PL242974B1

PL242974B1 - Water-paraffin emulsion

Info

Publication number: PL242974B1
Application number: PL437582A
Authority: PL
Inventors: Michał Szmatoła; Jolanta Iłowska; Julia Woch; Rafał Grabowski; Janusz Nowicki; Justyna Chrobak; Kamil Korasiak; Bronisław Dejnega; Renata Fiszer
Original assignee: Siec Badawcza Lukasiewicz Inst Ciezkiej Syntezy Organicznej Blachownia
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2023-05-29
Also published as: PL437582A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest emulsja parafinowo – poliolefinowa, która zawiera: 500 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i/lub parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, 40 - 60 części wagowych monostearynianu gliceryny, 20 - 35 części wagowych stearynianu sodu, 5 - 15 części wagowych estrów kwasów tłuszczowych kopolimeru EO-PO-EO, wodę, przy czym emulsja otrzymana jest w co najmniej jednokrotnej dwustopniowej homogenizacji, w wysokociśnieniowym homogenizatorze przy ciśnieniu 5 - 60 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 0,1 - 10,0 MPa na drugim stopniu homogenizacji.The subject of the application is a paraffin-polyolefin emulsion, which contains: 500 parts by weight of refined paraffin from crude oil processing being a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin and/or synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, 40 - 60 parts by weight of glycerol monostearate , 20 - 35 parts by weight of sodium stearate, 5 - 15 parts by weight of fatty acid esters of the EO-PO-EO copolymer, water, the emulsion being obtained in at least one two-stage homogenization, in a high-pressure homogenizer at a pressure of 5 - 60 MPa on the first stage homogenization and at a pressure of 0.1 - 10.0 MPa on the second stage of homogenization.

Description

Przedmiotem wynalazku jest emulsja wodno-parafinowa do impregnacji papieru przeznaczonego przede wszystkim do kontaktu z żywnością.The subject of the invention is a water-paraffin emulsion for impregnation of paper intended primarily for contact with food.

Emulsje wykorzystywane są w wielu gałęziach przemysłu takich, jak przemysł kosmetyczny, farmaceutyczny, rolniczy, spożywczy, środków ochrony roślin, tekstylny, budowniczy, farb i lakierów, papierowy, przetwórstwa skór, górniczy, galwanotechniczny, środków ochronnych, petrochemiczny i środków czystości. Wodne emulsje wosków wykorzystywane są przy produkcji kosmetyków, farmaceutyków, przemyśle spożywczym, przemyśle tekstylnym, w budownictwie, przemyśle papierowym i środków ochronnych. Opakowanie stanowi barierę między produktem a czynnikami zewnętrznymi, której główną funkcją jest zachowanie odpowiedniej ochrony zawartości, szczególnie jeśli jest nią produkt spożywczy. W celu polepszenia właściwości ochronnych opakowań, zalecana jest ich impregnacja. Impregnaty powinny cechować się odpowiednią wodoodpornością prostotą nakładania, możliwie niską ceną i przede wszystkim bezpieczeństwem stosowania. Środek powlekający opakowanie tekturowe do żywności powinien zapewnić odpowiednie właściwości barierowe przeciwko przenikaniu niepożądanych substancji z samego opakowania do żywności. Wyniki wielu badań potwierdzają możliwość migracji do żywności potencjalnie szkodliwych substancji z opakowań, szczególnie produkowanych z tektury pochodzącej z recyklingu (Jurek, A.; Leitner, E. Food Additives & Contaminants: Part A, 2015; O'Connor, G.; Hudson, N.; Buckley, S. Pack. Technol. Sci. 2015, 28, 75-79; Arvanitoyannis, I.; Bosnea, L. Crit. Rev. Food Sci. 2004, 44, 63-76; Lamberti, M.; Escher, F. Food Rev. Int. 2007, 23, 407-433.Emulsions are used in many industries, such as cosmetics, pharmaceutical, agricultural, food, crop protection, textile, construction, paint and varnish, paper, leather processing, mining, electroplating, protective agents, petrochemical and cleaning agents. Aqueous wax emulsions are used in the production of cosmetics, pharmaceuticals, food industry, textile industry, construction, paper industry and protective agents. Packaging is a barrier between the product and external factors, the main function of which is to maintain adequate protection of the content, especially if it is a food product. In order to improve the protective properties of packaging, it is recommended to impregnate them. Impregnations should be characterized by appropriate water resistance, ease of application, possibly low price and, above all, safety of use. The coating agent for the food carton should provide adequate barrier properties against the penetration of undesirable substances from the packaging itself into the food. The results of many studies confirm the possibility of migration of potentially harmful substances into food from packaging, especially those produced from recycled cardboard (Jurek, A.; Leitner, E. Food Additives & Contaminants: Part A, 2015; O'Connor, G.; Hudson, N., Buckley, S. Pack. Technol. Sci. 2015, 28, 75-79, Arvanitoyannis, I., Bosnea, L. Crit. Rev. Food Sci. 2004, 44, 63-76, Lamberti, M.; Escher, F. Food Rev. Int. 2007, 23, 407-433.

Jak pokazały badania, przed migracją nie chronią całkowicie nawet wielowarstwowe laminaty polietylenowo-aluminiowe typu Tetra Pak.As research has shown, even Tetra Pak multi-layer polyethylene-aluminium laminates do not completely protect against migration.

