КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ЧАСТИЦ ПЫЛИ
COMPOSITION FOR REDUCING THE NUMBER OF DUST PARTICLES

Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к материалам и композициям, подходящим для уменьшения высвобождения частиц в порошкообразном материале. В частности, используемые в настоящем документе материалы являются эффективными для уменьшения высвобождения частиц в порошке, который наносится на кожу, и в особенности на кожу грудных детей.
Предпосылки создания изобретения
На протяжении многих лет субъекты наносят на кожу материалы и композиции на основе порошка для обеспечения благоприятного эффекта. Во многих случаях эти композиции наносят на кожу грудных детей и детей младшего возраста, чтобы способствовать уменьшению кожного раздражения и сыпи. Данные композиции обычно называют «детской присыпкой», и они могут включать в себя такие компоненты, как кукурузный крахмал или тальк.
Однако, поскольку детская присыпка представляет собой композицию, состоящую из частиц, ее сложно тщательно и ровно нанести на точно заданное место на коже пользователя, поскольку существует тенденция к «пылению» таких компонентов, то есть меньшие частицы композиции высвобождаются в воздух в вблизи кожи, на которую должна быть нанесена композиция. Это высвобождение порошка, или пыление, уменьшает количество материала, фактически наносимого на целевой участок кожи.
В настоящее время существует необходимость в создании компонентов и материалов для известных порошкообразных композиций с целью уменьшения эффекта «пыления», чтобы снизить пыление и более точно наносить порошковую композицию на целевой участок.
Изложение сущности изобретения
Одним аспектом настоящего изобретения является комбинированная композиция, состоящая из частиц, которая эффективна для обеспечения благоприятного воздействия на кожу пользователя и в то же время сдерживает пыление в воздухе при нанесении или изготовлении, а также повышает точность и/или аккуратность при нанесении на кожу пользователя. Комбинированная композиция, состоящая из частиц, может включать в себя первый порошковый компонент, включающий в себя множество частиц, в том числе крахмал или полисахарид, содержащий по меньшей мере одну гидроксильную функциональную группу, и второй порошковый компонент, включающий в себя множество частиц, в том числе линейные гидрофобные частицы целлюлозы.
Настоящее изобретение может дополнительно включать в себя способ уменьшения пыления композиции, состоящей из частиц, включающий в себя объединение первого порошкового компонента, содержащего множество частиц, в том числе крахмал или полисахарид, содержащий по меньшей мере одну гидроксильную функциональную группу, и второго порошкового компонента, содержащего множество частиц, в том числе линейные гидрофобные частицы целлюлозы, таким образом формируя комбинированную композицию, состоящую из частиц, с более низким профилем пыления, чем у композиции без второго порошкового компонента.
Наборы и упакованные продукты, включающие в себя комбинированную композицию, состоящую из частиц, могут быть включены в состав и предоставлены пользователю для нанесения и применения пользователем.
Краткое описание графических материалов
На Фиг. 1A показан вид сбоку устройства для испытания сбрасыванием. На Фиг. 1B показано измерение лабораторного стакана, используемого при испытании сбрасыванием. На Фиг. 1C показан вид сверху устройства для испытания сбрасыванием.
На Фиг. 2-7 представлены фотографии результатов испытаний, выполненных в примере 1 настоящего изобретения.
На Фиг. 2 показан лабораторный стакан, содержащий 100% талька, после испытания сбрасыванием из примера 1.
На Фиг. 3 показан лабораторный стакан, содержащий 100% кукурузного крахмала, после испытания сбрасыванием из примера 1.
На Фиг. 4 показан лабораторный стакан, содержащий 100% частиц целлюлозы, после испытания сбрасыванием из примера 1.
На Фиг. 5 показан лабораторный стакан, содержащий 50%/50% частиц целлюлозы/кукурузного крахмала, после испытания сбрасыванием из примера 1.
На Фиг. 6 показано измерение пыли для частиц малых размеров в примере 1.
На Фиг. 7 показано измерение пыли для частиц больших размеров в примере 1.
Подробное описание
Настоящее изобретение относится к компонентам и материалам для применения в порошкообразных композициях, а также к полученному комбинированному материалу, содержащему порошкообразные композиции с добавленными компонентами или материалами. Полученный комбинированный материал, состоящий из частиц, имеет пониженную склонность к высвобождению частиц в воздух во время применения («пыление», описанное ниже), а также обеспечивает более контролируемую и локализованную точность при нанесении на целевой участок.
