, polioles de poliéter, polioles de policarbonato, polioles de polisiloxano, polioles de polisiloxano etoxilados y mezclas de los mismos y (3) al menos un compuesto potenciador de la dispersabilidad en agua que tiene al menos un grupo hidrófilo, iónico o potencialmente iónico, para formar un prepolímero terminado en isocianato; y (b) posteriormente (1) dispersar dicho prepolímero en agua, y (2) prolongar la cadena de dicho prepolímero por reacción con al menos uno de agua, poliamina inorgánica u orgánica que tiene una media de 2 o más grupos amina primarios y/o secundarios o combinaciones de los mismos; donde una cantidad eficaz de al menos un plastificante se introduce en la reacción en cualquier momento durante la formación del prepolímero y dicho plastificante se usa sustancialmente en lugar de otros diluyentes o disolventes orgánicos.

Description

Una composición para el cuidado personal que comprende una dispersión de poliuretano acuosa plastificada.
Dispersiones de poliuretano acuosas plastificadas y proceso de fabricación.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a una composición para el cuidado personal que comprende una fase tópicamente activa junto con una dispersión de poliuretano que se prepara usando al menos un plastificante como diluyente prepolimérico y en ausencia sustancial de otros diluyentes o disolventes. Dichas dispersiones tienen un alto contenido de sólidos y producen artículos que tienen módulos menores que los artículos preparados a partir de dispersiones preparadas usando un diluyente prepolimérico tal como N-metil-2-pirrolidona (NMP).
Antecedentes de la invención
El documento U.S.-A- 6.017.997 se refiere a poliuretanos acuosos que tienen propiedades de película comparables al caucho. Se forma un prepolímero haciendo reaccionar (1) un compuesto de poliisocianato; (2) un compuesto que contiene hidrógeno activo, tal como un poliol o una poliamida; y (3) un compuesto potenciador de la dispersión en agua que tiene grupos potenciadores de la dispersión en agua para formar un prepolímero terminado en isocianato. El prepolímero (1) se neutraliza por reacción con una amina terciaria, (2) se dispersa en agua y (3) después se prolonga la cadena por reacción con una amina primaria o secundaria. Puede usarse N-metil-2-pirrolidona (NMP) como agente de coalescencia (formación de película), y también como diluyente para hacer la viscosidad del prepolímero suficientemente baja para procesarlo fácilmente. Sin embargo, NMP reduce los sólidos de la dispersión y es indeseable como compuesto orgánico volátil (VOC) desde un punto de vista medioambiental. El exceso de isocianato puede usarse también como diluyente aunque aumentará el módulo de artículos de poliuretano preparados a partir de las dispersiones. Dichos módulos mayores son indeseables para producir un polímero "de tipo caucho". No se informa sobre plastificantes como diluyentes o para cualquier otro propósito.
El documento U.S.-A- 4.306.998 se refiere a agentes auxiliares y aditivos que son insolubles y no dispersables en agua y que se incorporan en oligo- y poliuretanos antes de que el último se disperse en agua. Los plastificantes están entre muchos de dichos aditivos mostrados, aunque no se sugiere que los plastificantes sustituyan a los diluyentes tal como NMP. Se menciona que son deseables dispersiones sin disolvente, aunque los disolventes (acetona y NMP están entre los compuestos indicados como disolventes) generalmente se retiran por destilación antes de que el oligo- o poliuretano se disperse o durante o inmediatamente después de la dispersión para obtener una dispersión sin disolvente.
El documento U.S.-A- 4.316.832 se refiere a una composición de plastificante para resinas sintéticas compuestas esencialmente por (a) el éster de ftalato de un alcohol alifático que contiene de 5 a 12 átomos de carbono en el resto alifático, y que está íntimamente mezclado con el mismo, (b) una resina de poliuretano que es el producto de reacción de un diisocianato y un poliéster basado en parte en ácido tereftálico. El documento U.S.-A- 4.242.468 se refiere a polibutadienos monohidroxilados como plastificantes reactivos o internos para poliuretanos. El documento U.S.-A-5.688.892 se refiere a un prepolímero terminado en isocianato que comprende el producto de reacción entre diisocianato de tolileno y poliol de polioxietilenpropileno, que se cura junto con un reticulador de poliamina aromática compuesto por dietiltoluenodiamina y un plastificante. No se menciona en estas tres patentes respecto a dispersiones de poliuretano acuosas, ni se informa sobre el evitar los disolventes tradicionales tales como NMP en la preparación de dichos poliuretanos acuosos.
El documento U.S.-A-5.102.938 se refiere a composiciones que comprenden un disolvente orgánico inmiscible en agua o una mezcla de disolventes, y un prepolímero de poliuretano soluble en agua que tiene grupos isocianato terminales. Los disolventes inmiscibles con agua mostrados incluyen diversas cetonas y plastificantes. El prepolímero es reactivo en presencia de agua para formar una masa gelatinosa reticulada insoluble en agua que contiene agua que tiene un alto grado de elasticidad. No se indica que haya que evitar los disolventes tradicionales tales como NMP durante la preparación de dispersiones de poliuretano acuosas.
Se desea que un proceso de fabricación de poliuretano mejorado produzca menos dispersiones de poliuretano acuosas peligrosas que tengan un alto contenido de sólidos, un módulo bajo y otras propiedades mejoradas comparado con poliuretanos de la técnica anterior.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a
una composición para el cuidado personal que comprende una fase tópicamente aceptable junto con una dispersión de poliuretano que puede obtenerse mediante el proceso que comprende:
(a) hacer reaccionar (1) al menos un poliisocianato que tiene una media de dos o más grupos isocianato, (2) al menos un compuesto que contiene hidrógeno activo seleccionado entre polioles de poliéster, polioles de poliéter, polioles de policarbonato, polioles de polisiloxano, polioles de polisiloxano etoxilados y mezclas de los mismos, y (3) al menos un compuesto potenciador de la dispersabilidad en agua que tiene al menos un grupo hidrófilo, iónico o potencialmente iónico, para formar un prepolímero terminado en isocianato; y
(b) posteriormente (1) dispersar dicho prepolímero en agua, y (2) prolongar la cadena de dicho prepolímero por reacción con al menos uno de agua, poliamina inorgánica u orgánica que tiene una media de 2 o más grupos amina primarios y/o secundarios o combinaciones de los mismos;
donde una cantidad eficaz de al menos un plastificante se introduce en la reacción en cualquier momento durante la formación del prepolímero y dicho plastificante se usa posteriormente en lugar de otros diluyentes o disolventes orgánicos.
Las realizaciones preferidas de la invención resultan evidentes a partir de las reivindicaciones adjuntas.
Las dispersiones de poliuretano acuosas se preparan usando un plastificante como un diluyente prepolimérico para sustituir sustancialmente o completamente los diluyentes de la técnica anterior tales como N-2-metil-pirrolidona (NMP). Dichas dispersiones son menos peligrosas, tienen mayor contenido de sólidos y producen artículos que tienen un menor módulo y otras propiedades mejoradas comparadas con artículos preparados a partir de dispersiones preparadas usando los diluyentes prepoliméricos de la técnica anterior.
Las composiciones prepoliméricas de prolongación de cadena se denominan convenientemente poliuretanos porque contienen grupos uretano. Pueden describirse con mayor precisión como poli(uretano/urea)s si el compuesto que contiene hidrógeno activo es un poliol, o como poliureas si el compuesto que contiene hidrógeno activo es una poliamida. Los especialistas en la técnica entienden bien que "poliuretanos" es un término genérico usado para describir polímeros obtenidos haciendo reaccionar isocianatos con al menos un compuesto que contiene hidroxilo, un compuesto que contiene amina o una mezcla de los mismos. Los especialistas en la técnica entienden bien también que los poliuretanos pueden incluir también alofanato, biuret, carbodiimida, oxazolidinilo, isocianurato, uretdiona y otras uniones además de uniones uretano y urea.
Como se usa en este documento, el término "% en peso" significa el número de partes en peso de monómero por 100 partes en peso de polímero, o el número de partes en peso de ingrediente por 100 partes en peso de una composición de guante, de cuidado personal u otro tipo de composición.
Poliisocianatos
Los poliisocianatos adecuados tienen una media de dos o más grupos isocianato, preferiblemente una media de dos a cuatro grupos isocianato e incluyen poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos, aralifáticos y aromáticos, usados solos o en mezclas de dos o más. Los diisocianatos son los más preferidos.
Los ejemplos específicos de poliisocianatos alifáticos adecuados incluyen diisocianatos de alfa,omega-alquileno que tienen de 5 a 20 átomos de carbono tales como, hexametilen-1,6-diisocianato, diisocianato de 1,12-dodecano, 2,2,4-trimetil-hexametilen diisocianato, 2,4,4-trimetil-hexametilen diisocianato, 2-metil-1,5-pentametilen diisocianato y similares. Pueden usarse poliisocianatos que tienen menos de 5 átomos de carbono aunque son menos preferidos debido a su alta volatilidad y toxicidad. Los poliisocianatos alifáticos preferidos incluyen hexametilen-1,6-diisocianato, 2,2,4-trimetil-hexametilen-diisocianato, y 2,4,4-trimetil-hexametilen-diisocianato.
Los ejemplos específicos de poliisocianatos cicloalifáticos adecuados incluyen diisocianato de diciclohexilmetano, (disponible en el mercado como Desmodur^{TM} W de Bayer Corporation), diisocianato de isoforona, diisocianato de 1,4-ciclohexano, 1,3-bis-(isocianatometil) ciclohexano y similares. Los poliisocianatos cicloalifáticos preferidos incluyen diisocianato de diciclohexilmetano y diisocianato de isoforona.
Los ejemplos específicos de poliisocianatos aralifáticos adecuados incluyen diisocianato de m-tetrametil xilileno, diisocianato de p-tetrametil xilileno, diisocianato de 1,4-xilileno, diisocianato de 1,3-xilileno y similares. Un poliisocianato aralifático preferido es diisocianato de tetrametil xilileno.
Los ejemplos de poliisocianatos aromáticos adecuados incluyen metano-bis-(4-fenil isocianato), diisocianato de tolueno, sus isómeros, diisocianato de naftaleno y similares. Un poliisocianato aromático preferido es diisocianato de tolueno.
Pueden usarse otros poliisocianatos sustituidos en todo o en parte para obtener propiedades similares, aunque reducirán ciertas cualidades del polímero. Por ejemplo, el diisocianato de tetrametil xilileno (TMXDI) disminuye la resistencia a tracción y metilen bis-(4-ciclohexilisocianato) (H_{12}MDI) y metilen bis-(4-fenilisocianato) (MDI) aumenta el módulo. El diisocianato tolueno (TDI) puede funcionar en la presente invención si no se requieren propiedades de amarilleo. Se ha descubierto que TMXDI y H_{12}MDI son adecuados para aplicaciones de cuidado personal en las que se desea un módulo mayor.
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Compuestos que Contienen Hidrógeno Activo
La expresión "que contiene hidrógeno activo" se refiere a compuestos que son una fuente de hidrógeno activo y que puede reaccionar con grupos isocianato mediante la siguiente reacción: -NCO + H - X \rightarrow - NH - C(= O) - X. Dichos compuestos típicamente varían ampliamente en peso molecular de 50 a 10.000 Dalton. Se prefieren compuestos de alto peso molecular. La expresión "alto peso molecular" significa compuestos que tienen pesos moleculares de 500 a 10.000 Dalton, preferiblemente de 500 a 6.000 Dalton. Los ejemplos de compuestos que contienen hidrógeno activo adecuados incluyen polioles y poliaminas.