Obecnie, jako impregnaty do opakowań do żywności stosowane są lakiery, woski i warstwy termoplastycznych polimerów. Wysoka hydrofobowość tych powłok uniemożliwia efektywny recykling pokrytych nimi opakowań z uwagi na trudności w usunięciu impregnatu. Inne rodzaje powłok ochronnych to dyspersje polimerowe (BASF), charakteryzujące się dobrymi właściwościami ochronnymi, jednak ich koszt jest zbyt wysoki lub, w świetle unijnej dyrektywy i rozporządzenia 76/893/EWG; 89/109/EWG oraz WE nr 1935/2004, nie są przystosowane do kontaktu z żywnością.Currently, varnishes, waxes and layers of thermoplastic polymers are used as impregnations for food packaging. The high hydrophobicity of these coatings prevents effective recycling of the packaging covered with them due to the difficulty in removing the impregnation. Other types of protective coatings are polymer dispersions (BASF), characterized by good protective properties, but their cost is too high or, in the light of the EU Directive and Regulation 76/893/EEC; 89/109/EEC and EC No. 1935/2004, are not suitable for contact with food.

W polskim patencie 196969 ujawniono sposób wytwarzania emulsji węglowodorowej z gaczu parafinowego i/lub parafiny znamienny tym, że wodę, korzystnie zdemineralizowaną, w ilości 300-660 części wagowych, boraks dziesięciowodny w ilości 0,1-20 części wagowych, dietanoloaminę i/lub monoetanoloaminę i/lub trietanoloaminę w ilości 0,1-4 części wagowych oraz olej napędowy i/lub olej parafinowy i/lub olej wazelinowy w ilości 0-20 części wagowych ogrzewa się w temperaturze 60-100°C i miesza się do uzyskania jednorodnej mieszaniny, po czym stopniowo wprowadza się do reaktora, w którym w temperaturze 65-100°C znajduje się 700-900 części wagowych gaczu parafinowego i/lub parafiny z dodatkiem 15-75 części wagowych stearyny, całość mieszając ogrzewa się do temperatury 65-100°C do uzyskania jednorodnej mieszaniny, po czym wprowadza się wodny roztwór amoniaku w ilości 0-10 części wagowych w przeliczeniu na amoniak 100% oraz olej napędowy i /lub olej parafinowy i /lub olej wazelinowy w ilości 0-20 części wagowych, całość miesza się w temperaturze 60-100°C przez 0,05 do 2 godzin, po czym otrzymaną mieszaninę kieruje się do pompy, którą mieszaninę przetłacza się przez zawór homogenizujący pracujący pod ciśnieniem 2-30 MPa, następnie mieszaninę rozpręża się i chłodzi.Polish patent 196969 discloses a method for producing a hydrocarbon emulsion from slack wax and/or paraffin, characterized in that water, preferably demineralized, in the amount of 300-660 parts by weight, borax decahydrate in the amount of 0.1-20 parts by weight, diethanolamine and/or monoethanolamine and/or triethanolamine in the amount of 0.1-4 parts by weight and diesel oil and/or paraffin oil and/or vaseline oil in the amount of 0-20 parts by weight are heated at 60-100°C and mixed until a homogeneous mixture is obtained, then it is gradually introduced into the reactor, in which 700-900 parts by weight of slack wax and/or paraffin with the addition of 15-75 parts by weight of stearin are present at the temperature of 65-100°C, the whole is heated to 65-100°C while stirring until a homogeneous mixture is obtained, then an aqueous solution of ammonia is added in the amount of 0-10 parts by weight, calculated as 100% ammonia, and diesel oil and/or paraffin oil and/or white oil in the amount of 0-20 parts by weight, the whole is mixed in temperature of 60-100°C for 0.05 to 2 hours, after which the resulting mixture is directed to a pump, where the mixture is forced through a homogenizing valve operating at a pressure of 2-30 MPa, then the mixture is expanded and cooled.

W polskim zgłoszeniu P.411776 przedstawiono sposób otrzymywania emulsji parafinowej znamienny tym, że w temperaturze 80-99°C 80 części wagowych parafiny, 3-10 części wagowych stearyny i 0-15 części wagowych monostearynianu gliceryny miesza się aż do uzyskania jednorodnej mieszaniny, następnie stopniowo dozuje się roztwór zawierający 0,1-5 części wagowych monoetanoloaminy i/lub dietanoloaminy i/lub trietanoloaminy, 0,1-0,8 części wagowych wodorotlenku sodu w 50-200 częściach wagowych wody tak, aby temperatura w reaktorze nie obniżyła się poniżej 85-90°C, zawartość reaktora miesza się w temperaturze 90-99°C i miesza się jeszcze przez 10-60 minut, po czym wyłącza się mieszanie, całość pozostawia na kilkanaście minut w celu wstępnego odpowietrzenia, następnie poddaje się dwustopniowej homogenizacji, przepuszczając ją przez wysokociśnieniowy homogenizator przy ciśnieniu 5-60 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz ciśnieniu 0,1-10,0 MPa na drugim stopniu homogenizacji.The Polish application P.411776 presents a method of obtaining a paraffin emulsion characterized in that at a temperature of 80-99°C 80 parts by weight of paraffin, 3-10 parts by weight of stearin and 0-15 parts by weight of glycerol monostearate are mixed until a homogeneous mixture is obtained, then a solution containing 0.1-5 parts by weight of monoethanolamine and/or diethanolamine and/or triethanolamine, 0.1-0.8 parts by weight of sodium hydroxide in 50-200 parts by weight of water is gradually dosed so that the temperature in the reactor does not drop below 85-90°C, the contents of the reactor are stirred at a temperature of 90-99°C and stirred for 10-60 minutes, then the stirring is turned off, the whole is left for several minutes for initial deaeration, then it is subjected to two-stage homogenization, passing it through a high-pressure homogenizer at a pressure of 5-60 MPa on the first homogenization stage and a pressure of 0.1-10.0 MPa on the second homogenization stage.

