ОЧИЩАЮЩИЙ БРУСОК
CLEANSING BAR

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
По данной заявке испрашивается приоритет согласно предварительным патентным заявкам США № 61/289430, поданной 23 декабря 2009 г., и 61/394113, поданной 18 октября 2010 г., все из которых включены здесь посредством ссылок.
ПРЕДПОСЫЛКИ
Очищающие бруски исторически получают из солей жирных кислот (мыла). Их также можно получать из поверхносто-активного вещества (ПАВ) (бруски синдет = синтетический детергент) или из комбинации мыла и ПАВ (комбинированные бруски). Обычно мыла и/или ПАВ являются доминирующим ингредиентом в очищающих брусках.
Если повышается стоимость сырых материалов, например масла, то возрастает стоимость мыла и ПАВ. С увеличением стоимости повышается рентабельность очищающих брусков. Было бы желательно заменить дорогостоящие материалы дешевыми материалами и тем не менее обеспечить требуемый уровень очистки и пенообразования.
Были сделаны попытки использования в брусках глины и талька, но в результате добавления только талька и/или глины не получается подходящих брусков. Например, см. таблицу 1 в WO2006/094586A1, в которой используют тальк и/или глину для получения брусков. Бруски, изготовленные из этих композиций, не имеют структурной целостности или являются слишком хрупкими.
Хотя было бы желательно использовать глину и/или тальк при производстве очищающих брусков, требуется дополнительное решение для разработки бруска с коммерчески желательными свойствами структурной целостности, пенообразования, растрескивания, текстуры и скорости расходования.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ
Очищающий брусок, содержащий по меньшей мере один компонент, выбранный из глины и талька, в котором глина и тальк представлены в общем количестве, которое больше, чем количество любого другого материала в очищающем бруске, по меньшей мере одно чистящее средство, выбранное из мыла и ПАВ, и связующее вещество, присутствующее в количестве, структурирующем очищающее мыло в виде бруска.
Также способ получения очищающего бруска, включающий смешивание глины и/или талька со связующим веществом до смешивания в чистящем средстве.
Также способ удаления бактерий с кожи, включающий мытье кожи очищающим бруском.
Также способ ингибирования роста бактерий на коже, включающий мытье кожи очищающим бруском.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1А показаны результаты, полученные на бруске, содержащем только глину, исследованном с применением теста по определению зоны ингибирования.
На фиг.1B показаны результаты, полученные на бруске с глиной, исследованном с обыкновенным бруском мыла 85/15, с применением теста по определению зоны ингибирования.
На фиг.1C и 1D показано повторное тестирование зоны ингибирования относительно других продуктов.
На фиг.2A-2C показаны результаты быстрой оценки на чашках с агаровой средой (RAPA), полученные на следующих образцах: брусок с глиной, Lever2000™ и Irish Spring™.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
На протяжении всего описания применяют указание диапазонов для краткого описания любого и каждого значения, которое попадает в данный диапазон. Любое значение внутри диапазона можно выбрать в качестве конечного значения диапазона. Кроме того, все цитированные здесь ссылки включены путем ссылок во всей своей полноте. В случае противоречия определений в настоящем раскрытии и цитированной ссылке настоящее раскрытие является контролем.
Пока не определено по-другому, все проценты и количества, представленные здесь и где-то еще в описании, следует понимать как проценты от массы всей композиции. Данные количества основаны на активной массе материала.
Композиция представляет собой очищающий брусок. Чистящее средство может быть мылом, ПАВ или комбинацией мыла и ПАВ. Брусок можно применять для индивидуального мытья или как брусок для стирки белья.
Композиция включает глину и/или тальк. В некоторых вариантах осуществления количество глины и/или талька больше, чем количество любого другого материала в композиции. В некоторых вариантах осуществления это касается общего количества глины и талька (присутствует по меньшей мере один из них), которое больше количества какого-либо специфического материала. Например, если очищающий брусок содержит более одного мыла/ПАВ, то количество глины/талька больше количества любого из мыла/ПАВ. В других вариантах осуществления общее количество глины/талька больше общего количества материала в любом данном классе материалов. Например, если в очищающем бруске присутствуют два мыла/ПАВ, то количество глины/талька больше объединенного количества этих двух мыл/ПАВ. В некоторых вариантах осуществления количество глины/талька составляет по меньшей мере 50% масс. очищающего бруска. В других вариантах осуществления количество глины/талька составляет по меньшей мере 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64 или 65% масс. В других вариантах осуществления количество глины/талька составляет от 50 до 65% масс. Предшествующие диапазоны применимы к глине как таковой, тальку как таковому или комбинации глины и талька. В некоторых вариантах осуществления композиция включает глину и тальк.
В некоторых вариантах осуществления присутствует глина и количество талька составляет от 8 до 20% масс. В других вариантах осуществления массовое отношение глины к тальку составляет от 12:1 до 4:1. В других вариантах осуществления отношение составляет 6:1, 5:1 или 4:1.
Глина может представлять собой любой тип глины. Примеры глин включают, но не ограничены этим, каолин, каолинит, дикит, галлуазит, накрит, смектит, монтмориллонит, нонтронит, иллит, бентонит, аттапульгит, палигорскит, сепиолит, хормит, пирофиллит, хлорит и алюмосиликаты. В одном варианте осуществления глина представляет собой каолин. В другом варианте осуществления глина представляет собой смектит. В другом варианте осуществления глина представляет собой бентонит.
Источники глины включают, но не ограничены этим: i) National Standard 325 Mesh, National Premium WT, National Premium 325 Mesh WT и National Premium 325 Mesh от Bentonite Performance Minerals, LLC; ii) KaMin™ 90, KaMin™ 90B и Polygloss™ 90 от KaMin™ Performance Minerals; iii) EPK каолин от Feldspar Corp./Imerys National Ceramics; iv) Electros каолин, SIM 90 каолин USP, Lion Kaolin USP и Plus White Kaolin от Charles B. Chrystal Co., Inc.; v) Big Horn CH 200 от Wyo-Ben; vi) SCP бентонит H и SCP бентонит L от Southern Clay Products, Inc.; vii) ASP 170, ASP G90 и ASP G92 от Kaolin BASF и viii) бентонит 1, бентонит 2, неорганический желатин 1 и неорганический желатин 2 от Wufu Feishang Non-metallic Minerals.
В одном варианте осуществления глина может представлять собой формовочную глину, которая является смесью глины, клея и других материалов. Примером формовочной глины является Magic Mud™ от K-Play Co. of Great Barrington, MA. Другой пример формовочной глины можно найти в патенте США № 3804654. Эта формовочная глина представляет собой смесь 20-50% масс. глины, 13-45% масс. талька, 20-25% масс. клея, 6,5-8% масс. воды, 0,5-1,5% масс. минерального масла - продукта нефтеперегонки, 0,5-1,5% масс. восковидного парафинового минерального масла, 1,5-2% масс. сульфата алюминия, 0,9-1,3% масс. глицерина и 0,4-0,9% масс. диметилполисилоксана.
Связующим веществом может быть любой материал, который связывает глину и/или тальк. Связующее вещество может присутствовать в любом количестве, которое будет связывать глину/тальк. В одном варианте осуществления количество связующего вещества составляет от 1 до 15% масс. композиции. В других вариантах осуществления количество связующего вещества составляет по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 до 15% масс. или менее 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3 или 2 до 1% масс. В другом варианте осуществления количество связующего вещества составляет по меньшей мере 10% масс.
Примеры связующего вещества включают, но не ограничены этим, адгезив, клей, воск, жирную кислоту, жирный спирт, силиконовую смазку (например, GRS-9623-30 от NuSil Technologies), MagiGlue™ биополимерный адгезив от Athena Environmental Sciences, AQ38S или AQ55S сульфополиэфиры от Eastman и полимер поливиниловый спирт (например, Celvol™ 205 от Celanese).
Для повышения стабильности очищающих брусков можно выбрать нерастворимые в воде связующие. Одним типом нерастворимого в воде связующего вещества является воск. Если очищающий брусок приготовлен с нерастворимыми в воде связующими, то он устойчив к влажной окружающей среде. Если очищающие бруски приготовлены с воском, то они могут сохраняться сутки без какого-либо существенного разрушения.
Примеры восков включают, но не ограничены этим, гидрированные масла, нефтяные парафины, парафин, гидрированное соевое масло, касторовый воск, церезин, озокерит, карнаубский воск, пчелиный воск, канделильский воск, полиметиленовый воск, полиэтиленовый воск и микрокристаллический воск. В одном варианте осуществления гидрированное масло представляет собой гидрированное соевое масло. В одном варианте осуществления гидрированное соевое масло почти, но не полностью, гидрировано. Степень гидрирования определяют количественно по йодному числу. Йодное число можно измерить методом ASTM D5554-95 (2006). В одном варианте осуществления йодное число используемого здесь гидрированного соевого масла имеет значение больше чем 0-20. В одном варианте йодное число составляет от 1 до 5. В другом варианте осуществления соевое масло является полностью гидрированным, имея йодное число 0. В другом варианте осуществления йодное число составляет до 20. В одном варианте осуществления количество гидрированного соевого масла составляет от 4 до 5% масс.
8
22
Жирное вещество представляет собой жирную кислоту/спирт с неразветвленным C-C алифатическим хвостом (цепью), который является насыщенным или ненасыщенным. Гидрофобное свойство жирного вещества используют для улучшения диспергируемости.
Типы жирных веществ включают, но не ограничены этим, масла, жирные кислоты в кислотной форме и жирные спирты. Примеры жирного вещества включают, но не ограничены этим, косточковое пальмовое масло, стеариловый спирт и бегениловый спирт. Количество жирного вещества может быть любым требуемым количеством. Обычно количество составляет менее 8% масс. для минимизации эффекта уменьшения пены. В некоторых вариантах количество жирного вещества составляет от 0,01 до 8% масс. При том, что в мыльных брусках могут присутствовать остаточные жирные кислоты, количество жирной кислоты здесь равно количеству, которое сообщает структуре форму бруска мыла.
В некоторых вариантах осуществления связующее вещество содержит гидрированное соевое масло, в частности гидрированное соевое масло с йодным числом 1-5, и жирное вещество содержит косточковое пальмовое масло. Эта комбинация делает очищающий брусок более пластичным, снижая или ликвидируя растрескивания и снижая отслаивание от бруска.
Термин «чистящее средство» относится к мылу и/или ПАВ. Его используют для обозначения мыла самого по себе, ПАВ самого по себе или комбинации мыла и ПАВ. Количество чистящего средства в очищающем бруске составляет от 5 до 30% масс. В других вариантах осуществления количество чистящего средства составляет от 10 до 30% масс. или от 10 до 20% масс. В некоторых вариантах осуществления ПАВ присутствуют в количестве, которое больше количества мыла. В других вариантах осуществления количество мыла составляет менее 5, 4, 3, 2, 1, 0,5 или 0,1% масс. или мыло не присутствует.
16
18
12
14
16
18
12
14
Термин «мыло» относится к солям жирных кислот, которые обычно используют для получения брусков мыла. Мыло может представлять собой смесь 65-85% масс. C-C и 15-35% масс. C-C жирных кислот от общей массы мыла. В одном варианте осуществления смесь имеет соотношение 80/20. На всем протяжении описания ссылка на мыло 80/20 относится к этой смеси. C-C можно получить из жира и C-C можно получить из лауринового, косточкового пальмового или кокосового масла. Типичное мыло 80/20 содержит 68,8% масс. натриевого мыла, 30% масс. воды, 0,5% масс. глицерина, 0,5% масс. хлорида натрия и 0,2% масс. гидроксида натрия.
Мыльная стружка, пригодная здесь для цели данного изобретения, также включает, но не ограничена этим, хорошо известные соли щелочных металлов и алифатических (алканоевых или алкеноевых) кислот, имеющих алкильную цепь примерно с 8-22 атомами углерода, предпочтительно алкильную цепь примерно с 10-20 атомами углерода. Эти вещества можно описать как карбоксилаты щелочных металлов акриловых углеводородов, имеющих от примерно 12 до примерно 22 атомов углерода. В мыльной стружке также может присутствовать любое другое ПАВ, например ПАВ, упоминаемые в патенте США № 5139781 от столбца 5, строки 35, по столбец 11, строка 46. В некоторых вариантах осуществления количество мыла составляет от 8 до 20% масс.
6
22
Термин «ПАВ» касается любого анионного, неионного, катионогенного, амфотерного или цвиттерионного ПАВ. Общее количество ПАВ может быть равно любому требуемому количеству. В некоторых вариантах осуществления количество ПАВ в очищающем бруске составляет от 5 до 25% масс., от 8 до 25% масс., от 10 до 25% масс., от 10 до 20% масс., от 5 до 15% масс. или от 10 до 15% масс. Примеры анионных ПАВ включают, но не ограничены этим, алкил(C-C)-содержащие вещества, такие как алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкилбензолсульфонаты, лаурилсульфаты, сульфаты лауриловых эфиров, алкилфосфаты, сульфаты алкиловых эфиров, алкил альфа-олефинсульфонаты, алкилтаураты, алкилизетионаты (SCI), сульфонаты алкилглицериловых эфиров (AGES), сульфосукцинаты и т.п. Эти анионные ПАВ могут быть алкоксилированы, например этоксилированы, хотя алкоксилирование не является необходимым. Эти ПАВ в виде своих солей, содержащих натрий, калий, алкиламмоний или алканоламмоний, обычно имеют высокую растворимость в воде и могут обеспечить высокую пенообразующую очищающую способность. В некоторых вариантах осуществления примеры анионных ПАВ включают, но не ограничены этим, лауриловый эфир(лаурет)сульфат натрия (в среднем от 2 до 15 ЭО на моль, например, 2, 3, 4 или 5), кокоилизетионат натрия и кокоилметилизетионат натрия. Для стирки белья примеры анионных ПАВ включают, но не ограничены этим, алкилсульфаты, такие как соли лаурилсульфат натрия и алкилсульфат аммония, сульфаты алкилэтоксилатов, алкилбензолсульфонаты, такие как додецилбензолсульфонат, неионные ПАВ, полиэтоксилированые спирты, такие как C12-C13 спирт со средним содержанием этоксильных звеньев 6,5, амиды полигидрокси жирных кислот, такие как C12-C13 амид с N-связанным метилом или N-связанным восстановленным сахаром. Анионные ПАВ можно включать в любом требуемом количестве. В одном варианте осуществления анионные ПАВ присутствуют в количествах, приведенных выше для ПАВ.
Примеры цвиттерионных/амфотерных ПАВ включают, но не ограничены этим, производные алифатических вторичных и третичных аминов, в которых алифатический радикал может быть линейным или разветвленным и где один из алифатических заместителей содержит от примерно 8 до примерно 18 атомов углерода и один содержит анионную группу, повышающую растворимость в воде, например карбокси, сульфонат, сульфат, фосфат или фосфонат. Примеры таких соединений включают натрий 3-додециламинопропионат, натрий 3-додециламинопропансульфонат, N-алкилтаурины и N-(высший алкил)аспарагиновые кислоты. Можно использовать другие эквивалентные амфотерные ПАВ. Примеры амфотерных ПАВ включают, но не ограничены этим, ряд бетаинов, в том числе, например, (высший алкил)бетаины, такие как кокодиметилкарбоксиметилбетаин, лаурилдиметилкарбоксиметилбетаин, лаурилдиметил альфа-карбоксиэтилбетаин, цетилдиметилкарбоксиметилбетаин, лаурил бис-(2-гидроксиэтил)карбоксиметилбетаин, стеарил бис-(2-гидроксипропил)карбоксиметилбетаин, олеилдиметил гамма-карбоксипропилбетаин и лаурил бис-(2-гидроксипропил)альфа-карбоксиэтилбетаин, сульфобетаины, такие как кокодиметилсульфопропилбетаин, стеарилдиметилсульфопропилбетаин, амидобетаины, амидосульфобетаины и т.п. Бетаины, имеющие алкильную группу с длинной цепью, в частности коко, могут быть особенно полезны в качестве бетаинов, которые включают амидогруппы, такие как кокамидопропил- и кокоамидоэтилбетаины. В одном варианте осуществления цвиттерионное ПАВ содержит кокамидопропилбетаин. Цвиттерионные/амфотерные ПАВ можно включать в любом требуемом количестве. В одном варианте осуществления цвиттерионные/амфотерные ПАВ присутствуют в количествах, приведенных выше для ПАВ.
8
22
Примеры неионных ПАВ включают, но не ограничены этим, этоксилированые жирные спирты (например, серии от стеарет-2 до стеарет-100 от Croda Chemicals, Inc., продаваемые под торговой маркой Brij, такие как стеарет-2, стеарет-4, стеарет-10, стеарет-20 или стеарет-100), полисорбат 20, long chain алкилглюкозиды с длиной цепью, имеющие C-C алкильные группы; моноэтаноламиды кокосовых жирных кислот, такие как кокамид MEA; диэтаноламиды кокосовых жирных кислот, этоксилаты жирных спиртов (алкилполиэтиленгликоли); алкилфенолполиэтиленгликоли; алкилмеркаптанполиэтиленгликоли; этоксилаты жирных аминов (алкиламинополиэтиленгликоли); этоксилаты жирных кислот (ацилполиэтиленгликоли); этоксилаты полипропиленгликоля (например Pluronic™ блок-сополимеры, доступные коммерчески от BASF); алкилоламиды жирных кислот (жирнокислотный амид-полиэтиленгликоли); амиды N-алкил-, N-алкоксиполигидроксижирных кислот; сложные эфиры сахарозы; сложные эфиры сорбита; простые эфиры полигликолей и их комбинации. Неионные ПАВ можно включать в любом требуемом количестве. В одном варианте осуществления неионные ПАВ присутствуют в количествах, приведенных выше для ПАВ.
Очищающие бруски могут содержать воду. В некоторых вариантах осуществления количество воды более 0 до 20% масс., до 15% масс., до 10% масс., от 5 до 20% масс. или от 5 до 15% масс., от 10 до 20% масс. или от 10 до 15% масс.
Очищающий брусок необязательно может содержать усилители пены. Примеры усилителей пены включают, но не ограничены этим, определенные амфотерные ПАВ, кокомоноэтаноламид (CMEA), кокоамидопропиламиноксид, цетилдиметиламин хлорид, дециламиноксид, лаурил/миристил амидопропиламиноксид, лаураминоксид, алкилдиметиламин N-оксид и миристаминоксид. В некоторых вариантах количество усилителя пенообразования составляет от 2 до 10% масс.
Очищающий брусок необязательно может содержать любые дополнительные материалы, которые добавляют к средству для индивидуального мытья или бруску для стирки белья. Примеры включают, но не ограничены этим, красящий агент, краситель, пигмент, отдушку, консервант, биоцид, антибактериальный агент, частицы эксфолианта/скраба и наполнитель.
Бруски можно получать традиционными технологическими способами. Сначала добавляют в миксер плавкие ингредиенты и плавят при 60-80°C (70°C, 160°F). Эту температуру поддерживают в процессе производства. Далее подмешивают в расплавленные ингредиенты тальк и другие нерастворимые твердые добавки. Затем вмешивают глину. Добавляют жидкие ПАВ, воду и другие жидкости при комнатной температуре и смешивают. Композицию удаляют из миксера и вальцуют 2-3 раза для полного смешения.
Материалы выбирают в таком составе, чтобы получить брусок, имеющий желательные уровни твердости, текстуры, пенообразования, расходования и/или отслаивания. Можно спроектировать брусок, имеющий равноценные или улучшенные свойства по сравнению с современными брусками.
Бруски тестируют на пенообразование посредством теста с мытьем рук. Экспертов инструктируют перекладывать брусок в руках 5 раз в 35-37°C водопроводной воде. Количество пены, генерируемой опытными образцами, сравнивают с пеной, получаемой при использовании стандартного бруска мыла Irish Spring™ с алоэ от Colgate-Palmolive Company.
Для определения скорости, с которой бруски мыла распадаются в воде, предлагается исследовать диспергируемость. Хотя потребители обычно не оставляют свои мыльные изделия полностью погруженными в воду, этот тест дает удобный способ качественной оценки, насколько хорошо брусок сохраняется единым целым во влажной среде. Один грамм образца помещают в сцинтилляционную пробирку с 9 г водопроводной воды. Пробирку оставляют нетронутой и определяют количество диспергированного материала, исследуя, сколько мыла остается через определенные интервалы времени. Опытные образцы тестируют параллельно со стандартным мылом бренда Palmolive™. Для образцов, которые захватывают много воды, увеличение размера непосредственно приписывают количеству диспергированного мыла.
