SK127695A3

SK127695A3 - Ternary liquid isotropical composition for preparing of bar soaps and method of their manufacturing

Info

Publication number: SK127695A3
Application number: SK1276-95A
Authority: SK
Inventors: John G Chambers; Geoffrey Irlam
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1996-04-03
Also published as: EP0699234A1; ES2104387T3; MY131639A; CA2159339C; DE69404303T2; JPH08510280A; PL178450B1; CN1049452C; IN181474B; PL311672A1; AU6650694A; PH31157A; JP2693866B2; CZ303395A3; HU9501987D0; BR9406409A; CN1123559A; US5482643A; HU217533B; WO1994026866A1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zlepšených kusových ipydiel a zvlášť kusových mydiel obsahujúcich okrem mydiel mastných kyselín syntetické povrchovo aktívne zložky.

Doterajší stav techniky

Kusové mydlá sú známe od staroveku. Mydlá mastných kyselín sú však relatívne drsné povrchovo aktívne látky a bolo vynaložené veľké úsilie na pripravenie jemných kusových mydiel nahradením časti mydla s inou povrchovo aktívnou zložkou.

Jemné kusové mydlá sú všeobecne pripravované zo suroj viny zahrňujúcej čisté mydlo a jednu alebo viaceré syntetické spoluaktívne zložky. Tieto zložky sa spájajú v tesnej zmesi a formujú do kusov.

Zariadenia na výrobu mydla obsahujú na spracovanie suroviny viaceré miešacie, spracovávacie, zahrievacie a chladiace prístroje. Zahrievacie prístroje konvenčné obsahujú parný plášť a zariadenie na prívod pary. Za použitia prehriatej pary sa prakticky zvýši teplota zložiek na najviac w

150 °C. Na dosiahnutie teplôt viac ako 150 °C sa musia použiť špecializované zariadenia. Logicky z dôvodov ekonomiky horúce časti zariadení na výrobu mydla pracujú pri maximálnej teplote v rozsahu 100 až 130 °C a majú normálne pracovať pri teplotách v rozsahu 85 až 95 °C.

Určitý typ jemného kusového mydla zahrňuje syntetické spoluaktívne zložky, ktoré vyžadujú na uvedenie do roztaveného stavu vysoké teploty, typicky presahujúce 100 ’C. Spomedzi týchto vysoko sa taviacich zložiek sa takzvané mastné izetionátové estery, stávajú pumpovatelné len nad 100 až 150 ’C. Jednou z výhod použitia týchto vysoko sa taviacich zložiek je, že konečnému kusu mydla poskytujú štruktúru. Iné nízko sa taviace, kvapalné alebo vysoko rozpustné syntetické zložky, ako napríklad laurylétersulfát sodný a alkylglycerylétersulfát sú známe, ale neposkytujú konečnému produktu štruktúru: tieto produkty vyžadujú dodatočné štruktúrujúce reagenty, ako napríklad polyméry, mastné kyseliny s dlhým reťazcom a elektrolyty, ktorých prítomnosť môže interferovať s účinnosťou penenia kusového mydla a zvyšujú cenu produktu.

Mastné izetionátové estery sa typicky používajú v kusových mydlových produktoch s hladinami okolo 25 až 70 % hmotnostných. Napríklad FR 2285452 opisuje kusové mydlo na osobnú hygienu obsahujúce 30 až 60 % hmotnostných mastných izetionátových esterov, 1 až 9 % hmotnostných vody a 10 až 40 % hmotnostných mastnej kyseliny a jeho výrobu. Proces výroby zahrňuje reagovanie kokosovej mastnej kyseliny s izetionátom sodným v prítomnosti oxidu zinočnatého pri teplote 232 °C s odstránenie vody a prebytku mastnej kyseliny. Potom sa pridáva kyselina stearová, aby sa udržala kvapalnosť reakčného produktu.