W polskim zgłoszeniu P.414098 opisano sposób polegający na tym, że w temperaturze 80-99°C 100 części wagowych parafiny z ropy naftowej i/lub syntetycznej 2-10 części wagowych stearynyThe Polish application P.414098 describes a method in which, at a temperature of 80-99°C, 100 parts by weight of petroleum and/or synthetic paraffin and 2-10 parts by weight of stearin

PL 242974 BI i 5-15 części wagowych monostearynianu gliceryny oraz 0-5 części wagowych etoksylowanego monostearynianu sorbitanu, 0-5 części wagowych monostearynianu sorbitanu, 0-5 części wagowych etoksylowanego monooleinianu sorbitanu i 0-5 części wagowych monooleinianu sorbitanu miesza się aż do uzyskania jednorodnej mieszaniny, następnie stopniowo dozuje się roztwór zawierający 0,2-1,0 części wagowych wodorotlenku sodu w 60-250 częściach wagowych wody tak, aby temperatura w reaktorze nie obniżyła się poniżej 85-90°C, następnie zawartość reaktora miesza się w temperaturze 90-99°C jeszcze przez 10-60 minut, po czym wyłącza się mieszanie, całość pozostawia na kilkanaście minut w celu wstępnego odpowietrzenia, poddaje się co najmniej raz dwustopniowej homogenizacji, przepuszczając zawartość reaktora przez wysokociśnieniowy homogenizator przy ciśnieniu 5-60 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 0,1-10,0 MPa na drugim stopniu homogenizacji.EN 242974 BI and 5-15 parts by weight of glycerol monostearate and 0-5 parts by weight of ethoxylated sorbitan monostearate, 0-5 parts by weight of sorbitan monostearate, 0-5 parts by weight of ethoxylated sorbitan monooleate and 0-5 parts by weight of sorbitan monooleate are mixed until a homogenous mixture, then a solution containing 0.2-1.0 parts by weight of sodium hydroxide in 60-250 parts by weight of water is gradually dosed so that the temperature in the reactor does not drop below 85-90°C, then the contents of the reactor are stirred at 90-99°C for 10-60 minutes, then the mixing is turned off, the whole is left for several minutes for initial de-aeration, subjected to two-stage homogenization at least once, passing the reactor content through a high-pressure homogenizer at a pressure of 5-60 MPa on the first homogenization stage and at a pressure of 0.1-10.0 MPa on the second homogenization stage.

Z polskiego zgłoszenia P.421939 znany jest sposób otrzymywania emulsji parafinowej znamienny tym, że w temperaturze 80-99°C, 50-100 części wagowych parafiny z ropy naftowej i 0-50 części wagowych parafiny syntetycznej, 2-10 części wagowych stearyny i 5-15 części wagowych monostearynianu gliceryny oraz 1-5 części wagowych emulgatora o wzorze:From the Polish application P.421939 a method of obtaining a paraffin emulsion is known, characterized in that at the temperature of 80-99°C, 50-100 parts by weight of petroleum paraffin and 0-50 parts by weight of synthetic paraffin, 2-10 parts by weight of stearin and -15 parts by weight of glycerol monostearate and 1-5 parts by weight of an emulsifier of the formula:

OHOH

O(CH2)_rłCH₂NCH₂CH₂CHiNHCORO ₍ _CH2 ) _rl _{CH2NCH2CH2CHINHCOR}

CH₃ gdzie n = 2 lub 3, a R= -C15H31. _CH3 where n = 2 or 3 and R = -C15H31.

miesza się aż do uzyskania jednorodnej mieszaniny, następnie stopniowo dozuje się taką ilość roztworu zawierającego 0,2-1,0 części wagowych wodorotlenku sodu w 60-250 częściach wagowych wody, aby uzyskać pH emulsji na poziomie nie mniejszym niż 9, przy czym szybkość dozowania roztworu wodorotlenku sodu dobiera się tak, aby temperatura w reaktorze nie obniżyła się poniżej 85-90°C, następnie zawartość reaktora miesza się w temperaturze 90-99°C jeszcze przez 10-60 minut, po czym wyłącza się mieszanie, całość pozostawia w celu wstępnego odpowietrzenia, po czym poddaje się co najmniej raz dwustopniowej homogenizacji, przepuszczając zawartość reaktora przez wysokociśnieniowy homogenizator przy ciśnieniu 5-60 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 0,1-10,0 MPa na drugim stopniu homogenizacji.is mixed until a homogeneous mixture is obtained, then such an amount of a solution containing 0.2-1.0 parts by weight of sodium hydroxide in 60-250 parts by weight of water is gradually dosed to obtain a pH of the emulsion of not less than 9, the dosing rate sodium hydroxide solution is selected so that the temperature in the reactor does not drop below 85-90°C, then the reactor content is stirred at 90-99°C for 10-60 minutes, then the stirring is turned off, the whole is left to and then subjected to at least once a two-stage homogenization by passing the reactor content through a high-pressure homogenizer at a pressure of 5-60 MPa on the first homogenization stage and at a pressure of 0.1-10.0 MPa on the second homogenization stage.