Сухой брусок сначала взвешивают. Затем оператор вертит брусок в своих руках в течение 10 с под слабой струей 38°C водопроводной воды. Для гарантии постоянства мытье выполняет один оператор. Мытье повторяют всего три раза в день в течение трех дней. Каждый сеанс мытья длится десять секунд с 3-часовыми интервалами. Бруски хранят в мыльнице с дренажем, чтобы предотвратить формирование отслаивания (мокрая каша). По завершении каждого мытья брускам дают высохнуть в мыльницах и регистрируют массу после мытья. Затем получают скорость расходования, вычисляя разницу масс и откладывая на графике относительно количества сеансов мытья. Скорости расходования для брусков сравнивают со скоростью расходования бруска мыла Irish Spring Aloe.
in vitro
Стадии увлажнения выполняют , применяя метод мытья свиной кожи. Образцы свиной кожи получают от Animal Technologies, Inc. Контроль и опытные образцы готовят в виде 5% масс./объем растворов в водопроводной воде. Полнослойную свиную кожу, промытую деионизованной водой и обезжиренную, помещают на 12-ячеечный предметный столик. Каждая круглая ячейка имеет диаметр 2 см, и свиную кожу используют со стороны дермы. После увлажнения посредством 250 мкл водопроводной воды вспенивают 100 мкл полученного промывочного раствора на образце свиной кожи площадью с ячейку в течение 30 сек. Пену ополаскивают 10 раз порциями водопроводной воды по 250 мкл. Затем свиную кожу оставляют сушиться на воздухе в комнате с регулируемой средой (23,9°C (75°F)/40% RH) в течение ночи (примерно 24 час). TEWL-измерения проводят при помощи измерителя трансэпидермальной потери воды DermaLab TEWL Meter (Dermalab, FL). Большая проводимость соответствует более высокому содержанию воды, следовательно, большему увлажнению.
В случае брусков, которые содержат глину и тальк, брусок осязается как более гладкий по сравнению с бруском, содержащим только глину. Также комбинация снижает величину остатка.
КОНКРЕТНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение описано дополнительно в следующих примерах. Примеры являются только иллюстративными и никоим образом не ограничивают объем изобретения, который описан и заявлен. В приведенных ниже примерах указанная масса основана на добавленной массе материала наряду с % активной.
Для оценок применяют следующие тесты.
Отслаивание рассчитывают как % потери массы бруска мыла после впитывания воды при комнатной температуре (примерно 23°C) в течение примерно 17 час.
Степень отслаивания рассчитывают как отслаивание исследуемого бруска, деленное на отслаивание бруска сравнения 85/15. Это дает возможность определить, насколько близко отслаивание исследуемого бруска к отслаиванию типичного бруска. Состав типичного бруска 85/15 приведен ниже.
Определяют расход, выдерживая брусок в течение 10 с в 38°C водопроводной воде при вращении бруска. Брусок возвращают в мыльницу с дренажными отверстиями для предотвращения формирования отслаивания. Его моют всего 20 раз по 10 сеансов мытья в день с 30-минутными перерывами между сеансами. После последнего мытья брусок оставляют сохнуть в течение ночи при комнатной температуре (примерно 23°C) в сухой мыльнице. Расход выражают в процентах потери массы.
Степень расходования рассчитывают как процент расхода исследуемого бруска, деленный на расход бруска сравнения 85/15. Это дает возможность сравнения, насколько близок расход исследуемого бруска к расходу типичного бруска.
Типичный брусок мыла 85/15 содержит примерно 78,5% масс. натриевого мыла, примерно 15,5% масс. воды, примерно 3,25% масс. глицерина, примерно 1% масс. хлорида натрия и меньшие количества красителя, отдушки и непрореагировавших реагентов и побочных продуктов процесса производства мыла. Соотношение 85/15 относится к общему процентному содержанию жирных кислот в мыле. Жирные кислоты обычно составляют: i) 85% масс. талловых жирных кислот и 15% масс. кокосовых жирных кислот, ii) 85% масс. талловых жирных кислот и 15% масс. пальмовых косточковых жирных кислот или iii) 92,5% масс. талловой жирной кислоты и 7,5% масс. лауриновой кислоты. Все эти мыла имеют одинаковое отслаивание и расход. Ниже их используют попеременно в качестве сравнительных образцов.
В приведенных далее примерах используют следующие материалы.
Глины
Bentonite Performance Minerals, LLC
National Standard 325 Mesh
бентонит
Bentonite Performance Minerals, LLC
National Premium WT
бентонит
Bentonite Performance Minerals, LLC
National Premium 325 Mesh WT
бентонит
Bentonite Performance Minerals, LLC
National Premium 325 Mesh
бентонит
KaMin Performance Minerals
KaMin™<b></b>90
каолин
KaMin Performance Minerals
KaMin™ 90B
каолин
KaMin Performance Minerals
Polygloss™ 90
каолин
Feldspar Corp./Imerys National Ceramics
EPK Kaolin
каолин
Charles B. Chrystal Co., Inc.
Electros Kaolin
каолин
Charles B. Chrystal Co., Inc.
SIM 90 Kaolin USP
каолин
Charles B. Chrystal Co., Inc.
Lion Kaolin USP
каолин
Charles B. Chrystal Co., Inc.
Чистый белый каолин
каолин
Wyo-Ben
Big Horn CH 200
бентонит
Southern Clay Products, Inc.
SCP Bentonite H
бентонит
Southern Clay Products, Inc.
SCP Bentonite L
бентонит
Kaolin BASF
ASP 170 каолиновая глина
каолин
Kaolin BASF
ASP G90 каолиновая глина
каолин
Kaolin BASF
ASP G92 каолиновая глина
каолин
Imerys Performance Minerals
Rogers
каолин
Imerys Performance Minerals
Supreme
каолин
Imerys Performance Minerals
Allen G
каолин
Wufu Feishang Nonmetallic Materials
Бентонит 1
бентонит
Wufu Feishang Nonmetallic Materials
Бентонит 2
бентонит
Wufu Feishang Nonmetallic Materials
Неорганический желатин 1
бентонит
Wufu Feishang Nonmetallic Materials
Неорганический желатин 2
бентонит
American Art Глина Co.
Magic Mud™
формовочная глина
Адгезивы
NuSil Technologies
GRS-9623-30
Силиконовая смазка
Athena Environmental Sciences
MagiGlue™ Natural
Биополимерный адгезив
Eastman
AQ 38S
Сульфополиэфир
Eastman
AQ 55S
Сульфополиэфир
Celanese
Celvol™ 205
Поливиниловый спирт (PVOH) полимер
ПАВ/эмульгаторы
Stepan Co.
Nacconol 90G
Додецилбензолсульфонат (DDBS)
Cognis
Кокоамидопропилбетаин
(CAPB)
Cognis
Кокомоноэтаноламид
(CMEA)
Albright & Wilson
Лаурилсульфат натрия порошковый (SLS)
Croda Chemicals,Inc.
BRIJ-72™
(Стеарет-2)
Croda Chemicals,Inc.
BRIJ<b>-</b>78™
(Стеарет-20)
Разнообразные ингредиенты
JT Baker
Сульфат натрия (Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>)
Cognis
Глицерин
Dow Chemical Co.
PEG 600
Penreco Peneteck Lt.
Минеральное масло
Strahl & Pitsch,Inc.
Пчелиный воск
Strahl & Pitsch,Inc.
Церезиновый воск
FMC Biopolymer
Каррагенановая смола
Cargill Co.
Кокосовое масло
Acme Hardesty
Пальмитиновая кислота
Dow Chemical Co.
POLYOX™ WSR-N 750 PEG-7M
Для получения брусков применяют следующие методики.
Опытные бруски мыла с глиной от Commercial Modeling Clay. Исходные опытные бруски с глиной получают из коммерчески доступных формовочных глин для исследования жизнеспособности предложенного изобретения. Методика следующая:
1. Вальцевать глину 2× до размягчения и образования более мелких частиц для более эффективного включения ингредиентов.
2
4
2. Добавить соответствующее рецепту количество талька и NaSO.
3. Добавить соответствующее рецепту количество глицерина.
4. Добавить соответствующее рецепту количество SLES.
5. Смешать вместе ингредиенты по рецепту при помощи шпателя, пока смесь визуально не станет однородной.
6. Вальцевать 2× смесь по рецепту для гомогенизации ингредиентов и получения более пластичной/однородной смеси.
7. Добавить соответствующее рецепту количество отдушки, перемешивая вручную при помощи шпателя, пока порция не станет визуально однородной.
8. Вальцевать загрузку 2× до полного включения отдушки.
9. Сформовать вручную пять брусков по ~110 г.
10. Завернуть бруски в бумажные полотенца и выдерживать в течение 24 час, давая возможность дополнительно отвердеть перед мытьем.
Препарат поливинилового спирта (Celvol™ 205) и сульфополиэфиров (AQ полимеров)
1. Добавить соответствующее рецепту количество сухого полимера к количеству DI воды по рецепту.
2. Нагреть раствор примерно до 70-80°C, применяя нагревательную плиту, и перемешать раствор при помощи мешалки до гомогенности раствора (не виден твердый полимер).
3. Внести в глину необходимое количество смеси.
Каолиновая глина с адгезивами
1. Отвесить в ступку соответствующее рецепту количество глины.
2
4
2. Добавить соответствующее рецепту количество NaSO в ступку с глиной и хорошо перемешать (для типового препарата).
3. Добавить соответствующее рецепту количество адгезива в ступку с глиной. (Примечание: для PVOH и сульфополиэфиров это означает добавление соответствующего рецепту количества приготовленного жидкого раствора адгезива).
4. Добавить в ступку соответствующее рецепту количество DI воды (примечание: это касается только образцов на основе MagiGlue™).
5. Тщательно перемешать смесь в ступке до гомогенности, используя пестик.
6. Формовать тестообразную смесь руками в виде миниатюрного бруска.
7. Оставить полученные образцы сохнуть в течение 24 час до анализа.
Мыло с каолиновой глиной из каолина/адгезива/ПАВ
1. Добавить в большой (размером минимум 4 л) контейнер вместе глину, порошковые ПАВ (SLS, CMEA, DDBS), Polyox™ и/или MagiGlue™ согласно рецептуре.
2. Тщательно смешать порошки вместе, добросовестно встряхивая контейнер с образованием вихря (имитируя промышленный порошковый миксер) в течение примерно 3-5 мин, получая сухую смесь.
3. Приготовить раствор адгезива AQ 38S из указанного выше.
4. Смешать (при помощи погружной мешалки) глицерин с DI водой (для образцов на основе MagiGlue™) или раствором адгезива (для образцов на основе AQ 38S) в соотношениях, заданных рецептом, с получением жидкой смеси.
5. Добавить соответствующее рецепту количество CAPB к жидкой смеси и тщательно перемешать, применяя погружную мешалку.
6. Добавить соответствующее рецепту количество сухой смеси в большой контейнер для смешивания и медленно вылить жидкую смесь в сухую смесь при перемешивании погружной мешалкой.
7. Получив тестообразную композицию, пропустить смесь через 3-вальцовую мельницу по меньшей мере 5-7 раз или до гомогенности.
8. Прессовать смесь в виде бруска мыла, применяя штамповочный пресс для мыла.
9. Оставить образцы открытыми в вытяжном шкафу для сушки при комнатной температуре на 1 неделю.
Когда глина и жидкость смешаны, результирующая смесь походит на тестообразную смесь, аналогичную смеси муки с водой. Так как желательно избежать излишнего добавления воды к продукту, в глину добавляют минимальное количество воды, необходимое для облегчения образования дисперсии адгезива и жидких компонентов препарата. Это создает трудность для тщательной гомогенизации смеси на стендовом оборудовании. Таким образом, применяют стендовую 3-вальцовую мельницу.
Информация о составе сырья для образцов в предварительном скрининге адгезивов
Образец
1
2
3
4
5
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
Electros каолин
70
70
70
70
70
DI вода
20
25
25
25
0
MagiGlue™
10
0
0
0
0
AQ38S
0
5
0
0
0
AQ55S
0
0
5
0
0
Celvol™ 205
0
0
0
5
0
GRS-9623-30
0
0
0
0
30
Всего
100
100
100
100
100
Информация о составе сырья для образцов в исследовании концентрации адгезива
Образец
6
7
8
9
10
11
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
Electros каолин
75
75
75
75
75
75
DI вода
22,5
12,5
24
20
24
20
MagiGlue™
2,5
12,5
0
0
0
0
AQ38S
0
0
1
5
0
0
Celvol™ 205
0
0
0
0
1
5
Всего
100
100
100
100
100
100
Информация о составе сырья для опытных образцов мыла на основе каолина
Образец #
12
13
14
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss™ 90
65
60
60
Nacconol™ 90G (додецилбензолсульфонат, DDBS)
2,53
2,85
2,85
Кокоамидопропилбетаин (CAPB)
0,67
0,75
0,75
Кокомоноэтаноламид (CMEA)
3,1
3,6
3,6
SLS порошок
3,2
7,3
7,3
POLYOX<sup>TM</sup><b></b>WSR-N 750
0,5
0,5
0,5
Глицерин
5
5
5
MagiGlue™
0
0
5
Eastman AQ38S
3
3
0
DI вода
17
17
15
Всего
100
100
100
Информация о составе сырья для добавления образцов воска и/или жирных кислот
Образец
15
16
17
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss<sup>TM</sup> 90
65
65
55
SLS
10
10
12
Глицерин
3
0
3
DI вода
2,5
2,5
12
AQ38S
12
15
3
Пчелиный воск
5
5
4,05
Кокосовое масло
0
0
4,13
Пальмитиновая кислота
0
0
4,12
Стеарет-2
1,7
1,7
1,8
Стеарет-20
0,8
0,8
0,9
Всего
100
100
100
Информация о составе сырья для использования PVOH в композиции
Образец
18
19
Ингредиент
% масс.
% масс.
Polygloss™ 90
60
60
SLS
10,75
11,25
Глицерин
3
3
Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
1,25
0,75
A038S
0
3,75
Celvol™ 205
6,25
2,5
DI вода
18,75
18,75
Всего
100
100
Информация о составе сырья для использования альтернативных увлажнителей в композиции
Образец
20
21
22
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss™ 90
60
60
60
SLS
10,75
10,75
10,75
Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
1,25
1,25
1,25
Celvol™ 205
7
6,25
6,25
DI вода
21
18,75
18,75
Минеральное масло
0
3
0
PEG 600
0
0
3
Всего
100
20
100
Исходные опытные бруски мыла с глиной получают из коммерчески доступных формовочных глин. Формовочная глина содержит примерно 50% глины дополнительно к воску и пластификаторам. Так как эти последние ингредиенты не являются необходимыми для составов мыльных брусков, большинство из препаратов, представленных авторами настоящего изобретения, получают, используя чистую глину. При получении образцов мыла с формовочной глиной были сделаны следующие наблюдения.
Коммерчески закупленную формовочную глину используют без модификации для получения опытных брусков PI-PXVIII, однако из-за высокого уровня влажности глины (например, 20-22%) результирующие бруски являются очень липкими и мягкими. Рассчитанный уровень влажности в этих первых брусках составляет 16-18%, что намного больше уровня влажности традиционного бруска мыла 10-12%. Требуется несколько дней сушки перед тем, как можно будет оценить эти опытные бруски.
Следующие препараты, опытные образцы PXIX-PXXI, получают из предварительно высушенной формовочной глины. Если эту порошковую глину объединяют с глицерином, тальком, ПАВ и Polyox™, твердость результирующего бруска сравнима с типичным бруском мыла, имеющим 10-12% уровни влажности.
Многократные вальцевания объединенных сырых материалов (амальгаматорная смесь) помогают пластифицировать мыльную массу.
В результате дополнительных вальцеваний (2-3) после добавления отдушки получают более тонкие текстуры мыла и хорошую формуемость массы для прессования в виде брусков.
Плотность опытных образцов формовочной глины существенно выше, чем у обычного бруска мыла, например: 100 г брусок имеет размер на ~70% от размера куска натриевого мыла равной массы. Так как опытные образцы XI-XVI содержат 5-20% мыла (основа: 80 таллового/20 пальмового косточкового масла), они являются менее плотными.
Пригодность для переработки (технологичность) опытных образцов с низким содержанием влаги, опытных образцов XXII и XV (8-10% влаги) сравнима с технологичностью обычного бруска мыла.
Опытные образцы XXIII и XXIV с 20% SLES значительно более вязкие, чем опытные образцы, имеющие 17,5% SLES. Технологичность более тяжелая, профиль пенообразования не подходящий, и после мытья остается ощущение липкости.
Опытные образцы XXII и XXV демонстрируют наилучшую технологичность и эстетические свойства.
Эти опытные образцы будут базисом для следующего цикла технологических разработок. Опытные образцы PI-PXI оценивают по их пенообразованию, текстурам и скоростям расходования по сравнению с бруском мыла Irish Spring™ с алоэ. PXII-PXXIV не тестируют на эти свойства, но сортируют по простоте технологической обработки. В приведенных ниже таблицах суммированы эти результаты для опытных образцов.
Скрининг адгезивов. Отмечается, что в большинстве коммерческих формовочных глин используют некоторую разновидность связующего агента для скрепления структурной матрицы. В большинстве литературных источников, исследующих формовочную глину, требуется, чтобы связующее представляло собой адгезив, такой как PVOH. Некоторые другие адгезивы по оценкам также обладают способностью улучшать структуру мыльного бруска с глиной. Проводят скрининг адгезивов, готовя простые системы глины и адгезива и тестируя их на цвет, твердость и текстуру поверхности. Сначала определяют цвет и текстуру, оценивая эстетику бруска с различными типами ПАВ.
Оценка цвета
Оценка
Описание
1
Белый
2
Не совсем белый
3
Серый
4
Темно-серый
Оценка твердости
Оценка
Описание
1
Очень твердый; не ломается руками, нужен острый предмет, чтобы разломать
2
Твердый; требуется достаточное усилие, чтобы разломать
3
Средний; требуется небольшое усилие, чтобы разломать
4
Мягкий; почти не требуется усилия, чтобы разломать
Оценка образцов для скрининга адгезивов
1
2
3
4
5
MagiGlue™
AQ 38S
AQ 55S
Celvol™ 205
GRS-9623-30
Цвет
2
1
1
1
3
Твердость
2
3
3
1
4
Текстура поверхности
На вид зернистый материал вследствие негомогенного состава MagiGlue™
Блестящая поверхность вследствие образования полимерной пленки AQ
Блестящая поверхность вследствие образования полимерной пленки AQ
Гладкая, хотя и не блестящая (как в образцах на основе AQ)
Очень мягкая и гладкая
Замечания по получению
Образец легко формуется, не требуя адгезива
Раствор адгезива легко смешивается с глиной, давая итоговый продукт
Так же как для AQ 38S, но труднее
Образец требует более тщательного перемешивания для гомогенизации
Жир легко включается в глину
Отмечается, что MagiGlue™ (активированный добавлением воды и затем высохший) очень легко включается в состав бруска с глиной и улучшает структуру бруска. Однако использование MagiGlue™ оставляет заметные зернистые крупинки в композиции вследствие своей негомогенной природы. Кроме того, гидратированный MagiGlue™ имеет более темный цвет, который, в свою очередь, делает более темной композицию конечного получаемого бруска.
Сульфополиэфиры AQ 38S и AQ55S действуют аналогично при начальном тестировании. Хотя молекулярные структуры этих полимеров очень похожи, их Tg, или температуры стеклования, сильно различаются. Так как AQ 38S имеет меньшую Tg, для него необходимо меньшее нагревание и перемешивание до полного диспергирования в растворе. Среди адгезивов сульфополиэфиры образуют блестящую тонкую пленку на поверхности бруска, что эстетически привлекательно для экспертов. Что касается PVOH полимера, растворы сульфополиэфиров легче получать и включать в глину. Однако структуры брусков с глиной на основе AQ не являются твердыми.
Адгезив Celvol™ 205 является частью семейства молекул, называемых поливиниловым спиртом (PVOH-полимерами). Celvol™ 205 действует как лучший из адгезивов в смысле твердости, указывая его способность структурировать брусок с глиной. Кроме того, визуально он не изменяет цвет или внешний вид бруска. Однако применение Celvol™ 205 требует энергичного перемешивания с регулируемым нагревом для приготовления раствора адгезива. Результирующий раствор также очень вязкий, что делает включение в глину трудной задачей. Вязкость растворов PVOH экспоненциально растет с увеличением концентрации полимера.