Используемый в настоящем документе термин «частица» или «состоящий из частиц» означает небольшой локализованный объект, которому можно приписывать физические свойства, такие как объем или масса. Используемый в настоящем документе термин «порошок» применяется для обозначения композиции, включающей в себя множество «частиц», как определено в настоящем документе. Частица может быть сферической, но не обязательно должна быть сферической, она может иметь длину и ширину (или диаметр), таким образом обеспечивая аспектное соотношение более или менее 1. В некоторых аспектах частица может иметь аморфную форму.
Композиции, описанные в настоящем документе, можно использовать для нанесения на тело и, в частности, на кожу тела, такую как человеческая кожа. Человеческая кожа, для которой могут быть применены композиции, описанные в настоящем документе, включает в себя, например, кожу взрослого, кожу грудного ребенка или кожу маленького ребенка, например дошкольного возраста. Описанные в настоящем документе композиции можно использовать на коже, обладающей повышенной чувствительностью к раздражению, или на коже, обладающей пониженной чувствительностью к раздражению.
Известно, что некоторые порошки оказывают благоприятное воздействие при нанесении на кожу, например способствуя уменьшению раздражения или предотвращая сыпь или кожный зуд. В частности, в случае применения у детей считается, что на кожу грудного ребенка наносят «детскую присыпку». Однако термин «детская присыпка» не ограничивает ее применение только грудными детьми, и такие детские порошковые продукты могут наноситься на кожу детей старшего возраста или взрослых. В некоторых регионах детская присыпка может включать или состоять по существу из крахмала или полисахаридов, содержащих гидроксильные функциональные группы (такие как кукурузный крахмал), тогда как в других регионах детская присыпка может включать в себя или состоять по существу из талька, а в третьих регионах детская присыпка может включать в себя комбинации кукурузного крахмала и талька. Детская присыпка может включать в себя другие ингредиенты (называемые «дополнительными компонентами детской присыпки»), такие как ароматизаторы или отдушки, включая масла или экстракты, такие как алоэ, лаванда и ромашка, либо может включать в себя охлаждающие агенты, такие как ментил лактат и изопулегол. Другие дополнительные компоненты детской присыпки включают в себя, например, опалесцирующие агенты, в том числе соли кальция, такие как трикальцийфосфат; объемообразующие агенты, такие как стеарат магния; антиоксиданты, такие как аскорбилфосфат натрия; консерванты, такие как хлороксиленол; парабены, такие как пропилпарабен или метилпарабен, витамины, такие как витамин E; солнцезащитные агенты, такие как оксид цинка; увлажнители, такие как бетаины или глицерин; регуляторы pH, включая кислоты и цитраты; кондиционеры для ухода за кожей, такие как молочный белок, глюконат меди, аспартат магния, глюконат цинка, пантенол, токоферилацетат и пропиленгликоль; бикарбонат натрия, бисаболол, токоферол, оксид кремния; и другие материалы, которые могут быть добавлены к коммерческим порошкам. Термин «состоящий по существу из», используемый в настоящем документе со ссылкой на композицию детской присыпки, не исключает использования этих дополнительных компонентов детской присыпки. В качестве примера ароматизатор или смесь ароматизаторов может быть включена в композицию детской присыпки в количестве от около 0,01% до около 0,5% масс. композиции детской присыпки. Аналогичным образом в качестве примера oпалесцирующие агенты, такие как соли кальция, могут присутствовать в количестве от около 0,25% до около 0,75% масс. композиции детской присыпки.
TM
Детская присыпка представляет собой порошкообразную композицию, которая может быть нанесена на кожу человека и может включать в себя крахмал или полисахариды, содержащие гидроксильную функциональную группу, тальк и/или полученные из глины вещества (такие как каолин). Термин «крахмал» включает в себя полисахарид, состоящий из большого количества глюкозных остатков, соединенных гликозидными связями, включая крахмал, полученный из таких источников, как кукуруза и тапиока. Термин «кукурузный крахмал» относится к крахмалу, специально полученному из кукурузы. Кукурузный крахмал может включать в себя следовые количества минералов, таких как железо, диоксид серы, зола, и окисляющие вещества, свойственные кукурузному крахмалу. Порошок на основе кукурузного крахмала, используемый в настоящем изобретении, может иметь процентную долю влаги около 11,5% или меньше, причем около 100% частиц проходят через сито с размером ячейки 60 меш (стандарт США), более чем около 99% частиц проходят через сито с размером ячейки 100 меш, и более чем около 98% частиц проходят через сито с размером ячейки 200 меш. Подходящий кукурузный крахмал может поставляться компанией Ingredion под торговой маркой Corn Products, порошкообразный присыпочный кукурузный крахмал 034500. Для настоящей заявки, если термины «кукурузный крахмал» или «порошок на основе кукурузного крахмала» используются для описания композиции, то эта композиция состоит по существу из кукурузного крахмала (но она может включать в себя дополнительные компоненты детской присыпки, указанные выше, такие как ароматизаторы, увлажнители, соли кальция или консерванты).