El término "poliol" denota cualquier producto de alto peso molecular, típicamente se refiere a un poliol de cadena larga, que tiene un hidrógeno activo que puede hacerse reaccionar e incluye materiales que tienen una media de aproximadamente dos o más grupos hidroxilo por molécula. Dichos polioles de cadena larga que pueden usarse en la presente invención incluyen polioles poliméricos superiores tales como polioles de poliéster y polioles de poliéter, así como polihidroxi poliéster amidas, policaprolactonas que contienen hidroxilo, interpolímeros acrílicos que contienen hidroxilo, epoxis que contienen hidroxilo, polialquilen éter polioles, polihidroxi policarbonatos, polihidroxi poliacetales, polihidroxi politioéteres, polioles de polisiloxano, polioles de polisiloxano etoxilados, polioles de polibutadieno, y similares, y mezclas de los mismos. Los polioles de poliéster, polioles de poliéter, polioles de policarbonato, polioles de polisiloxano y polioles de polisiloxano etoxilados son los preferidos.
Los polioles de poliéster típicamente son productos de esterificación preparados haciendo reaccionar ácidos policarboxílicos orgánicos o sus anhídridos con un exceso estequiométrico de un diol. Los ejemplos de polioles adecuados para usar en la reacción incluyen adipatos de poliglicol, polioles de polietilen tereftalato, polioles de policaprolactona, polioles ortoftálicos, polioles sulfonatados, y similares, y mezclas de los mismos.
Los dioles usados en la preparación de polioles de poliéster incluyen alquilenglicoles, etilenglicol, 1,2- y 1,3-propilenglicoles, 1,2-, 1,3-, 1,4-, y 2,3-butilenglicoles, hexano dioles, neopentil glicol, 1,6-hexanodiol, 1,8-octanodiol y otros glicoles tales como bisfenol-A, ciclohexano diol, ciclohexano dimetanol (1,4-bis-hidroximetilciclohexano), 2-metil-1,3-propanodiol, 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, polietilenglicol, dipropilenglicol, polipropilenglicol, dibutilenglicol, polibutilenglicol, caprolactona diol, dimerato diol, bisfenoles hidroxilados, poliéter glicoles, dioles halogenados, y similares, y mezclas de los mismos. Los dioles preferidos incluyen etilenglicol, butilenglicol, hexano diol y neopentil glicol.
Los ácidos carboxílicos adecuados usados en la preparación de polioles de poliéster incluyen ácidos dicarboxílicos y ácidos tricarboxílicos y anhídridos, por ejemplo, ácido maleico, anhídrido maleico, ácido succínico, ácido glutárico, anhídrido glutárico, ácido adípico, ácido subérico, ácido pimélico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido cloréndico, ácido 1,2,4-butano-tricarboxílico, ácido ftálico, los isómeros de ácido ftálico, anhídrido ftálico, ácido fumárico, ácidos grasos diméricos tales como ácido oleico, y similares, y mezclas de los mismos. Los ácidos policarboxílicos preferidos usados en la preparación de polioles de poliéster incluyen ácidos alifáticos o aromáticos dibásicos.
El poliol de poliéster preferido es un diol. Los dioles de poliéster preferidos incluyen poliéster diol del ácido hexano diol neopentil glicol adípico, por ejemplo, Piothane 67-3000 HNA (Panolam Industries) y Piothane 67-1000 HNA; así como poliéster dioles del anhídrido propilenglicol maleico del ácido adípico, por ejemplo Piothane 50-1000PMA; y dioles de poliéster del ácido hexano diol neopentil glicol fumárico, por ejemplo Piothane 67-500HNF. Otros dioles de poliéster preferidos incluyen Rucoflex® S1015-35, S1040-35, y S-1040-110 (RUCO Polymer Corp.).
Los dioles de poliéster pueden estar sustituidos en todo o en parte por los poliéter dioles. Los polioles de poliéter se obtienen de una manera conocida por la reacción de (A) los compuestos de partida que contienen átomos de hidrógeno reactivos, tales como agua o los dioles indicados para preparar los polioles de poliéster y (B) óxidos de alquileno, tales como óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de estireno, tetrahidrofurano, epiclorhidrina y mezclas de los mismos. Los poliéteres preferidos incluyen polipropilenglicol y copolímeros de polietilenglicol y polipropilenglicol. El uso de la serie Acclaim® tales como Acclaim® 3201 (Arco Chemical), dioles de poliéter mejorados con menor contenido de monool, no reduce la resistencia a tracción significativamente como los dioles de poliéter convencionales. Además, estos dioles de poliéter dan viscosidades del prepolímero significativamente menores, lo que permite una fabricación más fácil de poliuretanos de bajo módulo sin disolvente.
Los policarbonatos incluyen aquellos obtenidos a partir de la reacción de (A) dioles como 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, y similares, y mezclas de los mismos con (B) diarilcarbonatos tales como difenilcarbonato o fosgeno.
Los poliacetales incluyen los compuestos que pueden prepararse a partir de la reacción de (A) aldehídos, tales como formaldehído y similares, y (B) glicoles tales como dietilenglicol, trietilenglicol, 4,4'-dihidroxi-difenildimetilmetano etoxilado, 1,6-hexanodiol, y similares. Los poliacetales pueden prepararse también por la polimerización de acetales cíclicos.
Los dioles mencionados anteriormente útiles en la preparación de polioles de poliéster pueden usarse también como reactivos adicionales para preparar el prepolímero terminado en isocianato.
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En lugar de un poliol de cadena larga, puede usarse también una amina de cadena larga para preparar el prepolímero terminado en isocianato. Las aminas de cadena larga adecuadas incluyen poliéster amidas y poliamidas, tales como los condensados predominantemente lineales obtenidos a partir de la reacción de (A) ácidos carboxílicos polibásicos saturados e insaturados o sus anhídridos y (B) aminoalcoholes polivalentes saturados o insaturados, diaminas, poliaminas, y mezclas de los mismos.
Las diaminas y poliaminas están entre los compuestos preferidos útiles en la preparación de las amidas de poliéster y poliamidas mencionadas anteriormente. Las diaminas y poliaminas adecuadas incluyen 1,2-diaminoetano, 1,6-diaminohexano, 2-metil-1,5-pentanodiamina, 2,2,4-trimetil-1,6-hexanodiamina, 1,12-diaminododecano, 2-aminoetanol, 2-[(2-aminoetil)amino]-etanol, piperazina, 2,5-dimetilpiperazina, 1-amino-3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexano (isoforona diamina o IPDA), bis-(4-aminociclohexil)-metano, bis-(4-amino-3-metil-ciclohexil)-metano, 1,4-diaminociclohexano, 1,2-propilendiamina, hidrazina, urea, hidrazidas de aminoácido, hidrazidas de ácidos semicarbazidocarboxílicos, bis-hidrazidas y bis-semicarbazidas, dietilen triamina, trietilen tetramina, tetraetilen pentamina, pentaetilen hexamina, N,N,N-tris-(2-aminoetil)amina, N-(2-piperazinoetil)-etilendiamina, N,N'-bis-(2-aminoetil)-piperazina, N,N,N'tris-(2-aminoetil)etilendiamina, N-[N-(2-aminoetil)-2-aminoetil]-N'-(2-aminoetil)-piperazina, N-(2-aminoetil)-N'-(2-piperazinoetil)-etilendiamina, N,N-bis-(2-aminoetil)-N-(2-piperazinoetil)amina, N,N-bis-(2-piperazinoetil)-amina, polietilen iminas, iminobispropilamina, guanidina, melamina, N-(2-aminoetil)-1,3-propano diamina, 3,3'-diaminobencidina, 2,4,6-triaminopirimidina, polioxipropilen aminas, tetrapropilenpentamina, tripropilentetramina, N,N-bis-(6-aminohexil)amina, N,N'-bis-(3-aminopropil)etilendiamina, y 2,4-bis-(4'-aminobencil)-anilina, y similares, y mezclas de los mismos.
Las diaminas y poliaminas preferidas incluyen 1-amino-3-aminometil-3,5,5-trimetil-ciclohexano (isoforona diamina o IPDA), bis-(4-aminociclohexil)-metano, bis-(4-amino-3-metilciclohexil)-metano, etilendiamina, dietilen triamina, trietilen tetramina, tetraetilen pentamina y pentaetilen hexamina, y mezclas de los mismos. Otras diaminas y poliaminas adecuadas incluyen Jeffamine® D-2000 y D-4000 que son polipropilenglicoles terminados en amina, que se diferencian solo en el peso molecular, y que están disponibles en Huntsman Chemical Company.
Compuestos Potenciadores de la Dispersabilidad en Agua
Los poliuretanos generalmente son hidrófobos y no se dispersan en agua. Los compuestos potenciadores de la dispersabilidad en agua tienen al menos un grupo hidrófilo, iónico o potencialmente iónico, cuya presencia opcional en el polímero ayuda a la dispersión del poliuretano en agua y potencia la estabilidad de las dispersiones. Típicamente, un compuesto que lleva al menos un grupo hidrófilo o un grupo que puede hacerse hidrófilo (por ejemplo, mediante modificaciones químicas tales como neutralización) se incorpora a la cadena polimérica. Por ejemplo, los grupos aniónicos tales como grupos ácido carboxílico pueden incorporarse al prepolímero en una forma inactiva y activarse posteriormente mediante un compuesto formador de sal tal como una amina terciaria definida con más detalle posteriormente en este documento, para crear un prepolímero que tenga un número de ácido de 6 a 60. Otros compuestos potenciadores de la dispersabilidad en agua pueden hacerse reaccionar también en la estructura prepolimérica a través de uniones uretano o uniones urea, incluyendo unidades laterales o hidrófilas terminales óxido de etileno o ureido. La cantidad típica de compuesto potenciador de la dispersabilidad en agua es de hasta el 30% en peso, preferiblemente del 2% en peso al 20% en peso y más preferiblemente del 2% en peso al 10% en peso basado en el peso total del prepolímero.
Los grupos carboxilo preferidos para la incorporación al prepolímero terminado en isocianato se derivan de ácidos hidroxi-carboxílicos que tienen la fórmula general (HO)_{x}Q(COOH)_{y'} en la que Q es un radical hidrocarburo lineal o ramificado que contiene de 1 a 12 átomos de carbono y x e y son de 1 a 3. Los ejemplos de dichos ácidos hidroxi-carboxílicos incluyen ácido cítrico, ácido dimetilol propanoico (DMPA), ácido dimetilol butanoico (DMBA), ácido glicólico, ácido láctico, ácido málico, ácido dihidroximálico, ácido dihidroxitartárico, y similares, y mezclas de los mismos. Los ácidos dihidroxi-carboxílicos son más preferidos, siendo el ácido dimetilolpropanoico (DMPA) el más preferido de todos.
Otros compuestos potenciadores de la dispersabilidad en agua adecuados incluyen ácido tioglicólico, ácido 2,6-dihidroxibenzoico, ácido sulfoisoftálico, polietilenglicol, y similares, y mezclas de los mismos.
Incluso usando un plastificante como diluyente, el prepolímero debería prepararse de manera que minimice su viscosidad resultante. El contenido de ácido del compuesto potenciador de la dispersabilidad en agua, si estuviera presente, (junto con la proporción de NCO a hidrógeno activo como se explica con más detalle a continuación) es una consideración para la producción de un prepolímero de baja viscosidad. Los números de ácido altos conducirán a una mayor viscosidad. El intervalo preferido de diol que contiene carboxilo o compuesto potenciador de dispersabilidad en agua para preparar guantes quirúrgicos es del 2% en peso al 4% en peso del prepolímero total es decir excluyendo el plastificante. La cantidad usada se aproximará al 2% en peso según la estructura se hace más hidrófila y con mayores concentraciones de diol de poliéter. Cuando la estructura se hace más hidrófoba, como con los sistemas basados en poliéster, el contenido de ácido necesario para la dispersión se aproximará al 3-4% en peso.