Исследование концентрации адгезива. Проводят исследования концентраций адгезива с целью оценки, какое воздействие оказывают адгезивы на цвет, твердость и степени дисперсии бруска мыла.
Воздействие адгезива на цвет и твердость при исследовании концентрации адгезива
Образцы
6
7
8
9
10
11
Адгезив
2,5% MagiGlue™
12,5% MagiGlue™
1%AQ38S
5%AQ38S
1% Celvol™205
5% Celvol™205
Цвет
1
2
1
1
1
1
Твердость
3
1
3
2
2
1
Эффект адгезива на % диспергирования
Диспергировано %
Образец
30 мин
1 час
1,5 час
2 час
3 час
6-MagiGlue™
<5
<5
~5
~7-8
~10
7- MagiGlue™
<5
<5
<5
<5
~5
8-AQ 38S
~30
~90
100
-
-
9-AQ 38S
~10
~20
~30
~55
~80
10-Celvol™ 205
<5
~5
~10
~20
~30
11-Celvol™ 205
<5
<5
<5
~5
~10
При низких концентрациях (1-2,5% адгезива):
Образец MagiGlue™ очень хорошо скрепляет композицию, если ее оставить погруженной в воду; однако образцы очень легко разрушаются. Низкая степень диспергирования (только ~5-10% диспергировано за 3 часа) дает понимание соотношения между диспергируемостью и твердостью. Твердость, по-видимому, является не единственным значительным фактором в определении диспергируемости бруска. Зернистые крупинки, замеченные в предыдущих скрининговых экспериментах, также заметны даже при низких концентрациях.
AQ 38S-содержащие бруски имеют наихудшие относительные характеристики полученных серийных образцов, быстро разрушаясь под водой и легко растрескиваясь. Блестящая пленка на поверхности образцов также заметна при низких концентрациях.
Для образца Celvol™ структурная целостность бруска сравнима с образцом MagiGlue™ в смысле твердости в сухом состоянии, однако структура бруска быстро разрушается через 1 час при погружении в воду.
При высоких концентрациях (5-12,5% адгезива):
MagiGlue™ демонстрирует заметно усиленную способность структурирования, о чем свидетельствует повышенная твердость и меньшая степень диспергирования бруска.
AQ 38S действительно демонстрирует заметно улучшенные характеристики при повышенной концентрации, однако он все еще не действует так же, как MagiGlue™ и PVOH, в смысле структурирования бруска.
Celvol™ 205 очень хорошо работает в смысле твердости, цвета и свойства диспергируемости. Это показывает, что PVOH может быть жизнеспособным связующим веществом, которое не влияет на визуальную эстетику бруска с глиной, как MagiGlue™. Однако этот сырой материал исключительно трудно включается в композицию.
В общем:
MagiGlue™ является наилучшим в снижении дисперсионных свойств бруска, тогда как AQ 38S минимально эффективен в скреплении композиции при погружении в воду. Это можно приписать ионным сульфатным группам на AQ сульфополиэфирах, которые делают этот материал более растворимым в воде. В настоящее время превосходные характеристики MagiGlue™ в этом тесте нельзя объяснить собственным составом адгезива. Теоретически предсказывается, что клей содержит более длинные цепи крахмала, которые могут быть гидрофобными.
AQ 38S демонстрируют хорошие общие характеристики в смысле цвета и эстетики и относительно легко включаются в композиции глин. Также исключительная эстетика AQ полимера и природный аспект MagiGlue™ могут обеспечить дополнительные преимущества бруска с глиной, такие как дополнительные улучшения визуальной эстетики.
Опытные образцы брусков мыла с каолиновой глиной оценивают на пенообразование, цвет, твердость, текстуру поверхности и плотность по сравнению с бруском мыла бренда Dove™.
Оценка опытных образцов мыла с глиной на основе каолина
Наблюдения
12
13
14
Пена*
Быстрота
равноценно
быстрее
быстрее
Количество
меньше
больше
больше
Качество
равноценно †
равноценно †
равноценно †
Физические свойства
Цвет
2
2
3
Твердость
2
2
2
Текстура поверхности
блестящая, гладкая
блестящая, гладкая
слегка пятнистая
Плотность
2,6 г/куб.см
2,6 г/куб.см
2,6 г/куб.см
*Оценивают по сравнению с бруском мыла бренда Dove™† Эксперты отмечают, что имеется заметное различие между Dove™ и опытными образцами, однако соглашаются, что оба имеют мягкую и богатую пену.
Приведенная выше таблица иллюстрирует пенообразование и физические характеристики бруска мыла на базе каолина. На основании результатов по пенообразованию обнаружено, что опытный образец бруска с глиной, содержащего ПАВ SLS/DDBS/CAPB/CMEA, производит очень богатую и мягкую пену. Обнаружено, что данная пена держится заметно дольше, чем пена, продуцируемая стандартным мылом Dove™. Также обнаружено, что концентрация SLS прямо пропорциональна количеству генерируемой мгновенной пены.
Эксперты отмечают ощущение небольшой липкости кожи после мытья и сушки полотенцем в случае указанных выше опытных образцов на основе каолина. Это наблюдение значительно меньше заметно, когда используют более высокие концентрации ПАВ, предположительно из-за того, что ПАВ удаляют адгезив с кожи. Тип связующего вещества оказывает минимальное влияние на уровень липкости.
Твердость опытных брусков является приемлемой, и бруски не разрушаются легко. ПАВ-содержащие бруски заметно темнее, чем образцы, содержащие только глину и адгезив (таблица 14). Однако после разового мытья бруски приобретают белый цвет, подобный цвету каолиновой глины.
Обнаружено, что AQ полимер наделяет брусок характерной блестящей тонкой пленкой, делая опытные образцы на основе AQ эстетически более приятными. Этот эффект не наблюдают для опытного образца на основе MagiGlue™. Также обнаружено, что бруски являются довольно плотными (2,6 г/куб. см) по сравнению с мыльными брусками эквивалентного размера. Этот эффект приписывают высокой плотности уплотненной каолиновой глины (2,5 г/куб. см - 2,7 г/куб. см).
Каолиновые опытные бруски демонстрируют высокую аффинность к воде. Следовательно, если смоченный брусок вынуть из мыльницы, то в мыльнице останется существенное количество остатка. Также обнаружено, что смоченный брусок оставляет белый остаток на любой поверхности, с которой он контактирует, в том числе на коже при обращении с ним. У этой проблемы имеется много возможных причин, включая слабую связывающую способность адгезивов во влажной среде, гидрофильную природу глины, использование больших количеств ПАВ или комбинацию перечисленного выше.
Бруски I-XXXII готовят следующим образом.
1. Добавить соответствующие рецепту количества (если присутствуют) пальмового косточкового масла, CMEA, глицерина, гидрированного соевого масла и стеарилового спирта в сосуд периодического действия.
2. Нагреть данную смесь до 71°C (160°F) при перемешивании.
3. Добавить соответствующие рецепту количества (если присутствуют) SLES, SCI, Polyox™ WSR-N 750, мыльной стружки и талька и перемешивать в течение 15 мин.
2
4. Добавить глину и TiO (0,2-0,5% масс.) и перемешивать в течение 15 мин.
5. Добавить водопроводную воду и продолжать перемешивание в течение 30 мин.
6. Обследовать загрузку на однородность (должна быть в виде шариков).
7. Удалить загрузку из миксера и взвесить для определения выхода.
8. Вальцевать смесь 2×-3× для полного включения ингредиентов. Вальцевание является более эффективным для полного включения ингредиентов по рецепту и получения гомогенной смеси для дальнейшей очистки и экструзии.
Некоторые из брусков сравнивают с коммерчески доступным бруском мыла Irish Spring™ с алоэ от Colgate-Palmolive, который представляет собой типичный коммерчески доступный брусок мыла.
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
Каолин
66,56
69,8
35
68
68
59,79
59,75
57,3
Тальк
11,09
10,66
15
15
14,8
22,05
21,9
22
Глицерин
5,76
5,04
4,9
5
5,3
3,13
3,18
3
Лауретсульфат натрия,70%
16,59
14,5
10,1
12
11,9
15,03
15,05
17,5
ModelingClay-Acrylic (Magic Mud™)
35
0
Polyox™ WSR-N 750
0,12
0,2
Всего
100
100
100
100
100
100
100
100
Пена
Низкая
X
X
X
Умеренная
X
X
X
Объемная
X
X
Текстура
Крупнозернистая
X
X
X
X
X
Слегка зернистая
X
X
Гладкая
X
Расход
<IrishSpringAloe
Равноценно
X
>IrishSpringAloe
X
X
X
X
IX
X
XI
XII
XIII
XIV
XV
XVI
XVII
Каолин
57,1
56,23
37,2
42,2
47,2
52,2
51,2
51,2
56,2
Тальк
22
21,68
22
22
22
22
22
22
22
Глицерин
3
4,59
3
3
3
3
3
3
3
Лауретсульфат натрия,70%
17,5
17,19
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
17,5
ModelingClay-Acrylic (Magic Mud™)
Polyox™ WSR-N 750
0,4
0,31
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Стружка мыла 80/20
20
15
10
5
5
5
Сульфат магния
1
1
Сульфат натрия
1
Всего
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Пена
Низкая
Умеренная
Объемная
X
X
X
Текстура
Крупнозернистая
Слегка зернистая
Гладкая
X
X
X
Расход
<InshSpringAloe
Равноценно
X
X
X
>IrishSpringAloe
XVIII
XIX
XX
XXI
XXII
XXIII
XXIV
XXV
Каолин
56,2
53,34
53,09
58,53
56,4
50
54
52
Тальк
22
20,62
20,6
20,6
20,6
24
20
24
Глицерин
3
3,75
3
3
3
4
4
4
Лауретсульфат натрия, 70%
17,5
16,48
17,5
17,5
17,5
20
20
17,5
ModelingClay-Acrylic (Magic Mud™)
Polyox™ WSR-N 750
0,3
0,37
0,37
0,37
0,37
0,4
0,4
0,4
Сульфат натрия
1
Водопроводная вода
5,44
5,44
2,13
1,6
1,6
2,1
Всего
100
100
100
100
100
100
100
100
XXVI
XXVII
XXVIII
XXIX
XXX
XXX-A
XXX-B
XXXI
Каолин
50,4
50,9
50
52,7
49,8
52,4
58
57
Тальк
13
10,1
12,5
10
10
15,4
9
9
Глицерин
2,4
2
1
1
1
1,95
1
1
Лауретсульфат натрия,70%
8,2
7
12
7
8
10,11
8
10
Polyox™ WSR-N 750
0,3
0,4
0,3
0,3
0,2
0
0
0
Водопроводная вода
14,9
10,6
12,2
15
15
5,44
9
9
Кокомоноэтаноламид
0
2
2
3
5
1,83
5
5
Кокоилизетионат натрия
5,7
10
3
4
2
4,59
2
2
Гидрированное соевое масло
5,1
4,5
4,5
4,5
3
2,76
2,5
3
Пальмовое косточковое масло
0
2,5
2,5
2,5
3
2,76
2,5
2
Стеариловый спирт
0
0
0
0
3
2,76
3
2
Всего
100
100
100
100
100
100
100
100
XXXII
XXXIII
XXXIV
XXXV
XXXVI
XXXVII
Каолин
55
57
56
55
57
55,7
Тальк
10
9
9
7
7
7
Глицерин
0
1
0
0
0
1
Лауретсульфат натрия,70%
12
10
10
12
12
12
Polyox™ WSR-N 750
0
0
0
0
0
0,3
Водопроводная вода
11
11
13
14,5
14,5
14,5
Кокомоноэтаноламид
5
5
7
3,5
3,5
2
Кокоилизетионат натрия
0
0
0
1,5
1,5
3
Гидрированное соевое масло
3
3
1
6
4
4
Пальмовое косточковое масло
2
2
0
0
0
0
Стеариловый спирт
0
0
0
0
0
0
Бегениловый спирт
2
0
1
0,5
0,5
0,5
Всего
100
100
100
100
100
100
XXXVIII
XXXIX
ХХХХ
XXXXI
XXXXI-A
XXXXI-B
Каолин
55,7
56,5
40
55
44
45
Тальк
7
8,45
28,2
10
22
22
Глицерин
1
0
0
0
0
0
Лауретсульфат натрия, 70%
12
12
10
10
12
10
Polyox™ WSR-N 750
0,3
0,3
0,3
0
0
0
Водопроводная вода
14,5
12
7
5
5
5
Кокомоноэтаноламид
5
5
7
4
4
4
Кокоилизетионат натрия
0
0
0
0
2
2
Гидрированное соевое масло
4
5,25
5
5
5
5
Palmac 98-12
0
0
2
7
2
2
Белый озокеритовый воск
0
0
0
4
4
5
Бегениловый спирт
0,5
0,5
0,5
0
0
0
Всего
100
100
100
100
100
100
3447
3447-A
3447-B
3447-C
3447-D
Каолин
25
33
33
32,5
54
Тальк
25
33
33
32,5
10
Глицерин
0
0
0
0
0
Лауретсульфат натрия,70%
0
2
2
3,75
3,75
Водопроводная вода
0
0
0
0
4
Кокомоноэтаноламид
2
2
2
4
4
Кокоилизетионат натрия
33
15
15
13
10
Гидрированное соевое масло
0
0
0
4,75
4,75
Palmac™ 98-12
5
5
5
4,75
4,75
Белый озокеритовый воск
5
5
5
4,75
4,75
Стеариловый спирт
5
0
5
0
0
Цетиловый спирт
0
5
0
0
0
Всего
100
100
100
100
100
Кроме приведенных выше примеров, получают также следующие образцы. Для состава XXVIII готовят дополнительную композицию, смешивая 75% масс. состава XXVIII с 25% масс. мыла 85/15. Для состава XXXIX готовят дополнительную композицию, смешивая 85% масс. состава XXXIX с 15% масс. мыла 80/20.
Отслаивание и скорости расходования выбранных композиций, указанных выше, сравнивают с мылом 85/15. Оценивают отслаивание и расход, так как добавляют гидрофобные материалы, например гидрированное соевое масло или бегениловый спирт, чтобы видеть, снижаются ли отслаивание и расход. При добавлении гидрофобных материалов ожидается, что пенообразование будет снижаться. Для корректировки варьируют мыльные системы и соотношения. Кроме того, сравнивают коммерчески доступный увлажняющий брусок Dove из США и полупрозрачный мыльный брусок. Результаты приведены ниже в таблице.
Композиция
Степень отслаивания
Степень расходования
XVIII
13,4
1,57
XXVIII
11,56
1,81
75% XXVIII
7,89
2,11
25% 85/15 мыла
XXXVII
9,8
1,57
XXXVIII
7,77
1,26
XXXIX
5,3
1,34
85% XXXIX
6,59
1,38
15% 80/20 мыла
XXXXI
3,09
1,03
XXXXIA
6,84
2,22
XXXXIB
2,96
3447
0,97
0,88
3447-A
1,66
0,89
3447-B
1,27
0,95
3447-C
1,68
1,16
3447-D
2,83
1,03
Полупрозрачное мыло
2,35
1,25
Увлажняющий брусок Dove™
1,63
1,13
В композициях 3447-3447-D когда вода и лауретсульфат натрия заменены SCI (кокоилизетионатом натрия, твердым ПАВ), достигают равноценного отслаивания и расхода, но стоимость возрастает. Замена SCI лауретсульфатом натрия может давать сравнимое отслаивание.
В композиции XXXXIB используют для пенообразования высокие уровни лауретсульфата натрия при высоком содержании гидрированного соевого масла, используемого для структурирования. Добавление кокомоноэтаноламида и SCI повышает пенообразование.
В следующих примерах используют следующие материалы.
1.2 Наполнители
Производитель
Название продукта
Тип
KaMin™ Performance Minerals
Polygloss™ 90
Каолин
KaMin™ Performance
KaMin™ HG90
Каолин
Minerals
Barretts Minerals, Inc.
Тальк
Тальк
Argiletz S.A.
Каолиновая белая глина
Каолин
1.2 ПАВ
Производитель
Название продукта
Тип
Clariant
Кокоамидопропилбетаин (CAPB)
Кокамидопропилбетаин
Clariant
Hostapon™ SCI-65
Кокоилизетионат натрия (и) стеариновая кислота
Cognis
Comperlan™ 100 (CMEA)
Кокомоноэтаноламин
Stepan Chemicals Co.
Steol™ OS-270 (SLES,70%)
Лауретсульфат натрия (2ЭО) (70%)
Finetex Inc.
Tauronol™ SCMI-85
Кокоилметилизетионат натрия
BASF
Pluronic™ F108
ЭО-ПО блок-сополимер
Stepan Chemicals Co.
Stepanol™ WA-10 NF/USP(SLS)
Лаурилсульфат натрия (97%)
1.2 Воски и масла
Производитель
Название продукта
Acidchem Intl.
Palmac™ 98-12 (лауриновая кислота)
Croda
Syncrowax™ HRC (трибегенин)
Croda
Syncrowax™ HGL-C (C18-36 триглицеридная кислота)
Cargill
RBD пальмовое косточковое масло
Cargill
Гидрированное соевое масло
Honeywell
Asensa™ PR210 (полиэтилен (и) стеариновая кислота)
Honeywell
Asensa™ CL300 (этилен/VA сополимер)
Strahl & Pitsch, Inc.
Белый озокеритовый воск
Strahl & Pitsch, Inc.
Микрокристаллический воск
Strahl & Pitsch, Inc.
Твердый парафин
Strahl & Pitsch, Inc.
Пчелиный воск
Strahl & Pitsch, Inc.
Церезиновый воск
Добавки и разнообразные вещества
Производитель
Название продукта
Материал
Croda
Crodamol™ MM
Миристилмиристат
BASF Co.
Диоксид титана
Acidchem Intl.
Глицерин
Dow Chemical Co.
Polyox™ WSR-N 750
PEG-7M
Athena Environmental Sciences
MagiGlue™
Адгезив
Eastman
AQ38S
Полиэфир-5 (полимер сульфополиэфир)
Celanese
Celvol™ 305
Поливиниловый спирт
Для получения образцов применяют следующие методики.
1. Лабораторный масштаб
1.1 Отвесить в ступку соответствующие рецепту количества плавких ингредиентов и нагреть до ~60-80°C для плавления. Поддерживать такую повышенную температуру в течение процесса получения. Хорошо перемешать при помощи пестика до гомогенности жидкого расплава. Плавкие ингредиенты включают
a. кокоилизетионат натрия;
b. моноэтаноламид кокосовой жирной кислоты (CMEA);
c. любые жирные кислоты/масла - пальмовое косточковое масло (PKO), гидрированное соевое масло (H-Soy) и др.;
d. воск - церезиновый, белый озокеритовый, полиэтиленовый (Asensa™ PR210) и др.
1.2 Отвесить соответствующие рецепту количества талька и других нерастворимых твердых добавок. Добавить отвешенные материалы к жидкому расплаву, полученному ранее, и хорошо перемешать при помощи пестика до гомогенности. Нерастворимые твердые добавки могут включать
a. Polyox™ WSR N-750;
2
b. диоксид титана (TiO).
1.3 Отвесить соответствующее рецепту количество глины и добавить к тестообразной жидкой смеси, полученной на предыдущей стадии. Энергично вмешать глину в смесь при помощи пестика в течение по меньшей мере 10 мин до достижения гомогенности композиции.
1.4 Добавить отмеренные соответствующие рецепту количества жидкого ПАВ и других жидкостей при комнатной температуре к тестообразной массе, полученной на предыдущей стадии. Снова тщательно перемешать до гомогенности. Добавляемые на этой стадии жидкости включают:
a. 70% лауретсульфат натрия;
b. 30% кокоамидопропилбетаин (CAPB);
c. глицерин;
d. DI воду.
1.5 Когда тестообразная смесь тщательно перемешана, прессовать ее вручную в виде миниатюрных брусков.
2. Масштаб пилотной установки
2.1 Отвесить соответствующие рецепту количества плавких ингредиентов в большую 2-литровую ступку и нагреть до ~60-80°C, используя нагревательную плиту, для плавления. Поддерживать эту повышенную температуру в течение процесса получения. Хорошо перемешать. Плавкие ингредиенты включают:
a. кокоилизетионат натрия (SCI, SCI-65 и др.);
b. моноэтаноламид кокосовой жирной кислоты (CMEA);
c. любые жирные кислоты/масла - пальмовое косточковое масло (PKO), гидрированное соевое масло (H-Soy) и др.;
d. воск - церезиновый, белый озокеритовый, полиэтиленовый (Asensa™ PR210) и др.