Pri veľmi nízkych hladinách obsahu mastného izetionátu, t.j. pod 30 % hmotnostných z produktu, sa ešte stále získajú výhody jemnosti, ale trochu znížené. Pri vyšších hladinách obsahu mastných izetionátov, t.j. nad 70 % hmotnostných, sa produkty stanú nespracovateľnými v dôsledku fyzikálnych vlastností mastného izetionátu, vedúcich k produktu, ktorý je pre spracovanie príliš tvrdý.

Pretože vyššie zmienené teploty topenia 100 až 150 °C sú pri horných limitoch alebo nad hornými limitmi pracovnej teploty výrobného zariadenia, používa sa energetické zmiešavanie pri teplote okolo 70 °C na vytvorenie tesnej zmesi týchto zložiek so zvyškom zložiek kusového mydla, a aby sa tak zabránilo tvorbe zrnitého produktu. Naviac pri teplotách nad 110 °C sa začína vyskytovať značná hydrolýza izetionátov .

Jedným z problémov spôsobu s krokom energetického zmiešavania je, že musí byť všeobecne vedený dávkovým spôsobom, alebo ak sa vyžaduje semikontinuálna práca, môžu sa použiť viaceré zmiešavače, paralelne vo fázovanom dávkovom procese.

Alternatívy k dávkovej práci zahrňujú recyklovanie veľkého podielu produktu tak, že prechádza cez zmiešavač viac ako jeden raz. Iné alternatívy zahrňujú použitie vysoko špecializovaných zmiešavačov typu dutinového pretláčania, ktoré okrem toho, že sú dostatočne energetické, sú tiež schopné miešania pri jednom prechode. Zistilo sa^ že tieto alternatívy použitia konvenčných dávkových mixérov sú drahé pri inštalácii i prevádzke.

Určili sme teraz, ako môže byť požadovaná tesná zmes vytvorená bez použitia energetického zmiešavania. Určili sme, že tvorbou izotropného roztoku mastného izetionátového esteru, mastnej kyseliny a relatívne malého množstva vody, sa môže obísť energetický zmiešavací krok, zatiaľ čo teplota procesu nepotrebuje presiahnuť 130 °C.

Podstata vynálezu

Podľa prvého aspektu tohto vynálezu sa poskytuje kvapalná izotropná zmes zahrňujúca:

a) prvú povrchovo aktívnu zložku, ktorá má Τθ presahuj úce 15 ° C

b) mastnú kyselinu v takom množstve, že pomer prvej povrchovo aktívnej zložky a mastnej kyseliny nie je väčší ako 2:1, a

c) 2 až 15 % hmotnostných vody.

Τθ je minimálna teplota, nad ktorou prvá povrchovo aktívna zložka tvorí kvapalnú kryštalickú fázu: t-j. Τθ materiálu ukazuje najnižšiu teplotu, pri ktorej budú vo vode rozpustené značné množstvá materiálu.

Za výrobných a transportných podmienok zložky, ktoré majú Τθ pod 15 °C sa budú všeobecne spracovávať ako kvapaliny, zatiaľ čo zložky, ktoré majú Τθ nad 15 C budú všeobecne vykazovať vlastnosti tuhých látok a bude sa s nimi narábať ako s tuhými látkami.

Prvou povrchovo aktívnou zložkou bude mastný izetionátový ester.

Komerčne dostupné mastné izetionátové estery majú typicky Τθ hodnoty nad 30 °C. Tieto hodnoty sú vysoké v porovnaní s povrchovo aktívnymi látkami, ako sý laurylétersulfáty (SLES), polyetoxylovanými povrchovo aktívnymi látkami, ktoré majú v priemere tri etoxy jednotky na molekulu: ktoré majú Τθ menej ako 0 °C a laurylmetoxy-sulfojantaran disodný (DMLS), ktorý má znova Τθ hodnotu menej ako 0 °C: t.j. aj so SLES aj s DMLS sa môže narábať ako s kvapalinami.