Catalizadores
La formación del prepolímero terminado en isocianato puede conseguirse sin usar un catalizador. Sin embargo, se prefiere un catalizador en algunos casos. Los ejemplos de catalizadores adecuados incluyen octoato estannoso, dilaurato de dibutil estaño y compuestos de amina terciaria tales como trietil amina y bis-(dimetilaminoetil) éter, compuestos de morfolina tales como \beta,\beta'-dimorfolinodietil éter, carboxilatos de bismuto, carboxilatos de cinc y bismuto, cloruro de hierro (III), octoato potásico, acetato potásico y DABCO® (biclicloamina) de Air Products. El catalizador preferido es FASCAT® 2003 de Elf Atochem North America. La cantidad de catalizador usada es típicamente de 5 a 200 partes por millón del peso total de reactivos prepoliméricos.
Plastificantes
El poliuretano se prepara en presencia de un plastificante que actúa como diluyente para hacer que la viscosidad de la dispersión de poliuretano sea suficientemente baja para procesarlo. El plastificante puede añadirse en cualquier momento durante la preparación del prepolímero o antes de que el prepolímero se disperse en agua, por ejemplo, por separado o como una mezcla con uno o más componentes de reacción antes de la preparación del prepolímero.
El uso de un plastificante como diluyente sirve para numerosas funciones importantes. En primer lugar, se evita o reduce el uso de otros diluyentes (tales como NMP y similares), y disolventes (tales como acetona y similares), junto con peligros relacionados con el fuego, polución y toxicidad u otros diluyentes y disolventes. El plastificante se usa sustancialmente en lugar de dichos diluyentes y disolventes orgánicos y más preferiblemente completamente en lugar de dichos otros diluyentes y disolventes orgánicos. La cantidad máxima de dichos otros diluyentes y disolventes orgánicos típicamente es menor del 20% en peso, preferiblemente menor del 10% en peso, más preferiblemente menor del 5% en peso y más preferiblemente aún es del 0% en peso del peso total del prepolímero. Además, el contenido de sólidos del producto final se aumenta, ya que el plastificante permanece en el producto final y no requiere un proceso de purificación del producto oneroso. Además, ocurre la mezcla íntima del plastificante, evitando por lo tanto o reduciendo problemas que pueden ocurrir con la adición de plastificante en cualquier momento después de que el prepolímero se disperse en agua, tal como estratificación y sangrado. (La estratificación y sangrado pueden ocurrir cuando un plastificante se añade después de la dispersión del prepolímero en agua; el plastificante típicamente no se mezcla bien y se separa de la composición). Se potencia también la resistencia a humedad de los poliuretanos de esta invención, ya que el plastificante mezclado íntimamente es hidrófobo y tiende a una hidrólisis lenta, especialmente de poliuretanos basados en poliéster.
Los plastificantes se seleccionan para usar en esta invención de acuerdo con parámetros tales como compatibilidad con el poliuretano particular y propiedades deseadas de la composición final. Por ejemplo, los plastificantes de poliéster tienden a ser más compatibles con poliuretanos basados en poliéster. Los plastificantes reactivos pueden usarse de manera que reaccionen con la funcionalidad de los ingredientes. Por ejemplo, los grupos epoxi pueden estar presentes en plastificantes reactivos que reaccionan con otros compuestos tales como compuestos aminados e hidroxilados respectivamente. Los grupos etilénicamente insaturados pueden estar presentes en plastificantes reactivos que reaccionan con compuestos que tienen insaturación etilénica. Los plastificantes pueden seleccionarse también para conferir propiedades particulares tales como retardo de llama a los poliuretanos, o para potenciar propiedades particulares tales como humectación, emulsión, acondicionamiento y absorción UV en aplicaciones finales de cuidado personal. Los plastificantes típicamente se usan para aplicaciones de cuidado personal en cantidades del 5 al 25% en peso basado en el peso del prepolímero. La cantidad óptima de plastificante se determina de acuerdo con la aplicación particular como saben bien los especialistas en la técnica.
Los plastificantes adecuados incluyen derivados éster de dichos ácidos y anhídridos, tales como ácido adípico, ácido azelaico, ácido benzoico, ácido cítrico, ácidos diméricos, ácido fumárico, ácido isobutírico, ácido isoftálico, ácido láurico, ácido linoleico, ácido maleico, anhídrido maleico, ácido melísico, ácido mirístico, ácido oleico, ácido palmítico, ácido fosfórico, ácido ftálico, ácido ricinoleico, ácido sebácico, ácido esteárico, ácido succínico, ácido 1,2-bencenodicarboxílico, y similares, y mezclas de los mismos. También son adecuados aceites epoxidados, derivados de glicerol, derivados de parafina, derivados de ácido sulfónico, y similares, y mezclas de los mismos y con los derivados mencionados anteriormente. Los ejemplos específicos de dichos plastificantes incluyen adipato de dietilhexilo, adipato de heptil nonilo, adipato de diisodecilo, poliésteres de de ácido adípico comercializados por Solutia como la serie Santicizer, adipato de dicaprilo, azelato de dimetilo, dibenzoato de dietilenglicol y dibenzoato de dipropilenglicol (tales como ésteres K-Flex® de Kalama Chemical), dibenzoato de polietilenglicol, monoisobutirato benzoato de 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, diisobutirato de 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, metil (o etil, o butil) ftalil etil glicolato, citrato de trietilo, fumarato de dibutilo, diisobutirato de 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, laurato de metilo, linoleato de metilo, maleato de di-n-butilo, trimelitato de tricaprilo, trimelitato de heptil nonilo, trimelitato de triisodecilo, trimelitato de triisononilo, miristato de isopropilo, oleato de butilo, palmitato de metilo, fosfato de tricresilo, ftalato de dimetilo, ftalato de dietilo, ftalato de dibutilo, ftalato de diisobutilo, ftalato de di-2-etilhexilo, ftalato de octil decilo, ftalato de diisodecilo, ftalato de heptil nonilo, ftalato de diundecilo, ftalato de tridecilo, ftalato de diciclohexilo, ftalato de difenilo, ftalatos de butil bencilo tales como el n-butilbencil éster de ácido o-ftálico, ftalato de isodecil bencilo, ftalato de alquil (C_{7}/C_{9}) bencilo, ftalato de dimetoxietilo, ftalato de 7-(2,6,6,8-tetrametil-4-oxa-3-oxo-nonil) bencilo, sebacato de di-2-etilhexilo, ricinoleato de butilo, sebacato de dimetilo, estearato de metilo, succinato de dietilo, el butil fenilmetil éster del ácido 1,2-benzenodicarboxílico, aceite de semilla de lino epoxidado, triacetato de glicerol, cloroparafinas que tienen de aproximadamente el 40% a aproximadamente el 70% de Cl o p-toluenosulfonamida, N-etil p-tolueno sulfonamida, N-ciclohexil p-tolueno sulfonamida, resina sulfonamida-formaldehído y mezclas de los mismos. Otros plastificantes adecuados conocidos por los especialistas en la técnica incluyen aceite de ricino, condensado de petróleo aromático, terfenilos parcialmente hidrogenados, plastificantes de silicona tales como ésteres de dimeticona copoliol, ésteres dimeticonol, carboxilatos de silicona, ésteres de guerbet y similares, solos o mezclados con otros plastificantes.
Los ésteres de dibenzoato son de particular interés en aplicaciones para cuidado personal como sustitutos de los componentes más peligrosos. Los ésteres de dibenzoato aumentan la flexibilidad de película y mejoran la resistencia de película seca a la humedad. Los ésteres de dibenzoato adecuados incluyen aquellos indicados en este documento así como los ésteres preferidos de ácido p-aminobenzoico (PABA), que se sabe que absorben radiación UV (ultravioleta) en la banda o región UVC del espectro. La radiación UV puede provocar con el tiempo arrugas, manchas provocadas por la edad e incluso cáncer de piel.
La radiación UV más dañina puede dividirse en tres bandas: UVA, UVB y UVC. UVA (de 320 a 400 nm) penetra por debajo de la dermis y daña las "sustancias elásticas" de la piel (tales como quemaduras solares o bronceado). UVB (280-320 nm) típicamente es la forma más destructiva de radiación UV que se cree que es la principal causa de quemaduras solares y se sabe que provoca cáncer de piel. UVC (de 200 a 280 nm) es la más corta y más energética, y probablemente más dañina que UVB aunque se filtra en gran medida por la capa ozono y se evita que alcance la superficie de la tierra. La banda UVC es filtrada por la capa de ozono de manera que no alcanza la superficie de la tierra tan fácilmente como las otras dos bandas descritas a continuación. Los plastificantes pueden ser eficaces en productos de cuidado personal junto con los filtros solares descritos posteriormente en este documento para reducir la exposición a radiación en todas las bandas UV.
Los ejemplos de plastificantes reactivos adecuados incluyen composiciones y mezclas que tienen insaturación etilénica tales como trimelitato de trialilo (TATM), Stepanol PD-200LV (una mezcla de (1) aceite insaturado y (2) producto de reacción de diol de poliéster de ácido o-ftálico y dietilenglicol de Stepan Company) y similares, y mezclas de los mismos. Otros plastificantes reactivos adecuados incluyen plastificantes epoxidados incluyendo ciertos glicidil ésteres monofuncionales y polifuncionales tales como el modificador Heloxy® 505 (poliglicidil éter de aceite de ricino) y el modificador Heloxy® 71 (diglicidil éter de ácido dimérico) de Shell Chemical Company, y similares, y mezclas de los mismos.
Los ejemplos de plastificantes humectantes, emulsionantes y acondicionadores adecuados incluyen ésteres de fosfato de alcohol graso alcoxilado tales como oleth-2 fosfato, oleth-3 fosfato, oleth-4 fosfato, oleth-10 fosfato, oleth-20 fosfato, ceteth-8 fosfato, ceteareth-5 fosfato, ceteareth-10 fosfato, PPG ceteth-10 fosfato y mezclas de los mismos.
Proporciones Prepoliméricas de Isocianato a Hidrógeno Activo
Como se ha indicado anteriormente, incluso con el uso de un plastificante como diluyente, el prepolímero debería prepararse de manera que se minimice su viscosidad resultante. En polímeros puros (sin disolvente) y en solución, la viscosidad se determina en gran medida por el peso molecular del polímero. Para minimizar el peso molecular de un prepolímero terminado, puede usarse una proporción de NCO a hidrógeno activo de 2/1. De esta manera, las proporciones de diol o amina se terminan esencialmente mediante especies diisocianato, dejando un prepolímero terminado en isocianato de una viscosidad relativamente baja. Al reducirse la proporción de NCO a hidrógeno activo de un prepolímero, la viscosidad resultante aumenta drásticamente. Se reconoce que los materiales sin diluyente pueden prepararse a proporciones menores de 2/1 de NCO a hidrógeno activo, aunque se hacen más difíciles de procesar, bombear, agitar y similares. También, serán necesarios altas temperaturas para trabajar con dicho prepolímero, lo que aumenta la probabilidad de reacciones secundarias indeseables.
