zsírsav szappanrudak

!HU000006176T2! (19)

HU

(11) Lajstromszám:

E 006 176

(13)

T2

MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal

EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA C11D 17/00

(21) Magyar ügyszám: E 04 803992 (22) A bejelentés napja: 2004. 12. 15. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20040803992 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1709147 A1 2005. 07. 28. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1709147 B1 2008. 12. 31.

(51) Int. Cl.:

(30) Elsõbbségi adatok: 756616 2004. 01. 13.

(73) Jogosult: UNILEVER N. V., 3013 AL Rotterdam (NL)

US

(72) Feltalálók: FARRELL, Terence James, Unilever Home and Personal, Trumbull - Connecticut 06611 (US); NUNN, Charles Craig, Rutherford - New Jersey 07070 (US) (54)

(2006.01) C11D 10/04 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 05068600 PCT/EP 04/014383

(74) Képviselõ: dr. Fehérvári Flóra, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest

Jól feldolgozható és jó habzású zsírsavszappan/zsírsav szappanrudak

(57) Kivonat

HU 006 176 T2

A találmány tárgyát zsírsavszappant és szintetikus felületaktív szert tartalmazó szappanrúd-kompozíciók képezik, amelyek oly módon kialakítottak (például specifi-

kus terner rendszer révén), hogy a rudak még alacsony felületaktívszer-tartalom mellett is jól extrudálhatóak és jó tulajdonságokkal (például habzással) bírnak.

A leírás terjedelme 14 oldal (ezen belül 1 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.

1

HU 006 176 T2

A találmány tárgyát alacsony színtû szintetikus felületaktívszer-tartalmú, döntõen zsírsavszappan/szabad zsírsav szappanrudak (azaz zsírsavszappan és zsírsavalapúak) képezik. Közelebbrõl, olyan szappanrudakra vonatkozik, amelyek igen magas szappantartalmúak és/vagy igen magas szabad zsírsavtartalmúak lehetnek, és amelyekrõl, ezen magas tartalmak miatt szakember elõzetesen nem hihette volna, hogy feldolgozhatóak és/vagy jól habzanak. Azonban „tiszta” zsírsav/tiszta szappanalapanyag (azaz olyan alapanyag, amely bizonyos mennyiségû telítetlen zsírsavnál nem tartalmaz többet és lényegében mentes a rövid szénláncú zsírsavaktól vagy zsírsavszappanoktól) prekurzor szappanrúd-kompozíció készítésére szintetikus vagy más szappanrúdkomponensekkel való elegyítést megelõzõen való alkalmazása esetén nem várt módon lehetségesnek találtuk, hogy jól feldolgozható és jól habzó szappanrudakat nyerjünk. Míg a zsírsavszappan hatékony, olcsó tisztítótermékként ismeretes, a bõr iránt durva (például nem lágy) lehet. A rövid láncú (például 14 szénatomos vagy rövidebb, elsõdlegesen 12 szénatomos vagy rövidebb) és a telítetlen hosszú láncú (például nátrium-oleát) szappanok például jó habzást és detergens hatást nyújtanak, de durvák és szárítóak is lehetnek. Azt észleltük, hogy ha a fent említett, általában oldhatóbb, durvább komponenseket eltávolítjuk egy szappanlánceloszlásból, ez általában nem érinti a szappanrúd strukturális és gyártási jellemzõit (amely jellemzõk jobban függnek a kevésbé durva, oldhatatlan, hosszú láncú szappanoktól), de érinthetik például a habzási jellemzõket. Ezért nagy kihívást jelent olyan szappanrúd fellelése, amely olyan zsírsavszappan-alapanyagból készül (megjegyezzük, hogy a telítetlen, oldhatóbb szappanok, mint például az oleát, általában ugyanazon forrásból származnak, mint a hosszabb láncú oldhatatlan szappanok, azaz nem dióolajokból, mint például a faggyú vagy pálmaolaj), amely alapanyag jól feldolgozható, habzási jellemzõit jól megõrzõ, és a kívánt lágysági jellemzõkkel bíró szappanrudak készítésére használható. Arra a felismerésre jutottunk, hogy prekurzor szappanrúdkészítmény állítható elõ olyan zsírsavakból és/vagy zsírsavszappanokból, amelyek nem tartalmaznak bizonyos mol% fölötti mennyiségben telítetlen láncú komponenseket, és a további mol% telített komponensben nincs 14 szénatomos vagy ennél rövidebb lánchosszúságú komponens (kivéve az olyan maradék vagy mesterséges komponenseket, amelyeket a hozzáadott felületaktív szerbõl rendkívül nehéz kiküszöbölni; ezek az alapanyag 1% alatti, elõnyösen 0,5% alatti mennyiségét tehetik ki, még elõnyösebben nincsenek jelen, és minden esetben a szappanrúdvégtermékben több mint 1% 14 szénatomos vagy ennél rövidebb láncú zsírsav- vagy szappankomponenst eredményeznek. A prekurzor szappanrúd, amely a szappanrúdvégtermékbe elegyítendõ vagy keverendõ további kompo-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60 2