Z polskiego opisu zgłoszenia patentowego P.423356 znany jest sposób wytwarzania emulsji parafinowo-polietylenowej polegający tym, że w temperaturze 80-99°C 100 części wagowych parafiny z ropy naftowej i ewentualnie syntetycznej, 0,1-12 części wagowych syntetycznego wosku polialfaolefinowego o liczbie atomów węgla w monomerze 10 lub więcej, i/lub wosku polietylenowego o gęstości 0,92-0,94 g/cm³ i rozkładzie mas cząsteczkowych w zakresie 800-1500, 5,1-15 części wagowych monostearynianu gliceryny oraz 5-15 części wagowych monostearynianu polioksyetylenosorbitanu, miesza się aż do uzyskania jednorodnej mieszaniny, po czym stopniowo wprowadza się 150-210 części wagowych wody o temperaturze 85-95°C, tak aby temperatura zawartości reaktora nie obniżyła się poniżej 88°C, zawartość reaktora miesza się w temperaturze 90-99°C jeszcze przez 10-60 minut, całość pozostawia się do wstępnego odpowietrzenia, po czym poddaje się co najmniej raz dwustopniowej homogenizacji, przepuszczając zawartość reaktora przez wysokociśnieniowy homogenizator przy ciśnieniu 5-60 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 0,1-10,0 MPa na drugim stopniu homogenizacji.From the Polish patent application P.423356 there is known a method of producing paraffin-polyethylene emulsion consisting in the fact that at the temperature of 80-99°C 100 parts by weight of paraffin from petroleum and optionally synthetic paraffin, 0.1-12 parts by weight of synthetic polyalphaolefin wax with number carbon atoms in the monomer of 10 or more, and/or polyethylene wax with a density of 0.92-0.94 g/cm ³ and a molecular weight distribution in the range of 800-1500, 5.1-15 parts by weight of glycerol monostearate and 5-15 parts parts by weight of polyoxyethylene sorbitan monostearate, are mixed until a homogeneous mixture is obtained, then 150-210 parts by weight of water at a temperature of 85-95°C are gradually introduced so that the temperature of the reactor contents does not fall below 88°C, the reactor contents are stirred at 90-99°C for 10-60 minutes, the whole is left for preliminary deaeration, and then subjected to at least once a two-stage homogenization, passing the reactor contents through a high-pressure homogenizer at a pressure of 5-60 MPa on the first homogenization stage and at a pressure of 0, 1-10.0 MPa on the second stage of homogenization.

Celem wynalazku była trwała emulsja parafinowa do impregnacji papieru przeznaczonego do kontaktu z żywnością która to emulsja będzie przydatna do stosowania w szybkich urządzeniach laminujących nowej generacji, pracujących przy skróconym czasie kontaktu.The aim of the invention was a stable paraffin emulsion for impregnation of food contact paper, which emulsion will be useful for use in new generation high-speed laminating machines working with reduced contact time.

Okazało się, że emulsja na bazie rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i/lub parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, monostearynianu gliceryny, stearynianu sodu oraz estrów kwasów tłuszczowych i kopolimeru tlenek etylenu-tlenek propylenu-tlenek etylenu (EO-PO-EO) charakteryzuje się bardzo dużą trwałością i przydatnością do impregnacji papieru przeznaczonego do kontaktu z żywnością.It turned out that an emulsion based on refined paraffin from petroleum processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and/or synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, glycerol monostearate, sodium stearate and esters of fatty acids and ethylene oxide- propylene oxide-ethylene oxide (EO-PO-EO) is characterized by very high durability and suitability for impregnation of paper intended for contact with food.

PL 242974 BIPL 242974 B.I

Emulsja według wynalazku zawiera:The emulsion according to the invention comprises:

• 500 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i/lub parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, • 40-60 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 20-35 części wagowych stearynianu sodu, • 5-15 części wagowych estrów kwasów tłuszczowych i kopolimeru tlenek etylenu-tlenek propylenu-tlenek etylenu (który to kopolimer jest określany skrótem EO-PO-EO), • wodę.• 500 parts by weight of refined paraffin from petroleum processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and/or synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 40-60 parts by weight of glycerol monostearate, • 20-35 parts by weight of sodium stearate • 5-15 parts by weight of fatty acid esters of an ethylene oxide-propylene oxide-ethylene oxide copolymer (which copolymer is abbreviated as EO-PO-EO), • water.