Según aumenta la proporción de NCO a hidrógeno activo de un prepolímero por encima de 2/1, el peso molecular se limitará a la proporción 2/1, aunque el exceso de diisocianato funcionará como diluyente, reduciendo adicionalmente la viscosidad. Aunque este es un efecto deseado, que aumenta la proporción de NCO a hidrógeno activo por encima de 2/1, puede tener también efectos negativos. Cuando aumenta el contenido de isocianato de un poliuretano, aumenta la dureza o módulo del poliuretano junto con el límite de fluencia. Esto es indeseable para producir un polímero "de tipo caucho". También, cuando un exceso de diisocianato (obtenido usando una proporción de NCO a hidrógeno activo mucho mayor de 2/1) se introduce en una dispersión y esta dispersión se prolonga después con una amina primaria (o secundaria), pueden formarse poliureas de alto peso molecular. Estos materiales no son fácilmente dispersables, aunque controlando la proporción en el intervalo próximo a 2/1, los resultados serán mucho más satisfactorios. Si se usa un exceso de isocianato, el resultado puede ser geles o textura arenosa en una película moldeada, y sedimento en la dispersión. Esto puede conducir a películas debilitadas que tienen una mala apariencia. Por estas razones, se prefieren proporciones de NCO a hidrógeno activo de 1,4/1 a 2/1 para preparar guantes quirúrgicos, siendo más preferidas las proporciones de 1,5/1 a 1,8/1.
Neutralización del Prepolímero
La neutralización opcional del prepolímero que tiene grupos carboxilo colgantes convierte los grupos carboxilo en aniones carboxilato, teniendo de esta manera un efecto potenciador de la dispersabilidad en agua. Los agentes de neutralización adecuados incluyen aminas terciarias, hidróxidos metálicos, hidróxidos de amonio, fosfinas y otros agentes bien conocidos por los especialistas en la técnica. Las aminas terciarias se prefieren e incluyen trietilamina (TEA) que se prefiere para preparar guantes quirúrgicos, así como dimetiletanolamina (DMEA), N-metil morfolina y mezclas de las mismas. Se reconoce que pueden usarse aminas primarias o secundarias en lugar de aminas terciarias, si están suficientemente impedidas para evitar la interferencia con ciertos procesos de prolongación de cadena.
Prolongadores de Cadena
Como prolongador de cadena, al menos uno de agua, poliamina inorgánica u orgánica que tiene una media de dos o más grupos amina primarios y/o secundarios, o combinaciones de los mismos es adecuado para usar en la presente invención. Las aminas orgánicas adecuadas para usar como prolongador de cadena incluyen dietilentriamina (DETA) etilendiamina (EDA), meta-xililendiamina (MXDA), aminoetil etanolamina (AEEA), y 2-metil pentano diamina. También son adecuados para la práctica en la presente invención propilendiamina, butilendiamina, hexametilendiamina, ciclohexilendiamina, fenilendiamina, tolilendiamina, 3,3-triclorobencideno, 4,4'-metilen-bis-(2-cloroanilina), 3,3-dicloro-4,4-diamino difenilmetano, y mezclas de los mismos. Otras aminas inorgánicas adecuadas incluyen hidrazina, hidrazinas sustituidas y productos de reacción de hidrazina. La hidrazina es preferida y más preferiblemente se usa como una solución en agua. La cantidad de prolongador de cadena típicamente varía de 0,5 a 0,95 equivalentes basado en el isocianato disponible.
Ramificación del Polímero
Un cierto grado de ramificación del polímero puede ser beneficioso aunque no es necesario para mantener una alta resistencia a tracción y mejorar la resistencia de formación permanente por fatiga - es decir, recuperación a o cerca de su longitud original después de estirarlo. Este grado de ramificación puede conseguirse durante la etapa de prepolímero o la etapa de prolongación. Para el ramificado durante la etapa de prolongación, se prefiere el prolongador de cadena DETA, aunque pueden usarse también otras aminas que tienen una media de aproximadamente dos o más grupos amina primarios y/o secundarios. Para la ramificación durante la etapa de prepolímero, se prefiere usar trimetilol propano (TMP) y otros polioles que tienen una media de aproximadamente dos o más grupos hidroxilo. Cuando se usan, los monómeros ramificados pueden estar presentes en cantidades del 0,5% en peso al 4% en peso de la estructura polimérica. Preferiblemente el grado requerido de ramificación necesario se obtiene durante la etapa de prolongación de cadena en lugar de durante la etapa de prepolímero. Por otro lado, la alta viscosidad del prepolímero resultante de la ramificación puede dar como resultado un manejo más difícil durante la etapa de prolongación.
Otros Aditivos para la Preparación de Dispersiones
Pueden usarse otros aditivos bien conocidos por los especialistas en la técnica para ayudar en la preparación usada en las dispersiones de la invención. Dichos aditivos incluyen tensioactivos, estabilizantes, desespumantes, agentes antimicrobianos, antioxidantes y similares.
Visión de Conjunto de la Solicitudes
Pueden usarse plastificantes reactivos como se ha descrito anteriormente en este documento para sustituir a los plastificantes al menos parcialmente en aplicaciones en las que un módulo bajo no es importante o no es tan importante como en recubrimientos duros que no son de caucho para uñas.
Aditivos tales como activadores, agentes de curado, estabilizadores como Stabaxol P200 e IGEPAL CO630, colorantes, pigmentos, agentes de neutralización, agentes de coagulación tales como nitrato cálcico, agentes de coalescencia tales como di(propilenglicol) metil éter (DPM), ceras, agentes de deslizamiento y liberación, agentes antimicrobianos, tensioactivos tales como Pluronic F68-LF y tensioactivos de silicona, antioxidantes, estabilizadores UV, antiozonantes y similares, pueden añadirse opcionalmente según sea apropiado durante el procesado de las dispersiones de esta invención en productos acabados como saben bien los especialistas en la técnica. Las aplicaciones incluyen productos para cuidado personal tales como cuidado de la piel, cuidado del cabello y productos para el cuidado de las uñas y similares.
Aplicaciones para Cuidado Personal
Las dispersiones de poliuretano acuosas de la presente invención son deseables en composiciones para cuidado personal debido a las percepciones negativas del cliente respecto a la presencia de NMP, especialmente en productos para el cuidado de la piel tales como cosméticos. Las dispersiones de poliuretano acuosas pueden usarse como formadores de película en formulaciones de cuidado personal para proporcionar propiedades deseables tales como las siguientes: resistencia a agua o humedad, lustre, mejor dispersibilidad de los compuestos bronceadores activos y similares. Dichas dispersiones pueden incorporarse a productos de cuidado personal tales como productos para el cuidado diario de la piel (cosméticos, bálsamos labiales, humectantes, máscara para pestañas, pintalabios, bronceadores y similares), así como productos para el cuidado de las uñas, productos para el cuidado del cabello y similares. Dichos productos para el cuidado personal pueden ser lociones, geles, pulverizadores, barras, líquidos comprimidos, suspensiones líquidas y similares.
Las composiciones para el cuidado personal pueden incluir las dispersiones de poliuretano acuosas de esta invención, mezcladas y opcionalmente reaccionadas adicionalmente con una fase tópicamente aceptable. La expresión "fase tópicamente aceptable" significa cualquier combinación de ingredientes líquidos o sólidos opcionales adecuados para una composición para el cuidado personal deseada en combinación con (y a menudo que se han hecho reaccionar con) las dispersiones de poliuretano acuosas plastificadas descritas posteriormente en este documento. Dichos ingredientes opcionales pueden comprender uno o más de una amplia variedad de componentes bien conocidos por los especialistas en la técnica, tales como quelantes, acondicionadores, diluyentes, fragancias, humectantes para la piel o acondicionadores del cabello, lubricantes, barreras para la humedad/emolientes, neutralizadores, opacificantes, activos farmacéuticos, conservantes, disolventes, adyuvantes de dispersión, bronceadores, tensioactivos, polímeros acondicionadores, vitaminas, modificadores de viscosidad/emulsionantes y similares, así como otros numerosos componentes opcionales para potenciar y mantener las propiedades de las composiciones para cuidado personal. Los ejemplos de composiciones para el cuidado de la piel que utilizan dichos componentes incluyen aquellos de los documentos U.S.-A- 5.073.372, 5.380.528, 5.599.549, 5.874.095, 5.883.085, 6.013.271, 5.948.416. Dichos componentes se describen también con detalle en referencias bien conocidas tales como Mitchell C. Schlossman, The Chemistry and Manufacture of Cosmetics, Volúmenes I y II, Allured Publishing Corporation, 2000.
Los quelantes adecuados incluyen EDTA, (ácido etilendiaminotetraacético) y sales del mismos tales como EDTA disódico, ácido cítrico y sales de los mismos, ciclodextrinas, y similares, y mezclas de los mismos. Dichos quelantes típicamente comprenden del 0,001% al 3% en peso, preferiblemente del 0,01% en peso al 2% en peso y más preferiblemente del 0,01% en peso al 1% en peso del peso total de las composiciones para cuidado personal de la presente invención.
Puede usarse un diluyente tal como agua (a menudo desionizada) y típicamente comprende del 5% en peso al 99% en peso, y preferiblemente del 20% en peso al 99% en peso del peso total de las composiciones para cuidado personal de la presente invención.
Los humectantes para la piel y/o acondicionadores para cabello adecuados incluyen alantoína; ácido pirrolidonacarboxílico y sus sales; ácido hialurónico y sus sales; ácido sórbico y sus sales; urea; lisina, arginina, cistina, guanidina y otros aminoácidos; alcoholes polihidroxi tales como glicerina, propilenglicol, hexilenglicol, hexanotriol, etoxidiglicol, dimeticona copoliol, y sorbitol, y los ésteres de los mismos; polietilenglicol; ácido glicólico y sales glicolato (por ejemplo, amonio y alquil amonio cuaternario); ácido láctico y sales lactato (por ejemplo, amonio y alquil amonio cuaternario); azúcares y almidones; azúcar y derivados de almidón (por ejemplo, glucosa alcoxilada); D-pantenol; lactamida monoetanolamina; acetamida monoetanolamina; y similares, y mezclas de los mismos. Los humectantes preferidos incluyen los dioles C_{3}-C_{6} y trioles tales como glicerina, propilenglicol, hexilenglicol, hexanotriol, y similares, y mezclas de los mismos. Dichos humectantes adecuados típicamente comprenden del 1% en peso al 10% en peso, preferiblemente del 2% en peso al 8% en peso y más preferiblemente del 3% en peso al 5% en peso del peso total de las composiciones para el cuidado personal de la presente invención.
Los lubricantes adecuados incluyen siliconas volátiles tales como polidimetilsiloxanos cíclicos o lineales y similares. El número de átomos de silicio en las siliconas cíclicas preferiblemente es de 3 a 7 y más preferiblemente de 4 o 5. Las siliconas volátiles ejemplares, tanto cíclicas como lineales están disponibles en Dow Corning Corporation como fluidos Dow Corning 344, 345 y 200; Union Carbide como Silicone 7202 y Silicona 7158; y Stauffer Chemical como as SWS-03314.
Las siliconas volátiles lineales típicamente tienen viscosidades de menos de 5 mPa\cdots (cP) a 25ºC, mientras que las siliconas volátiles cíclicas típicamente tienen viscosidades de menos de 10 mPa\cdots (cP) a 25ºC. "Volátil" significa que la silicona tiene una presión de vapor medible. Puede encontrarse una descripción de siliconas volátiles en Todd and Byers, "Volatile Silicone Fluids for Cosmetics", Cosmetics and Toiletries, Vol. 91, enero 1976, pág. 27-32. Otros lubricantes adecuados incluyen gomas de polidimetilsiloxano, aminosiliconas, fenilsiliconas, polidimetil siloxano, polidietilsiloxano, polimetilfenilsiloxano, gomas de polidimetilsiloxano, gomas de polifenil metil siloxano, amodimeticona, trimetilsiloxiamodimeticona, gomas de difenil-dimetil polisiloxano, y similares. Pueden usarse también mezclas de lubricantes. Dichos lubricantes adecuados típicamente comprenden del 0,10% en peso al 15% en peso, preferiblemente del 0,1% en peso a 10% en peso y más preferiblemente del 0,5% en peso al 5% en peso del peso total de las composiciones para cuidado personal de la presente invención.