2

nenseknek valamiféle mátrixaként szolgál, két lehetséges mód egyikével állítható elõ. Elsõként, elõállítható telítetlen zsírsav (0–12,5 mol%), 16 szénatomos és ennél hosszabb láncú telített zsírsav (50–87,5 mol%) és lúg (12,5–50 mol%, például NaOH vagy KOH) a prekurzor mátrix kívánt semlegesítési mértékétõl függõen, elegyítésével/keverésével. Egy további megvalósítási mód szerint elõállítható elõformált szappannak zsírsavval való elegyítésével oly módon, hogy lúggal való semlegesítés nem szükséges. Ha ebbõl a prekurzorból felületaktív szerrel, vízzel és töltõanyaggal keverünk/elegyítünk 40–88 tömeg% zsírsavszappant és/vagy zsírsavat tartalmazó szappanrúdvégterméket (50 mol% lúg mellett feltételezve, hogy semlegesítési módszerrel készült, 100%¹os a semlegesítés, és a rúd 100%-ban szappan; ha a lúg kevesebb, szappan és zsírsav elegye van jelen), nem várt módon azt találjuk, hogy a szappanrúd jól feldolgozható (például szilárdsága sajthúros mérést alkalmazva legalább kPa), és kivételesen jó habzású (szappanrúdhabzási vizsgálatban több, mint 50 ml az elõírt módszerrel), valamint a kívánt mértékben lágy. Így a találmány egyik megvalósítási módja szerint a prekurzor szappanrúd/mátrix készítményt 0–12,5 mol% telítetlen zsírsav (például olajsav), 50–87,5 mol% 15–24 szénatomos, elõnyösen 16–20 szénatomos lánchosszúságú telített zsírsav és 12,5–50 mol% lúg (a kívánt semlegesítettségi mértéktõl függõen) alkalmazásával formáljuk. A kulcskérdés, hogy olyan „tiszta” prekurzort készítsünk, amennyire csak lehetséges, abban a tekintetben, hogy ne tartalmazzon 14 szénatomos vagy annál rövidebb lánchosszúságú szappanokat vagy zsírsavakat (ha nem teljesen semlegesített). Ha az ilyen prekurzor/mátrixot késõbb más szappanrúdkomponensekkel elegyítjük, ez jól feldolgozható, és még oldható zsírsav/szappan hiányában is (eltekintve attól, amely a prekurzor szilárdítására szolgálótól eltérõ más szappankomponensek révén kerül be) nem várt módon kiváló habzású. Egy második megvalósítási mód szerint ugyanezt a „tiszta” prekurzort hozzuk létre, de elõformált szappan és szabad zsírsav (ismét 0–12,5 mol% telítetlen és 14 szénatomos vagy annál rövidebb lánchosszúságú komponensek nélküli) elegyítésével formáljuk semlegesítésre szolgáló lúg nélkül. Ennek eredményeként olyan szappanrudat találtunk, amely elkészíthetõ nem dióolajokból (szokásosan oldható, telítetlen és oldhatatlan hosszú láncú telített zsírsavak elegyeként meghatározott) inkább, mint faggyú és dióolajok elegyébõl (amely utóbbiban szokásosan rövidebb láncú telített vegyületek vannak). Ha a rövid láncú szappanok (amelyek a felhasználó számára kedvezõ tulajdonságokat nyújtanak) mennyiségét minimálisra csökkentjük, az egyik lehetõség arra, hogy a felhasználók számára ezeket az elvesztett tulajdonságokat pótoljuk szintetikus anyagok (például anionosak) alkalmazása. A találmány szerint azonban mind a rövid láncú szappanok/zsírsavak alkalmazását, mind a szintetikus felületaktív szerek alkalmazását (amelyek más tulajdonságokat, például a habzást javíthatják, de

1

HU 006 176 T2

lehetnek durvák is) minimálisra csökkentjük, emellett fenntartjuk a felhasználó számára kedvezõ jellemzõket. Az US 5 387 362 számú szabadalmi leírásban Tollens és munkatársai olyan szappanrudakat ismertetnek, amelyek Mg++, Na+ és K+ ionok megszabott összetételû elegyét reagáltatják laurinsavval, kiválasztott 14–18 szénatomos lánchosszúságú zsírsavakkal és olajsavval. Találmányunk szerint a rövid lánchosszúságú zsírsavak (például laurinsav) mennyiségét minimális értéken tartjuk, vagy ezek egyáltalán nincsenek jelen. Továbbá, a Tollens szerinti szappanrúdkompozíció tiszta szappannak tûnik, míg a találmány szerinti szappanrudakhoz legalább 7 tömeg% fölötti szintetikus anyag szükséges. Az US 5 262 079 számú szabadalmi leírásban Kacher és munkatársai azt ismertetik, hogy részlegesen semlegesített monokarbonsavakat alkalmaznak sok anionos és nemionos szilárdító segédanyagot tartalmazó formázott szappanrudak készítésére. A találmány szerint a szintetikus anyagok mennyiségét minimális szinten tartjuk (25% alatti, elõnyösen 22% alatti, még elõnyösebben 20% alatti vagy ennél kisebb mennyiség), és nem alkalmazunk szilárdító segédanyagokat. Ez is egy extrudált szappanrúd. A Kacher szerinti rudaknak 15% fölötti mennyiségû vizet is kell tartalmazniuk. Az US 6 121 216 számú szabadalmi leírásban Narath és munkatársai a szappanszint csökkentése révén javult feldolgozhatóságot írnak le. A találmány szerint nem törekszünk a szappan minimalizálására, hanem jótékony hatású szappanelegyeket javaslunk. A találmány elsõ megvalósítási módját tekintve döntõen szappan/szabad zsírsav szappanrudakra vonatkozik, ahol egy bizonyos szintnél nem több telítetlen zsírsavat és semmi 14 szénatomos vagy annál rövidebb lánchosszúságú zsírsavszappant vagy szabad zsírsavat nem tartalmazó prekurzor szappanrudat használunk bázisként vagy mátrixként jól feldolgozható és figyelemre méltóan jól habzó, nagy zsírsavszappantartalmú és alacsony szintetikusanyag-tartalmú szappanrudak készítésére. A prekurzor szappanrudak készítésére alkalmazott szappanalapanyag elsõsorban nem dióolajból álló, amely például bizonyos oldható, telítetlen (például olajsav) és fõként oldhatatlan hosszú láncú zsírsavakat tartalmaz. A telítetlen (például olajsav) és a rövid láncú telített zsírsavak szintjének minimálisra csökkentésével olyan szappanrudakat nyerünk, amelyek jól feldolgozhatók és jól habzanak, továbbá elfogadhatóan lágyak. Megfelelõ szintetikus felületaktív szerek alacsony szintjének alkalmazása hozzásegít ahhoz, hogy a kívánt jellemzõket, például a habzást és a lágyságot fenntartsuk. A szappanrudak elõállíthatók zsírsavak lúggal való semlegesítésével (lehet 100%¹os semlegesítettségig), vagy szappan és zsírsav elegyítésével a felületaktív szer adagolását megelõzõen. Közelebbrõl, a találmány tárgya egy szappanrúdvégtermék-kompozíció, amely elõállítható az alábbiak elegyítésével:

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60 3

2

(1) A szappanrúdkompozíció-végtermékre számított 40–88 tömeg% prekurzor szappanrúd-kompozíció, ahol az említett prekurzor egy olyan meghatározott formálási tartományból kialakított, amelyben a komponensek alábbi mol%¹os mennyiségét elegyítjük: (a) 0–12,5 mol% telítetlen zsírsav; (b) 50–87,5 mol% 16 szénatomos vagy hosszabb, elõnyösen 16–22 szénatomos lánchosszúságú zsírsav, és (c) 12,5–50 mol% lúg, (2) 7–25 tömeg% szintetikus felületaktív szer; (3) 5–15 tömeg% víz; és (4) 0–20 tömeg% töltõanyag, ahol az említett prekurzor szappanrúd-kompozíció mentes a 14 szénatomos vagy ennél rövidebb lánchosszúságú szappantól vagy zsírsavtól; ahol az említett szappanrúdvégtermék mentes a 14 szénatomos vagy ennél rövidebb lánchosszúságú szappantól vagy szabad zsírsavtól, kivéve azt a mennyiséget, amely a prekurzor szappanrúd-kompozíciótól eltérõ más komponenssel bevitt; és ahol az említett szappanrúdvégtermék 1 tömeg% alatti mennyiségû 14 szénatomos vagy ennél rövidebb lánchosszúságú szappant vagy szabad zsírsavat tartalmaz, és ahol az említett szappanrúdkompozíció-végtermék standardhab-értékelési módszerrel (BLAM) meghatározva legalább 50 ml habot ad. Ennél a megvalósítási módnál a szappan, szabad zsírsav (ha jelen van) és a lúg (ha jelen van) végsõ egyensúlyát az határozza meg, mennyi zsírsavat semlegesítettünk lúggal. A találmány egy további megvalósítási módja szerint a prekurzor készítésére alkalmazott zsírsavszappant és zsírsavat úgy készítjük, hogy a szappant zsírsavban diszpergáljuk vagy fordítva, mielõtt a felületaktív szert vagy a szappanrúd más összetevõit hozzáadnánk, ahelyett, hogy a szappanrúdprekurzort semlegesítéssel készítenénk. A következõkben a találmányt példában mutatjuk be a mellékelt rajzra való hivatkozással, ahol: az 1. ábrán a mol%¹os mennyiségek tartományának egy modelljét mutatjuk be (az árnyékolt területen belül), amely alkalmazható a találmány szerinti szappanrúdprekurzor készítésére (ha a semlegesítéses megvalósítási módot alkalmazzuk). A létrehozott prekurzor lényegében mentes a 14 szénatomos vagy ennél rövidebb lánchosszúságú szappanoktól/zsírsavaktól, és ha a szappanrúdvégtermék kialakítására használjuk, olyan szappanrudat eredményez, amely jól feldolgozható és várakozáson felül jól habzik. A diagramban feltüntetett minden mennyiség mol%-ban értendõ. Az „X” a lúg tengelyen jelenthet például nátriumot vagy káliumot. A lúg ily módon való jelölése lehetõvé teszi, hogy a szappanalap készítésekor a harmadik tengelyen figyelembe vegyük a vizet. A találmány döntõen szappant/zsírsavat és alacsony szintetikus anyag mennyiséget (7–25 tömeg%) tartalmazó szappanrúd-kompozíciókra vonatkozik, amelyek meglepõ módon egyidejûleg jól feldolgozha-

1

HU 006 176 T2

tóak és jól habzanak. Közelebbrõl, azt találtuk, hogy alacsony telítetlen szintet és lényegében semmi 14 szénatomos vagy annál rövidebb lánchosszúságú komponenst nem tartalmazó prekurzor szappanrúdkompozíció alkalmazásával lehetséges meglepõ módon jól feldolgozható és jól habzó szappanrúdvégtermékek formálása. Közelebbrõl olyan tartományt modelleztünk, ahol a (1) hosszú láncú telített zsírsavak (például palmitinsav/sztearinsav), (2) telítetlen zsírsavak (például olajsav); és (3) lúg [például 14 (Na2O)] mol% arányainak kombinálásakor egy mátrixot nyerünk (lásd az 1. ábrát). Ha ezután a prekurzorral más szappanrúd összetevõket keverünk/elegyítünk, optimális jellemzõkkel bíró szappanrudat nyerünk. A szappanrúdgyártást úgy valósítjuk meg. hogy egy keverõs tartályt mintegy 80–90 °C¹ra melegítünk, beadagoljuk a zsírsavakat (például palmitinsavat/sztearinsavat és olajsavat), majd hozzáadjuk a lúgot, így prekurzort képezünk (a prekurzort képezhetjük úgy is, hogy elõre kialakított szappant, és amennyiben ilyen jelen van, zsírsavat adagolunk, anélkül, hogy lúgot alkalmaznánk); majd beadagoljuk a felületaktív szert és az egyéb szappanösszetevõ anyagokat. Az elegyet egy cél-nedvességtartalomig szárítjuk, és lehûtjük. A lehûtött anyagot ezután egycsavaros asztali csigaprésen extrudáljuk, feldaraboljuk, és préseljük. Laboratóriumi értékeléseket végzünk, köztük a habtérfogat vizsgálatát. Az alkalmazott keverõ egy hántolókéses keverõ, és szakaszos gyártást végzünk a leírtak szerint: megolvasztjuk a zsírsavakat, hozzáadjuk a lúgot, hozzáadjuk a felületaktív szert, majd a kívánt nedvességszintig eltávolítjuk a nedvességet. A keverõbõl az anyagot háromhengeres malomba visszük, hogy gyorsan lehûtsük. Ezt követõen a kapott szalagokat illatosítjuk, és kétszakaszos, egyetlen csavaros Mazonni-csigaprésen extrudáljuk. Amint említettük, a találmány egy további megvalósítási módja szerint a zsírsav elegyíthetõ elõzetesen kialakított szappannal (ahelyett, hogy semlegesítéssel hoznánk létre a szappant) azt megelõzõen, hogy a szintetikus felületaktív szerrel és más anyagokkal elegyítenénk. Közelebbrõl, egyik megvalósítási mód szerint a találmány szerinti szappanrúdkompozíció-végtermék tartalmaz: (1) 40–88 tömeg% prekurzor vagy alap szappanrúdkompozíciót, amely elkészíthetõ zsírsav (maximalizált mennyiségû telítetlen zsírsav és a 14 szénatomos vagy ennél rövidebb lánchosszúságútól lényegében mentes telített zsírsav) és lúg elegyítésével; vagy elõre elkészített szappan és zsírsavak elegyítésével (a telítetlenek mennyisége itt is maximalizált, és lényegében mentes a 14 szénatomos vagy ennél rövidebb lánchosszúságú zsírsavaktól), semlegesítés alkalmazása nélkül. (2) 7–25 tömeg%, elõnyösen 10–22 tömeg% szintetikus felületaktív szert; (3) 5–15%, elõnyösen 6–13 tömeg% vizet, és