Typicky mastný izetionátový ester (zložka a) je ester mastnej kyseliny, ktorý má C^q- C^g priemernú dĺžku reťazca s izetionátmi. Zmiešané estery tukov získaných zo saponifikácie kokosového a iných rastlinných olejov a tukov, a ich frakcie sú zvlášť výhodné.

Kokoylizetionát zahrňujúci mastné kyselinové zvyšky obsahujúce vysoký podiel zvyškov kyseliny laurovej je najvýhodnejším izetionátom na použitie v uskutočneniach tohto vynálezu. Tento materiál je dostupný z mnohých zdrojov, vrátane Mazner (ako Jordapon Šerieš (TM)), GAF (ako Fenopon (TM) AC78 a AM78), AKZO (ako Elfan (TM) AT84 a 84G), Hoechst (ako Hostapon (TM) KA a Hoe S 3390-2, ICI (ako Arlatone (TM) SCI and Tensianol (TM) 399 séria) a Finetex (ako Tauranol séria povrchovo aktívnych látok).

Všeobecne obsahujú mastné kyseliny (zložka b) jednu alebo viac mastných kyselín získaných z rastlinných alebo živočíšnych olejov a tukov. Zmesi mastných kyselín, ktoré majú priemernú dĺžku reťazca Cg až C2Q sú výhodné. Zvlášť mastné kyseliny s C^q až sú kyselinami jednoduchými na spracovanie v dôsledku ich relatívne nízkej teploty topenia. Mastné kyseliny s C·^ až C^g reťazcami sú ťažšie na spracovanie, ale majú lepší štruktúrujúci účinok na mydlový kus, v dôsledku ich vyššej teploty topenia. Najvýhodnejšie sú nasýtené mastné kyseliny, ktoré sú chemicky stabilnejšie ako zodpovedajúce nenasýtené kyseliny.

Typickými zdrojmi vhodných mastných kyselín sú loj, palma, bravčová masť, lojové stearíny a palmové stearíny, olej zo sójových bobov, slnečnicový olej, olej z ľanových semien, olej z ryžových otrúb a laurové oleje, ako napríklad kokosový, palmojadrový, babasu olej a iné oleje z palmových orechov bohaté na lauráty.

Povolené pomery zložiek (a), (b) a_z (c) sú definované s odkazom na fázové diagramy, ako sú vypracované ďalej v tomto dokumente. Ak pomer prvej povrchovo aktívnej zložky k mastnej kyseline presiahne 2:1, tvoria sa produkty, ktoré sú nehomogénne a ťažké na spracovanie v dôsledku oddeľovania fáz.

Podľa druhého aspektu tohto vynálezu sa poskytuje spôsob na výrobu kusových mydiel, ktorý zahrňuje krok tvorby kvapalnej izotropnej zmesi zahrňujúcej:

a) mastný izetionátový ester,

b) mastnú kyselinu v takom množstve, že pomer mastného izetionátového esteru a mastnej kyseliny nie je väčší ako 2:1, a

c) 2 až 15 % hmotnostných vody, táto zmes je pri teplote 40 až 110 °C.

Typicky proces ďalej zahrňuje krok spojenia izotropnej zmesi vyššie zmienených zložiek (a), (b) a (c) s čistým mydlom a spracovanie výsledného produktu na kusové mydlá.

Výhodne toto spojenie izotropnej zmesi a čistého mydla sa uskutočňuje injektovaním jednej z menovaných spojených zložiek do iných menovaných spojených zložiek. Výhodnejšie sú izotropné zmesi injektované do čistého mydla. Jednoduché zmiešavacie prostriedky môžu byť použité ako alternatívne k injekčným zariadeniam.