Korzystnie jest, jeżeli emulsja zawiera estry kopolimeru EO-PO-EO i kwasu stearynowego, oleinowego, laurynowego lub oktanowego.Preferably, the emulsion comprises esters of an EO-PO-EO copolymer and stearic, oleic, lauric or octanoic acid.

Korzystnie jest jeżeli emulsja zawiera 800-1000 części wagowych wody.The emulsion preferably contains 800-1000 parts by weight of water.

Emulsje według wynalazku, z estrami kopolimeru EO-PO-EO i kwasów stearynowego, oleinowego, laurynowego lub oktanowego w roli emulgatorów charakteryzują się wyjątkową stabilnością; praktycznie nie zachodzą w nich żadne zmiany makroskopowe w okresie do 30 dni.The emulsions according to the invention with esters of the EO-PO-EO copolymer and stearic, oleic, lauric or octanoic acids as emulsifiers are characterized by exceptional stability; practically no macroscopic changes occur in them for up to 30 days.

Estry kopolimeru EO-PO-EO są znane, a sposób ich syntezy został opisany np. w publikacji J. Nowicki i in., „Selective Synthesis of Polyoxyethylene-Polyoxypropylene Błock Copolymer (Poloxamer) Fatty Acid Monoesters Over Homogeneous Organotin Catalyst”, J. Surfact. Deterg, 2017, 20, 1475-1481.EO-PO-EO copolymer esters are known, and the method of their synthesis has been described, for example, in the publication of J. Nowicki et al., "Selective Synthesis of Polyoxyethylene-Polyoxypropylene Błock Copolymer (Poloxamer) Fatty Acid Monoesters Over Homogeneous Organotin Catalyst", J. surf. Deterg, 2017, 20, 1475-1481.

PrzykładyExamples

W emulsjach według wynalazku w przykładach 1-10 oznacza się indeks TSI oraz lepkość pozornąIn the emulsions according to the invention, in examples 1-10, the TSI index and the apparent viscosity are determined

Indeks TSI - Turbiscan Stability lndex odzwierciedla zmiany destabilizacyjne zachodzące w emulsjach otrzymanych w przykładach. Indeks pozwala ilościowo oszacować stopień występowania tych zmian w próbce. Zmianami takimi może być na przykład śmietankowanie, koagulacja, koalescencja kropel lub sedymentacja.The TSI - Turbiscan Stability Index reflects the destabilization changes occurring in the emulsions obtained in the examples. The index allows you to quantify the degree of occurrence of these changes in a sample. Such changes may be, for example, creaming, coagulation, coalescence of droplets or sedimentation.

Pomiar prowadzi się urządzeniem Turbiscan. Pomiar polega na skanowaniu próbki pulsującym źródłem światła w bliskiej podczerwieni (długość fali 880 nm). Wyniki, to jest wartość transmitancji (T) oraz natężenia światła wstecznie rozproszonego (RW) zbierane są za pomocą dwóch detektorów, odpowiednio transmitancji i natężenia światła rozproszonego, w zależności od wysokości naczynia pomiarowego, co 40 pm. Dane, zbierane z zaprogramowaną częstotliwością pozwalają zobrazować kolejno występujące stany badanej substancji, charakteryzując stabilność produktu. Zgodnie z teorią rozpraszania światła (teoria Mie [Hahn, David W. (July 2009). Light Scattering Theory University of Florida]), wartość natężenia światła wstecznie rozproszonego zależy od rozmiaru i stężenia cząstek w dyspersji.The measurement is carried out with the Turbiscan device. The measurement consists in scanning the sample with a pulsating near-infrared light source (wavelength 880 nm). The results, i.e. the value of the transmittance (T) and the intensity of the backscattered light (RW) are collected using two detectors, respectively transmittance and intensity of the scattered light, depending on the height of the measuring vessel, every 40 pm. The data, collected with a programmed frequency, allow to visualize the successively occurring states of the tested substance, characterizing the stability of the product. According to the theory of light scattering (Mie theory [Hahn, David W. (July 2009). Light Scattering Theory University of Florida]), the value of the intensity of backscattered light depends on the size and concentration of particles in the dispersion.

Im większe zmiany zachodzą w próbce tym większe różnice w porównaniu z wyjściowym materiałem oznaczane są w badaniu, tym wyższe uzyskuje się wartości TSI. Indeks stabilności TSI jest wyznaczany z porównania danych otrzymanych w określonym czasie z określoną częstotliwością pomiarów:The greater the changes in the sample, the greater the differences in comparison to the starting material are determined in the test, the higher the TSI values are obtained. The TSI stability index is determined by comparing the data obtained over a certain period of time with a certain frequency of measurements:

gdzie: x, jest średnią wartością natężenia światła rozproszonego w danej chwili, xrw jest średnią x, a n jest całkowitą liczbą pomiarów,where: x is the average value of the scattered light intensity at a given moment, xrw is the average of x, and n is the total number of measurements,

RW - natężenie rozproszonego światła,RW - diffused light intensity,

Im niższa wartość TSI, tym mniej zmian zachodzi w próbce.The lower the TSI value, the less change occurs in the sample.