Las barreras para humedad y/o emolientes adecuados incluyen aceite mineral; ácido esteárico, alcoholes grasos tales como alcohol cetílico, alcohol cetearílico, alcohol miristílico, alcohol behenílico, y alcohol laurílico; acetato de cetilo en alcohol lanolina acetilado, benzoato de isostearilo, maleato de dicaprilo, triglicérido caprílico y cáprico; petrolato, lanolina, manteca de cacao, manteca de karité, cera de abejas y ésteres de los mismos; ésteres de alcohol graso etoxilado tales como ceteareth-20, oleth-5 y ceteth-5; aceite o glicéridos de aguacate; aceite o glicéridos de sésamo; aceite o glicéridos de cartamo, aceite o glicéridos de girasol, aceites de semillas botánicas, aceites de silicona volátiles, emolientes no volátiles, y similares, y mezclas de los mismos. Los emolientes no volátiles adecuados incluyen ésteres de ácido graso y alcohol graso, hidrocarburos muy ramificados, y similares, y mezclas de los mismos. Dichos ésteres de ácido graso y alcohol graso incluyen oleato de decilo, estearato de butilo, miristato de miristilo, estearoilestearato de octildodecilo, octilhidroxiestearato, adipato de diisopropilo, miristato de isopropilo, palmitato de isopropilo, palmitato de etil hexilo, benzoato de alcohol isodecil neopentanoato C_{12}-C_{15}, dietil hexil maleato, butil éter de PPG-14 y propionato de miristil éter de PPG-2, octanoato de cetearilo, y similares, y mezclas de los mismos. Los hidrocarburos altamente ramificados adecuados incluyen isohexadecano, y similares, y mezclas de los mismos. Dichas barreras para humedad y/o emolientes adecuados, solos o en combinación, comprenden típicamente del 1% en peso al 20% en peso, preferiblemente del 2% en peso al 15% en peso y más preferiblemente del 3% en peso al 10% en peso del peso total de las composiciones de cuidado personal de la presente invención.
Los neutralizadores adecuados incluyen trietanolamina, aminometil propanol, hidróxido de amonio, hidróxido sódico, otros hidróxidos alcalinos, boratos, fosfatos, pirofosfatos, cocamina, oleamina, diisopropanolamina, diisopropil amina, dodecilamina, PEG-15 cocamina, morfolina, tetraquis(hidroxipropil)etilendiamina, triamilamina, trietanolamina, trietilamina, trometamina, (2-Amino-2-Hidroximetil-1,3-propanodiol), y similares, y mezclas de los mismos. Dichos neutralizadores adecuados típicamente comprenden del 0% en peso al 3% en peso, preferiblemente del 0,01% en peso al 2% en peso y más preferiblemente del 0,1% en peso al 1% en peso del peso total de las composiciones de cuidado personal de la presente invención.
Los opacificantes adecuados incluyen ésteres de ácido graso glicol; ésteres de ácido graso alcoxilados; alcoholes de ácido graso, ácidos grasos hidrogenados, ceras y aceites; caolín, silicato de magnesio, dióxido de titanio, sílice, y similares, y mezclas de los mismos. Dichos opacificantes adecuados típicamente comprenden del 0,1% en peso al 8% en peso, preferiblemente del 0,5% en peso al 6% en peso y más preferiblemente del 1% en peso al 5% en peso del peso total de las composiciones para cuidado personal de la presente invención.
Los activos farmacéuticos adecuados útiles en la presente invención incluyen cualquier sustancia clínica, material o compuesto adecuado para administración tópica para inducir cualquier efecto local o sistémico deseado. Dichos activos incluyen, aunque sin limitación, antibióticos, agentes antivirales, analgésicos (por ejemplo ibuprofeno), ácido acetil salicílico, naproxeno y similares), antihistaminas, agentes antiinflamatorios, antipruríticos, antipiréticos, agentes anestésicos, agentes de diagnóstico, hormonas, antifúngicos, antimicrobianos, potenciadores del crecimiento cutáneo, moduladores de pigmento, antiproliferativos, antisoriáticos, retinoides, medicamentos anti-acné (por ejemplo, peróxido de benzoilo, azufre y similares), agentes antineoplásicos, agentes fototerapéuticos y queratolíticos (por ejemplo resorcinol, ácido salicílico y similares), y similares, y mezclas de los mismos. Dichos activos farmacéuticos comprenden típicamente del 0,1% en peso al 20% en peso del peso total de las composiciones de cuidado personal de la presente invención.
Los conservantes adecuados incluyen oxazolidina polimetoxi bicíclica, metilparabeno, propilparabeno, etilparabeno, butilparabeno, ácido benzoico y las sales de ácido benzoico, benciltriazol, DMDM hidantoína (conocido también como 1,3-dimetil-5,5-dimetil hidantoína), imidazolidinil urea, fenoxietanol, fenoxietilparabeno, metilisotiazolinona, metilcloroisotiazolinona, benzoisotiazolinona, triclosano, ácido sórbico, sales de ácido salicílico, y similares, y mezclas de los mismos. Dichos conservantes adecuados comprenden típicamente del 0,01% en peso al 1,5% en peso, preferiblemente del 0,1% en peso al 1% en peso y más preferiblemente del 0,3% en peso a aproximadamente el 1% en peso del peso total de las composiciones de cuidado personal de la presente invención.
Los adyuvantes de dispersión adecuados incluyen hidroxipropilmetilcelulosa, productos celulósicos modificados hidrófobamente, goma de xantano, goma de cassia, goma guar, goma de algarrobilla, copolioles de dimeticona de diversos grados de alcoxilación, nitruro de boro, talco, y similares, y mezclas de los mismos. Dichos adyuvantes de dispersión adecuados comprenden típicamente del 0,01% en peso al 5% en peso, preferiblemente del 0,1% en peso al 3% en peso y más preferiblemente del 0,1% en peso al 2,0% en peso del peso total de las composiciones para cuidado personal de la presente invención.
Los bronceadores adecuados pueden usarse en cantidades seguras y fotoprotectoramente eficaces en las composiciones para cuidado personal de la presente invención. Los bronceadores adecuados incluyen aquellos indicados en Segarin et al., Cosmetics Science and Technology, en el Capítulo VIII, páginas 1890 et. seq., así como 64 Fed. Reg. 27666-27693 (21 de mayo de 1999). Los agentes bronceadores adecuados específicos incluyen por ejemplo ácido p-aminobenzoico y sus sales y derivados (etil, isobutil, gliceril, ésteres; ácido p-dimetilaminobenzoico; 2-etilhexil-N,N-dimetilaminobenzoato); antranilatos (es decir, o-aminobenzoatos; metil, octil, amil, mentil, fenil, bencil, feniletil, linalil, terpinil, y ciclohexenil ésteres); salicilatos (octil, amil, fenil, bencil, mentil, gliceril, y dipropilenglicol ésteres); derivados de ácido cinnámico (etilhexil-p-metoxi; mentil y bencil ésteres, fenil cinnamonitrilo; piruvato de butil cinnamoílo); derivados de ácido dihidroxicinnámico (umbeliferona, metilumbeliferona, metilaceto-umbeliferona); derivados de ácido trihidroxicinámico (esculetina, metilesculetina, dafnetina, y los glucósidos, esculina y dafnina); hidrocarburos (difenilbutadieno, estilbeno); dibenzalacetona y benzalacetofenona; naftosulfonatos (sales sódicas de ácidos 2-naftol-3,6-disulfónico y 2-naftol-6,8-disulfónico); ácido dihidroxi-naftoico y sus sales o- y p-hidroxibifenildisulfonatos; derivados de cumarina (7-hidroxi, 7-metil, 3-fenil); diazoles (2-acetil-3-bromoindazol, fenil benzoxazol, metil naftoxazol, diversos benzotiazoles de arilo); sales de quinina (bisulfato, sulfato, cloruro, oleato, y tannato); derivados de quinolina (sales de 8-hidroxiquinolina, 2-fenil quinolina); benzofenonas sustituidas con hidroximetoxi; ácidos úrico y viloúrico; ácido tánnico y sus derivados (por ejemplo, hexaetiléter); (butil carbitil) (6-propil piperonil) éter; hidroquinona; benzofenonas (oxibenzona, sulisobenzona, dioxibenzona, benzoresorcinol, 2,2',4,4'-tetrahidroxibenzofenona, 2,2'-dihidroxi-4,4'-dimetoxibenzofenona, octabenzona, 4-isopropildibenzoilmetano; butilmetoxidibenzoilmetano; octocrileno; 4-isopropil-dibenzoilmetano; y derivados de alcanfor tales como metilbenciliden o benciliden alcanfor; y similares, y mezclas de los mismos. Otros bronceadores incluyen los bloqueadores solares inorgánicos tales como dióxido de titanio (dióxido de titanio micronizado 0,03 micrómetros), óxido de cinc, sílice, óxido y dióxido de hierro, y similares, y mezclas de los mismos entre sí y con los bronceadores orgánicos mencionados anteriormente. Sin limitarse a una teoría, se cree que estos materiales inorgánicos proporcionan un beneficio bronceador reflejando, dispersando y absorbiendo la radiación UV, visible e infrarroja dañina. Son particularmente útiles los bronceadores de etilhexil-p-metoxicinamato, salicilato de octilo y benzofenona, solos o como una mezcla en combinación con el bronceador físico dióxido de titanio.
Por "seguro y fotoprotector" se entiende una cantidad de bronceador suficiente para proporcionar fotoprotección cuando se aplica la composición, aunque no tanto como para provocar efectos secundarios tales como reacciones cutáneas. Los bronceadores adecuados típicamente comprenden del 0,5% en peso al 50% en peso, preferiblemente del 0,5% en peso al 30% en peso y más preferiblemente del 0,5% en peso al 20% en peso del peso total de las composiciones para cuidado de la piel de la presente invención. Las cantidades exactas variarán dependiendo del bronceador elegido y del factor de protección solar deseado (SPF).
SPF es una medida de fotoprotección usada habitualmente de un bronceador contra eritema. Este número proviene de otro parámetro que es la dosis eritemal mínima (MED). La MED se define como la dosis de exposición mínima a una longitud de onda especificada que suscitará una respuesta de eritema retrasada. La MED indica la cantidad de energía que alcanza la piel y la respuesta de la piel a la radiación. El SPF de un fotoprotector particular se obtiene dividiendo la MED de la piel protegida por la MED de la piel no protegida. Cuanto mayor sea el SPF más eficaz es el agente para prevenir las quemaduras solares. El valor de SPF dice cuanto tiempo más puede permanecer una persona al sol usando el bronceador (comparado con la misma persona con piel sin proteger) antes de que la persona experimente una MED. Por ejemplo, utilizando un bronceador con un SPF de 6, permitirá a un individuo permanecer al sol 6 veces más tiempo que antes de recibir la MED. Cuando aumenta el valor de SPF de un bronceador, existe una menor oportunidad para desarrollar el bronceado de la piel. Los productos bronceadores disponibles en el mercado tienen valores de SPF que varían de 2 a 50.