Treba poznamenať, že kým izotropná zmes je všeobecne stabilná pri teplotách nad 40 ’C, výhodná teplota pre uskutočnenie metódy je 70 až 110 °C. Pri tomto teplotnom rozsahu procesový prúd je pumpovateľný a schopnosť hydrolýzy je mi6 s nimalizovaná.

| Celkovo proces výroby mydla podľa tohto vynálezu sa & moze javit ako:

A) tvorba kvapalnej izotropnej zmesi zahrňujúcej:

/·

a) mastný izetionátový ester,

c) 2 až 15 % hmotnostných vody, táto zmes je pri teplote 40 až 110 ’C,

B) príprava čistého mydla pri teplote 80 až 95 °C, a v

L) C) spojenie (A) a (B) v takom pomere, že konečný produkt zahrňuj e :

i l! , f a) 5 až 30 % hmotnostných mastného izetionátového esteru

b) najmenej 2,5 % hmotnostných mastnej kyseliny,

c) 8 až 18 % hmotnostných vody, a

d) 40 až 80 % hmotnostných mydla, a

D) formovanie produktu z kroku (C) do kusov.

Podľa tretieho aspektu tohto vynálezu sa poskytuje kusové mydlo vyrábané vyššie zmienenou metódou.

V typických uskutočneniach vynálezu celkový obsah mastného izetionátového esteru konečných kusových mydiel nepresahuje 30 % hmotnostných na kus. Ak sa táto hodnota prekročí, vo vzťahu k hladine mastnej kyseliny v konečnom produkte je taká, že spôsobí vysoké rýchlosti opotrebovania a slabé penenie. V praxi nie je kritická minimálna hladina mastného izetionátového esteru, hoci zníženie hladiny tejto zložky vedie k postupne menej jemnému mydlu. V uskutočneniach tohto vynálezu, hladina obsahu mastného izetionátového esteru v konečných kusoch mydla bude všeobecne ležať medzi 5 a 30 % hmotnostných na kus, výhodne medzi 7a 15 % hmotnostných na kus a najvýhodnejšie okolo 10 % hmotnostných (t.j. 8 až 12 % hmotnostných) na kus.

Výhodné pomery mastného izetionátového esteru k mastnej kyseline spadajú do rozsahu 1:1 až 2:1. Prebytok mastnej kyseliny vedie k vysokým hladinám mastnej kyseliny v konečnom produkte. To môže byť nevýhodné, keď je mastná kyselina požadovaná na poskytnutie štruktúry. Izotropná tavenina sa nemôže tvoriť, keď úroveň obsahu mastnej kyseliny je príliš nízka.

Aby tento vynález mohol byť ďalej pochopený, bude ďalej ilustrovaný pomocou príkladu a s odkazom na sprevádzajúce obrázky, ktoré ukazujú fázové diagramy pre zmesi mastnej kyseliny, mastného izetionátového esteru a vody, indikujúce oblasť, kde sa tvorí izotropný systém.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Priložené obrázky 1,2 a 3 sú fázové diagramy pre zmesi mastnej kyseliny, mastného izetionátového esteru a vody indikujúce oblasť (X), kde sa tvoria izotropné systémy. Oblasť (P) je oblasťou viacfázového systému.

Na obrázku 1, body 1 až 9 označujú uskutočnenia vynálezu, ako sú uvedené nižšie v Príkladoch 1 až 9 v Tabuľke 1. Tieto tvoria izotropný systém pri teplotách 85 °C. Body 10 až 23 sú porovnávacie príklady, ktoré netvoria izotropnú zmes, ale tvoria pri 85 °C vyššie viskózny, fázovo separovaný systém.

| Príklady uskutočnenia vynálezu

I* l Tabuľka 1 uvedená nižšie uvádza aj uskutočnenia tohto vynálezu aj porovnávacie príklady. Údaje o zložení v tabuľke sú také, že % hmotnostné DEFI, % hmotnostné FFA a % hmotnostné vody sú uvedené vzhľadom na izotropnú zmes, ktorá sa z nich tvorí. DEFI je okolo 70 % hmotnostných priamo esterifikovaného kokoyl-mastného izetionátu, ako sa získal od Lever Brothers Company, podstata zbytku tohto materiálu sú mastné kyseliny a voľný izetionát.