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60 4

2

(4) 0–20 tömeg% töltõanyagot (például szénhidrátokat; viaszokat; lágyítószereket; sókat, például karbonátokat, szilikátokat; talkumot); ahol az (1) összetevõ mentes a 14 szénatomos vagy rövidebb lánchosszúságú szappanoktól és szabad zsírsavaktól; és ugyancsak ilyen a szappanrúdvégtermék is, kivéve bármely 14 szénatomos és rövidebb lánchosszúságú olyan szappant/szabad zsírsavat, amelyet például a szintetikus felületaktív szerekkel vittünk be, és a szappanrúdvégtermék 1 tömeg% alatti mennyiségben tartalmaz 14 szénatomos vagy rövidebb lánchosszúságú összetevõket. A szappanrúdvégtermék szabványos habértékelési módszerrel mérve legalább 50 ml habbal is bír. Ha a prekurzort semlegesítéssel készítjük, a telítetlen komponenseket kis mennyiségben tartalmazó, a 14 szénatomos és rövidebb lánchosszúságú zsírsav szappanoktól/szabad zsírsavaktól mentes kívánt prekurzor elõállítására a kiindulási reagenseket a következõ mol%¹os mennyiségben elegyítjük (lásd a 1. ábrát): (1) 12,5–50 mol% lúg (az 50 mol% teljes semlegesítést eredményez); (2) 0–12,5 mol% telítetlen összetevõ (például olajsav) és (3) 50–87,5 mol% hosszú láncú, 16 szénatomos és ezt meghaladó zsírsav (például palmitinsav/sztearinsav). Az elõnyös tartományon belül kialakított prekurzor szappanrudak/mátrixok 0–65 tömeg% szabad zsírsavat (a semlegesítettség szintjétõl függõen); nagy mennyiségû hosszú láncú (16 szénatomos és azt meghaladó) zsírsavat; és kis mennyiségû telítetlen zsírsavat tartalmazhatnak. Ha nem végzünk teljes semlegesítést, láthatjuk, hogy ezek a prekurzorok olyan szappanrúdvégtermékek készítésére használhatók, amelyek igen nagy mennyiségben (65%¹ig terjedõen) tartalmazhatnak szabad zsírsavakat. Visszatekintve, a túlzsírozott szappanrudak legfeljebb 5–10% szabad zsírsavat tartalmaznak, és még a szintetikus alapú, hozzáadott zsírsavat tartalmazó (például Dove®) készítmények is csak mintegy 25% szabad zsírsavat tartalmaznak. Így a találmány körében alkalmazott mennyiség messze nagyobb, mint amit korábban lehetségesnek véltek. Az alábbiakban részletesebben leírjuk a szappanrúdkompozíció-végtermék minden komponensét. Az alap vagy prekurzor szappanrúd-kompozíciók tekintetében, bár bizonyos molekulákat alkalmaztunk a kísérleti modellekben, megjegyezzük, hogy a molekulákat a példákban sajátosan bemutatottnál tágabb körben lehet alkalmazni. Így például a telítetlen zsírsav lehet olajsav, linolénsav vagy elaidinsav. A telítetlen zsírsavat, amint említettük, 0–12,5 mol% szinten alkalmazzuk kiindulási reagensként a szappanrúdprekurzor kialakításánál (például amikor semlegesítéses eljárást alkalmazunk). A telítetlen összetevõ akkor sem tehetne ki többet, mint 12,5 mol%¹t az összes szappan/zsírsav összetevõre számítva, ha elõre képzett zsírsav szappant és szabad zsírsavat elegyítenénk.