2.2 Отвесить соответствующие рецепту количества материала наполнителя (т.е. глины и талька) и других нерастворимых твердых добавок. Добавить отвешенные материалы к жидкому расплаву, полученному ранее, и хорошо перемешать при помощи пестика. Нерастворимые твердые добавки могут включать:
a. Polyox™ WSR N-750;
2
b. диоксид титана (TiO).
2.3 Добавить отмеренные соответствующие рецепту количества жидкого ПАВ и других жидкостей при комнатной температуре к тестообразной массе, полученной на предыдущей стадии. Снова тщательно перемешать до гомогенности. Жидкости, добавляемые на данной стадии, включают:
a. 70% лауретсульфат натрия;
b. 30% кокоамидопропилбетаин (CAPB);
c. глицерин;
d. DI воду.
2.4 Когда тестообразная смесь тщательно перемешана, пропустить материал через экструдер для получения заготовок.
2.5 Прессовать заготовки, применяя штамповочный пресс для мыла, с получением брусков.
Следующие препараты получают, применяя описанные выше методики.
Составы для предварительных испытаний брусков воск-глина
Ингредиенты
A
B
C
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss™ 90
50
60
60
Твердый парафин
50
22
12
Миристилмиристат
0
5
4
70% SLES
0
11
20
Pluronic™ F108
0
1,5
3
CMEA
0
0,5
1
∑
100
100
100
Составы для оценки композиций загрузок в лабораторном масштабе
Ингредиенты
D
E
F
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss™ 90
60
60
60
Твердый парафин
22
22
22
SCMI-85
0
0
16
70% SLES
16
16
0
Pluronic™ F108
1,5
1,5
1,5
CMEA
0,5
0,5
0,5
∑
100
100
100
Составы для оценки наполнителей
Ингредиенты
G
H
Ингредиенты
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss™ 90
45
0
Тальк
65
62
Тальк
20
65
Церезиновый воск
15
10,50
Polyox™ WSR-N 750
1
1
CFA
0
4,50
Церезиновый воск
15
15
70% SLES
16
16
SCMI-85
16
16
CMEA
1
3
CMEA
3
3
Polyox™ WSR-N 750
1
0
Σ
100
100
Глицерин
2
2
DI вода
0
2
Σ
100
100
Составы для исследований типов воска
Ингредиент
K
L
M
N
O
P
Q
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
50
50
50
50
50
50
50
Тальк
15
15
15
15
15
15
15
Глицерин
2
2
2
2
2
2
2
Белый озокеритовый воск
5
0
0
0
0
0
0
Микрокристал-лический воск
0
5
0
0
0
0
0
Твердый парафин
0
0
5
0
0
0
0
Asensa™ PR210
0
0
0
5
0
0
0
Asensa™ CL300
0
0
0
0
5
0
0
H-соевое масло
0
0
0
0
0
5
0
Syncrowax™ HGL-C
0
0
0
0
0
0
5
Palmac™ 98-12
1
1
1
1
1
1
1
70% SLES
9
9
9
9
9
9
9
SCI-65
4
4
4
4
4
4
4
CMEA
2
2
2
2
2
2
2
DI вода
12
12
12
12
12
12
12
Всего
100
100
100
100
100
100
100
Составы для оценки ПАВ
Ингредиент
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
AA
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
Тальк
17
15
13
15
13
17
15
13
15
13
Глицерин
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Церезиновый воск
3
3
3
5
5
3
3
3
5
5
Palmac™ 98-12
1
3
5
1
3
1
3
5
1
3
70% SLES-2ЭО
9
9
9
9
9
12
12
12
12
12
SCI-65
4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
CMEA
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
DI вода
12
12
12
12
12
7
7
7
7
7
Всего
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Составы брусков с глиной на основе гидрированного соевого масла
Ингредиенты
AB
AC
% масс.
% масс.
Каолиновая белая глина
50,47
50
Тальк
13,03
12,5
Глицерин
2,44
1
SLES, 70%
8,14
12
Polyox™ WSR-N 750
0,33
0,3
Водопроводная вода
14,81
12,2
Кокоилизетионат натрия
5,7
3
CMEA хлопья
0
2
Гидрированное соевое масло
5,08
2,5
Пальмовое косточковое масло
-
4,5
Всего
100
100
Составы для исследований на опытном заводе
Ингредиенты
AD
AE
AF
AG
AH
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
-
-
54,5
25
45
Тальк
62
65
13,6
40
20
Церезиновый воск
10
3
2,7
3
5
Palmac™ 98-12
0
2
1,8
2
2
70% SLES
13
12
10,9
12
12
CMEA
0
3
2,7
3
2
CAPB
8
5
4,5
5
4
SCI-65
5
8
7,3
8
8
Глицерин
2
2
2
2
2
∑
100
100
100
100
100
Составы для оценки общего содержания воска
Ингредиенты
BA
BB
BC
BD
BE
BF
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss 90
40
0
0
0
0
Тальк
20
65
60
59
59
60
Polyox™ WSR-N 750
1
1
0
0
0
0
Церезиновый воск
20
15
12
10
3
2
Syncrowax™ HRC воск
0
0
0
1
0
0
Ceraphyl™ 65
0
2
0
0
0
0
SLS порошок
0
0
0
3
0
0
SCI-65
0
0
10
4,5
14
14
CAPB
0
0
6
7
5
5
70% SLES
16
16
10
10
15
15
Глицерин
0
0
2
4
2
2
CMEA
3
1
0
1,5
2
2
∑
100
100
100
100
100
100
Препараты для исследований состава воска
Образец
CA
CB
CC
CD
CE
CF
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
49
47,5
46
49
47,5
46
Тальк
12,25
11,875
11,5
12,25
11,875
11,5
Глицерин
0,98
0,95
0,92
0,90
0,95
0,92
SLES, 70%
11,76
11,4
11,04
11,76
11,4
11,04
Polyox™ WSR-N750
0,294
0,285
0,276
0,294
0,285
0,276
Hostapon™ SCI-65
2,94
2,85
2,76
2,94
2,85
2,76
Comperlan™ 100 CMEA
1,96
1,9
1,84
1,96
1,9
1,84
RBD PKO
2,45
2,375
2,3
2,45
2,375
2,3
Гидрированное соевое масло
4,41
4,275
4,14
4,41
4,275
4,14
Белый озокеритовый воск
2
5
8
0
0
0
Asensa™ PR210
0
0
0
2
5
8
Водопроводная вода
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
Всего
100
100
100
100
100
100
Составы для оценки пальмового косточкового масла
Образец
DA
DB
DC
DD
DD
DE
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
50
50
50
50
50
50
Тальк
15
15
15
15
15
15
Polyox™ WSR-N750
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Глицерин
1
1
1
1
1
1
SLES, 70%
12
14
12
14
12
12
Hostapon™ SCI-65
3
4
3
4
3
3
Comperlan™ 100 CMEA
2
3
2
3
2
2
RBD PKO
2,5
2,5
0
2,5
2,5
0
Гидрированное соевое масло
4,5
4,5
5
4,5
4,5
5
Белый озокеритовый воск
5
5
5
5
5
5
DI вода
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
Всего
100
100
100
100
100
100
Составы для оценки пальмового косточкового масла
Образец
EA
EB
EC
ED
EE
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
50
50
50
50
50
Тальк
15
15
15
15
15
Polyox™ WSR-N750
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
Глицерин
1
1
1
1
1
SLES, 70%
12
12
12
12
12
Hostapon™ SCI-65
3
3
3
3
3
Comperlan™ 100 CMEA
2
2
2
2
2
RBD PKO
1
0,5
2
0
0
Гидрированное соевое масло
4,5
4,5
4
4
2
Белый озокеритовый воск
5
5
5
5
5
DI вода
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
ск. треб.
Всего
100
100
100
100
100
Другие препараты
Ингредиенты
ZA
ZB
BA
ZC
G
H
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss 90
40
40
40
40
45
0
Тальк
20
20
20
20
20
65
Polyox™ WSR-N750
1
1
1
1
1
1
Церезиновый воск
0
0
20
20
15
15
Твердый парафин
20
20
0
0
0
0
SCMI-85
0
0
0
16
16
16
70% SLES
16
16
16
0
0
0
Pluronic™ F108
2
2
0
0
0
0
CMEA
1
1
3
3
3
3
∑
100
100
100
100
100
100
Ингредиенты
BB
I
ZD
J
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
Тальк
65
65
61
62
Церезиновый воск
15
15
8
11
CFA
0
0
8
5
Ceraphyl™ 65
2
0
0
0
70% SLES
16
16
16
16
CMEA
1
1
3
3
Polyox™ WSR-N750
1
1
0
0
Глицерин
0
2
3
2
DI вода
0
0
3
2
∑
100
100
100
100
Ингредиенты
ZE
ZF
ZG
BC
ZH
ZI
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
Тальк
60
60
60
60
60
60
Церезиновый воск
10
10
10
12
12
10
Palmac™ 98-12
0
0
5
0
0
5
70% SLES
0
5
5
10
13
12
CAPB
0
3
3
6
8
6
SCI-65
28
20
15
10
5
5
Глицерин
2
2
2
2
2
2
Всего
100
100
100
100
100
100
Ингредиенты
ZJ
BD
ZK
% масс.
% масс.
% масс.
Тальк
59
59
59
Церезиновый воск
10
10
10
Syncrowax™ HRC
1
1
1
SLS порошок
3
0
9
70% SLES
10
13
0
CAPB
7
9
9
CMEA
2
0
0
SCI-65
5
5
5
Глицерин
4
4
4
DI вода
0
0
4
∑
100
100
100
Ингредиенты
BE
BF
ZL
% масс.
% масс.
% масс.
Тальк
59
60
60
Церезиновый воск
3
2
2
Palmac™ 98-12
0
0
2
70% SLES
15
15
17
CMEA
2
2
2
CAPB
5
5
5
SCI-65
14
14
10
Глицерин
2
2
2
Всего
100
100
100
Ниже приведены результаты предварительных испытаний брусков воск-глина
Пена
A*
B
C
Образование
Нет данных
Нет
Быстрое
Количество
Нет данных
Нет
Умеренное большое
Качество
Нет данных
Нет
Большие пузыри, немягкая
Ощущение на коже после мытья
Нет данных
Скользкая, восковая
Кожа мягкая, но заметная липкость кожи после мытья
*К данному образцу ПАВ не добавляли.
Диспергируемость
A
B
C
Исходная
0
0
0
30 мин
0
1
1
1 час
0
1
5
2 час
0
3
20
3 час
0
5
>50
1 день
0
10
100
3 дня
0
>50
-
Данные представляют примерную потерю массы, %.
Отмечается, что возможно включать воск в глину без использования эмульгаторов. Воск легко адсорбируется на поверхности глины, и для покрытия поверхности глины воском просто требуется смешивание. Имеется техническая проблема при гомогенизации конечной смеси образцов, которая содержит ПАВ, из-за высококонтрастных свойств ингредиентов и требования нагревания в течение всего периода получения образца. Это препятствие преодолено в лаборатории посредством энергичного перемешивания при сохранении повышенной температуры ступки в течение всего процесса.
Из образца B видно, что высокие концентрации воска снижают способность бруска генерировать пену. Видно также, что большая концентрация ПАВ в образце C позволяет продукту генерировать достаточное количество пены, сравнимое с обычными брусками мыла, при утрате стабильности во влажной среде.
Оценки композиций загрузок лабораторного масштаба
Для препарата D методика отклоняется от описанного выше протокола, в котором ПАВ и другие жидкости добавляют к расплавленным плавким веществам перед добавлением материала наполнителя. На других стадиях методика идентична.
Пена
D
E
F
Образование*
Медленно
Равноценно
Медленно
Количество
Умеренное
Умеренное
Низкое умеренное
Качество
Нестойкая, скудная, пузырьки среднего размера
Нестойкая, скудная, большие пузырьки
Мягкая, маленькие пузырьки
Ощущение на коже после мытья
Неприятное ощущение на коже, когда кожа еще влажная, ощущение чистоты кожи, когда она сухая
Идентично D, ощущение несколько большей чистоты
Неприятное ощущение на коже, когда кожа еще влажная, ощущение гладкости кожи, когда она сухая
*По сравнению с бруском мыла Palmolive
Диспергируемость
D
E
F
Исходная
0
0
0
30 мин
следы
1
следы
1 час
1
2
1
2 час
2
2
2
3 час
3
3
5
1 день
5
5
10
3 дня
>50
>50
>50
Данные представляют примерную потерю массы, %
В этом эксперименте отмечается, что порядок добавления ингредиентов сильно влияет на конечные свойства бруска. Наблюдают, что при добавлении ПАВ после глины абсорбируется воск, что обеспечивает лучшие свойства пены среди различных способов получения. Теоретически это происходит вследствие более полной адсорбции гидрофобного воска наполнителем и меньшего взаимодействия между ПАВ и воском. Также при такой высокой концентрации воска изменение порядка добавления ингредиентов незначительно влияет на диспергируемость опытных образцов.
Наряду с лауретсульфатом натрия (SLES) отбирают кокоилметилизетионат натрия (SCMI) в качестве основного ПАВ в композиции. Обнаружено, что SCMI дает более мягкую пену по сравнению с SLES. Однако пена опытных образцов на основе SLES превосходит с точки зрения объема и быстроты пенообразования. Этот результат является ожидаемым на основании природы двух типов ПАВ.
Обработка исходной композиции
В данной работе варьируют диапазоны ингредиентов, находя соотношения ингредиентов для дальнейшего совершенствования. Различные типы наполнителей, восков и ПАВ также оценивают на их эффективность в системе бруска воск-глина.
Пена
G
H
I
J
Образование*
Равноценно
Равноценно
Слегка быстрее
Быстро
Количество
Низкое-умеренное
Низкое
Умеренное
Низкое-умеренное
Качество
Мягкая, маленькие пузырьки
Мягкая, маленькие пузырьки
Большие пузырьки сначала, но пена быстро разрушается
Пузырьки среднего размера, пена быстро разрушается
Ощущение на коже после мытья
Умеренное ощущение тяжести, ощущение чистой сухой кожи
Небольшое ощущение тяжести, ощущение чистой сухой кожи
Небольшое ощущение тяжести, ощущение чистой сухой кожи
Очень небольшое ощущение тяжести, ощущение очень мягкой и чистой кожи
*По сравнению с бруском мыла Palmolive™.
Диспергируемость
G
H
I
J
Исходная
0
0
0
0
30 мин
следы
следы
следы
2
1 час
1
следы
1
3
2 час
2
1
2
5
3 час
5
2
5
10
1 день
20
10
10
30
В отношении свойств пенообразования отмечается, что образцы, содержащие тальк, имеют профиль с меньшим пенообразованием, что касается исключительно брусков на основе каолина. Например, сравните профили пенообразования образцов E (из предыдущего эксперимента) и I, которые имеют почти идентичный состав ПАВ, но различаются по типу наполнителя. По сравнению с опытными образцами, полученными в предыдущем эксперименте без талька и Polyox™ WSR-N 750, бруски, получаемые в данном эксперименте, дают меньшее ощущение тяжести и липкости на коже после мытья. При обзоре свойств талька отмечается, что он действительно является слегка гидрофобным и сильно липофильным типом глины. Теоретически предсказывают снижение количества воска, распределенного по коже, относительно воска, прочно адсорбируемого на тальке.
В отношении характеристик диспергируемости отмечается, что для образцов, содержащих одинаковое количество воска, использование талька улучшает стабильность бруска в воде. На основании полученных результатов отмечают, что эффект талька на степень дисперсии бруска не так существенен, как эффект воска и состава ПАВ. Тальк может содействовать в балансировании последних двух ингредиентов в композиции для получения оптимальных характеристик дисперсии.
Отмечается также, что применение исключительно талька в бруске вызывает размягчение бруска по сравнению с каолинсодержащими образцами. Структурные и липофильные/гидрофильные различия между каолином и тальком относят к этой тенденции.
Одним из эффектов в случае бруска воск-глина является заметное ощущение тяжести на коже после мытья с использованием этих брусков. Ощущение тяжести приписывают воску, сравнивая образцы с воском и без него при идентичности композиции в других отношениях. Эксперты отмечают это ощущение, только когда кожа еще влажная после мытья. Таким образом, исследуют диапазон содержания воска, где имеется достаточно воска для придания гидрофобности брускам с глиной, но не остается ощущения тяжести.
Исследования общего содержания воска. В этом исследовании варьируют общее содержание воска в брусках воск-глина от 2 до 20% масс. В следующей таблице приведены данные по диспергируемости.
% воска
20%
15%
12%
11%
3%
2%
Образец
BA
BB
BC
BD
BE
BF
Время
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
0
0
0
0
0,5
0,5
0,5
30
0,5
0,5
0,5
1
3
3
60
1
0,5
1
2
7
7
90
1
1
2
3
10
10
120
2
2
3
5
30
30
180
5
5
5
10
50
70
1440
30
10
15
15
100
100
Данные показывают, что при содержании воска >10% бруски высокостабильны в воде и имеется небольшое повышение эффективности при увеличении содержания воска. Также на основании данных для 2-5% образцов отмечается, что степени дисперсии являются относительно одинаковыми в течение первых 90 мин до того, как они начинают отклоняться. Теоретически предполагают, что это относится к времени, которое необходимо для проникновения воды во внутренние части бруска, и увеличивая таким образом площадь поверхности, вода должна диспергировать брусок.
В данном исследовании сделана оценка для количественного определения воска, осаждаемого на коже из брусков воск-глина. Исследование проводят посредством мытья рук брусками с использованием защитных перчаток определенной массы (неопренового типа) и дальнейшего измерения массы перчаток для последующего определения изменения массы перчаток. Однако данные являются очень противоречивыми и не могут быть отнесены непосредственно к осаждению воска на коже. Таким образом, для качественной оценки ощущения тяжести от каждого бруска привлекают группу экспертов. Экспертов просят помыть руки с каждым бруском. Между всеми сеансами мытья используют брусок мыла Palmolive™ для удаления воскового отложения от испытуемых образцов. Отмечается, что существует прямая корреляция между общим содержанием воска и ощущением тяжести, испытываемым участниками эксперимента.
Исследование типа воска. В этом исследовании проводят скрининг 6 различных восков и гидрированного соевого масла (HSO) в системе бруска воск-глина. Получают образцы идентичного состава, отличающиеся типом воска. Образцы содержат 5% воска, 50/15% каолина/талька и всего 15% ПАВ. Полученные для данного исследования образцы обозначены K-Q.
В смысле диспергируемости все образцы ведут себя почти одинаково, за исключением образца на основе HSO, который полностью распадается за 2 час. Это ожидалось, так как HSO легче эмульгируется посредством ПАВ, отрицая, таким образом, свой вклад в гидрофобность бруска.
Тех же экспертов по исследованию общего содержания воска просили оценить различия в ощущении тяжести от брусков. Ответы сильно различаются, однако обнаружено, что два образца, содержащие белый озокеритовый воск (смесь восков от Strahl & Pitsch) и полиэтиленовый воск (Asensa™ PR210 от Honeywell) соответственно, дают минимальное ощущение тяжести.
Оценка ПАВ. Как отмечалось ранее в предварительных испытаниях бруска воск-глина, состав ПАВ вносит существенный вклад в степень диспергирования и, следовательно, водостойкость бруска, кроме того, что ПАВ является очищающим агентом в системе. Исследовали различные комбинации ПАВ, а также общие загрузки ПАВ. Также используют некоторые добавки для анализа их применений с целью улучшения профиля пенообразования системы бруска воск-глина.
На основании предыдущих экспериментов отмечается, что образцы, содержащие менее 12% общего ПАВ, продуцируют мало пены или не продуцируют ее и образцы, содержащие более 20% общего ПАВ, сильно понижают стабильность брусков с глиной в воде. Для изготовления разумного необходимого количества опытных образцов выбирают общие загрузки ПАВ 15% и 20% с постоянными соотношениями типов используемых ПАВ. Система ПАВ из предыдущих экспериментов, которая, как доказано, работает очень хорошо, представляет собой комбинацию SLES/SCL/CMEA с соотношением 4:2:1 соответственно. Также отмечается, что на профиль пенообразования влияет остаток препарата, особенно жирных кислот, масел и восков. Выполняют варианты образцов, изменяя соотношение воск/жирная кислота и содержание в обоих образцах с 15% и 20% общего ПАВ. В следующей таблице данных сравнивают пенообразование образцов относительно бруска мыла Palmolive. Результаты по диспергируемости образцов также представлены с контрольным образцом бруска мыла Palmolive.