Lepkości pozornaApparent viscosity

Oznaczenie lepkości pozornej emulsji metodą Brookfielda wykonuje się według normy PN-ISO 2555 za pomocą lepkościomierza Brookfield RVDV-II+. Temperaturę próbek (23°C) w trakcie pomiaru utrzymuje się za pomocą termostatu Brookfield. Pomiar wykonuje się umieszczając w badanej próbce końcówkę pomiarową (wrzeciono), która następnie wykonuje ruch obrotowy z zadaną prędkością. Wrzeciono jest sprzężone ze skalibrowaną sprężyną. Mierzone jest odkształcenie sprężyny spowodowane siłą oporu hamującą ruch obrotowy wrzeciona, która wynika z lepkości próbki. Pomiary prowadzi się w temperaturze 23°C, przy użyciu wrzeciona nr 28 i prędkości 100 obrotów/minutę.Determination of the apparent viscosity of the emulsion using the Brookfield method is performed according to the PN-ISO 2555 standard using a Brookfield RVDV-II+ viscometer. The temperature of the samples (23°C) during the measurement is maintained with a Brookfield thermostat. The measurement is performed by placing a measuring tip (spindle) in the sample, which then performs a rotational movement with a given speed. The spindle is coupled with a calibrated spring. The deformation of the spring caused by the resistance force inhibiting the rotation of the spindle, which results from the viscosity of the sample, is measured. Measurements are made at 23°C using a #28 spindle and 100 rpm.

Wysoka lepkość w przykładach 2 i 6, w których stosuje się ester kwasu laurynowego i kopolimeru EO-PO-EO może być spowodowana większym, niż w przypadku pozostałych emulgatorów, oddziaływaniem pomiędzy sobą zemulgowanych cząsteczek emulsji, co prowadzi do wzrostu naprężeń ścinających w emulsji, a tym samym do wyższej lepkości pozornej i w konsekwencji wyższej stabilności otrzymanej na jego podstawie emulsji. Jest to również zgodne z wnioskami jakie uzyskano dla innych emulgatorów typu estrowego, spośród których estry kwasu laurynowego wykazywały najlepsze własności emulsyjne.The high viscosity in examples 2 and 6, in which the ester of lauric acid and EO-PO-EO copolymer is used, may be caused by a greater interaction of the emulsified emulsion particles with each other than in the case of other emulsifiers, which leads to an increase in shear stresses in the emulsion, and thus to a higher apparent viscosity and, consequently, to a higher stability of the emulsion obtained on its basis. This is also consistent with the conclusions obtained for other ester-type emulsifiers, among which lauric acid esters showed the best emulsion properties.

Przykład 1Example 1

Emulsja według wynalazku otrzymana w dwukrotnej, dwustopniowej homogenizacji, w wysokociśnieniowym homogenizatorze przy ciśnieniu 50 MPa, na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 9,5 MPa na drugim stopniu homogenizacji zawiera:The emulsion according to the invention obtained in a two-fold, two-stage homogenization in a high-pressure homogenizer at a pressure of 50 MPa on the first homogenization stage and at a pressure of 9.5 MPa on the second homogenization stage contains:

• 450 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i 50 części wagowych parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, • 50 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 28,5 części wagowych stearynianu sodu, • 10 części wagowych estru kopolimeru EO-PO-EO i kwasu oleinowego, • 885 części wagowych wody.• 450 parts by weight of refined paraffin from petroleum processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and 50 parts by weight of synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 50 parts by weight of glycerol monostearate, • 28.5 parts by weight of sodium stearate, • 10 parts by weight of EO-PO-EO oleic acid copolymer ester, • 885 parts by weight of water.

Płynna emulsja o odczynie pH = 9,8, o lepkości pozornej 88 mPa-s, w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 2,9 zawiera 40,0% suchej masy.Liquid emulsion with a pH of 9.8, an apparent viscosity of 88 mPa-s at 23°C and a TSI stability of 2.9 for 30 days contains 40.0% of dry matter.

Przykład 2Example 2

Emulsja według wynalazku otrzymana w dwukrotnej, dwustopniowej homogenizacji, w wysokociśnieniowym homogenizatorze przy ciśnieniu 15 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 5 MPa na drugim stopniu homogenizacji zawiera:The emulsion according to the invention obtained in a two-fold, two-stage homogenization in a high-pressure homogenizer at a pressure of 15 MPa on the first homogenization stage and at a pressure of 5 MPa on the second homogenization stage contains:

• 250 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i 250 części wagowych parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, • 55 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 28,5 części wagowych stearynianu sodu, • 8 części wagowych estru kwasu laurylowego i kopolimeru EO-PO-EO, • 882 części wagowe wody.• 250 parts by weight of refined paraffin from petroleum processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and 250 parts by weight of synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 55 parts by weight of glycerol monostearate, • 28.5 parts by weight of sodium stearate, • 8 parts by weight of lauric acid ester of EO-PO-EO copolymer • 882 parts by weight of water.

Płynna emulsja o odczynie pH = 9,8, o lepkości pozornej 88 mPa-s w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 2,9 zawiera 40,0% suchej masy.Liquid emulsion with a pH of 9.8, an apparent viscosity of 88 mPa-s at 23°C and a TSI of 2.9 for 30 days contains 40.0% of dry matter.