Термин «тальк» или «тальковый порошок» означает природный минерал гидросиликат магния, который может быть обогащен, измельчен и обработан до получения мелкого белого порошка. Термин «тальк» или «тальковый порошок» может включать в себя минералы, такие как доломит и/или хлорит, которые по своей природе встречаются в тальке высокой чистоты. Количество дополнительных (без талька) минералов составляет около 2% масс. или меньше талькового порошка. Подходящий тальк включает в себя около 99,5% или больше частиц, проходящих через сито с размером ячейки 200 меш (стандарт США), с медианным диаметром распределения размера частиц, равным около 10,5 мкм. Подходящий тальк может быть поставлен компанией Luzenac под торговой маркой Grade 25 USP. Для настоящей заявки, когда термины «тальк» или «тальковый порошок» используются для описания композиции, такая композиция состоит по существу из талька (но она может включать в себя дополнительные компоненты детской присыпки, указанные выше, такие как ароматизатор, oпалесцирующие агенты или консерванты).
В настоящем изобретении предложены различные компоненты, которые могут быть добавлены или объединены c образованием композиций детских присыпок, а также получаемая комбинация композиций детских присыпок и таких добавленных материалов, а также способы получения и способы применения такой полученной комбинации композиций детских присыпок и добавленных материалов.
В одном конкретном варианте осуществления полученный комбинированный продукт содержит детскую присыпку, смешанную с требуемым количеством целлюлозного материала, состоящего из частиц, а в некоторых вариантах осуществления этот целлюлозный материал может представлять собой порошкообразный материал, полученный из хлопка. Детская присыпка может представлять собой порошкообразную композицию на основе кукурузного крахмала, или же она может представлять собой порошкообразный комбинированный материал на основе кукурузного крахмала/талька. Таким образом, полученный комбинированный продукт, описанный в настоящем документе, может включать в себя состоящий из частиц целлюлозный материал с порошкообразным кукурузным крахмалом, или он может включать в себя состоящий из частиц целлюлозный материал с порошкообразным кукурузным крахмалом и тальком, или он может включать в себя состоящий из частиц целлюлозный материал с порошкообразным кукурузным крахмалом и полученными из глины материалами, такими как каолин. Также могут быть включены дополнительные компоненты детской присыпки, указанные выше.
Авторами настоящего изобретения было установлено, что добавление целлюлозных материалов в состоящей из частиц или в порошкообразной форме может обеспечить значительное преимущество для детской присыпки, в частности детской присыпки, включающей в себя кукурузный крахмал или состоящей по существу из кукурузного крахмала. Комбинированный порошок может быть нанесен более точно, с меньшим риском пыления и, тем не менее, обеспечивать преимущество для кожи, такое как уменьшение раздражения, снижение вероятности сыпи или облучения и т. п. Особенно предпочтительно, чтобы целлюлозные материалы состояли из хлопка или состояли по существу из хлопка, как будет описано ниже, для поддержания низкого риска раздражения и сыпи.
Целлюлозные материалы состоят из частиц и могут представлять собой сферические, аморфные или линейные частицы или их комбинации. Используемый в настоящем документе термин «линейная частица» означает частицу, имеющую один размер (длину), который больше другого размера (например, диаметра или ширины). Линейные частицы могут быть измерены и определены по размеру путем выполнения анализа по отношению к серии сит, имеющих различные размеры ячейки в меш. Как правило, образец линейных частиц может иметь распределение размеров частиц по всему образцу. Таким образом, размеры линейных частиц, представленные в настоящем документе, выражены в виде среднего размера частиц и отражают среднюю длину частиц, содержащихся в образце. Линейная частица необязательно должна быть абсолютно прямой или иметь неизменную ширину и/или длину на всем протяжении, она может иметь некоторые нерегулярные стороны и, тем не менее, считаться по существу линейной.
Предпочтительно, средний размер линейных частиц, используемых в композициях и способах настоящего изобретения, составляет менее чем около 1000 мкм в длину, или менее чем около 700 мкм в длину, или менее чем около 500 мкм в длину, или, более предпочтительно, он варьирует в диапазоне от около 2 до около 1000 мкм, или от около 50 до около 700 мкм, или от около 100 до около 600 мкм. Ширина или диаметр линейных частиц, используемых в композициях и способах настоящего изобретения, составляет от около 1 до около 100 мкм, или от около 2 до около 50 мкм по ширине или диаметру, или от около 2 до около 40 мкм по ширине или диаметру.