1

HU 006 176 T2

A hosszú láncú zsírsav elõnyösen 16–24 szénatomos, még elõnyösebben 16–22 szénatomos, ennél is elõnyösebben 16–20 szénatomos zsírsavakat és ezek elegyeit öleli fel, és ezt a kiindulási zsírsavra számított 50–87,5 mol% mennyiségben alkalmazzuk, ha semlegesítést alkalmazunk, vagy a szappan/zsírsav elegy összmennyiségére vonatkozóan, ha nem alkalmazunk semlegesítést. Végül, a lúg lehet NaOH vagy KOH vagy bármely ezekhez hasonló vegyület, amely egy IA csoportba tartalmazó fémet tesz szabaddá, például lúgos alkohol (C2H5ONa). A lúgot alkalmazhatjuk olyan mennyiségben, hogy ne semlegesítse a zsírsav teljes mennyiségét, így zsírsavszappan és zsírsav elegyét eredményezve. Ezt általában 12,5 mol%-tól 50 mol% alatti értékig terjedõ mennyiségû lúg alkalmazásával érjük el. Megjegyezzük, hogy a lúg a zsírsav teljes semlegesítésére is használható (például 50 mol%), így a szappanrúd csak zsírsavszappan. A találmány egy elõnye azonban abban áll, hogy lehetõséget nyújt olyan szappanrudak nyerésére, amelyek jóval nagyobb mennyiségben tartalmaznak szabad zsírsavat, mint amilyennek nyerése szokásosan feltehetõ lenne, ezáltal a lágyság tekintetében elõnyös, mimellett még lehetõvé teszi a jó feldolgozást. Egy másik megvalósítási mód szerint nem kell semlegesítési eljárást alkalmazni, a zsírsav elegyíthetõ az elõzetesen elkészített szappannal, majd ezt követõen adagolható a felületaktív szer és más szappanrúdanyagok a szappanrúdprekurzorhoz. A prekurzor szappanrúd a szappanrúdvégtermék 40–88 tömeg%¹át, elõnyösen 50–86 tömeg%¹át, még elõnyösebben 55–85 tömeg%¹át teszi ki (például ha a szappanrúdvégtermék 5% vizet, 7% szintetikus anyagot tartalmaz, töltõanyagot nem tartalmaz, a prekurzor szappanrúd 88% prekurzor szappanrúd-kompozíciót tartalmaz). A találmány szerint különféle felületaktív szereket alkalmazhatunk a prekurzor szappanrúd-kompozícióval való keverésre/elegyítésre. A szintetikus felületaktív szerek közé tartoznak anionos felületaktív szerek, nemionos felületaktív szerek, amfoter/ikerionos felületaktív szerek, kationos felületaktív szerek, amint az szakember számára jól ismert. A számos alkalmazható felületaktív szer közé tartoznak az US 3 723 325 számú szabadalmi leírásban a Parran Jr., és munkatársai által leírtak, valamint a Schwartz, Perry és Berch: „Surface Active Agents és Detergents (I. & 11. kötet) szakirodalmi helyen leírtak, amelyek mindegyikét leírásunkban referenciaként építjük be. A megfelelõ kiegészítõ felületaktív szerekként hasznos anionos felületaktív szerek példái közé tartoznak: alkán- és alkénszulfonátok, alkil-szulfátok, acilizetionátok, például nátrium-kokoil-izetionát, alkilglicerin-éterszulfonátok, zsírsav-amido-etanolamidszulfoszukcinátok, acil-citrátok és acil-taurátok, alkilszarkozinátok és alkil-amino-karboxilátok. Elõnyösek a 12–18 szénatomos lánchosszúságú alkil- vagy alkenilcsoportok.

5

10

15

20

25

30

35

2

A megfelelõ nemionos felületaktív szerek példái közé tartoznak hosszú láncú (12–22 szénatomos) alkoholok és zsírsavak etoxilátjai (6–25 mol etilén-oxid), (éter-etoxilátok és észter-etoxilátok); alkil-polihidroxiamidok, például alkil-glükamidok; továbbá alkil-poliglikozidok. A megfelelõ amfoter felületaktív szerek példái közé tartoznak egyszerû alkil-betainok, amido-betainok, különösen az alkil-amido-propil-betainok, szulfo-betainok és alkil-amfoacetátok. A szintetikus felületaktív szer a szappanrúdkompozíció-végterméknek 7–25 tömeg%¹át, elõnyösen 10–20 tömeg%¹át teszi ki. A szappanrúdkompozíció-végtermék 5–15 tömeg%, elõnyösen 6–13% vizet tartalmaz. Végül, a szappanrúdvégtermék 0–20 tömeg% töltõanyagot tartalmaz, amely magában foglalhat bármit a karboxilátoktól (például glükóz, maltodextrin) a lágyítókig (glicerin, propilénglikol) sókig (például karbonátok, szulfátok), vízig, keményítõig és szervetlen töltõanyagokig (talkum, csillám). A töltõanyagok a találmány tekintetében nem kritikusak, pusztán azon számos vegyület szemléltetését szolgálják, amely hozzáadható a prekurzorhoz és a szintetikus felületaktív szerhez, hogy kialakítsuk a szappanrúdvégtermékeket. A találmány szerinti szappanrudaknak az itt leírt habértékelési vizsgálat szerint mérve legalább 50 ml habot kell adniuk. Amennyiben a leírásban a „tartalmaz” kifejezést alkalmazzuk, azt úgy értjük, hogy magában foglalja a jelzett jellemvonást, számértéket, lépést, komponenst, de nem zárja ki egy vagy több további jellemvonás, számérték, lépés, komponens vagy csoport jelenlétét vagy hozzáadását. Az alábbi példák a találmány további szemléltetését szolgálják, semmilyen módon nem korlátozó jellegûek.

Példák Ha más megjelölés nem szerepel, minden százalék 40 megjelölés tömeg%¹ot jelent. Továbbá, minden tartomány úgy értendõ, hogy felöleli a tartomány mindkét szélsõ értékét és a tartományon belüli összes értékeket. Protokoll Szappanrúd habtérfogat meghatározása [Bar Lather Volume Assessment (BLAM)] Alapelv Egy adott szappanrúdformulából szigorú mosási 50 rend mellett képzõdött és összegyûjtött hab térfogatának meghatározása 45

Berendezés Pipereszappanok 2 nagy tál 55 mérõtölcsér A mérõtölcsért úgy állítjuk össze, hogy egy 26,7 cm (10 1/2 inch) átmérõjû mûanyag tölcsért olyan beosztással ellátott hengerhez illesztünk, amelynek a fenekét 60 rendesen eltávolítottuk. A beosztással ellátott henger5

1

HU 006 176 T2

nek legalább 100 cm3-esnek kell lennie. A tölcsér és a beosztással ellátott henger illesztésének pontosnak és biztonságosnak kell lennie. Eljárás Az értékelés végrehajtása elõtt az egyik mérõtölcsért a tálak egyikébe helyezzük, és a tálat vízzel töltjük a beosztással ellátott hengeren lévõ 0 cm3 jel eléréséig i) Megnyitjuk a csapot a második tálban, és beállítjuk a hõmérsékletet 35 °C¹ra (95 °F). ii) A szappanrudat a két kezünk között a folyóvíz alatt tartva forgatjuk a szappanrudat tíz (10) félfordulatot. iii) Eltávolítjuk a kezeinket és a szappanrudat a folyóvíz alól. iv) A szappanrudat tizenöt (15) félfordulatot forgatjuk. v) A szappanrudat félretesszük. vi) A habot tíz (10) másodpercen át kifejlesztjük. vii) A tölcsért a kezeinkre helyezzük. viii) Kezeinket és a tölcsért az elsõ tálba mentjük. ix) Ha a kezeink teljesen bemerültek, kihúzzuk azokat a tölcsér alól. x) Leengedjük a tölcsért a tál aljára. xi) Leolvassuk a habtérfogatot. xii) Eltávolítjuk a tölcsért a benne lévõ habbal együtt a tálból, és a második tálban leöblítjük. A vizsgálatot két azonos összetételû, azonos tételbõl származó stb. szappanrúdon hajtjuk végre, és a térfogatot mint a két vizsgálat átlagát adjuk meg. Folyási feszültség mérése A találmány szerinti szappanrudak elõnyösen legalább 90 kPa, elõnyösen 100 kPa folyási feszültséggel bírnak 0,5 milliméter átmérõjû sajthúr és 200 g csatlakoztatott tömeg alkalmazásával.