Przykład 3Example 3

Emulsja według wynalazku otrzymana w dwukrotnej, dwustopniowej homogenizacji, w wysokociśnieniowym homogenizatorze przy ciśnieniu 8 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 1,5 MPa na drugim stopniu homogenizacji zawiera:The emulsion according to the invention obtained in a two-fold, two-stage homogenization in a high-pressure homogenizer at a pressure of 8 MPa on the first homogenization stage and at a pressure of 1.5 MPa on the second homogenization stage contains:

• 50 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną sta- łych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i 450 części wagowych parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, • 45 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 32,5 części wagowych stearynianu sodu, • 12 części wagowych estru kwasu stearynowego i kopolimeru EO-PO-EO, • 980 części wagowych wody.• 50 parts by weight of refined paraffin from petroleum processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and 450 parts by weight of synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 45 parts by weight of glycerol monostearate, • 32.5 parts by weight of stearate sodium, • 12 parts by weight of stearic acid ester and EO-PO-EO copolymer, • 980 parts by weight of water.

Płynna emulsja o odczynie pH = 9,8, o lepkości pozornej 96 mPa-s w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 1,2 zawiera 40,7% suchej masy.The liquid emulsion with a pH of 9.8, an apparent viscosity of 96 mPa-s at 23°C and a TSI stability of 30 days 1.2 contains 40.7% of dry matter.

Przykład 4Example 4

Emulsja według wynalazku otrzymana w dwukrotnej, dwustopniowej homogenizacji, w wysokociśnieniowym homogenizatorze przy ciśnieniu 20 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 5 MPa na drugim stopniu homogenizacji zawiera:The emulsion according to the invention obtained in a two-fold, two-stage homogenization in a high-pressure homogenizer at a pressure of 20 MPa on the first homogenization stage and at a pressure of 5 MPa on the second homogenization stage contains:

• 250 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i 250 części wagowych parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, • 55 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 22,5 części wagowych stearynianu sodu, • 12 części wagowych estru kwasu oktanowego i kopolimeru EO-PO-EO, • 890 części wagowych wody.• 250 parts by weight of refined paraffin from crude oil processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and 250 parts by weight of synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 55 parts by weight of glycerol monostearate, • 22.5 parts by weight of sodium stearate, • 12 parts by weight of an ester of octanoic acid and an EO-PO-EO copolymer • 890 parts by weight of water.

Płynna emulsja o odczynie pH = 9,6, o lepkości pozornej 50 mPa-s w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 0,7 zawiera 40,4% suchej masy.Liquid emulsion with pH = 9.6, apparent viscosity 50 mPa-s at 23°C and stability TSI 30 days 0.7 contains 40.4% of dry matter.

Uzyskuje się jednorodną płynną emulsję o odczynie pH = 9,6, zawierającą 40,4% suchej masy, o lepkości pozornej 50 mPa-s w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 0,7.A homogeneous liquid emulsion with a pH of 9.6 is obtained, containing 40.4% dry matter, with an apparent viscosity of 50 mPa·s at 23°C and a stability TSI of 0.7 for 30 days.

Przykład 5Example 5

Emulsja według wynalazku otrzymana w dwustopniowej homogenizacji, w wysokociśnieniowym homogenizatorze przy ciśnieniu 13 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 4 MPa na drugim stopniu homogenizacji zawiera:The emulsion according to the invention obtained in a two-stage homogenization in a high-pressure homogenizer at a pressure of 13 MPa on the first homogenization stage and at a pressure of 4 MPa on the second homogenization stage contains:

• 250 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i 250 części wagowych parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, • 50 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 28,5 części wagowych stearynianu sodu, • 10 części wagowych estru kwasu oleinowego i kopolimeru EO-PO-EO, • 880 części wagowych wody.• 250 parts by weight of refined paraffin from crude oil processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and 250 parts by weight of synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 50 parts by weight of glycerol monostearate, • 28.5 parts by weight of sodium stearate, • 10 parts by weight of oleic acid ester of EO-PO-EO copolymer • 880 parts by weight of water.

Płynna emulsja o odczynie pH = 9,8, o lepkości pozornej 100 mPa-s w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 3,9 zawiera 40,0% suchej masy.Liquid emulsion with a pH of 9.8, an apparent viscosity of 100 mPa-s at 23°C and a TSI stability of 30 days of 3.9 contains 40.0% of dry matter.

Przykład 6Example 6

Emulsja według wynalazku otrzymana w dwukrotnej, dwustopniowej homogenizacji, w wysokociśnieniowym homogenizatorze przy ciśnieniu 13 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 4 MPa na drugim stopniu homogenizacji zawiera:The emulsion according to the invention obtained in a two-fold, two-stage homogenization in a high-pressure homogenizer at a pressure of 13 MPa on the first homogenization stage and at a pressure of 4 MPa on the second homogenization stage contains:

• 450 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i 50 części wagowych parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, • 50 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 28,5 części wagowych stearynianu sodu, • 10 części wagowych estru kwasu laurylowego i kopolimeru EO-PO-EO, • 879 części wagowych wody.• 450 parts by weight of refined paraffin from petroleum processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and 50 parts by weight of synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 50 parts by weight of glycerol monostearate, • 28.5 parts by weight of sodium stearate, • 10 parts by weight of lauric acid ester of EO-PO-EO copolymer • 879 parts by weight of water.