Общий процентный состав
Пена
Образец
Воск
Жирные кислоты
ПАВ
Образование
Количество
Качество
R
3
1
15
+
=
=
S
3
3
15
+
=
+
T
3
5
15
-
-
=
U
5
1
15
+
-
=
V
5
3
15
=
-
-
W
3
1
20
++
+
+
X
3
3
20
+
=
+
Y
3
5
20
-
-
<i>=</i>
Z
5
1
20
+
+
+
AA
5
3
20
+
=
+
Условные обозначения:"+" лучшая характеристика; "=" равноценная характеристика; "-" худшая характеристика.
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
AA
Время
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
30
30
10
1
20
1
20
20
5
20
10
60
50
15
5
30
5
50
30
5
40
30
90
80
30
8
50
8
80
50
10
50
45
120
100
40
10
100
10
100
100
20
100
60
180
100
60
15
100
20
100
100
40
100
80
12
На основании этих результатов отмечается, что эффективность брусков можно варьировать, изменяя добавляемое количество свободной жирной кислоты (Palmac™ 98-12; С жирная кислота). С увеличением концентрации жирной кислоты брусок становится все более водостойким. Однако происходит сопутствующее снижение количества пены при использовании брусков. На основании этих результатов строят гипотезу, что жирная кислота работает на повышение стабильности бруска в воде посредством взаимодействия с ПАВ и ограничения протяженности взаимодействия ПАВ-вода при погружении в воду. Тот факт, что при увеличении концентрации жирной кислоты происходит существенное снижение пенобразования, помогает подкрепить данную теорию.
При сравнении эффекта процента общего ПАВ отмечается, что при сбалансированных уровнях жирной кислоты и воска 15% общего ПАВ могут действовать на равных или с превосходящими свойствами пены по сравнению с бруском мыла Palmolive™ (образцы R и S). Все образцы с 20% общим ПАВ имеют превосходные свойства пены за исключением образца, содержащего 5% жирную кислоту. Отмечается также, что образцы с 20% ПАВ менее стабильны в воде, чем образцы, содержащие только 15% ПАВ.
Отмечается, что HSO очень хорошо действует при структурном связывании системы бруска с глиной, не оказывая вредных эффектов на профиль пенообразования бруска. Однако брусок еще имеет образование отслаивания мыла, будучи оставлен во влажной мыльнице. На основании результатов предшествующей работы выбирают воск для улучшения стабильности бруска во влажной среде. При оценке используют один набор препаратов, в котором избегают использования воска с целью минимизации трудностей обработки, и другой набор, в котором используют воск для выяснения преимуществ включения воска.
Бруски с глиной на основе воска плюс гидрированное соевое масло. На основании оценки восков в предыдущей работе отмечается, что белый озокеритовый воск и полиэтиленовый воск (Asensa™ PR210) оказывают наименьшее влияние на ощущения "тяжести" и "липкости" кожи после мытья. Содержание воска варьируют от 2 до 8% масс. и добавляют к AC.
Воск %
0%
20%
15%
12%
10%
3%
2%
Образец
Стандарт
AC
CA
CB
СС
CD
CE
CF
Время
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
0
0
1
1
1
1
1
1
1
30
0
10
10
3
3
10
3
1
60
2
30
10
5
5
15
5
5
90
5
50
15
12
10
20
15
10
120
8
80
40
15
15
30
20
20
180
10
100
50
30
20
50
30
30
240
13
100
60
50
30
80
50
50
Как можно заметить из вышесказанного, добавление в брусок воска улучшает степень диспергируемости брусков на основе HSO по сравнению с образцом AC. Оба типа восков действуют аналогично. Качественная оценка пенообразования брусков демонстрирует, что воск имеет незначительное снижение образования и качества пены.
Исследования на опытной установке
Физические свойства брусков, обрабатываемых в масштабе пилотной (опытной) установки, заметно отличаются от свойств брусков, изготовляемых в лаборатории.
Твердость брусков является одним из первых атрибутов, которые, как обнаружено, заметно различаются между образцами, полученными в лабораторном масштабе, в сравнении с образцами, полученными в масштабе пилотной установки. Отмечается, что содержание воды и соотношение наполнителей оказывают наиболее существенные воздействия на твердость брусков.
Во время перемешивания в большом масштабе времена перемешивания следует продлевать для гарантии гомогенности партии. Большое содержание воды, вносимое посредством SLES, испаряется в течение этого увеличенного периода перемешивания, таким образом, требуется увеличенное количество воды для замещения испарившегося количества. Количество необходимой дополнительной воды широко варьируется в зависимости от состава и параметров перемешивания. Вообще, чем меньше общее количество ПАВ и используемое соотношение воск/HSO, тем больше требуется воды. Обнаружено, что соотношение наполнителей глина:тальк обеспечивает наибольшую твердость при соотношении примерно 10:3, что дает в результате 50/15% масс. в конечном препарате. Слишком большое количество талька делает бруски мягкими, и слишком малое дает в результате высоко хрупкие готовые бруски.
Другим наблюдением для брусков, полученных на пилотной установке, является их тенденция к растрескиванию и образованию трещин по периметру бруска, где верхняя и нижняя части штамповочного пресса для мыла образуют кромку на бруске. Любые трещины ведут к более легкому доступу для проникания воды и диспергированию бруска. Отмечается, что добавление небольших количеств пальмового косточкового масла в дополнение к HSO устраняет трещины.
Исследования увлажнения. Чтобы понять, как хорошо действуют композиции в смысле увлажнения кожи, образцы тестируют относительно стандартного бруска мыла Palmolive™. Проводят исследования увлажнения свиной кожи на следующих образцах: R, S, AB, контроль (брусок мыла бренда Palmolive™).
Образец
Среднее увлажнение
P значение
Контроль
35,50
-
AB
39,40
0,0704
R
49,35
0,0088
S
38,35
0,0913
Результаты показывают, что эти композиции сохраняются лучше, чем обычные туалетные мыла.
Оценки гидрофобных ингредиентов. Гидрофобные ингредиенты, используемые в настоящее время в брусках мыла с глиной, включают воск, гидрированное соевое масло (HSO) и различные другие вещества. Эти гидрофобные ингредиенты придают бруску устойчивость к влаге. Они также оказывают воздействие на профиль пенообразования бруска, снижая количество пены, которое может производиться.
Пальмовое косточковое масло. В первой серии оценивают эффекты PKO. При оценке образцов отмечается, что малый диапазон концентраций PKO в данной композиции (0,5-3% масс.) дает незначительные вклады в общую устойчивость бруска к действию воды. Образцы, где PKO составляет 0-3% масс. (образцы DA-DE и EA-EE), при всех других постоянных ингредиентах демонстрируют минимальные различия в степенях диспергируемости. Оценка пенообразования демонстрирует противоположное, так как повышение содержания PKO одновременно снижает образование и количество пены.
Жирные спирты. Различные жирные спирты замещают в данной композиции PKO для определения изменения.
Бегениловый спирт (спирт C22). Для эксперимента по диспергируемости различия между контрольным бруском без бегенилового спирта и брусками с переменными концентрациями бегенилового спирта небольшие. Бруски с бегениловым спиртом существуют дольше до полного разрушения в тесте по сравнению с контролем. Эти результаты показывают, что бегениловый спирт оказывает лишь небольшое воздействие на устойчивость бруска к действию воды. Отмечается, что этот результат является следствием присутствия 5% масс. воска, которое, как было показано в предыдущих экспериментах, достаточно для придания высокой гидрофобности самому бруску. По-видимому, бегениловый спирт действительно вносит полезный вклад в водостойкость, но не в такой степени, как воск.
Что касается свойств пены, отмечается, что добавление бегенилового спирта не оказывает заметного влияния на количество и образование пены. И наоборот, обнаружено, что качество пены улучшается аналогично эффекту добавления небольших количеств свободной жирной кислоты. В образцах, содержащих бегениловый спирт, пена заметно более мягкая и обильная, хотя и с меньшими пузырьками, чем пена без жирного спирта.
Бегениловый спирт без включения воска. Вследствие сильного влияния воска на свойства водостойкости бруска оценивают композиции, варьируя концентрацию бегенилового спирта в отсутствие воска. Готовят образцы, в которых варьируют концентрацию бегенилового спирта от 0 до 4% масс.
Тесты на дисперсию подтверждают, что бегениловый спирт придает бруску заметный гидрофобный характер. Отмечается, что с точки зрения увеличения водостойкости, брусок имеет свойства, примерно эквивалентные свойствам брусков с пальмовым косточковым маслом, хотя не в такой степени, как бруски с восками. Также обнаружено, что количество пены только минимально снижается при повышении концентрации спирта до 4% масс.
Эти обнаружения показывают, что жирные спирты являются жизнеспособными материалами для использования в качестве совместно применяемых связующих агентов, способствующих улучшению результатов по степени расходования и отслаиванию.
В приведенных далее примерах используют следующие материалы:
Наполнители
Производитель
Название продукта
Тип
KaMin Performance Minerals
Polygloss™ 90
Каолин
KaMin Performance Minerals
KaMin™ HG90
Каолин
Barretts Minerals, Inc.
Тальк
Тальк
Argiletz S.A.
Каолиновая белая глина
Каолин
ПАВ
Производитель
Название продукта
Clariant
Кокоамидопропилбетаин (CAPB)
Clariant
Hostapon™ SCI-65
Cognis
Comperlan™ 100 (CMEA)
Stepan Chemicals Co.
Steol™ OS -270 (SLES, 70%)
Finetex Inc.
Tauronol™ SCMI-85
BASF
Pluronic™ F108
Stepan Chemicals Co.
Stepanol™ WA-10 NF/USP (SLS)
Воски и масла
Производитель
Название продукта
Acidchem Intl.
Palmac™ 98-12
Croda
Syncrowax™ HRC
Croda
Syncrowax™ HGL-C
Cargill
RBD пальмовое косточковое масло
Cargill
Гидрированное соевое масло
Honeywell
Asensa™ PR210
Honeywell
Asensa™ CL300
Strahl & Pitsch, Inc.
Белый озокеритовый воск
Strahl & Pitsch, Inc.
Микрокристаллический воск
Strahl & Pitsch, Inc.
Твердый парафин
Strahl & Pitsch, Inc.
Пчелиный воск
Strahl & Pitsch, Inc.
Церезиновый воск
Добавки и разнообразные материалы
Производитель
Название продукта
Croda
Crodamol MM (миристилмиристат)
BASF Co.
Диоксид титана
Acidchem Intl.
Глицерин
Dow Chemical Co.
Polyox™ WSR-N750 PEG-7M
ISP
Ceraphyl™ 65
Athena Environmental Sciences
MagiGlue™
Eastman
AQ38S
Celanese
Celvol™ 305
Для получения образцов применяют следующие методики.
1. Лабораторный масштаб
1.1 Отвесить соответствующие рецепту количества плавких ингредиентов в ступку и нагреть до ~60-80°C для плавления. Поддерживать эту повышенную температуру в течение процесса получения. Хорошо перемешать при помощи пестика до гомогенности жидкого расплавлава. Плавкие ингредиенты включают:
a) кокоилизетионат натрия (SCI, SCI-65, и др.);
b) моноэтаноламид кокосовой жирной кислоты (CMEA);
c) любые жирные кислоты/масла - пальмовое косточковое масло (PKO), гидрированное соевое масло (Hi-Soy) и др.;
d) воск - церезиновый, белый озокеритовый, полиэтиленовый (Asensa™ PR210) и др.
1.2 Отвесить соответствующие рецепту количества талька и других нерастворимых твердых добавок. Добавить отвешенные материалы к жидкому расплаву, полученному ранее, и хорошо перемешать при помощи пестика до гомогенности. Нерастворимые твердые добавки могут включать:
a) Polyox™ WSR N-750;
2
b) диоксид титана (TiO).
1.3 Отвесить соответствующее рецепту количество глины и добавить к тестообразной жидкой смеси, полученной на предыдущей стадии. Энергично вмешать глину в смесь при помощи пестика в течение по меньшей мере 10 мин до достижения гомогенности композиции.
1.4 Добавить отмеренные соответствующие рецепту количества жидкого ПАВ и других жидкостей при комнатной температуре к тестообразной смеси, полученной на предыдущей стадии. Снова тщательно перемешать до гомогенности. Добавляемые на этой стадии жидкости включают:
a) 70% лауретсульфат натрия (SLES-3ЭО);
b) 30% кокоамидопропилбетаин (CAPB);
c) глицерин;
d) DI воду.
1.5 Тщательно перемешанную тестообразную смесь формуют вручную в виде миниатюрных брусков.
2. Масштаб пилотной установки
2.1 Отвесить соответствующие рецепту количества плавких ингредиентов в большую ступку на 2 л и нагреть до ~60-80°C, используя нагревательную плиту, для плавления. Поддерживать эту повышенную температуру в течение процесса получения. Хорошо перемешать. Плавкие ингредиенты включают:
a) кокоилизетионат натрия (SCI, SCI-65, и др.);
b) моноэтаноламид кокосовой жирной кислоты (CMEA);
c) любые жирные кислоты/масла - пальмовое косточковое масло (PKO), гидрированное соевое масло (H-Soy) и др.;
d) воск - церезиновый, белый озокеритовый, полиэтиленовый (Asensa PR210) и др.
2.2 Отвесить соответствующие рецепту количества материала наполнителя (т.е. глины и талька) и других нерастворимых твердых добавок. Добавить отвешенные материалы к жидкому расплаву, полученному ранее, и хорошо перемешать при помощи пестика. Нерастворимые твердые добавки могут включать:
a) Polyox™ WSR N-750;
2
b) диоксид титана (TiO).
2.3 Добавить отмеренные соответствующие рецепту количества жидкого ПАВ и других жидкостей при комнатной температуре к тестообразной смеси, полученной на предыдущей стадии. Снова тщательно перемешать до гомогенности. Добавляемые на этой стадии жидкости включают:
a) 70% лауретсульфат натрия (SLES-3ЭО);
b) 30% кокоамидопропилбетаин (CAPB);
c) глицерин;
d) DI воду.
2.4 Тщательно перемешав тестообразную смесь, отправляют материал на экструдер для получения заготовок.
2.5 Прессуют заготовки на штамповочном прессе для мыла, получая бруски.
Применяя описанные выше методики, получают следующие композиции:
Ингредиенты
D1
D2
D3
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss 90
50
60
60
Твердый парафин
50
22
12
Миристилмиристат
0
5
4
70% SLES
0
11
20
Pluronic™ F108
0
1,50
3
CMEA
0
0,50
1
∑
100
100
100
Составы для оценок композиций из партий лабораторного масштаба
Ингредиенты
D4
D5
D6
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss™ 90
60
60
60
Твердый парафин
22
22
22
SCMI-85
0
0
16
70% SLES
16
16
0
Pluronic™ F108
1,5
1,5
1,5
CMEA
0,5
0,5
0,5
Σ
100
100
100
Композиции для оценки наполнителей
Ингредиенты
D7
D8
Ингредиенты
D9
D10
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
Polygloss™ 90
45
0
Тальк
65
62
Тальк
20
65
Церезиновый воск
15
10,50
Polyox™ WSR N-750
1
1
CFA
0
4,50
Церезиновый воск
15
15
Ceraphyl™ 65
0
0
Твердый парафин
0
0
70% SLES
16
16
SCMI-85
16
16
CMEA
1
3
70% SLES
0
0
Polyox™ WSR N-750
1
0
Pluronic F108
0
0
Глицерин
2
2
CMEA
3
3
DI вода
0
2
Σ
100
100
Σ
100
100
Композиции для исследований типов восков
D11
D12
D13
D14
D15
D16
D17
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
50
50
50
50
50
50
50
Тальк
15
15
15
15
15
15
15
Глицерин
2
2
2
2
2
2
2
Белый озокеритовый воск
5
0
0
0
0
0
0
Микрокристаллический воск
0
5
0
0
0
0
0
Твердый парафин
0
0
5
0
0
0
0
Asensa™ PR210
0
0
0
5
0
0
0
Asensa™ CL300
0
0
0
0
5
0
0
H-Соевое масло
0
0
0
0
0
5
0
Syncrowax™ HGL-C
0
0
0
0
0
0
5
Palmac™ 98-12
1
1
1
1
1
1
1
70% SLES-3ЭО
9
9
9
9
9
9
9
SCI-65
4
4
4
4
4
4
4
CMEA
2
2
2
2
2
2
2
DI вода
12
12
12
12
12
12
12
Всего
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
Композиции для оценки ПАВ
Ингредиент
D11
D12
D13
D14
D15
D16
D17
D18
D19
D20
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
HG90
Тальк
17
15
13
15
13
17
15
13
15
13
Глицерин
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Церезиновый
3
3
3
5
5
3
3
3
5
5
воск
Palmac™
1
3
5
1
3
1
3
5
1
3
98-12
70% SLES-3ЭО
9
9
9
9
9
12
12
12
12
12
SCI-65
4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
CMEA
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
DI вода
12
12
12
12
12
7
7
7
7
7
Всего
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Композиции брусков с глиной на основе гидрированного соевого масла
Ингредиенты
E1
E2
% масс.
% масс.
Каолиновая белая глина
50,47
50
Тальк
13,03
12,50
Глицерин
2,44
1
SLES, 70%
8,14
12
Polyox™ WSR N-750
0,33
0,30
Водопроводная вода
14,81
12,20
Кокоилизетионат натрия
5,70
3
CMEA хлопья
0
2
Гидрированное соевое масло
5,08
2,50
RBD PKO
-
4,50
Всего
100
100
Композиции для исследований на пилотной установке
Ингредиенты
F1
F2
F3
F4
F5
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
-
-
54,5
25
45
Тальк
62
65
13,6
40
20
Церезиновый воск
10
3
2,7
3
5
Palmac™ 98-12
0
2
1,8
2
2
70% SLES-3ЭО
13
12
10,9
12
12
CMEA
0
3
2,7
3
2
CAPB
8
5
4,5
5
4
SCI-65
5
8
7,3
8
8
Глицерин
2
2
2
2
2
∑
100
100
100
100
100
Дополнительные примеры, включающие бруски воск/глина
Далее приведены дополнительные результаты, полученные из предварительных испытаний, включающих бруски воск-глина.
а) Пена
D1*
D2
D3
Образование
нет данных
нет
Быстро
Количество
нет данных
нет
умеренное-большое
Качество
нет данных
нет
большие пузырьки, не мягкая
Ощущение на коже после мытья
нет данных
скользкая, восковая
мягкая, но заметная липкость кожи после мытья
* К этому образцу не добавляли ПАВ.
b) Диспергируемость
D1
D2
D3
Исходная
0
0
0
30 мин
0
1
1
1 час
0
1
5
2 час
0
3
20
3 час
0
5
>50
1 день
0
10
100
3 дня
0
>50
<b>-</b>
Данные представляют примерную потерю массы, %.
В данном примере наблюдают, что вполне осуществимо включить воск в глину без использования эмульгаторов. Воск легко абсорбируется на поверхности глины, и для покрытия поверхности глины воском просто требуется перемешивание. Ингредиенты, используемые в приведенном выше примере, имеют сильно различающиеся свойства, связанные с применением нагревания, необходимого для получения образца, что делает гомогенизацию проблемой. Однако это препятствие преодолевают посредством энергичного перемешивания, поддерживая повышенную температуру ступки в течение процесса.
Образец D2 имеет высокие концентрации воска, что полностью уничтожает способность бруска генерировать пену. Теоретически предполагают, что большие концентрации ПАВ в образце D3 позволяют продукту генерировать достаточное количество пены, сравнимое с количеством, генерируемым обычными брусками мыла при утрате стабильности бруска во влажной среде. Предполагают, что для создания жизнеспособных композиций, они должны быть оптимально сбалансированы по содержанию ПАВ и воска.
Далее приведены результаты, полученные при исследовании композиций из партий лабораторного масштаба.