2. példa – Szappanrúd készítése A szappanrúd készítéséhez alkalmazott keverõ egy hántolókéses keverõ, és szakaszos gyártást alkalmazunk. Az eljárás szerint a zsírsavakat megolvasztjuk 5 (azaz mintegy 65–105 °C hõmérsékletet alkalmazunk), hozzáadjuk a lúgot (a szabad zsírsavak egy részének vagy egészének semlegesítésére), hozzáadjuk a felületaktív szert, és a kívánt mennyiségû nedvességet eltávolítjuk. A keverõbõl az anyagot háromhengeres ma10 lomra visszük, hogy gyorsan lehûljön. Ezt követõen egy kétlépéses, egyetlen csavaros Mazzoni-csigaprésen szalagokat extrudálunk.

15

20

25

30

35 1. példa – A prototípus modell kialakítása Olyan modell szappanalapot kívántunk tervezni (a találmány szerinti terner szerkezeti rendszert meghatározva), amelyhez további felületaktív szerek adhatók. Ötletünk az volt, hogy meghatározzuk a hosszú láncú telített és a telítetlen szappanoknak azt a kombinációját (vagy tartományát), amely elfogadhatóan mûködik szappanalapként, és amelyhez más felületaktív szerek vihetõk be. Kívánatos volt legalább némi szabad zsírsav jelenléte, hogy lágyságot kölcsönözzön a terméknek. Fázisfaktorok alkalmazásával kialakítottunk egy modellt, amelyeken a tengelyek mol% egységeket mutatnak. Általában az alkalmazott lúg szintjére, és a kapott szappan és zsírsavak szintjére vonatkozóan a következõ észrevételeket tettük: (1) 50 mol% lúg alkalmazása teljes semlegesítést eredményez (minden zsírsav szappan formájában van jelen, nincs szabad zsírsav); (2) 37,5 mol% lúg alkalmazása 3:2 szappan:zsírsav arányt eredményez; (3) 25 mol% lúg alkalmazása 1:2 szappan:zsírsav arányt eredményez; és (4) 12,5 mol% lúg alkalmazása 1:6 szappan:zsírsav arányt eredményez.

2

3–30. példa Az alábbi 3–30. példák mindegyike a találmány oltalmi körén belüli, ahol a telített hosszú láncú szappanok/zsírsavak mennyisége maximalizált; a telített, rövid láncú szappanok/zsírsavak mennyisége minimalizált vagy ilyenek nincsenek jelen, és a telítetlen összetevõk szintje mindig alatta van a zsírsav/lúg elegy egy maximális mol% értékének (például az elszappanosítás elõtt). A 3–30. példákban lúggal végzünk semlegesítést; a 31. példa szerint úgy járunk el, hogy szappant adunk zsírsavba, majd ezt követõen adagoljuk a felületaktív szert, ennél a példánál nem végzünk semlegesítést. Megjegyezzük, hogy a szappanrudak jól feldolgozhatók (például folyási feszültségük legalább 90, elõnyösen legalább 100 kPa az elõzõekben ismertetett sajthúros módszerrel mérve), habértékük mintegy 50 vagy ezt meghaladó, elõnyösen 50 feletti, még elõnyösebben 60 feletti. Megjegyezzük, hogy egy jellemzõ 82/18¹as szappanrúd mintegy 50–60 mol tartományban habzik a Dove(C) ugyanazzal a módszerrel mérve mintegy 110–120 mol tartományban habzik. Az alábbiakban a példákat ismertetjük. 3. példa

40

Szappan/zsírsav mólarány

C16/C18 75 Névleges összetétel

45

50

C18:1

NaOH

0

25 Tömeg%

Szappan

46

Zsírsav

25

Alfa-Step PC 48 (Stepan) (felületaktív szer)*

20

Víz

9

BLAM érték: 73

55

* Nátrium-metil-2-szulfo-(12–18 szénatomos)észter és dinátrium-2-szulfo-(12–18 szénatomos)zsírsav kombinációja (azaz részlegesen semlegesített zsírsav-metil-észter).

Ebben a példában olyan szappan/zsírsav terméket mutatunk be, ahol a hosszú láncú összetevõk mennyi60 sége 75% (mólarány), telítetlenek nincsenek jelen, és a 6

1

HU 006 176 T2

zsírsav nem teljesen semlegesített (25% NaOH). Látható, hogy ahol a hosszú láncú összetevõk mennyisége maximalizált és mind a rövid láncúak, mind a telítetlenek mennyisége minimalizált, illetve nincsenek jelen, kemény szappanrudakat (feldolgozható) nyerünk, amelyek jó habzásúak.

2

Névleges összetétel

5

Tömeg%

Szappan

46

Zsírsav

25

Hostapon 85

20

Víz

4. példa

9

BLAM érték: 100

10


C16/C18

C18:1

NaOH

37,5

12,5

50


Tömeg%

Szappan

A semlegesítés révén 46% szappant nyerünk és 25% zsírsav marad vissza. A mólarányok a meghatározott határokon belüliek, a habzás jó. 7. példa

15 Szappan/zsírsav mólarány

71

Zsírsav

0

Alfa-Step PC 48 (Stepan)

C16/C18

20

Víz

9

62,5

20

C18:1

NaOH

0

37,5


Tömeg%

BLAM érték: 72

Itt olyan szappanrudat mutatunk be példában, amely egyáltalán nem tartalmaz szabad zsírsavat (teljesen semlegesített). A szappanrudak ismét sajátos lánchosszúságú összetevõkbõl állnak (a hosszú láncúak és a telítetlenek meghatározott móltartományon belüliek). Annak ellenére, hogy az általában oldékonyabb komponensek, mint a telítetlenek és a rövid láncúak mennyiségét minimalizáljuk és/vagy ezeket kizárjuk, a szappanrudak jól habzanak (72 jeles érték), valamint jó mátrixot nyújtanak felületaktív szerek kibocsátásához.