Płynna emulsja o odczynie pH = 9,7, o lepkości pozornej 1000 mPa-s w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 2,2 zawiera 40,7% suchej masy.Liquid emulsion with a pH of 9.7, an apparent viscosity of 1000 mPa-s at 23°C and a TSI stability of 30 days 2.2 contains 40.7% of dry matter.

Przykład 7Example 7

• 250 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i 250 części wagowych parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, • 50 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 28,5 części wagowych stearynianu sodu, • 10 części wagowych estru kwasu stearynowego i kopolimeru EO-PO-EO, • 870 części wagowych wody.• 250 parts by weight of refined paraffin from crude oil processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and 250 parts by weight of synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 50 parts by weight of glycerol monostearate, • 28.5 parts by weight of sodium stearate, • 10 parts by weight of stearic acid ester and EO-PO-EO copolymer • 870 parts by weight of water.

Płynna emulsja o odczynie pH = 9,8, o lepkości pozornej 66 mPa-s w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 0,8 zawiera 40,7% suchej masy.Liquid emulsion with pH = 9.8, apparent viscosity 66 mPa-s at 23°C and stability TSI 30 days 0.8 contains 40.7% of dry matter.

Przykład 8Example 8

• 250 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych i 250 części wagowych parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, • 50 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 28,5 części wagowych stearynianu sodu, • 10 części wagowych estru kwasu oktylowego i kopolimeru EO-PO-EO, • 882 części wagowe wody.• 250 parts by weight of refined paraffin from crude oil processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and 250 parts by weight of synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 50 parts by weight of glycerol monostearate, • 28.5 parts by weight of sodium stearate, 10 parts by weight of octyl ester of EO-PO-EO copolymer, 882 parts by weight of water.

Płynna emulsja o odczynie pH = 9,6, lepkości pozornej 55 mPa-s w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 0,9 zawiera 40,4% suchej masy.Liquid emulsion with pH = 9.6, apparent viscosity 55 mPa-s at 23°C and stability TSI 30 days 0.9 contains 40.4% of dry matter.

Przykład 9Example 9

Emulsja według wynalazku, otrzymana w dwukrotnej, dwustopniowej homogenizacji, w wysokociśnieniowym homogenizatorze przy ciśnieniu 13 MPa na pierwszym stopniu homogenizacji oraz przy ciśnieniu 4 MPa na drugim stopniu homogenizacji zawiera:The emulsion according to the invention, obtained in a two-fold, two-stage homogenization, in a high-pressure homogenizer at a pressure of 13 MPa on the first homogenization stage and at a pressure of 4 MPa on the second homogenization stage, contains:

• 500 części wagowych parafiny syntetycznej z syntezy Fischera-Tropscha, • 45 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 32,5 części wagowych stearynianu sodu, • 12 części wagowych estru kwasu stearynowego i kopolimeru EO-PO-EO, • 890 części wagowych wody.• 500 parts by weight of synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 45 parts by weight of glycerol monostearate, • 32.5 parts by weight of sodium stearate, • 12 parts by weight of stearic acid ester and EO-PO-EO copolymer, • 890 parts by weight of water.

Płynna emulsja o odczynie pH= 9,8, o lepkości pozornej 104 mPa-s w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 1,4 zawiera 40,1% suchej masy.Liquid emulsion with a pH of 9.8, an apparent viscosity of 104 mPa-s at 23°C and a TSI stability of 1.4 for 30 days contains 40.1% of dry matter.

Przykład 10Example 10

• 500 części wagowych rafinowanej parafiny z przeróbki ropy naftowej będącej mieszaniną stałych, wysokocząsteczkowych węglowodorów, przede wszystkim n-parafinowych, • 50 części wagowych monostearynianu gliceryny, • 28,5 części wagowych stearynianu sodu, • 10 części wagowych estru kwasu laurynowego i kopolimeru EO-PO-EO, • 885 części wagowych wody.• 500 parts by weight of refined paraffin from petroleum processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, • 50 parts by weight of glycerol monostearate, • 28.5 parts by weight of sodium stearate, • 10 parts by weight of lauric acid ester and EO- PO-EO, • 885 parts by weight of water.

Płynna emulsja o odczynie pH = 9,7, o lepkości pozornej 1200 mPa-s w temperaturze 23°C oraz stabilności TSI 30 dni 3,4 zawiera 40,4% suchej masy.Liquid emulsion with a pH of 9.7, an apparent viscosity of 1200 mPa-s at 23°C and a TSI stability of 30 days of 3.4 contains 40.4% of dry matter.

Claims

1. Water-paraffin emulsion characterized in that it contains:

• 500 parts by weight of refined paraffin from petroleum processing, which is a mixture of solid, high-molecular hydrocarbons, mainly n-paraffin, and/or synthetic paraffin from the Fischer-Tropsch synthesis, • 40-60 parts by weight of glycerol monostearate, • 20-35 parts by weight of sodium stearate • 5-15 parts by weight of fatty acid esters of EO-PO-EO copolymer • water.

2. The emulsion according to claim The composition of claim 1, characterized in that it comprises esters of an EO-PO-EO copolymer and stearic, oleic, lauric or octanoic acid.

3. The emulsion according to claim 1, characterized in that it contains 800-1000 parts by weight of water.