Príklad 5 sa berie ako reprezentatívny, izotropná zmes sa tvorila spojením troch zložiek (kokosová mastná kyselina/DEFI vločková kaša a voda) v elektricky vyhrievanej termostatovanej nádobe pri teplote 80 °C s mechanickým premiešavaním. Zmes sa injektovala do čistého mydlového prúdu vychádzajúceho z vymeníkov tepla konvenčnej vákuovej sušičky mydla. Pri výstupe výmeníkov tepla bežne používaných pri procese výroby mydla, má čistý mydlový prúd všeobecne teploi tu okolo 130 °C. Ako je bežné v zariadení na výrobu mydla, í nachádza sa na tomto zariadení vstup pre injektovanie mast; nej kyseliny sa poskytuje pre tvorbu takzvaných supermastných mydiel. Tento vstup sa použil pre injektovanie zmesi mastná kyselina/DEFI.

Injektovaný prúd sa miešal in line s čistým mydlom a spojený pracovný prúd sa striekal do vákuovej sušičky a sušil na konečný obsah vody 12 % hmotnostných. Potom sa pracovný prúd mlel, pelotézoval a razil na kusové mydlá.

Tabuľka 1

Príklad	% hm. DEFI	% hm. FFA	% hm. vody	DEFI/FFA
1	61	34	5	1,79
2	43	52	5	0,83
3	52	43	5 -yí,-	1,21
4	41	49	10	0,84
5	49	41	10	1,20
6	40	50	10	0,80
7	35	60	5	0,58
8	25	70	5	0,36
9	5	90	5	0,06
Porovnávacie
10	57	33	10	1,73
11	39	46	15	0,85
12	47	38	15	1,24
13	54	31	15	1,74
14	65	30	5	2,20
15	64	36	0	1,70
16	55	45	0	1,20
17	45	55	0	0,82
18	40	60	0	0,67
19	35	50	15	0,70
20	30	60	10	0,50
21	30	70	0	0,43
22	10	90	0	0,11
23	10	80	10	0,12
24	40	35	25
25	28	46	26

Obsah DEFI a mastnej kyseliny v konečnom produkte je určený rýchlosťou injektovania zmesi DEFI/mastná kyselina do mydlového prúdu. Vzorky poloprevádzkového rozsahu sa vyrábali s 9 % hmotnostnými DEFI a 7,5 % hmotnostnými FFA z produktu.

Kusové mydlá podlá tohto vynálezu s/ι podrobili takzvanému flex-wash testu, ktorý je známy v priemysle, a ukázali sa ako miernejšie k pokožke ako konvenčné kusové mydlá V tomto teste in vivo, sa určujú kumulatívne skóre erytému a požaduje sa minimálny rozdiel 3,33 s 95 % intervalom spoľahlivosti. Test poskytol tieto výsledky:

Konvenčné toaletné mydlo (80/20): 22,67

Uskutočnenie Príkladu 5 : 17,87

Z vyššie uvedených údajov môžrio vidieť, že kusové mydlá podľa tohto vynálezu sú význačne jemnejšie ako kontrolné mydlá.

Obrázok 2 ukazuje výsledky získané s Jordapon CI70 (55 až 60 % hmotnostných aktívneho materiálu), zatiaľ čo obrázok 3 ukazuje výsledky získané s Jordapon Cl-Prilled (asi 80 % hmotnostných aktívnej látky, 20 % hmotnostných mastných kyselín, voľný izetionát atď.). Na obrázkoch 2 a 3 sú stabilné izotropné prípravky označené indexom I, kým nestabilné, viacfázové prípravky sú označené indexom 2P. Možno vidieť, že oblasti stability sú všeobecne podobného tvaru umožňujúce premenlivosť obsahov surovinových materiálov.