Важно, что только получение соединения D4 отличается от приведенной выше методики, которую применяют для получения препаратов с загрузкой лабораторного масштаба, получая приведенные здесь примеры. Эта методика отличается от описанного выше протокола, используемого для получения раскрытых здесь примеров, тем, что ПАВ и другие жидкости добавляют к расплавленным плавким материалам перед добавлением материала наполнителя. Однако на других стадиях эта методика идентична.
a) Оценка пенообразования:
D4
D5
D6
Образование*
Медленное
Равноценное
Медленное
Количество
Умеренное
Умеренное
Низкое-умеренное
Качество
Нестойкая, скудная пена, среднего размера пузырьки
Нестойкая, скудная пена, большие пузырьки
Мягкая пена, маленькие пузырьки
Ощущение на коже после мытья
Неприятное ощущение на коже, когда кожа еще влажная, ощущение чистоты, когда кожа сухая
Идентично D4, немного большее ощущение чистоты
Неприятное ощущение на коже, когда кожа еще влажная, ощущение гладкой кожи, когда она сухая
b) Оценка диспергируемости:
D4
D5
D6
Исходная
0
0
0
30 мин
следы
1
следы
1 час
1
2
1
2 час
2
2
2
3 час
3
3
5
1 день
5
5
10
3 дня
>50
>50
>50
Данные представляют примерную потерю массы, %.
В этом примере порядок добавления ингредиентов влияет на конечные свойства бруска. Например, при добавлении ПАВ после глины абсорбируется воск, что улучшает свойства пены среди вариантов получения. Не связываясь никакой конкретной теорией, полагают, что это наиболее вероятно вследствие более полной адсорбции гидрофобного воска наполнителем и меньшего взаимодействия между ПАВ и воском. Важно, что при таких высоких концентрациях воска изменение порядка добавления ингредиентов не оказывает значительного воздействия на диспергируемость опытных образцов.
В одном аспекте изобретения рассматривают оба вещества, кокоилметилизетионат натрия (SCMI) и лауретсульфат натрия (SLES), в качестве основного ПАВ в композиции. SCMI дает меньшее раздражение и более мягкую пену по сравнению с SLES. Однако пена от опытных образцов на основе SLES превосходит с точки зрения объема пены и быстроты пенообразования. Этот результат является ожидаемым, благодаря природе двух типов ПАВ.
Далее приведены результаты, полученные при обработке исходной композиции, используемой для получения обсуждаемых здесь примеров.
В данной работе варьируют указанные выше диапазоны ингредиентов с целью обнаружения оптимального соотношения ингредиентов для дальнейшего совершенствования. Также оценивают различные типы наполнителей, восков и ПАВ на их эффективность в системе бруска воск-глина.
a) Пена
D7
D8
D9
D10
Образование*
Равноценное
Равноценное
Слегка быстрее
Быстрое
Количество
Низкое-умеренное
Низкое
Умеренное
Низкое-умеренное
Качество
Мягкая, маленькие пузырьки
Мягкая, маленькие пузырьки
Большие пузырьки сначала, но быстро разрушается
Среднего размера пузырьки, быстро разрушается
Ощущение на коже после мытья
Ощущение умеренной тяжести, ощущение чистой сухой кожи
Ощущение небольшой тяжести, ощущение чистой сухой кожи
Ощущение небольшой тяжести, ощущение чистой сухой кожи
Ощущение очень небольшой тяжести, ощущение очень мягкой и чистой кожи
* По сравнению с бруском мыла Palmolive.
b) Диспергируемость
D7
D8
D9
D10
Исходная
0
0
0
0
30 мин
следы
следы
следы
2
1 час
1
следы
1
3
2 час
2
1
2
5
3 час
5
2
5
10
1 день
20
10
10
30
В отношении свойств пенообразования, образцы, содержащие тальк, аналогично другим раскрытым здесь примерам имеют пониженный ослабленный профиль пенообразования, что касается исключительно брусков на основе каолина. Например, можно сравнить профили пенообразования образцов D5 (из предыдущего эксперимента) и D9, которые имеют почти идентичный состав ПАВ, но различаются по типу наполнителя. По сравнению с опытными образцами, полученными в предыдущих примерах, без талька и Polyox™, бруски, полученные в данном эксперименте, существенно снижают ощущение тяжести и липкости кожи после мытья. Рассматривая свойства талька, обращают внимание на то, что он действительно является слегка гидрофобным и очень липофильным типом глины. Теоретически предполагают, что тальк играет некоторую роль в снижении воска, распределенного по коже, относительно адсорбированного воска.
Что касается характеристик диспергируемости, в образцах, содержащих одинаковое количество воска, использование талька улучшает устойчивость бруска в воде. На основании результатов отмечается, что эффект талька на степень дисперсии бруска не является существенным как эффект воска и состава ПАВ. Тем не менее, тальк еще может содействовать в балансировании последних двух ингредиентов в композиции для получения оптимальных характеристик дисперсии.
Отмечается также, что использование исключительно талька в бруске вызывает нежелательное размягчение бруска по сравнению с каолинсодержащими образцами. Теоретически предполагают, что структурные и липофильные/гидрофильные различия между каолином и тальком относятся к этой тенденции. Объединяя результаты этих испытаний, заявители установили, что для оптимальных физических свойств и эффективности должен существовать баланс между каолином и тальком.
Оценка эффективности исходной композиции и типа воска
Одним свойством бруска воск-глина является заметное ощущение тяжести на коже после мытья с использованием этих брусков. Например, использованию брусков мыла обычно сопутствует то самое "ощущение совершенной чистоты", как сказали несколько экспертов, принимавших участие в тестировании соединений из раскрытых здесь примеров. Таким образом, можно сказать, что традиционные бруски мыла дают менее заметную тяжесть. Ощущение тяжести приписывают воску. Этот эффект заметен при сравнении образцов с воском и без воска при идентичности состава в другом отношении. По меньшей мере в одном аспекте настоящего изобретения желательно получить продукт "подобный мылу", который дает небольшое (или не дает) ощущение тяжести. Таким образом, предполагают, что желательно добиться содержания воска в оптимальном диапазоне, где имеется достаточно воска для придания гидрофобности брускам с глиной, но не остается упоминаемого выше ощущения тяжести.
В исследованиях общего содержания воска варьируют общее содержание воска в брусках воск-глина от 2 до 20% масс. В приведенной ниже таблице представлены данные по диспергируемости, полученные из этих экспериментов. Все образцы содержат 15-16% SLES, 50% каолина и 15% талька.
% воска
20%
15%
12%
10%
3%
2%
Время
N3
N2
N4
N1
N5
N6
(мин)
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
0
0
0
0
0,5
0,5
0,5
30
0,5
0,5
0,5
1
3
3
60
1
0,5
1
2
7
7
90
1
1
2
3
10
10
120
2
2
3
5
30
30
180
5
5
5
10
50
70
1440
6
10
15
15
100
100
Данные в приведенной выше таблице показывают, что при содержании воска ≥10% бруски являются высоководостойкими и происходит небольшое улучшение эффективности при увеличении содержания воска. Кроме того, по данным для 2-5% образцов, наблюдают, что степени дисперсии являются относительно одинаковыми в течение первых 90 мин, до того, как они начнут отклоняться. Теоретически предполагают, что это последнее наблюдение обусловлено временем, которое необходимо для проникания воды во внутренние части бруска, что в свою очередь увеличивает площадь поверхности, по которой вода разрушает брусок.
В этом примере имеется попытка определения количественных данных для воска, осажденного на коже из брусков воск-глина. Эту количественную оценку в конечном счете выполняют, привлекая экспертов из членов группы по качественной оценке ощущения тяжести от каждого бруска. Затем экспертов просят вымыть руки с использованием каждого бруска. Брусок мыла Palmolive используют между всеми сеансами мытья для удаления отложений воска из испытуемых образцов. Наблюдают положительную корреляцию между общим содержанием воска и ощущением тяжести, которое испытывают эксперты.
Эффективность исходной композиции и исследования типа воска
В этом примере проводят скрининг 6 различных восков и гидрированного соевого масла (HSO) в системе бруска воск-глина. Готовят образцы идентичного состава, отличающиеся типом воска. Образцы содержат 5% воска, 50/15% каолина/талька и 15% общего ПАВ.
С точки зрения диспергируемости все образцы демонстрируют почти равные эффективности, за исключением образца на основе HSO, который полностью распадается за 2 час. Этот результат является ожидаемым, так как HSO легче эмульгируется посредством ПАВ, таким образом отрицая свой вклад в гидрофобность бруска.
Тех же экспертов, которые участвуют в оценке общего содержания воска, просят оценить различия с точки зрения ощущения тяжести от использования брусков. Ответы сильно различаются, однако обнаружено, что два образца, содержащие белый озокеритовый воск (смесь восков от Strahl & Pitsch) и полиэтиленовый воск (Asensa™ PR210 от Honeywell) соответственно, дают минимальное ощущение тяжести.
Эффективность исходной композиции и оценка ПАВ
Как отмечалось ранее в предварительных испытаниях бруска воск-глина, состав ПАВ вносит значительный вклад в степень дисперсии и, следовательно, водостойкость бруска, кроме того, что ПАВ является моющим средством в системе. Здесь проводят исследование различных комбинаций ПАВ, известных своей эффективностью, а также общих загрузок ПАВ. Можно использовать некоторые добавки для анализа их применений с целью улучшения профиля пенообразования системы бруска воск-глина.
Из предыдущих экспериментов известно, что образцы, содержащие менее 12% общего ПАВ, продуцируют мало пены или ее не продуцируют, и образцы, содержащие >20% общего ПАВ, сильно снижают стабильность в воде брусков с глиной. Для целей данного примера используют общие загрузки ПАВ 15% и 20% с постоянными соотношениями типов используемых ПАВ. Система ПАВ, которая, как доказано в предыдущих экспериментах, работает очень хорошо, представляет собой комбинацию SLES/SCI/CMEA с примерным соотношением 4:2:1 соответственно. Из предыдущих экспериментов известно, что остаток препарата, особенно в случае жирных кислот, масел и восков, влияет на профиль пенообразования. Готовят варианты образцов, меняя соотношение воск/жирная кислота и содержание в обоих образцах с 15% и 20% общего ПАВ. В следующей таблице данных сравнивают пенообразование образцов относительно бруска мыла Palmolive. Результаты по диспергируемости образцов также представлены вместе с результатами для контрольного образца - бруска мыла Palmolive.
Всего
Процентный состав
Пена
Образец
Воск
Жирные кислоты
ПАВ
Образование
Количество
Качество
Gl
3
1
15
+
=
=
G2
3
3
15
+
=
+
G3
3
5
15
-
-
=
G4
5
1
15
+
-
=
G5
5
3
15
=
-
-
G6
3
1
20
++
+
+
G7
3
3
20
+
=
+
G8
3
5
20
-
-
=
G9
5
1
20
+
+
+
G10
5
3
20
+
=
+
Условные обозначения:
"+" лучшая эффективность;"=" равноценная эффективность;"-" худшая эффективность
В приведенной ниже таблице отмечены степени дисперсии тестируемых выше соединений.
Образец
G1
G2
G3
G4
G5
G6
G7
G8
G9
G10
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
Время
дисп.
дисп.
дисп.
дисп.
дисп.
дисп.
дисп.
дисп.
дисп.
дисп.
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
30
30
10
1
20
1
20
20
5
20
10
60
50
15
5
30
5
50
30
5
40
30
90
80
30
8
50
8
80
50
10
50
45
120
100
40
10
100
10
100
100
20
100
60
180
100
60
15
100
20
100
100
40
100
80
12
На основании этих результатов непосредственно отмечается, что эффективность брусков может существенно варьироваться с изменением количества добавленной свободной жирной кислоты (Palmac™ 98-12; C жирная кислота). При увеличении концентрации жирной кислоты брусок становится все более водостойким. Однако имеется сопутствующее существенное снижение количества пены, генерируемой брусками. На основании этих результатов авторы теоретически предполагают, что жирная кислота действует, повышая стабильность бруска в воде посредством взаимодействия с ПАВ и ограничения протяженности взаимодействия ПАВ-вода, когда брусок погружен в воду. Например, тот факт, что имеется существенное снижение образования пены при повышении концентрации жирной кислоты, помогает подкрепить теорию.
Сравнивая эффекты общего процентного содержания ПАВ наблюдают, что при сбалансированных уровнях жирной кислоты и воска 15% общего ПАВ могут работать равноценно или со свойствами пены, превосходящими свойства бруска мыла Palmolive (образцы Gl и G2). Образцы с 20% общего ПАВ имеют превосходные характеристики пены за исключением образца, содержащего 5% жирной кислоты. Однако образцы с 20% ПАВ значительно менее стабильны в воде, чем образцы, содержащие только 15% ПАВ.
Отмечается, что HSO действует очень хорошо по структурному связыванию системы бруска с глиной, не оказывая вредных эффектов на профиль пенообразования бруска. Однако брусок еще претерпевает формирование значительного отслаивания мыла, будучи оставленным во влажной мыльнице. На основании результатов предыдущей работы было решено использовать воск для улучшения стабильности бруска во влажной среде. Таким образом, существует два типа примеров. Образцы, которые имеют состав, где избегают использования воска с целью минимизации трудностей обработки, и образцы, в которых используют воск для анализа преимуществ включения воска.
Образцы с глиной, содержащие воск и гидрированное соевое масло. На основании оценки воска в предыдущей работе наблюдают, что белый озокеритовый воск и полиэтиленовый воск (Asensa™ PR210) дают наименьший побочный эффект ощущения "тяжести" и "липкости" кожи после мытья. Содержание воска варьируют от 2-8% масс. и добавляют воск в самый лучший опытный образец с HSO - E2.
Добавление воска в брусок существенно улучшает степень диспергируемости брусков на основе HSO по сравнению с образцом E2. Оба типа восков одинаковы по эффективности. Полиэтиленовый воск действительно преподносит значительно больше проблем при получении образцов из-за своей высокой температуры плавления (~90°C) и быстрого отверждения. Качественная оценка пенообразования брусков показывает, что воск оказывает незначительное отрицательное воздействие на образование и качество пены.
В приведенной ниже таблице отмечены степени дисперсии брусков с глиной, содержащих воск и гидрированное соевое масло, из раскрытых здесь примеров.
<b><i>% </i></b>воска
0%
0%
20%
15%
12%
10%
3%
2%
Время
Стандарт
E2
M1
M2
M3
M4
M5
M6
(мин)
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
% дисп.
0
0
1
1
1
1
1
1
1
30
0
10
10
3
3
10
3
1
60
2
30
10
5
5
15
5
5
90
5
50
15
12
10
20
15
10
120
8
80
40
15
15
30
20
20
180
10
100
50
30
20
50
30
30
240
13
100
60
50
30
80
50
50
Исследования на пилотной установке
Физические свойства брусков, обрабатываемых на пилотной установке, заметно отличаются от свойств брусков, получаемых в лаборатории.
Твердость брусков является одним из первых характерных свойств, которые, как обнаружено, заметно различаются между образцами, полученными в лабораторном масштабе, и образцами, полученными в масштабе пилотной установки. Для регулирования твердости бруска регулируют содержание воды и наполнителя. В течение перемешивания в большом масштабе продлевают времена перемешивания для гарантии гомогенности сырья. Большее количество содержания воды, вносимой с SLES, испаряется во время этого продленного периода смешивания, таким образом, необходимо дополнительное количество воды для замены испарившегося. Следует отметить, что необходимое дополнительное количество воды сильно различается в зависимости от состава и параметров перемешивания. Вообще, чем меньше общее используемое количество ПАВ и воск/HSO, тем больше требуется воды. Соотношение наполнителей глины и талька для оптимальной твердости примерно 10:3 дает в результате 50/15% масс. в финальной композиции. В конечном счете при добавлении слишком большого количества талька бруски становятся слишком мягкими, в результате чего получают брусок с высокой хрупкостью.
Бруски, полученные на пилотной установке, также имеют тенденцию к растрескиванию и образованию трещин по периметру бруска, где верхняя и нижняя части штамповочного пресса для мыла образуют кромку на бруске. Трещины представляют проблему, так как ведут к избыточному проникновению воды и более быстрому диспергированию бруска. Однако эту проблему можно преодолеть, добавляя небольшие количества пальмового косточкового масла в дополнение к HSO, устраняющему эту проблему.
Исследования увлажнения. Эффективность влажности композиций с HSO и воском определяют посредством тестирования бруска с глиной относительно обычного бруска мыла Palmolive™ при переменном количестве ПАВ в каждом бруске мыла с глиной. Исследования увлажнения свиной кожи проводят на следующих образцах: G1 (содержит 15% ПАВ); G2 (содержит 20% ПАВ); E1 и контроль (брусок мыла бренда Palmolive).
Приведенная ниже таблица показывает, что композиции из раскрытых здесь примеров остаются лучшими, чем обычные туалетные мыла. Хотя только образец G2 имеет незначительное улучшение увлажнения по сравнению с контрольным бруском мыла. Теоретически предполагают, что это можно приписать большому количеству ПАВ, используемому в данной композиции, которое, как обнаружено, является вредным для водостойкости препарата.
Образец
Уровень увлажнения
Контроль
35
E1
39
G1
49
G6
38
Оценки гидрофобных ингредиентов. Гидрофобные ингредиенты, применяемые в настоящее время в брусках мыла с глиной, включают воск, гидрированное соевое масло (HSO) и различные другие материалы. Эти гидрофобные ингредиенты придают бруску высокую влагостойкость. Они также могут влиять на профиль пенообразования бруска, снижая количество пены, которое он может производить. Следовательно, их включение требует тонкого баланса. Таким образом, готовят композиции, варьируя гидрофобные компоненты, и оценивают их профиль пенообразования и степени диспергируемости.
Пальмовое косточковое масло ("PKO"). Оценивают эффекты PKO в первой серии экспериментов. Среди этих исследуемых характеристик находятся следующие: стабильность, диспергируемость и анализ пены.
При оценке образцов обнаружено, что диапазон низких концентраций PKO в тестируемой композиции (0,5-3,0% масс.) дает незначительные вклады в общую водостойкость бруска. Действительно, образцы, где PKO составляет 0-3,0% масс. при постоянных всех других ингредиентах, показывают минимальные различия в их степенях диспергируемости. Однако оценка пенообразования демонстрирует противоположное, где повышение содержания PKO одновременно снижает образование и количество пены от опытных образцов.
Жирные спирты. Доказано, что жирные спирты являются хорошими агентами по снижению степени расхода брусков без существенных недостатков пены и эстетики.
Бегениловый спирт. Бегениловый спирт позволяет облегчить получение брусков мыла по сравнению с брусками, получаемыми без использования бегенилового спирта. Не связываясь с какой-либо конкретной теорией, полагают, что простота получения является следствием относительно низкой температуры плавления бегенилового спирта (~70°C).
Что касается диспергируемости, различия между контрольным бруском без бегенилового спирта и брусками с переменными концентрациями бегенилового спирта малы. Хотя для брусков с бегениловым спиртом полное разрушение происходит за более длительный период времени по сравнению с контролем. Таким образом, эти результаты показывают, что бегениловый спирт оказывает лишь небольшое воздействие на водостойкость бруска. Теоретически предполагают, что причина различий в стабильности возникает из-за присутствия 5% масс. воска. В других исследованиях показано, что присутствие воска достаточно для придания высокой гидрофобности самому бруску. При том что присутствие бегенилового спирта, как считается, вносит благотворный вклад в водостойкость, он фактически теряет свое значение по сравнению с воздействием на стабильность в результате присутствия воска.
Наблюдают, что добавление бегенилового спирта не оказывает заметного воздействия на количество и образование пены. Однако качество пены улучшается. Этот эффект аналогичен эффекту, замеченному при добавлении небольших количеств свободной жирной кислоты. Пена в случае образцов, содержащих бегениловый спирт, заметно более мягкая и более густая, хотя и с более мелкими пузырьками, чем пена в случае без жирного спирта.
Бегениловый спирт без включения воска. Вследствие сильного влияния воска на свойства водостойкости бруска оценивают композиции с переменной концентрацией бегенилового спирта в отсутствие воска. Тестируемые образцы с бегениловым спиртом различаются по концентрации 0-4%.
Исследования дисперсии подтверждают, что бегениловый спирт придает бруску заметный гидрофобный характер. Этот гидрофобный эффект не является таким большим, как эффект, наблюдаемый ранее при включении восков. Однако обнаружено, что брусок имеет свойства, примерно эквивалентные свойствам, наблюдаемым при добавлении PKO, относительно увеличения водостойкости бруска. Кроме того, наблюдают, что количество пены только минимально снижается при увеличении концентрации спирта. Это минимальное снижение заметно до 4% масс.
Эти наблюдаемые обнаружения, показывают, что жирные спирты являются жизнеспособными материалами для использования в качестве совместно действующих связующих агентов в помощь решения проблем со степенями расходования и отслаивания, которые наблюдают без включения совместно действующего связующего агента.