Los tensioactivos adecuados incluyen una amplia variedad de tensioactivos no iónicos, catiónicos, aniónicos y zwitteriónicos tales como los descritos en McCutcheon's Detergents and Emusifiers, North American Edition (1986), Allured Publishing Corporation; y en los documentos U.S.-A- 3.755.560, 4.421.769, 4.704.272, 4.741.855, 4.788.006, y 5.011.681. Los ejemplos de tensioactivos adecuados incluyen ésteres de silicona, alquil y aquenil sulfatos; alquil y alquenil sulfatos etoxilados (que tienen preferiblemente un grado medio de etoxilación de 1 a 10); tensioactivos de succinamato tales como alquilsulfosuccinamatos y ésteres de dialquilo de ácido sulfosuccínico; ésteres de ácido graso neutralizado de ácido isetiónico; y sulfonatos de alquilo y alquenilo tales como sulfonatos de olefina y beta-alcoxi alcano sulfonatos; y similares; los alquil y alquenil sulfatos y alquil y alquenil sulfatos etoxilados preferidos, tales como las sales sódicas y amónicas de sulfatos C_{12}-C_{18} y sulfatos etoxilados con un grado de etoxilación de 1 a 6, y más preferiblemente de 1 a 4, tales como lauril sulfato y laureth (3,0) sulfato sódico 3-dodecilaminopropionato; N-alquiltaurinas tales como las preparadas haciendo reaccionar dodecilamina con isetionato sódico de acuerdo con los contenidos del documento U.S.-A- 2.658.072; ácidos N-alquilo superior aspárticos tales como los producidos de acuerdo con los contenidos del documento U.S.-A- 2.438.091; y los productos comercializados con el nombre comercial "Miranol" y descritos en el documento U.S.-A- 2.528.378; y similares. Otros tensioactivos adecuados incluyen alquil (C_{6}-C_{22} y más preferiblemente C_{8}-C_{12}) anfoglicinatos; alquil (preferiblemente C_{6}-C_{22} y más preferiblemente C_{8}-C_{12}) anfopropionatos; y similares. También pueden usarse mezclas.
Los tensioactivos zwitteriónicos adecuados para usar en las presentes composiciones incluyen aquellos descritos ampliamente como derivados de compuestos alifático de amonio, fosfonio, y sulfonio cuaternarios, en los que los radicales alifáticos pueden ser de cadena lineal o ramificada y donde uno de los sustituyentes alifáticos contiene de 8 a 18 átomos de carbono y otro sustituyente contiene un grupo potenciador de la dispersabilidad en agua tal como carboxi, sulfonato, sulfato, fosfato, fosfonato, y similares. Las clases de zwitteriónicos incluyen alquil amino sulfonatos, alquil betaínas y alquil amido betaínas, estearamido propil dimetil amina, dietil amino etil estearamida, dimetil estearamina, dimetil sojamina, miristil amina, tridecil amina, etil estearilamina, N-sebopropano diamina, estearilamina etoxilada (5 moles de óxido de etileno), dihidroxi etil estearilamina, araquidilbehenilamina, y similares. También pueden usarse mezclas. Dichos tensioactivos adecuados típicamente comprenden del 0,1% en peso al 25% en peso, preferiblemente del 0,5% en peso al 25% en peso y más preferiblemente del 1% en peso al 15% en peso del peso total de las composiciones de cuidado personal de la presente invención.
Los ajustadores de viscosidad adecuados incluyen alcohol isopropílico, etanol, sorbitol, propilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, dimetil éter, butilenglicol, y similares, y mezclas de los mismos. Dichos ajustadores de viscosidad adecuados típicamente comprenden del 0,1% en peso al 60% en peso, preferiblemente del 1% en peso al 40% en peso y más preferiblemente del 5% en peso al 20% en peso del peso total de las composiciones para cuidado personal de la presente invención.
Los polímeros acondicionadores de la piel incluyen goma guar cuaternizada, productos celulósicos cuaternizados, polyquaternium 4, polyquaternium 7, polyquaternium 10, polyquaternium 11, polyquaternium 39, polyquaternium 44, y similares, y mezclas de los mismos. Dichos agentes acondicionadores adecuados comprenden típicamente del 0,01% en peso al 3% en peso, preferiblemente del 0,1% en peso al 2% en peso y más preferiblemente del 0,1% en peso al 0,5% en peso del peso total de las composiciones para el cuidado de la piel de la presente invención.
Pueden incluirse también diversas vitaminas en la composición de la presente invención. Las vitaminas adecuadas incluyen vitamina A, vitamina B, biotina, ácido pantoténico, vitamina C, vitamina D, vitamina E, acetato de tocoferol, palmitato de retinilo, ascorbil fosfato de magnesio, y similares, y derivados y mezclas de los mismos.
Los modificadores de viscosidad/emulsionantes adecuados incluyen, polímeros naturales, semi-sintéticos y sintéticos. Los ejemplos de polímeros naturales y naturales modificados incluyen gomas de xantano, productos celulósicos, productos celulósicos modificados, almidones, polisacáridos y similares. Los ejemplos de polímeros sintéticos incluyen poliacrilatos reticulados, copolímeros de acrilato en emulsión hinchables con álcali, copolímeros hinchables con álcali modificados hidrófobamente, poliuretanos no iónicos modificados hidrófobamente y similares. También pueden usarse mezclas. Dichos modificadores de viscosidad/emulsionantes adecuados, juntos o en combinación, comprenden típicamente del 0,1% al 5% en peso, preferiblemente del 0,3% en peso al 3% en peso, y más preferiblemente del 0,5% en peso al 2% en peso del peso total de las composiciones para cuidado personal de la presente invención.
Pueden usarse otros componentes opcionales para mantener y potenciar las propiedades de las composiciones para el cuidado personal. Dichos componentes opcionales incluyen diversos antioxidantes, agentes adecuados para propósitos estéticos, tales como fragancias, pigmentos y colorantes, y similares.
Los siguientes ejemplos se presentan con propósito de ilustración de la invención descrita en este documento con mayor detalle.
Ejemplos Conversiones
1 pulgada = 2,54 cm
1 psi = 6894,76 Pa
Productos Químicos Usados en los Ejemplos
AEEA = aminoetil etanolamina de Aldrich Chemical Co., Inc.
AMP-95 = aminometil propanol de Angus
Antiblaze N = ésteres de fosfato cíclico de Albright & Wilson Americas
Antiblaze TCP = ácido de alquitrán, cresol, xililo, fenol fosfatos de Albright & Wilson Americas
Antiblaze 100 = cloro alquil difosfato éster de Albright & Wilson Americas
Antiblaze 524 = trixilil fosfato de Albright & Wilson
Carbopol® Ultrez^{TM} 10 de Noveon^{TM}, Inc.
Carbopol® 980 de Noveon^{TM}, Inc.
Crovol^{TM} A-40 = glicéridos PEG-20 de almendra de Croda
DBA = dibutilamina de Air Products and Chemicals
DeeFo XHD-47J de Ultra Additives Inc.
Dehydran 1293 = polisiloxano modificado de Henkel
Desmodur W = metilen bis-(4-ciclohexil isocianato) de Bayer Corporation
Copoliol de dimeticona de Dow Corning®
EDTA disódico = ácido etilendiaminotetraacético disódico de Dow Chemical
DMEA = dimetilaetanolamina de Aldrich Chemical Co., Inc.
DMPA = ácido dimetilol propanoico de Geo Specialty Chemicals Inc.
DOWFAX 2A1 = ácido bencenosulfónico disódico (dodecil sulfofenoxi) de Dow Chemical
DPM = di(propilenglicol) metil éter de Dow Chemical
Drakeol 21 = aceite mineral de Penreco
Etilendiamina de Aldrich Chemical Co., Inc.
FASCAT 2003 = ácido 2-etil hexanoico y octoato estannoso de Elf Atochem North America
Firemaster BZ 54 = aril éster halogenado de Great Lakes Chemicals
Fragancia Nº 99189 "Twister" de Drom
HCl = ácido clorhídrico de J.T. Baker
Hidrazina = solución al 35% en peso en agua de Bayer Corporation
IGEPAL CO630 = nonilfenoxipoli(etilenoxi)etanol ramificado
IPDI = diisocianato de isoforona de Bayer Corporation
K-Flex® DE = dibenzoato éster de dietilenglicol de Noveon, Inc.
K-Flex® DP = dibenzoato éster de dipropilenglicol de Noveon, Inc.
K-Flex® 500 = mezcla de K-Flex® DE y K-Flex® DP de Noveon, Inc.
Luviskol® VA64 = copolímero formador de película de vinil pirrolidona y acetato de vinilo de BASF
Methocel® E4M = hidroxipropil metil celulosa de Dow Chemical
Neo Helipan^{TM} Tipo AV = octil metoxi cinamato de Haarmann & Reimer
Neo Helipan^{TM} Tipo BB = oxibenzona de Haarmann & Reimer
NeXXus® Styling Gel^{TM} Conservación Regular de NeXXus Products Company
Nuosept^{TM} C = polimetoxi oxazolidina bicíclica de Huls
NMP = N-metil-2-pirrolidona de BASF
Salicilato de octilo de Noveon®, Inc.
Paul Mitchell® Style (Extra-Body Sculpting Gel®) Conservación Máximacon Cuerpo John Paul Mitchell Systems
Pemulen® TR-2 de Noveon^{TM}, Inc.
Pluronic F68-LF de BASF
PPG-1025 = polipropilenglicol (PM medio = 1025) de Bayer Corporation
PPG-2025 = polipropilenglicol (PM medio = 2025) de Bayer Corporation
Santicizer 160 = butil fenilmetil éster del ácido 1,2-bencenodicarboxílico; y n-butil bencil éster del ácido o-ftálico de Solutia
SLS = lauril sulfato sódico
S1040-35 = poliéster diol que tiene un peso molecular de aproximadamente 3000 de Ruco Polymer Corp.
S1040-110 = diol de poliéster que tiene un peso molecular de aproximadamente 1000 de Ruco Polymer Corp.
Stabaxol P200 = policarbodiimida aromática de Rhein Chemie
STEPANOL PD-200LV = mezcla de (1) aceite insaturado y (2) productos de reacción de diol de poliéster de ácido o-ftálico y dietilenglicol de Stepan Company
TATM = trimelitato de trialilo de The CP Hall Company
TEA = trietilamina de Air Products and Chemicals
TMDI = una mezcla aproximadamente 50/50 de 2,2,4- y 2,4,4-trimetilhexametilen-1,6-diisocianato de Creanova, Inc.
TMP = trimetilolpropano de Celanese
TMXDI = diisocianato de tetrametilxilileno de Cytec Industries, Inc.
Trietanolamina (solución al 99% en peso en agua) de Angus
Piothane® 50-1000PMA = producto de reacción de diol de poliéster de propilenglicol, anhídrido maleico, y ácido adípico (PM medio = 1000) de Panolam Industries
Piothane® 67-1000HNA = producto de reacción de diol de poliéster de hexano diol, neopentil glicol, y ácido adípico (PM medio = 1000) de Panolam Industries
Piothane® 67-3000HNA = producto de reacción de diol de poliéster de hexanodiol, neopentil glicol y ácido adípico (PM medio = 3000) de Panolam Industries
Piothane® 67-500HNF = producto de reacción de diol de poliéster de hexano diol, neopentil glicol y ácido fumárico (PM medio = 500) de Panolam Industries
Piothane® 1000-DEA = adipato de dietilenglicol (PM medio = 1.000)
Métodos de Ensayo 1. Ensayos de resistencia a tracción, módulo y % de alargamiento para los Ejemplos 1-3
Cada una de las dispersiones de poliuretano plastificado de los Ejemplos 1-3 se diluyó con propilenglicol al 4% como agentes de coalescencia y después se extrajo sobre una película Mylar® preparada a partir de polietilen tereftalato. La película Mylar® se unió al vidrio humedeciendo el vidrio con agua DI (desionizada) y aplicando después la película Mylar® al vidrio con presión usando un rodillo exprimidor por encima pulverizando un poco de agua DI por debajo. Si no se observaron burbujas de aire en la película Mylar®, entonces la unión se había completado. La película se lavó después con agua DI y se secó con papel sin hilaturas. La película de ensayo de poliuretano se preparó usando una barra de extracción de 0,254 mm (10 mil) para aplicar la dispersión de poliuretano a la película Mylar®. Después de moldear la película de ensayo de poliuretano, se secó minuciosamente a temperatura ambiente en una caja sin polvo. La película Mylar® y la película de poliuretano moldeada sobre ella se secaron después a 148,9ºC (300ºF) durante 3 minutos en un horno. Las muestras se almacenaron durante 24 horas a una humedad del 50% y a 22,2ºC (72ºF) en una sala con temperatura acondicionada para equilibrarlo antes del ensayo. La película Mylar® con la película de poliuretano seca sobre ella se cortó después en tiras de 2,54 cm (1 pulgada) de ancho. La película de poliuretano seca se retiró de la película Mylar®. Se midieron los siguientes parámetros de la película de poliuretano: ancho = 2,54 cm (1 pulgada); espesor = 40,64 a 93,98 cm (0,0016 a 0,0037 pulgadas) y longitud = 2,54 cm (1 pulgada). Se realizó el ensayo de tracción ASTM D882-95a usando un Instron para medir diversas propiedades tales como resistencia a tracción, % de alargamiento y módulo 100% a rotura usando estos parámetros de máquina: velocidad de la muestra (pts/s) = 10; y velocidad del cabezal (pulgada/min) = 2.