25

Szappan

43,9

Zsírsav

27,1

SASOLFIN 23S

20

Víz

9

BLAM érték: 70

Erre és a további példákra vonatkozóan az elõzõ 30 példában közölt kommentárok érvényesek, további kommentár nem szükséges. 8. példa

5. példa 35 Szappan/zsírsav mólarány

C16/C18

C16/C18

C18:1

NaOH

50

12,5

37,5



Tömeg%

75

C18:1

NaOH

0

25


40

Tömeg%

Szappan

24,9

Szappan

43,9

Zsírsav

46,1

Zsírsav

27,1

SASOLFIN 23S

20


20

Víz

45

9

Víz

9

BLAM érték: 92

BLAM érték: 77

Látható, hogy a szappanrúdban 46,1% szabad zsírsav van, a termék jól feldolgozható és jól habzik. Itt a nem teljes semlegesítés révén 27,1% szabad zsírsav marad. A hosszú láncú (16–18 szénatomos) zsír- 50 9. példa sav/szappan és a telítetlenek (C18:1) mólaránya meghatározott korlátok között marad. A habtérfogatok jók. Szappan/zsírsav mólarány

6. példa

C16/C18

55

75


C16/C18 75


C18:1

NaOH

0

25

60 7

C18:1

NaOH

0

25 Tömeg%

Szappan

22,6

Zsírsav

41,9

1

HU 006 176 T2

Táblázat (folytatás) Névleges összetétel

2

Ebben a példában a szabad zsírsavszint 60,2 tömeg%. Tömeg%

SASOLFIN 23S

20

Víz

9

Glicerin

5

Parfüm

1,5

BLAM érték: 127


C16/C18

C18:1

NaOH

50

12,5

37,5

10

Ismét kiváló, 41,9%¹os szabad zsírsavértéket észlelünk.

15 Szappan/zsírsav mólarány

C18:1

NaOH

50

12,5

37,5


Tömeg%

Szappan

50,1

Zsírsav

30,9

SASOLFIN 23S

10

Víz

Tömeg%

Szappan

10. példa

C16/C18


50,1

Zsírsav

30,9


10

Hostapon 85

10

Víz

9

BLAM érték: 75

20

14. példa Szappan/zsírsav mólarány

25

9

C16/C18 50

BLAM érték: 73

C18:1

KOH

0

50


Tömeg%

Szappan


C16/C18 75

C18:1

NaOH

0

25


Tömegrész

Szappan

22,6

Zsírsav

41,9


10

Hostapon 85

10

Víz

71

Zsírsav

0


10

Hostapon 85

10

Víz

35

9

BLAM érték: 70


40

9

C16/C18

C18:1

KOH

50

12,5

37,5

BLAM érték: 75 Névleges összetétel

Tömeg%

45


C16/C18 87,5 Névleges összetétel

C18:1

NaOH

0

12,5

10,8

Zsírsav

60,2


10

Hostapon 85

10

Víz BLAM érték: 62

49,6

Zsírsav

30,6


50

Tömeg%

Szappan

Szappan

5

Hostapon 85

5

Víz

9,8

BLAM érték: 52

55


C16/C18

9

60 8

87,5

C18:1

NaOH

0

12,5

1

HU 006 176 T2


2

Névleges összetétel Tömeg%

Szappan

12

Zsírsav

67

5

Tömeg%

Szappan

42,7

Zsírsav

26,3


10 10


5

Hostapon 85

Hostapon 85

5

Víz

9

Víz

9

Nátrium LAS

2

Nátrium LAS

2

10

BLAM érték: 105

BLAM érték: 53

20. példa Nagy, 67% szabad zsírsavérték mellett feldolgozható szappanrudakat kapunk.

15


C16/C18

17. példa

87,5 Szappan/zsírsav mólarány

C16/C18 75

C18:1

NaOH

0

25


24,2

Zsírsav

44,8


10

Hostapon 85

10

Víz

9

Nátrium LAS

2

NaOH

0

12,5


20

Tömeg%

Szappan

Tömeg%

Szappan

C18:1

25

10,5

Zsírsav

58,5


10

Hostapon 85

10

Víz

9

Nátrium LAS

2

BLAM érték: 100

30 21. példa Szappan/zsírsav mólarány

BLAM érték: 90

35 18. példa

C16/C18

C18:1

NaOH

50

12,5

37,5



C16/C18 62,5

C18:1

NaOH

0

37,5


40

Tömeg%

Szappan

42,7

Zsírsav

26,3


10

Hostapon 85

10

Víz

9

Nátrium LAS

2

Tömeg%

Szappan

36

Zsírsav

23


10

Hostapon 85

10

Víz

45

9

Nátrium LAS

2

Kalcium-karbonát

10

BLAM érték: 65

50


BLAM érték: 75 C16/C18

19. példa

55

75



C16/C18

C18:1

NaOH

50

12,5

37,5

60 9

C18:1

NaOH

0

25 Tömeg%

Szappan

38

Zsírsav

20

1

HU 006 176 T2


2

Névleges összetétel Tömeg%

Tömeg%

Szappan

43

Zsírsav

25


10

Hostapon 85

10

Nátrium-kokoil-izetionát

20

10

Víz

10

Víz Nátrium LAS

5

Nátrium LAS

2

Kalcium-karbonát

10

10

2

BLAM érték: 95

BLAM érték: 85

26. példa 23. példa Szappan/zsírsav mólarány

15


C16/C18 75

C18:1

NaOH

0

25


Tömeg%

Szappan

46

Zsírsav

25


7,5

Hostapon 85

7,5

Víz

9

Nátrium LAS

5

BLAM érték: 55

10:1 mólarány C16/C18

C18:1

NaOH:KOH

62,5

12,5

25

20

25


Tömeg%

Szappan

23

Zsírsav

46

Hostapon 85

20

Víz

9

Nátrium LAS

2

BLAM érték: 60

30 27. példa

24. példa Szappan/zsírsav mólarány Szappan/zsírsav mólarány

10:1 mólarány C16/C18 87,5

C18:1

NaOH:KOH

0

12,5

35

51,6

C18:1

NaOH

0

48,6


40 Névleges összetétel

C16/C18

Tömeg%

Tömeg%

Szappan

51,9

Zsírsav

3,1

Nátrium-kokoil-izetionát Szappan

8,6

Zsírsav

60,4

Nátrium-kokoil-izetionát (például Hostapon 85)