Performacol 350 и Performacol 425. Для оценки эффектов увеличения длины цепи жирного спирта на брусок с глиной авторы оценивают 2 смеси жирных спиртов с более длинными цепями от New Phase Technologies. Температуры плавления Performacol 350 и Performacol 425 составляют 85°C и 92°C соответственно.
Эти жирные спирты представляют проблему при получении в лабораторном масштабе. Так как их температуры плавления очень высоки, смеси следует нагревать до высоких температур, чтобы смешать все ингредиенты. Результирующая густая масса становится очень липкой и затвердевает, как только ее удаляют из ступки и с пестика, делая стадию формования очень трудной. Вследствие этого выход является очень низким и бруски не полностью гомогенны и имеют трещины на всем протяжении вследствие отверждения поверхностей.
Диспергируемости этих брусков показывают, что они имеют примерно одинаковую или в некоторых классах меньшую водостойкость, чем бруски с бегениловым спиртом. Это наблюдение можно приписать большей площади поверхности, через которую вода проникает в брусок, так как бруски несовершенны. Обнаружено, что профили пенообразования брусков эквивалентны профилям брусков, полученных с бегениловым спиртом.
Получение брусков с глиной в масштабе килограмма или более.
В приведенных далее примерах используют следующие материалы:
KaMin HG90
SLES, 70%
Бегениловый спирт
TiO<sub>2</sub>
Тальк
Hostapon™ SCI-65
Стеариловый спирт
80/20/1 мыло Стружка (SBSC)
Глицерин
Comperlan™ 100 CMEA
Цетиловый спирт
Микрокристал-лический воск
Гидрированное соевое масло
Белый озокеритовый воск
Синтетический пчелиный воск
Polyox™ WSR-N 750
Polawax
Церезиновый воск
Твердый парафин (SP434)
Wellness 155936 E
Методика подготовки партии
В следующих примерах оценивают оборудование, которое известно как Varimixer; эта часть оборудования представляет собой промышленный пищевой миксер, полученный от E.A. Supply. Нагревающий кожух с регулируемым термостатом обернут вокруг смесительной чаши Varimixer, позволяя регулировать условия нагревания. Varimixer также имеет переменные скорости перемешивания, что позволяет регулировать перемешивание. Затем используют симплексный экструдер (который традиционно применяют для экструзии брусков мыла) с целью улучшения и экструзии «стружки» брусков с глиной в виде заготовок для штамповки на штамповочном прессе для мыла.
В приведенных далее примерах применяют следующие методики.
1. Смесительную чашу Varimixer нагревают и поддерживают в нагретом состоянии, применяя нагревающий кожух с установкой значения 80 на реостате.
2. Плавкие ингредиенты отвешивают, добавляют в Varimixer и перемешивают при установке скорости 1,0, пока ингредиенты не расплавятся.
3. Добавляют в расплав тальк и повышают скорость перемешивания до 2,0, пока смесь не станет гомогенной (примерно 10 мин).
4. Медленно добавляют в смесь каолин и другие дисперсные материалы, продолжая перемешивание при установке 2,0 (примерно 15-20 мин).
5. Затем отвешивают жидкие ингредиенты и добавляют их в смесь при скорости перемешивания, увеличенной до установки 2,5-3,0. Перемешивание производят до достаточной гомогенности тестообразной массы (примерно 10-15 мин).
6. Нагревающий кожух убирают от смесительной чаши Varimixer™ и продолжают перемешивание еще 3-5 мин до достаточного охлаждения, чтобы можно было взять чашу руками.
7. Затем тестообразную массу экструдируют 3 раза и на этой стадии добавляют некоторое дополнительное количество воды.
8. Затем получают из экструдированной тестообразной массы заготовки и прессуют в виде брусков.
Проблемой, возникающей при использовании Varimixer, является тот факт, что данный миксер неэффективен по сравнению с другими сверхмощными промышленными миксерами, например sigma blade миксером. В результате получают нерегулярный зернистый материал в конечной тестообразной смеси. Анализ подтверждает, что гранулы представляют собой неразрушенные куски SCI и/или повторно затвердевшего воска. Наилучшим способом ликвидировать вышеупоминаемые куски является продление времен перемешивания, особенно стадии, на которой подмешивают тальк к плавким материалам. Что касается последнего, воск повторно отвердевает, когда в смесь добавляют холодные жидкости или жидкости комнатной температуры, чего можно избежать посредством предварительного нагревания жидкостей на горячей водяной бане. Также большие концентрации гидрофобных веществ (например, >10% воска, жирного спирта и др.) дают в результате избыточно липкую тестообразную массу, что препятствует выемке готовой тестообразной смеси из Varimixer.
Композиции для брусков с глиной в масштабе килограмма или более.
Композиции для скрининга восков представляют собой следующие:
Образец
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
50
50
50
50
50
50
50
Тальк
15
15
15
15
15
15
15
Глицерин
1
1
1
1
1
1
1
SLES, 70%
12
12
12
12
12
12
12
Hostapon™ SCI-65
3
3
3
3
3
3
3
Comperlan™ 100 CMEA
2
2
2
2
2
2
2
Бегениловый спирт
0
0
0
0
0
0
0
Гидрированное
4
4
4
4
4
4
4
соевое масло
Белый озокеритовый воск
4
0
0
0
0
0
0
Синтетический пчелиный воск
0
4
0
0
0
0
0
Твердый парафин
0
0
4
0
0
0
0
(SP434)
Микрокристаллический воск
0
0
0
4
0
0
0
Церезиновый воск
0
0
0
0
4
6
8
DI вода
9
9
9
9
9
7
5
Всего
100
100
100
100
100
100
100
Композиции для скрининга жирных спиртов
Образец
11
12
13
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
50
50
50
Тальк
15
15
15
Глицерин
1
1
1
SLES, 70%
12
12
12
Hostapon SCI-65
3
3
3
Comperlan™ 100 CMEA
2
2
2
Бегениловый спирт
4
0
2
Стеариловый спирт
0
4
0
Цетиловый спирт
0
0
0
Гидрированное соевое масло
4
4
4
Белый озокеритовый воск
0
0
2
Polyox™ WSR-N 750
0,5
0,5
0,5
DI вода
8,5
8,5
8,5
Всего
100
100
100
Композиции для оценки Polawax
Образец
J1
J2
J3
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
50
50
50
Тальк
15
15
15
Глицерин
1
1
1
SLES, 70%
12
12
14
Hostapon™ SCI-65
3
5
3
Comperlan™ 100 CMEA
2
2
2
Гидрированное соевое масло
4
4
4
Polawax™
4
2
2
Polyox™ WSR-N 750
0,5
0,5
0,5
DI вода
8,5
8,5
8,5
Всего
100
100
100
Исследования снижения количества ПАВ
Образец
K1
K2
K3
Ингредиент
% масс.
% масс.
% масс.
KaMin™ HG90
50
50
50
Тальк
15
15
15
Глицерин
1
1
1
SLES, 70%
12
10
8
Hostapon™ SCI-65
3
2
2
Comperlan™ 100 CMEA
2
2
2
Бегениловый спирт
0
0
0
Стеариловый спирт
4
4
4
Цетиловый спирт
0
0
0
Гидрированное соевое масло
4
4
4
Церезиновый воск
4
4
4
Polyox™ WSR-N 750
0
0
0
DI вода
5
8
10
Всего
100
100
100
Способы оценки брусков с глиной, полученных в масштабе килограмма или более
Анализ степени расходования. Сначала взвешивают сухой брусок. Далее оператор катает брусок руками в течение 10 с в слабом потоке ~38°C (~100°F) водопроводной воды. Для гарантии постоянства мытье выполняет один экспериментатор. После каждого десятисекундного мытья делают перерыв на 30 мин. Мытье повторяют всего 10 раз в день до общего количества 20 или 30 сеансов мытья. Бруски хранят в мыльницах с дренажом для предотвращения формирования отслаивания (влажная каша). По завершении каждого мытья бруски оставляют сохнуть на воздухе в мыльницах и регистрируют массу после мытья. Затем получают степень расходования посредством расчета разницы масс и нанесения этой разницы на график относительно числа сеансов мытья. Степени расходования для брусков с глиной сравнивают со степенями расходования для бруска туалетного мыла 85/15.
Оценка формирования отслаивания. Формирование отслаивания для опытных образцов осуществляют при комнатной температуре (RT) и влажности окружающей среды. Каждый брусок моют в течение 30 с под теплой 35-38°C (95-100°F) проточной водой. Затем их помещают в мыльницу, содержащую достаточно воды (~35-40 мл) для погружения половины бруска. Бруски оставляют погруженными на 17-20 час в течение ночи и вынимают из воды на следующий день. Экспериментатор удаляет размягченную "оболочку" или внешний слой бруска и оставляет его сушиться на 2-3 дня. Высохший брусок взвешивают и рассчитывают отслаивание как массовый процент потерь. В некоторых вариантах очищающий брусок имеет отслаивание (% потери массы) согласно этому тесту менее 20% или в других вариантах менее 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0,5 или 0,1%. Этот тест упоминается в формуле изобретения.
Антибактериальная активность. Бруски с глиной, которые являются предметом раскрытых здесь примеров, оценивают на потенциальную активность.
in vitro
Проводят  микробиологические тесты, в частности тест на определение зоны ингибирования и быстрые оценки формовочной смеси на чашке с агаром, для определения антибактериальной эффективности с одной точки зрения очищающего бруска с глиной для кожи по настоящему изобретению. Далее приведены включенные способы и полученные из анализа результаты, касающиеся антибактериальной эффективности.
Staphylococcus aureus
Получение бактериальной культуры. В данном исследовании используют ATCC # 6538, так как этот организм считается типичной кожной бактерией. Унифицированную методику адаптируют для выращивания и обработки бактериальной культуры на протяжении данного исследования. Для каждого эксперимента получают свежие бактериальные клетки посредством выращивания отдельной колонии бактерий в 20 мл TSB при 37°C. Через 18-20 час роста бактерии центрифугируют при 3000 об/мин в течение 20 мин при 4°C, получая осадок. Супернатант отбрасывают и осадок повторно суспендируют в 20 мл PBS и снова центрифугируют, эта стадия помогает удалить клеточный дебрис, минимизируя тем самым вариабельность при подсчете бактерий. В заключение осадок повторно суспендируют в PBS и доводят значение оптической плотности до 0,1 при 620 нм, применяя спектрофотометр (Spectrophotometer, Lambda 40, Parkin Elmer).
Тест на определение зоны ингибирования включает две части. Для проведения теста ZOI сначала используют засеянные планшеты с триптиказо-соевым агаром (TSA). Используют однородную систему, высевая 100 мкл бактериальной суспензии и доводя оптическую плотность при 620 нм (OD) до 0,1. Применяя пипетку прямого вытеснения, инокулируют 100 мкл бактериальной суспензии на поверхность TSA. Бактериальную суспензию однородно распределяют по всей поверхности агара, применяя обожженный металлический распылитель.
Далее происходит размещение образца мыла. Используя стерильный пробойник для биопсии, асептически выбивают образцы 6 мм размера из бруска с глиной и другого бруска и хранят их на 12-ячеечном планшете. Щипчики окунают в этанол, обжигают и используют для забора кусочка мыла и помещения его на отмеченную область поверх свежевысеянных бактерий. Тест на планшетах проводят в двух экземплярах. Планшеты инкубируют при 37°C. Через 18-20 час планшеты исследуют на зону ингибирования, измеряют размер зоны и планшеты фотографируют для визуальной демонстрации.
Быстрая оценка на чашке с агаром (RAPA). RAPA включает три элемента. RAPA представляет собой суррогатное исследование, разработанное для симулирования мытья предплечья в клиническом исследовании с мытьем в чашке (cup scrub assay). В этом исследовании используют TSA-планшет как альтернативный субстрат для предплечья. TSA-планшет моют тестируемым продуктом и затем сушат на воздухе, наносят точную дозу бактерий на вымытую поверхность агара и инкубируют. Для расчета эффективности продукта определяют количество бактерий, которое выросло. Другими словами, чем меньше количество бактерий выросло, тем выше эффективность продукта.
-6
-4
Первым из этих трех элементов в RAPA методика является получение бактериального инокулята. Затем готовят бактериальную культуру, применяя такую же методику, как методика, описанная выше. Однако в RAPA наносят только исчисляемое количество бактерий, делая метод количественным. Создают однородную систему для исследования 100 мкл разбавленной бактериальной суспензии, что позволяет выращивать 250-400 колониеобразующих единиц (cfu) бактерий на 100 мм TSA-планшете. Для достижения этого бактериальную суспензию с OD 0,1 дополнительно разводят в физиологическом растворе с фосфатным буфером (PBS) до 10 способом десятикратного разведения. Бактериальную разрешающую дозу (100 мкл) получают из разведения 10.
Далее в RAPA методике следует мытье TSA-планшетов тестируемым продуктом и последующая сушка. TSA-планшеты в трех экземплярах промывают проточной водопроводной водой и/или образцами мыла согласно RAPA методу, разработанному на фирме. Для целей раскрытого здесь примера были приложены все усилия, чтобы минимизировать неотъемлемую вариабельность. Среди других переменных температуру и скорость потока водопроводной воды сохраняют постоянными. Эти стадии считаются критичными при оценке продукта. Таким образом, в данном исследовании используют стандартную температуру воды и скорость потока. Температуру воды доводят до 92-96°C и скорость потока воды доводят до 100 мл/с, что определяют при помощи градуированного стакана. После мытья с использованием тестируемого продукта планшеты сушат на воздухе в вытяжном шкафу биологической безопасности класса II Biohazard Hood в перевернутом положении в течение 45 мин.
2
-4
В заключение поверхность агара на TSA-планшете (рабочая площадь 50,24 см) моют с использованием бруска мыла как есть. Для удобства используют кусок бруска 2,54-3,2 см (1-1,25 дюйма). Поверхность агара кратко ополаскивают под проточной водопроводной водой. Руками в перчатках кусок бруска мыла смачивают в воде и непосредственно держат в течение 10 с, вспенивают в течение 40 с и ополаскивают в течение 10 с. Планшеты сушат на воздухе, располагая их в перевернутом положении внутри проточного вытяжного шкафа Biohazard Hood в течение 45 мин. Применяя пипетку прямого вытеснения, инокулируют разрешающую дозу бактерий (100 мкл), полученную из 10 разведения, и однородно распределяют, применяя стерильный металлический распылитель. Планшеты инкубируют при 37°C в течение 18-24 час. На следующий день производят подсчет бактериальных колоний на планшетах и затем планшеты фотографируют.
Полученные на Varimixer результаты и оценки
Исследование препаратов. В конечной тестообразной смеси можно обнаружить нерегулярный зернистый материал. Вероятно, это можно приписать неэффективности Varimixer. Анализы подтверждают, что гранулы представляют собой неразрушенные куски SCI и/или куски повторно затвердевшего воска. Одним возможным средством для ликвидации гранул является продление времени перемешивания, особенно стадии, на которой тальк подмешивают к плавким материалам. Что касается возможности удаления воска, воск повторно затвердевает, когда в смесь добавляют холодные жидкости или жидкости комнатной температуры. Предполагается, что этого можно избежать, предварительно нагревая жидкости на горячей водяной бане. Также обнаружено, что большие концентрации гидрофобных материалов (например, >10% воска, жирного спирта и др.) дают в результате избыточно липкую тестообразную массу, которая препятствует выемке готовой тестообразной смеси из Varimixer.
Скрининг воска. В предыдущих экспериментах проводили скрининг воска в лаборатории, и результаты демонстрируют незначительные различия среди готовых образцов. Эти эксперименты также иллюстрируют трудности получения образцов с восками, имеющими высокие температуры плавления (например, полиэтиленовыми восками Asensa).
Воски, оцениваемые в данном скрининговом исследовании, представляют собой белый озокеритовый воск (смесь церезинового и парафинового воска, производства Strahl & Pitsch), синтетический пчелиный воск, парафин, микрокристаллический и церезиновый воск. Что касается готового продукта, все композиции в этой серии дают очень гладкие бруски с сильным глянцем. Только образец H7 (8% масс. церезинового воска) имеет заметно зернистый материал по всему бруску. Также отмечают бороздки на брусках как результат воздействия на мыло шнека/экструдера.
Анализы степеней расходования
Числовые данные для анализа степени расходования при скрининге воска
Образец
Исходная масса(г)
После 10 сеансов мытья
После 20 сеансов мытья
После 30 сеансов мытья
масса (г)
% потери массы
масса (г)
% потери массы
масса (г)
% потери массы
Контроль
70,56
63,89
9,46
58,97
7,70
53,01
10,11
H1
129,08
110,92
14,07
96,05
13,41
79,78
16,94
H2
133,68
114,23
14,55
99,11
13,24
82,28
16,98
H3
131,99
111,76
15,33
97,05
13,16
81,06
16,47
H4
130,25
109,38
16,02
93,32
14,68
76,91
17,58
H5
129,36
109,48
15,37
94,69
13,51
79,09
16,48
H6
131,63
115,15
12,52
101,75
11,64
86,36
15,13
H7
128,62
110,38
14,18
96,54
12,54
81,93
15,13
Общий % потери массы для анализа расхода при скрининге воска
№ мытья
Описание
Образец
10
20
30
Контроль
9,46
16,43
24,88
4717-122, мыло 85/15, повторно прессованное
H1
14,07
25,59
38,19
Белый озокеритовый воск, 4%
H2
14,55
25,86
38,45
Синтетический пчелиный воск, 4%
H3
15,33
26,47
38,58
Твердый парафин, 4%
H4
16,02
28,35
40,95
Микрокристаллический воск, 4%
H5
15,37
26,8
38,86
Церезиновый воск, 4%
H6
12,52
22,7
34,39
Церезиновый воск, 6%
H7
14,18
24,94
36,3
Церезиновый воск, 8%
После анализов степеней расходования все бруски с глиной демонстрируют примерно одинаковую степень растрескивания, когда полностью высушены.
Все бруски с глиной, используемые в раскрытых здесь примерах, имеют одинаковый тип растрескивания, которое, по-видимому, является результатом процесса экструзии. Это растрескивание несколько меньше заметно в опытных образцах с 6% и 8% церезинового воска (H6 и H7) по сравнению с другими образцами. Также некоторое отслаивание формируется во время исследования, и в этом процессе происходит некоторая потеря массы. Количество образовавшегося отслаивания кажется идентичным для образцов брусков с глиной. Контроль не демонстрирует какого-либо растрескивания и образует незначительное отслаивание в процессе анализа расходования.
Эти результаты показывают, что изменение типа воска не влияет на степень расходования бруска. Все образцы с содержанием воска 4% имеют потерю массы около 38-40% после 30 сеансов мытья в противоположность <25% потере массы для контрольного бруска мыла 85/15. Образцы с содержанием воска 6% и 8% демонстрируют небольшое улучшение по сравнению с 4% опытными образцам с потерей массы 34,4% и 36,3% соответственно. Это наблюдение является неожиданным, так как ожидалось, что образец с 8% воска имеет меньшую степень расходования. Однако во время проведения оценки мытья было обнаружено, что образец с 8% воском имеет гомогенные куски по всему объему бруска вследствие неполного перемешивания сырья. Вероятно, воск не полностью включен в объем бруска, и, следовательно, результаты для этого опытного образца не могут быть достоверными.
В одном предпочтительном аспекте настоящего изобретения брусок с глиной, полученный без воска (E4, содержит 3% стеарилового спирта вместо воска), имеет потерю массы 28,6% по сравнению с 18,0% потерей массы контроля после 20 сеансов мытья.
Еще в одном предпочтительном аспекте настоящего изобретения (H6, 6% церезинового воска) брусок с глиной имеет 22,70% потерю массы по сравнению с 16,43% для контроля после 20 сеансов мытья.
Следует отметить, что контрольный образец для анализов степени расходования E4 представляет собой брусок мыла Irish Spring™ с алоэ, тогда как текущим контролем является брусок мыла 85/15.
Оценка формирования отслаивания. Здесь бруски с 4% воска относительно аналогичны по эффективности за исключением бруска на основе белого озокеритового воска.