2. Análisis Espectroscópico
Se usó análisis espectroscópico UV para caracterizar productos químicos bronceadores que, por definición, son absorbedores de radiación UV. Los espectros se midieron en un intervalo de 200-450 nm usando un espectrofotómetro Perkin-Elmer Lambda 9 UV-Visible. La fuente de luz para la región UV fue una lámpara de deuterio, y la fuente para la región visible fue una lámpara de tungsteno-halógeno. El ancho de la ranura fue de 2 nm y la velocidad de exploración fue de 240 nm/min.
Los parámetros de análisis del espectro UV que ayudan en la identificación y caracterización de productos químicos activos de los bronceadores incluyen el patrón de UV, la longitud de onda de absorción máxima (\lambda_{max}), y el valor de absorbencia (o absorbancia). La longitud de onda de absorción máxima es característica del producto químico bronceador que se está investigando para un sistema disolvente dado. La absorbancia es característica del producto químico del bronceador y depende de la longitud de onda de la luz, de la naturaleza del disolvente, la concentración y la temperatura. Los patrones UV de muestras plastificadas y no plastificadas se registraron en etanol a una concentración del 0,013% en peso del material que se está ensayando. La presencia de plastificante éster de benzoato produjo un pico de absorción adicional a 232 nm. Se preparó una muestra de transmitancia del espectro recubriendo una capa fina uniforme de la composición del bronceador a ensayar sobre una cara de una cubeta de UV que tenía un área superficial de 5,38 cm^{2}. Las lociones bronceadoras preferidas u otras composiciones tienen transmitancias menores de aproximadamente el 30% o absorbancias mayores de aproximadamente el 70%.
3. Retención del Rizo
En este ensayo se usaron muestras de cabello virgen castaño o negro europeo suministrado por International Hair Importers and Products Inc., Nueva York. Cada muestra de cabello pesaba aproximadamente 3 gramos, tenían una longitud de aproximadamente 17,78 cm (7 pulgadas) y se pegó junto por las raíces. Cada muestra de cabello se lavó con una solución diluida de shampoo de uso diario (solución SLS al 10% en peso) seguido de enjuagado con agua desionizada a temperatura ambiente. Aproximadamente 0,8 gramos del gel de peinado del cabello que se está ensayando se aplicó a cada muestra de cabello, que se enrolló alrededor de un rulo para cabello de 3 cm. Se dejó que el cabello se secara durante una noche a temperatura ambiente (aproximadamente 21,7-22,8ºC (71-73ºF)). Después se retiró el rulo y las muestras de cabello se pusieron en una cámara de humedad a 26,7ºC (80ºF) y una humedad relativa del 90% para medir el porcentaje de retención del rizo. La abertura de caída del rizo se midió periódicamente y se tomó una lectura final después de 24 horas.
El % de retención de rizo se calculó usando la siguiente fórmula: % de retención rizo = 100-{[(L_{t}-L_{i}/L_{e}] x 100}, en la que L_{i} es la longitud del cabello inicialmente después del rizado, L_{t} es la longitud del cabello rizado abierto después de exposición a humedad y L_{e} es la longitud del cabello totalmente extendido antes del rizado. Satisfactoriamente la retención del rizo típicamente es de al menos el 70% de retención de rizo durante al menos 2 horas a una humedad relativa del 90%.
Ejemplo 1 Etapa de Prepolímero
Se preparó prepolímero terminado en NCO en la etapa de prepolímero. Un reactor de 3,79 litros (un galón) se equipó con un agitador mecánico, termómetro y entrada de nitrógeno. El reactor se cargó con 0,45 equivalentes de 67-1000 HNA, 1,5 equivalentes de Desmodur W, y 0,5 equivalentes de TMXDI y después se calentó a 68,3ºC (155ºF). Después de 10 minutos de mezcla a 68,3ºC (155ºF), se añadieron 0,55 equivalentes de DMPA a la mezcla con buena mezcla, seguido de tres gotas de catalizador FASCAT® 2003. La mezcla resultante se dejó reaccionar durante aproximadamente dos horas a 104,4ºC (220ºF). Después se cargó un 10% de K-Flex® DP basado en el peso del prepolímero como diluyente y se mezcló otros 30 minutos a esta temperatura. El % de NCO sin reaccionar del prepolímero se determinó después extrayendo una cantidad conocida de muestra del reactor y valorando contra DBA, seguido de HCl 1,0 M. La mezcla de reacción se dejó enfriar entonces a 73,9ºC (165ºF). El prepolímero se neutralizó mezclando vigorosamente con 1,01 equivalentes de TEA a aproximadamente 71,1ºC (160ºF). La viscosidad Brookfield del polímero neutralizado se midió a 1995 mPa\cdots a 71,7ºC (161ºF).
Etapa de Extensión
La dispersión se realizó cargando 1150 gramos de prepolímero neutralizado en un recipiente que contenía 2285 gramos de agua a 15,5ºC (60ºF) con mezcla rápida. La prolongación de la cadena se realizó con adición lenta de hidrazina diluida al 35% en peso (0,85 equivalentes) durante 15 a 30 minutos para obtener una dispersión a partir de la cual puede prepararse una película de poliuretano que tiene un módulo menor que si no se hubiera empleado K-Flex® DP como plastificante. La dispersión tenía estas propiedades: sólidos totales = 32% en peso, viscosidad = 12,5 mPa\cdots, y pH = 7,25.
Ejemplo 2 Etapa de Prepolímero
El ejemplo 1 se repitió con dibenzoato éster de dietilenglicol al 10% (K-Flex® DE) como diluyente. Se obtuvo un prepolímero neutralizado ligeramente de mayor viscosidad (30.000 mPa\cdots a 71,1ºC (160ºF)).
Etapa de Extensión
El procedimiento de prolongación se siguió como en el Ejemplo 1 para obtener una dispersión a partir de la cual podría prepararse una película de poliuretano que tiene un módulo inferior que si no se hubiera empleado K-Flex®
DE CÓMO plastificante. La dispersión tenía estas propiedades: sólidos totales = 32% en peso, viscosidad = 22,5 mPa\cdots y pH = 7,56.
Ejemplo 3 Etapa de Prepolímero
Se repitió el Ejemplo 1 con K-Flex® 500 al 10%, que es una mezcla de K-Flex® DE y K-Flex® DP, como diluyente. El prepolímero se neutralizó mezclando vigorosamente con 1,01 equivalentes de DMEA a aproximadamente 71,1ºC (160ºF). La viscosidad Brookfield del prepolímero neutralizado fue de 15.400 mPa.s a 71,1ºC (160ºF).
Etapa de Extensión
Se preparó una dispersión cargando 1260 gramos de prepolímero neutralizado en un recipiente que contenía 2294 gramos de agua a 15,5ºC (60ºF) con mezcla rápida. La prolongación de la cadena se completó con adición lenta de hidrazina diluida al 35% en peso (0,85 equivalentes) durante 15 a 30 minutos para obtener una dispersión a partir de la cual podría prepararse una película de poliuretano que tenga un módulo menor que si no se empleara K-Flex® 500 como plastificante. El resultado fue una dispersión que tenía estas propiedades: sólidos totales = 36,1% en peso, viscosidad = 47,5 mPa\cdots y pH = 8,62.
Los resultados del ensayo para resistencia a tracción, % de alargamiento y módulo 100% para los Ejemplos 1-3 se presentan en la Tabla 1. Las composiciones de los Ejemplos 1-3 son útiles en productos para cuidado personal.
TABLA 1
Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ejemplo 3
Módulo 100% (MPa (psi)) 20,82 (3021) 22,07 (3202) 23,53 (3414)
Tracción a carga máxima (psi) 30,75 (4461) 34,98 (5075) 27,33 (3965)
Alargamiento a rotura (%) 255,7 283,9 201
Ejemplo 4 Etapa de Prepolímero
Se repitió el Ejemplo 1 para preparar un prepolímero de cadena prolongada sin plastificante para compararlo con el prepolímero de cadena prolongada plastificado del Ejemplo 1 y la loción bronceadora del Ejemplo 5 como se muestra en la Tabla 3.
Se cargó un reactor de 0,946 l (un cuarto) con 0,45 equivalentes de 67-1000 HNA, 1,5 equivalentes de Desmodur W, y 0,5 equivalentes de TMXDI, y después se calentó a 68,3ºC (155ºF). Después de 10 minutos de mezcla a 68,3ºC (155ºF), se añadieron 0,55 equivalentes de DMPA a la mezcla con buena mezcla, seguido de tres gotas de catalizador FASCAT® 2003. La mezcla resultante se dejó reaccionar durante aproximadamente 2 horas a 104,4ºC (220ºF). El % de NCO restante se midió después usando una valoración con DBA y HCl 1,0 M. La mezcla de reacción se dejó enfriar después a 82,2ºC (180ºF). El prepolímero se neutralizó mezclando vigorosamente con 1,01 equivalentes de TEA a aproximadamente 82,2ºC (180ºF). La viscosidad Brookfield del prepolímero neutralizado sin NMP se midió como 70.500 mPa\cdots a 82,2ºC (180ºF).
Etapa de Extensión
La dispersión se realizó cargando 400 gramos de prepolímero neutralizado en un recipiente que contenía 682 gramos de agua a aproximadamente 10-15,5ºC (50-60ºF) con mezcla rápida. La dispersión fue difícil de conseguir debido a la alta viscosidad del prepolímero. La prolongación de cadena se realizó con adición lenta de hidrazina diluida al 35% en peso (0,85 equivalentes) durante 15 a 30 minutos para obtener una dispersión prolongada que tenía estas propiedades: sólidos totales = 30,3% en peso, viscosidad = 20,5 mPa\cdots y pH = 7,8.