Pre účely porovnania boli pripravené série produktov s podobnými hladinami obsahu mastnej kyseliny a DEFI (10 % hmotnostných DEFI a 7,5 % hmotnostného na celkový produkt a približne 12 % hmotnostných vody) radom spôsobov, ktorý zahrňoval zmiešavanie suchých materiálov pomocou zmiešavania s vysokým strihom.

Príklad A - mletie, nasledované použitím dutinového pretláčacieho zmiešavača pri 35 ⁰C a konečné vákuové pelotézovanie a razenie.

I.) it Príklad B - Z-nožový mixér použitý pri 58 °C, nasledovalo i?

ϋ mletie, vákuové pelotézovanie a razenie.

Príklad C - Z-nožový mixér použitý pri 58 °C, nasledovalo mletie, vákuové pelotézovanie a razenie.

/·

Produkty sa hodnotili vzhľadom na zrnitosť. Zrnitosť sa hodnotila subjektívne panelom 20 trénovaných operátorov. Operátori hodnotili kusové mydlá pomocou skóre v stupnici od 1 do 5 s 1 predstavujúcou hladké mydlá; 2: mierne pieskovité; 3: pieskovité, mierne zrnité; 4: zrnité a 5:velmi zrni té. Pre komerčné produkty je prijateľné skóre v tejto stupnici <2. Vypočítalo sa stredné skóre pre každé mydlo. Mydlá boli najprv ponorené do vody pri 20 °C a otáčané v ruke počas 30 sekúnd pred tým, ako sa robilo hodnotenie.

Príklad č. skóre zrnitosti

A

B

C kontrolný #

1,1

3,2

2.5

1.6 # Kontrolný príklad je konvenčný mydlový základ 60/40 loj/kokos s 7,5 % hmotnostných voľnej mastnej kyseliny.

Výsledky demonštrujú, že produkt Príkladu 5 bol v podstate bez zrnitosti so skóre menej ako 2. Produkty vyrobené cestou vysokého strihu mali všetky skóre presahujúce 2 a teda sú neprijateľné pre komerčné účely.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Ternárna kvapalná izotropná zmes obsahujúca:

a) mastný izetionátový ester, ktorý má Tq presahujúce 15 ° C _z

c) 2 až 15 % hmotnostných vody.

2. Zmes podľa nároku 1 vyznačujúca sa tým, že mastný izetionátový ester (zložka a) je ester mastných kyselín, ktoré majú C-^θ až C^g priemernú dĺžku reťazca, s izetionátmi.

3. Spôsob na výrobu kusových mydiel, ktorý zahrňuje krok tvorby kvapalnej izotropnej zmesi zahrňujúcej:

a) mastný izetionátový ester,

c) 2 až 15 % hmotnostných vody, táto zmes je pri teplote 40 až 110 C.

4. Spôsob podľa nároku 3 zahrňujúci kroky:

A) tvorba kvapalnej izotropnej zmesi zahrňujúcej:

a) mastný izetionátový ester, íj b) mastnú kyselinu v takom množstve, že pomer mastní $ ného izetionátového esteru a mastnej kyseliny nie u

l je väčší ako 2:1, a

c) 2 až 15 % hmotnostných vody, /· táto zmes je pri teplote 40 až 110 °C,

B) príprava čistého mydla pri teplote 80 až 95 C, a

C) spojenie (A) a (B) v takom pomere, že konečný produkt zahrňuj e:

*

a) 5 až 30 % hmotnostných mastného izetionátového esteru

b) najmenej 2,5 % hmotnostných mastnej kyseliny,

c) 8 až 18 % hmotnostných vody, a

d) 40 až 80 % hmotnostných mydla, a

D) formovanie produktu z kroku (C) do kusov.