20

Víz

9

Nátrium LAS

2

45

50

BLAM érték: 85

7

Víz

8

Lauril-szulfoszukcinát

7

Glicerin

5

Kókusz-amido-propil-betain

4

Polietilénglikol

3

Parfüm

1

BLAM érték: 60


55

28. példa

10:1 mólarány C16/C18 50

10

Nátrium-lauret-szulfát

C18:1 12,5


C16/C18

NaOH:KOH 37,5

60 10

75

C18:1

NaOH

0

25

1

HU 006 176 T2


31. példa Tömeg%

Szappan

24,9

Zsírsav

46,1

Nátrium-N-kokoil-glicinát

20

Víz

8

Parfüm

1


C16/C18

10

15

75

C18:1

NaOH

0

25


Tömeg%

Szappan

19,1

Zsírsav

35,3

Nátrium-kokoil-izetionát

9,9

Lauril-szulfoszukcinát

6,9

Víz

8,9

Nátrium-lauret-szulfát

6,9

Glicerin

4,9

Kókusz-amido-propil-betain

3,9

Polietilénglikol 1450

3

Illatanyag

1,20

BLAM érték: 112

50

12,5

37,5


42,6

Zsírsav

26,3

Nátrium-N-kokoil-glicinát

20

Víz

6

Talkum

3

Titán-dioxid

0,4

Parfüm

1,70

BLAM érték: 93

Az elõzõ példák mindegyikében desztillált zsírsavak semlegesítését végeztük. A semlegesítés ellentéteként legalább egy olyan példára még szükség van, amelynél szappant diszpergálunk zsírsavban, majd ezt követõen adagoljuk a felületaktív szert.

25,14

Palmitin¹/sztearinsav

45,86

Alkil-szulfát-Na-só

20

Víz

7,25

Parfüm

1,75

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

30

40

Tömeg%

Szappan

Nátrium-sztearát

25


NaOH

Tömeg%

A 31. példa szerinti terméket nem semlegesítéssel készítettük, hanem porított nátrium-sztearátnak megol20 vasztott zsírsavba való bekeverésével, majd az eljárás további részének változatlanul tartásával. A példa mutatja, hogy a kompozíció az, ami egyedi, nem egyszerûen az eljárás.

30. példa

C18:1

NaOH:KOH

BLAM érték: 115

35

C16/C18

C18:1 Névleges összetétel


10:1 mólarány

5

BLAM érték: 95

C16/C18

2

45

50

55

60 11

1. Szappanrúdkompozíció-végtermék, amely az alábbi összetevõk elegyítésével nyerhetõ: (1) a szappanrúdkompozíció-végtermékre számított 40–88 tömeg% prekurzor szappanrúd-kompozíció, ahol az említett prekurzor egy olyan meghatározott formálási tartományból kialakított, amelyben a komponensek alábbi mol%¹os mennyiségét elegyítjük: (a) 0–12,5 mol% telítetlen zsírsav; (b) 50–87,5 mol% 16 szénatomos vagy hosszabb lánchosszúságú zsírsav, és (c) 12,5–50 mol% lúg, (2) a szappanrúdkompozíció-végtermékre számított 7–25 tömeg% szintetikus felületaktív szer; (3) a szappanrúdkompozíció-végtermékre számított 5–15 tömeg% víz; és (4) a szappanrúdkompozíció-végtermékre számított 0–20 tömeg% töltõanyag, ahol az említett prekurzor szappanrúd-kompozíció mentes a 14 szénatomos vagy ennél rövidebb lánchosszúságú szappantól vagy zsírsavtól, és az említett szappanrúdvégtermék mentes a 14 szénatomos vagy ennél rövidebb lánchosszúságú szappantól vagy szabad zsírsavtól, kivéve azt a mennyiséget, amely a prekurzor szappanrúd-kompozíciótól eltérõ más komponenssel bevitt; és ahol az említett szappanrúdvégtermék 1 tömeg% alatti mennyiségû 14 szénatomos vagy ennél rövidebb lánchosszúságú szappant vagy szabad zsírsavat tartalmaz, és ahol az említett szappanrúd standard hab értékelési módszerrel meghatározva legalább 50 ml habot ad. 2. Az 1. igénypont szerinti szappanrúd-kompozíció, ahol a szappanrúdkompozíció-végtermékben jelen

1

HU 006 176 T2

lévõ zsírsavszappan zsírsav lúggal való semlegesítésével kialakított. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti szappanrúdkompozíció, amelynek folyási feszültsége legalább 100 kPa. 4. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti szappanrúd-kompozíció, amelynél a prekurzor szappanrúd csak (a) 0–12,5 mol% telítetlen zsírsavat és

5

12

2

(b) 50–87 mol% 16 szénatomos vagy hosszabb lánchosszúságú zsírsavat tartalmaz; és ahol a prekurzor szabad zsírsav lúggal való reagáltatása helyett elõre kialakított szappanból és zsírsavból formált. 5. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti szappanrúd-kompozíció, amely 10–22 tömeg% szintetikus felületaktív szert tartalmaz. 6. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti szappanrúd-kompozíció, amely 6–13 tömeg% vizet tartalmaz.

HU 006 176 T2 Int. Cl.: C11D 17/00

13

Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest

zsírsav szappanrudak

Recommend Documents