Повышение концентрации воска также сопровождается согласованным снижением отслаивания. Образец с 8% воска работает в этом тесте лучше, чем образец с 6% воска, в противоположность обратному результату при анализе расходования. Результаты оценки отслаивания из скрининга восков:
Композиция №
Исходная масса (г)
Описание отслаивания
Конечная масса (г)
Потеря массы, %
Контроль
70,17
AMT: 3 - гомогенная по консистенции и вязкая жидкость
67,99
3,11
H1
127,67
AMT: 3 - гомогенная по консистенции и вязкая жидкость
118,43
7,24
H2
132,75
AMT: 7 - консистенция овсяной муки с мелкими частицами
114,96
13,40
H3
131,12
AMT: 9 - консистенция овсяной муки с большими частицами(плотная)
116,04
11,50
H4
128,1
AMT: 10 - консистенция овсяной муки с большими частицами (плотная)
110,67
13,61
H5
128,41
AMT: 10 - консистенция овсяной муки с большими частицами (плотная)
113,99
11,23
H6
131,78
AMT: 4 - гомогенная по консистенции и вязкая жидкость
123,02
6,65
H7
127,45
AMT: 4 - гомогенная по консистенции и вязкая жидкость
121,23
4,88
Скрининг жирных спиртов
В предыдущих экспериментах обнаружено, что бегениловый спирт имеет слишком высокую температуру плавления для того, чтобы осуществлять производство в лаборатории, где необходим контакт рук с тестообразной смесью на последней стадии формования. Что касается стеарилового спирта, данные показывают, что стеариловый спирт придает бруску с глиной свойства, очень похожие на свойства придаваемые воском, - он не оказывает сильного воздействия на профиль пенообразования, значительно повышает водостойкость и делает брусок более твердым. В этом эксперименте бегениловый и стеариловый спирты повторно исследуют в композициях, применяя метод Varimixer.
При использовании Varimixer бегениловый спирт не создает проблем в процессе получения. Бруски, которые получают, имеют такую же бороздчатую поверхность, как предыдущие бруски. «Стружка» бруска с глиной также значительно более гомогенная вследствие продления времени перемешивания при более жестких скоростях перемешивания. Кроме того, образцы на основе стеарилового спирта заметно более гладкие, чем другие бруски с глиной.
Числовые данные для анализов степеней расходования при скрининге жирных спиртов
Образец
Исходная масса
После 10 сеансов мытья
После 20 сеансов мытья
Масса(г)
% потери массы
Масса(г)
% потери массы
Контроль
69,79
63,72
8,69
56,98
10,57
H6
131,85
115,64
12,29
97,51
15,68
I1
116,23
99,78
14,16
83,70
16,12
I2
132,58
115,42
12,95
98,05
15,04
I3
133,58
115,13
13,81
96,77
15,95
(XXXV)
127,32
112,43
11,69
95,83
14,77
Общий % потери массы для анализов расхода при скрининге жирных спиртов
Образец
№ мытья
Описание
10
20
Контроль
8,69
18,35
Мыло 85/15, повторно прессованное
H6
12,29
26,04
Церезиновый воск, 6%
I1
14,16
27,99
Бегениловый спирт, 4%
I2
12,95
26,04
Стеариловый спирт, 4%
I3
13,81
27,55
Бегениловый спирт, 2%; церезиновый воск 2%
XXXV
11,69
24,73
По результатам анализов степеней расходования оба образца на основе стеарилового и бегенилового спирта имеют примерно одинаковую степень изнашивания, как образец на основе воска, при 26,04, 27,99 и 26,04% потери массы после 20 сеансов мытья соответственно. Дифференцирующий фактор для этих брусков участвует в проблемах растрескивания. Образцы на основе стеарилового спирта демонстрируют минимальные признаки растрескивания после использования по сравнению с образцами на основе бегенилового спирта и воска, которые демонстрируют более заметное растрескивание вдоль бороздок. Однако отдельно от проблемы растрескивания эти результаты вновь подтверждают выводы, сделанные в предыдущих экспериментах. Вероятно, любое высокогидрофобное вещество, которое нелегко растворяется посредством системы ПАВ, может придать бруску с глиной одинаковую степень водостойкости.
Оценка формирования отслаивания. Образец на основе 4% стеарилового спирта (12) имеет наименьший процент потери массы, только 14,2% по сравнению с 18,0% для образца на основе бегенилового спирта.
Обнаружено, что образцы на основе бегенилового спирта имеют более глубокую глубину трещин наряду с полосками на стороне отслаивания после теста на формирование отслаивания. Это указывает на большее проникание воды в бруски, в частности через бороздки, образовавшиеся в процессе экструзии. Теоретически предполагают, что это может преобладать в образцах на основе бегенилового спирта из-за того, что бегениловый спирт имеет более высокую температуру плавления 65-72°C (149-162°F), которая выше температуры нагревательного кожуха 43-54°C (~110-130°F) в экструдере. Это может приводить к образованию бороздок, через которые легче проникает вода. С другой стороны, стеариловый спирт имеет температуру плавления 56-59°C (133-138°F). Тот факт, что образцы на основе стеарилового спирта не трескаются вдоль бороздок и имеют более гладкую поверхность, подкрепляет это объяснение.
Результаты оценки отслаивания из скрининга жирных спиртов
Композиция №
Исходная масса (г)
Описание отслаивания
Конечная масса (г)
% потери массы
I1
115,97
белая каша
95,04
18,0
I2
132,78
белая каша
113,93
14,2
I3
132,21
белая каша
109,39
17,3
XXXV
125,53
белая каша
106,75
15,0
Контроль
69,89
непрозрачный, вязкий гель
67,11
4,0
Оценка Polawax™
В этом эксперименте оценивают различные типы гидрофобных ингредиентов в составе бруска с глиной. Polawax™, эмульгирующий воск (высшие жирные спирты) от Croda, оценивают в бруске с глиной в качестве связующего агента. Бруски, полученные в этом эксперименте, являются гладкими, хотя на поверхности брусков все еще присутствует бороздчатый узор.
Анализы степеней расходования, проводимые при оценке Polawax™. Рассчитано, что разница потери массы между образцами Polawax™ и контролем составляет 8,38-11,48%. В эксперименте по скринингу восков разница процентов потери массы доходит до 6,27% для H6 (6% церезинового воска), и разницу процентов потери массы для образцов с 4% воска оценивают ~9,5%. Таким образом, Polawax™ примерно эквивалентен другим воскам с точки зрения улучшения свойств изнашивания бруска с глиной.
Числовые данные для анализов степеней расходования образцов Polawax™
Образец
Испы-тание
Исходная масса
После 10 сеансов мытья
После 20 сеансов мытья
(г)
Масса (г)
% потери массы
Масса (г)
% потери массы
Контроль
1
73,536
66,151
10,04
59,040
10,750
Контроль
2
73,650
65,991
10,40
58,785
10,920
J1
1
129,893
111,360
14,27
93,105
16,393
J1
2
130,417
111,270
14,68
93,469
15,998
J2
1
128,896
107,303
16,75
87,909
18,074
J2
2
129,443
108,406
16,25
89,239
17,681
J3
1
135,382
115,145
14,95
97,108
15,665
J3
2
134,040
114,072
14,90
95,981
15,859
Общий % потери массы для анализов расхода образцов Polawax™
Образец
Кол-во сеансов мытья
Описание
10
20
Контроль
10,22
19,95
4728-259, мыло 85/15, повторно прессованное
J1
14,48
28,33
Polawax, 4%
J2
16,50
31,43
Polawax 2%, SCI 5%
J3
14,93
28,33
Polawax 2%, SLES 14%
Оценка формирования отслаивания. В этом эксперименте авторы обнаружили, что эффективность Polawax™ не равна эффективности других восков с точки зрения отслаивания. Следуя способу, аналогичному способу проведения анализов на степень расходования, используют величину разницы процентной потери массы для сравнения Polawax™ с другими оцениваемыми восками. Для образцов Polawax™ значения разницы потери массы колеблются в диапазоне 12,2-15,6%. Что касается образцов для скрининга восков, H6 имеет разницу потери массы только 3,54% и разница потери массы для других образцов с 4% воска составляет 8,1-10,5%.
Теоретически предполагают, что приведенные выше наблюдения можно приписать свойствам Polawax™ как эмульгирующего воска, традиционно применяемого в лосьонах в помощь эмульгированию высокогидрофобных смягчающих средств. Так как в тесте на отслаивание брусок (и, следовательно, Polawax™) подвергают погружению в воду на длительное время, то там, где брусок погружен, может образоваться локальная эмульсия. Потенциально это может способствовать разрушению бруска водой и увеличению отслаивания, так как Polawax™ больше не действует как связующий агент, если он эмульгирован.
Определение формирования отслаивания при оценке Polawax™
Образец
Испытание
Исходная масса (г)
Описание отслаивания
Конечная масса (г)
% потери массы
Среднее
Контроль
1
74,454
непрозрачный, вязкий гель
69,731
6,3
6,4
Контроль
2
73,725
непрозрачный, вязкий гель
69,011
6,4
J1
1
130,963
белая каша
107,212
18,1
18,6
J1
2
129,816
белая каша
105,039
19,1
J2
1
129,036
белая каша
100,807
21,9
22,0
J2
2
129,637
белая каша
100,971
22,1
J3
1
134,27
белая каша
105,916
21,1
21,4
J3
2
135,472
белая каша
106,037
21,7
Результаты определения отслаивания для образцов Polawax
Образец
Испытание
Исходные масса (г)
Описание отслаивания
Конечная масса (г)
% потери массы
Среднее
Контроль
1
74,454
непрозрачный, вязкий гель
69,731
6,3
6,4
Контроль
2
73,725
непрозрачный, вязкий гель
69,011
6,4
J1
1
130,963
белая каша
107,212
18,1
18,6
J1
2
129,816
белая каша
105,039
19,1
J2
1
129,036
белая каша
100,807
21,9
22,0
J2
2
129,637
белая каша
100,971
22,1
J3
1
134,27
белая каша
105,916
21,1
21,4
J3
2
135,472
белая каша
106,037
21,7
Испытания с уменьшением количества ПАВ
Предыдущие эксперименты показывают, что композиция и концентрация ПАВ являются самым влиятельным аспектом в свойствах эффективности бруска с глиной. В следующих примерах снижают уровни ПАВ, пытаясь улучшить изнашивание и степени отслаивания. Также повышают концентрацию гидрофобного ингредиента для создания тройной связующей системы из гидрированного соевого масла, церезинового воска и стеарилового спирта.
Анализы степени расходования в испытаниях с уменьшением количества ПАВ.
Числовые данные для анализа степеней расходования из испытаний с уменьшением количества ПАВ
Образец
Испытание
Исходная масса(г)
После 10 сеансов мытья
После 20 сеансов мытья
Масса (г)
% потери массы
Масса (г)
% потери массы
Контроль
1
71,67
65,36
8,81
59,25
9,35
H6
1
130,80
112,90
13,69
97,58
13,56
I2
1
130,63
113,06
13,45
96,32
14,81
K1
1
128,01
110,72
13,51
94,78
14,39
2
128,25
111,01
13,45
95,06
14,36
K2
1
127,35
109,85
13,74
94,28
14,17
2
127,52
110,26
13,54
94,70
14,11
K3
1
128,33
112,02
12,71
96,97
13,44
2
128,57
111,62
13,19
96,77
13,30
Общий % потери массы для анализа расхода из испытаний с уменьшением количества ПАВ
Образец
Кол-во сеансов мытья
Описание
10
20
Контроль
8,81
17,33
85/15 мыло
H6
13,69
25,40
6% церезинового воска
I2
13,45
26,27
4% стеарилового спирта
K1
13,51
25,96
4% церезинового воска, 4% стеарилового спирта
13,45
25,88
K2
13,74
25,97
4% церезинового воска, 4% стеарилового спирта, 3% ПАВ
13,54
25,74
K3
12,71
24,44
4% церезинового воска, 4% стеарилового спирта, 5% ПАВ
13,19
24,73
Из приведенных выше результатов можно отметить, что числовые значения очень близки друг другу, учитывая статистическую значимость. Однако можно увидеть тенденцию, что образец 12 (4% стеарилового спирта) имеет наибольший расход, что ожидалось, так как предыдущие исследования демонстрируют, что он хуже образца H6 (6% церезинового воска). Наоборот, повышение количества гидрофобных веществ и снижение ПАВ не показывает существенного улучшения по степени изнашивания образцов.
Общая концентрация ПАВ снижается при снижении SCI и CMEA наряду с SLES. В предыдущих экспериментах наблюдали, что CMEA только в небольшой степени влияет на степени изнашивания и SCI. Ни один из брусков в этом примере не имеет таких же проблем растрескивания, которые видны на некоторых брусках из других примеров. Это наблюдение может означать, что процесс экструзии может приводить к значительным воздействиям на эффективность брусков с глиной.
Оценка формирования отслаивания в испытаниях со снижением количества ПАВ. Результаты этой оценки показывают, что, несмотря на снижение уровней ПАВ, бруски с глиной еще имеют относительно такое же формирование отслаивания. Образец 12 демонстрирует минимальную водостойкость с 17,86% потерей массы. Отслаивающаяся сторона брусков также не показывает аналогичных разломов, подобных трещинам, вдоль бороздок, демонстрируя, таким образом, что заготовки экструдированы хорошо. Это дополнительно подкрепляет исходную гипотезу, что процесс экструзии может оказывать воздействие на эффективность бруска с глиной.
Результаты оценки отслаивания, полученные в испытаниях со снижением количества ПАВ
Образец
Испытание
Исходная масса (г)
Наблюдения
Конечная масса (г)
% потери массы
Средний % потери массы
Контроль
1
71,49
Непрозрачный вязкий гель
69,57
2,68
2,68
H6
1
132,20
Отслаивание значительно меньше, чем у других брусков с глиной
111,89
15,36
15,36
I2
1
128,44
белая каша
105,50
17,86
17,86
K1
1
128,05
белая каша
107,07
16,39
16,75
2
129,00
белая каша
106,94
17,10
K2
1
126,74
белая каша
106,63
15,87
15,82
2
127,25
белая каша
107,17
15,77
K3
1
128,60
белая каша
107,27
16,59
16,35
2
128,61
белая каша
107,89
16,11
Экспертные тесты
Экспертные оценки проводят на брусках с глиной, полученных в этих Varimixer примерах. Бруски оценивают относительно контрольного бруска мыла 85/15, а также нескольких других брусков с глиной. Группе экспертов из 14-15 добровольцев дают тестовый брусок и контрольный брусок для использования и сравнения различных свойств непосредственно после мытья и через 10 мин.
Первый экспертный тест:
Перечень образцов, тестируемых в 1-м экспертном тесте.
Образец ID
Описание
Контроль
контрольный брусок мыла 85/15
H5
17% ПАВ, 4% HSO, 4% церезинового воска
H6
17% ПАВ, 4% HSO, 6% церезинового воска
(XXXV)
17% ПАВ, 6% HSO
E3
15% ПАВ, 2,5% HSO, 2,5% PKO, 3% стеарилового спирта
Приведенная ниже таблица иллюстрирует результаты первого экспертного теста относительно преимущества пенообразования тестируемых соединений.
Образец
Эксперты, предпочитающие контроль
Эксперты, предпочитающие пример
H5
5
10
H6
8
7
XXXV
7
8
E3
6
5
Приведенные ниже таблицы иллюстрируют результаты первого экспертного теста относительно преимущественного ощущения на коже от тестируемых соединений.
Непосредственно после мытья
Через 10 мин
Образец
Эксперты, предпочита-ющие контроль
Эксперты, предпочита-ющие пример
Эксперты, предпочита-ющие контроль
Эксперты, предпочита-ющие пример
H5
7
6
8
6
H6
7
5
6
5
XXXV
8
7
8
6
E3
3
8
6
4
Второй групповой тест
Во втором экспертном тесте тестируют брусок на основе Polawax™ наряду с бруском на основе PKO.
Перечень образцов, тестируемых во 2-м экспертном тесте.
ID образца
Описание
Контроль
85/15 контрольный брусок мыла
J1
17% ПАВ, 4% HSO, 4% Polawax™
E2
17% ПАВ, 2,5% HSO, 4,5% PKO
Приведенная ниже таблица иллюстрирует результаты второго экспертного теста относительно преимуществ пенообразования
Образец
Эксперты, предпочитающие контроль
Эксперты, предпочитающие пример
E2
4
9
J1
7
7
Приведенная ниже таблица иллюстрирует результаты по ощущению на коже для бруска с 4% Polawax™. Числовое значение представляет собой среднюю оценку от экспертов по шкале от 1 до 10 через 10 мин после мытья.
Контроль
J1
Ощущение чистоты
7,77
7,92
Ощущение увлажненности
5,31
5,77
Ощущение мягкости
5,38
6,15
Ощущение гладкости
5,62
6,15
Ощущение сухости
4,23
3,31
Видимость сухости
2,77
2,92
Неприятное ощущение
2,15
2,00
Приведенная ниже таблица иллюстрирует результаты по ощущению на коже для бруска с 4,5% PKO. Числовое значение представляет собой среднюю оценку от экспертов по шкале от 1 до 10 через 10 мин после мытья.
Контроль
E2
Ощущение чистоты
около 8
около 8
Ощущение увлажненности
около 5,4
около 6,3
Ощущение мягкости
около 5,9
около 6,3
Ощущение гладкости
около 6
около 6,3
Ощущение сухости
около 3,5
около 2,9
Видимость сухости
около 2,9
около 2,1
Неприятное ощущение
около 2
около 1,5
In vitro
исследование антибактериальной эффективности
В этом примере исследуют бруски мыла с глиной в двух тестах: по определению зон ингибирования ("ZOI") и RAPA. Тест ZOI демонстрирует повышенную антибактериальную эффективность при определении относительно контрольного бруска мыла. Используемый брусок с глиной имеет композицию E2.
Исследование зоны ингибирования
На фиг.1A показано, что брусок с глиной из данного примера продуцирует 18-20 мм ZOI при исследовании с применением теста на определение зоны ингибирования. На фиг.1B показано, что отсутствует чистая ZOI, наблюдаемая в случае простого бруска мыла 85/15, при исследовании с применением теста на определение зоны ингибирования. Тест ZOI повторяют и сравнивают с тестами для некоторых других ведущих брендов, в том числе Irish Spring™ и Lever2000™. На фиг.1C и 1D показано, что при повторении ZOI-тестирования этот брусок с глиной снова демонстрирует большую и чистую зону ингибирования, когда определение проводят относительно других тестируемых продуктов. Брусок с глиной (I), мыло Lever 2000 (II), мыло Irish Spring (III).
Быстрая оценка на чашке с агаром (RAPA)
Следующие примеры демонстрируют остаточную эффективность бруска с глиной. Проводят RAPA тестирование на опытном образце бруска с глиной и сравнивают с другими тестируемыми продуктами, известными на рынке: Lever2000™ и Irish Spring™. Фиг.2A-2C (2A - водный контроль, 2B - мыло Irish Spring и 2C - брусок мыла с глиной) иллюстрируют эффективность бруска с глиной при тестировании относительно других мыльных продуктов. Бруски с глиной из этого примера иллюстрируют предотвращение бактериального роста на чашке с агаром, значительно улучшенное по сравнению с показателями для продуктов, относительно которых проводят тестирование. Планшеты, вымытые с использованием бруска с глиной из этого примера, показывают полное ингибирование роста бактерий. Это ингибирование может показать такую эффективность остаточного отложения ингредиентов на чашках с агаром, вызывающую бактериальное ингибирование.
S
aureus
in vitro
RAPA тестирование демонстрирует, что брусок мыла с глиной из этого примера во время мытья действительно осаждает некоторые ингредиенты на агаре, которые, по-видимому, ингибируют рост . . Основываясь на этих результатах, логично сделать вывод, что бруски с глиной из этого примера, по-видимому, должны обладать остаточной антибактериальной активностью на коже даже после ополаскивания. Из этих  исследований ясно, что композиция этого бруска с глиной обладает антибактериальной активностью. Вероятно, что этот механизм антибактериального действия обусловлен либо самой глиной, либо высоким уровнем SLES и/или других добавок в данной композиции.
Так как бруски с глиной из этого примера и другие раскрытые здесь релевантные примеры включают поверхностно-активный SLES и не включают традиционную мыльную смесь, это дает улучшение по сравнению с технологией, где бруски с глиной из раскрытых здесь примеров обладают способностью доставлять антибактериальную эффективность, не имея никакого химического антибактериально активного вещества. Возможно также, что брусок с глиной из раскрытых здесь примеров может также сообщать другие полезные для здоровья кожи преимущества, например против угрей и для эксфолиации.
В формуле изобретения количества всех материалов выбирают таким образом, чтобы общее количество составляло 100%.