Ejemplo 5 Loción Bronceadora
Se preparó una loción bronceadora que tenía la composición mostrada en la siguiente Tabla 2, incluyendo el polímero de cadena prolongada preparado en el Ejemplo 1. Los ingredientes de la Parte A se combinaron y mezclaron hasta que se hicieron homogéneos. Los primeros cuatro ingredientes de la Parte B se combinaron en un recipiente diferente y se mezclaron usando agitación moderada con calor hasta que se disolvió la oxibenzona. La mezcla de la Parte B se enfrió a 45ºC y después se añadió Pemulen TR-2 continuando la mezcla. Con agitación vigorosa, la Parte B se añadió a la Parte A hasta que se consiguió una dispersión suave, no granulosa. Se añadió AMP-95 a la mezcla, y se continuó mezclando durante aproximadamente una hora. Todas las mezclas fueron moderadas, es decir a 800-1200 rpm usando un mezclador Caframo y una paleta de mezcla propulsora marina. El polímero formador de película y la fragancia se añadieron al recipiente y se mezclaron hasta que se hizo uniforme.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 2
Ingredientes % en peso Función
Parte A
\hskip0.5cm Agua desionizada 66,46 Diluyente
\hskip0.5cm Carbopol® Ultrez^{TM} 10 0,25 Espesante
\hskip0.5cm Methocel® E4M 0,1 Adyuvante de dispersión
\hskip0.5cm Propilenglicol 1,0 Humectante
\hskip0.5cm Nuosept^{TM} C 0,4 Conservante
\hskip0.5cm EDTA disódico 0,05 Quelante
\hskip0.5cm Crovol^{TM} A-40 0,4 Reductor del tamaño de partícula
TABLA 2 (continuación)
Ingredientes % en peso Función
Parte B
\hskip0.5cm Neo Helipan^{TM} Tipo AV 7,5 Absorbedor UV
\hskip0.5cm Salicilato de octilo 5,0 Absorbedor UV
\hskip0.5cm Neo Helipan^{TM} Tipo BB 6,0 Absorbedor UV
\hskip0.5cm Drakeol 21 5,0 Emoliente
\hskip0.5cm Pemulen TR-2 0,25 Emulsionante
Parte C
\hskip0.5cm AMP-95 0,3 Neutralizador
\hskip0.5cm Dispersión polimérica de cadena 7,5 Formador de película
\hskip0.5cm prolongada del Ejemplo 1
\hskip0.5cm Fragancia Nº 99189 "Twister" 0,15 Fragancia
En la Tabla 3 se presentan la exploración de radiación UV comparativa o potenciación de las capacidades de exploración de radiación UV de la dispersión de poliuretano de cadena prolongada plastificada del Ejemplo 1, la dispersión de poliuretano de cadena prolongada sin plastificante del Ejemplo 4 y la loción bronceadora del Ejemplo 5. El espectro de transmitancia de la loción bronceadora del Ejemplo 5 mostró una absorbancia completa (o un 0% de transmitancia) de 200 a 320 nm, excepto por un pequeño pico de aproximadamente un 10% de transmitancia a
260 nm.
TABLA 3
Ejemplo Nº \lambda_{max} Concentración Absorbancia Transmitancia
(% en peso) (%) (%)
Ejemplo 1 (dispersión 203 0,013% en peso 2,6 0
prepolimérica de cadena en etanol
prolongada plastificada)
Ejemplo 4 (dispersión 232^{1} 0,013% en peso 2,6 0
prepolimérica de cadena en etanol
prolongada sin plastificante)
Ejemplo 5 (loción 203 Véase la nota
bronceadora) al pie 2
^{1} El plastificante produjo dos picos de absorción a 203 y 232 nm.
^{2} \begin{minipage}[t]{155mm} El espectro de transmitancia de la loción bronceadora mostró una absorbencia completa (o una transmitancia del 0%) de 200 a 320 nm, excepto por un pequeño pico de aproximadamente 10% de transmitancia a 260 nm.\end{minipage}
Ejemplo 6 Película Resistente a Humedad en la Formulación para el Cuidado del Cabello
Se mezclaron tres formulaciones "de gel para el cabello" usando los ingredientes mostrados en la Tabla 4. El Carbopol® 980 se dispersó en agua con agitación vigorosa hasta que se consiguió una dispersión suave no granulosa. Se añadió trietanolamina (99% en peso en agua) a la mezcla hasta que se consiguió el pH deseado (mostrado en la Tabla 4), y se continuó mezclando durante aproximadamente una hora. Todas las mezclas fueron moderadas, es decir, a 800-1200 rpm usando un mezclador Caframo y una paleta de mezcla propulsora marina. El polímero formador de película se añadió al recipiente y se mezcló hasta que se hizo homogéneo.
TABLA 4
Ingrediente Cantidad Cantidad Cantidad Función del
(Control 1) Ingrediente
Polímero formador 3% en peso de 1% en peso de la dispersión 1% en peso de dispersión Fijador
de película Luviskol VA64 prepolimérica de cadena prepolimérica de cadena
prolongada plastificada prolongada sin plastificante
del Ejemplo 20 del Ejemplo 23
Agua Hasta 100% Hasta 100% Hasta 100% Diluyente
en peso en peso en peso
Carbopol® 980 0,5% en peso 0,5% en peso 0,5% en peso Espesante
Trietanolamina^{1} Hasta pH 6,01 Hasta pH 7,1 Hasta pH 7,1 Neutralizador
^{1} solución al 99% en peso en agua
Ejemplo 7 Ensayos de Peinado de Cabello Comparativos
Se midió la capacidad de la dispersión prepolimérica de cadena prolongada plastificada del Ejemplo 1 para dar un gel de fijación/peinado para el cabello (preparado como se muestra en la Tabla 4 y que tiene una resistencia a humedad mejorada) mediante retención de rizos del cabello comparado con la dispersión prepolimérica de cadena prolongada sin plastificante del Ejemplo 4 en un gel de fijación/peinado del cabello (preparado como se muestra en la Tabla 4). Se comparó también con dos geles de fijación/estilo para el cabello disponibles en el mercado y con el Control 1 (preparado como se muestra en la Tabla 4). La retención de rizo satisfactoria típicamente es de al menos el 70% de retención del rizo durante al menos dos horas al 90% de humedad relativa.
Los resultados de ensayo en la Tabla 5 muestran un mayor rendimiento de la dispersión del Ejemplo 1 en una formulación de gel para el cabello durante al menos 6 horas. En un agudo contraste, los tres controles y la dispersión sin plastificante del Ejemplo 4 en una formulación de gel para el cabello cayeron todos por debajo del 70% requerido de retención de rizo en menos de 4 horas.
TABLA 5
Ejemplo Polímero Formador Sólidos, % Tiempo de Retención
de Película en peso de 70% de Rizo
Control 1 Luviskol VA64 3 < 1 h
Control 2 Paul Mitchell Max Hold - < 4 h
Control 3 Nexxus Regular Hold - < 1 h
Ejemplo 4 Dispersión del Ejemplo 4 1 3 h
en formulación de gel
para el cabello
Ejemplo 1 Dispersión del Ejemplo 1 1 6 h
en formulación de gel
para el cabello

Claims (24)

1. Una composición para el cuidado personal que comprende una fase tópicamente aceptable junto con una dispersión de poliuretano que puede obtenerse mediante un proceso que comprende:
(a) hacer reaccionar (1) al menos un poliisocianato que tiene una media de dos o más grupos isocianato, (2) al menos un compuesto que contiene hidrógeno activo seleccionado entre polioles de poliéster, polioles de poliéter, polioles de policarbonato, polioles de polisiloxano, polioles de polisiloxano etoxilados y mezclas de los mismos y (3) al menos un compuesto potenciador de la dispersabilidad en agua que tiene al menos un grupo hidrófilo, iónico o potencialmente iónico, para formar un prepolímero terminado en isocianato; y
(b) posteriormente (1) dispersar dicho prepolímero en agua, y (2) prolongar la cadena de dicho prepolímero por reacción con al menos uno de agua, poliamina inorgánica u orgánica que tiene una media de 2 o más grupos amina primarios y/o secundarios o combinaciones de los mismos;
donde una cantidad eficaz de al menos un plastificante se introduce en la reacción en cualquier momento durante la formación del prepolímero y dicho plastificante se usa sustancialmente en lugar de otros diluyentes o disolventes orgánicos.
2. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1 en la que la cantidad de dichos diluyentes o disolventes orgánicos distintos aumenta preferentemente en el orden dado menor del 20% en peso, menor del 15% en peso, menor del 10% en peso, menor del 5% en peso, del peso total de dicho prepolímero.
3. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1 en la que dicho proceso ocurre en la ausencia completa de diluyentes o disolventes orgánicos distintos de dicho plastificante.
4. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1 en la que dicho compuesto potenciador de la dispersabilidad en agua proviene de un ácido hidroxi-carboxílico de la fórmula:
(HO)_{x}Q(COOH)_{y}
en la que Q es un radical de cadena lineal o ramificada que contiene de 1 a 12 átomos de carbono y x e y son de 1 a 3.
5. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1 o 4 en la que dicha etapa de reacción (b) incluye la neutralización de dicho prepolímero.
6. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 5 en la que dicha neutralización se realiza usando una amina terciaria que comprende al menos una de trietilamina, dimetiletanolamina, o N-metilmorfolina o combinaciones de las mismas.
7. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 4 en la que dicho compuesto potenciador de la dispersabilidad en agua se usa en una cantidad de hasta el 30% en peso basado en el peso total de dicho prepolí-
mero.
8. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 7 en la que dicha etapa de reacción (b) incluye la neutralización de dicho prepolímero.
9. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 7 en la que dicho prepolímero tiene un número de ácido de 6 a 60.
10. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 4 en la que dicho ácido dihidroxi-carboxílico es ácido dimetilolpropanoico.
11. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1 o 4 en la que en dicho compuesto potenciador de la dispersabilidad en agua comprende al menos uno de ácido dimetilolpropanoico, ácido tartárico, ácido dimetilol butanoico, ácido glicólico, ácido tioglicólico, ácido láctico, ácido málico, ácido dihidroximálico, ácido dihidroxitartárico, ácido 2,6-dihidroxibenzoico, ácido sulfoisoftálico o combinaciones de los mismos.
12. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1 en la que dicho poliisocianato tiene una media de 2 a 4 grupos isocianato y comprende al menos un poliisocianato alifático, poliisocianato aromático, poliisocianato cicloalifático, o poliisocianato aralifático, o combinaciones de los mismos.
13. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1, en la que dicho poliisocianato comprende al menos uno de diisocianato de isoforona, diisocianato de 2,2,4-trimetil-1,6-hexametileno, diisocianato de 2,4,4-trimetil-1,6-hexametileno, diisocianato de tetrametilxilileno, metilen bis-(4-ciclohexil isocianato), o metilen bis-(4-fenil isocianato), diisocianato de tolueno o combinaciones de los mismos.
14. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1, en la que dicho poliol de poliéster comprende al menos uno de adipato de hexanodiol neopentilo, adipato de etilenglicol/dietilenglicol o adipato de etilenglicol/butanodiol o combinaciones de los mismos.
15. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1 en la que dicha poliamina comprende al menos uno de dietilentriamina, etilendiamina, meta-xililendiamina, aminoetil etanolamina, o hidrazina, o combinaciones de los mismos.
16. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1, en la que dicho plastificante comprende un plastificante reactivo.
17. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 16 en la que dicho plastificante reactivo tiene insaturación etilénica.
18. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 17 en la que dicho plastificante reactivo comprende trimelitato de trialilo.
19. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1 en la que dicho plastificante comprende uno o más de dibenzoato éster de dietilenglicol, dibenzoato éster de dipropilenglicol, butil fenilmetil éster del ácido 1,2-bencenodicarboxílico; n-butil bencil éster del ácido o-ftálico; o combinaciones de los mismos.
20. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1, en la que la proporción de NCO a hidrógeno activo del prepolímero es de 1,4/1 a 2/1, preferiblemente 1,5/1 a 1,8/1.
21. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 1, en la que dicho plastificante comprende al menos un éster fosfato de alcohol graso alcoxilado.
22. Una composición para el cuidado personal de la reivindicación 21, en la que dicho plastificante comprende al menos uno de oleth-2 fosfato, oleth-3 fosfato, oleth-4 fosfato, oleth-10 fosfato, oleth-20 fosfato, ceteth-8 fosfato, ceteareth-5 fosfato, ceteareth-10 fosfato, ceteth-10 fosfato de PPG, o combinaciones de los mismos.
23. Una composición para el cuidado personal de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22 en la forma de un gel, loción, pulverizador, barra, líquido comprimido o suspensión líquida.
24. Un producto para el cuidado de la piel, el cuidado del cabello o el cuidado de las uñas que comprende la composición para el cuidado personal de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20.
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