Используемый в настоящем документе термин «аспектное соотношение частицы» означает отношение длины частицы к ее ширине или диаметру. Предпочтительно аспектное соотношение линейных частиц, используемых в композициях и способах, составляющих предмет настоящего изобретения, составляет от около 2 до около 20. Более предпочтительно аспектное соотношение частицы составляет от около 2 до около 15, и наиболее предпочтительно - от около 2 до около 10. Состоящие из частиц композиции, используемые в настоящем документе, могут включать в себя линейные частицы и сферические частицы в комбинации, если это необходимо.
В настоящем документе термин «целлюлоза» относится к полисахаридному материалу, состоящему из длинных неразветвленных цепей связанных глюкозных остатков.
Целлюлозные материалы, используемые в композициях и способах настоящего изобретения могут быть получены из хлопка, кукурузы, древесной и бамбуковой массы, шелка, пробковой ткани и т. п. Предпочтительно целлюлозные материалы, используемые в композициях настоящего изобретения, получают из хлопка. Целлюлозные частицы могут быть получены из волокон, извлеченных из послепроизводственных отходов, или могут быть получены из хлопка-сырца. Отходы получают из бросовых или других побочных хлопчатобумажных продуктов, например, в отраслях по производству одежды, ковров, мебели и бытовых изделий. Синтетические или регенерированные хлопчатобумажные или целлюлозные материалы также можно использовать в качестве источников для частиц целлюлозы, используемых в композициях и способах, составляющих предмет настоящего изобретения, включая гидратцеллюлозное волокно, вискозу, целлофан и другие целлюлозные материалы с одинаковым и воспроизводимым размером и распределением молекул.
Целлюлозные материалы, используемые в композициях и способах настоящего изобретения могут быть получены непосредственно из вещества растительного происхождения (называемого в настоящем документе «необработанными» частицами) или могут быть созданы из тканевых или нетканых материалов, ранее образованных из растительных или целлюлозных волокон (называемых в настоящем документе «регенерированными» частицами). Например, хлопчатобумажная ткань может быть обработана таким образом, чтобы разделить ткань на небольшие частицы и/или отрезки волокон путем разрезания хлопковых волокон с уменьшением их длины от дюймов до мкм. На рынке имеются в наличии несколько сортов этого укороченного волокна, белого, темного и неотбеленного, со средней длиной волокон, указанной выше. Укороченные волокна могут иметь по существу одинаковую длину и/или ширину или могут иметь случайные размеры.
Типичные способы механического измельчения, такие как, например, пригодные для уменьшения размера целлюлозных материалов, используемых в композициях и способах настоящего изобретения, описаны, например, в патентах США № 7,594,619 и № 6,656,487, которые включены в настоящий документ путем ссылки.
По существу, частицы целлюлозы, используемые в композициях настоящего изобретения, могут быть обработаны в соответствии с любыми известными способами. Один такой способ включает смешивание целлюлозного материала, полученного из отходов, как определено выше, с по меньшей мере одним из диспергирующих средств, добавляемых к размалываемому материалу, выбранных из группы, включающей воду, жирные кислоты, синтетические полимеры и органические растворители, и механическое измельчение смеси после перемешивания.
Другим способом получения частиц целлюлозы является замораживание целлюлозного материала, полученного из послепроизводственных отходов, при низкой температуре, а затем механическое измельчение указанного замороженного материала. Частицы целлюлозы, используемые в настоящем документе, могут быть гидрофобными или гидрофильными.
Частицы целлюлозы, используемые в композициях и способах настоящего изобретения, можно дополнительно обрабатывать гидрофобным (-ыми) агентом (-ами) с получением более гидрофобных частиц целлюлозы. Например, для обработки частиц целлюлозы можно использовать гидрофобный покрывающий агент. Гидрофобный покрывающий агент может представлять собой любой такой агент, известный специалисту в данной области. Гидрофобные покрывающие агенты вступают в химическую реакцию с частицами целлюлозы для обеспечения надежной ковалентной связи с ними и создания гидрофобных основных цепей или заместителей, которые могут обеспечивать гидрофобный внешний слой вокруг каждой отдельной частицы целлюлозы. Покрывающий агент может реагировать, например, с гидроксильными группами, имеющимися атомами кислорода, присутствующими на поверхности частицы целлюлозы, на которую наносится покрытие.
Гидрофобные агенты могут включать в себя, без ограничений, низкорастворимые в воде органические соединения, такие как металлическое мыло, например миристат металла, стеарат металла, пальмитат металла, лаурат металла или другие производные жирных кислот, известные специалисту в данной области. Другие гидрофобные агенты могут включать в себя органический воск, такой как синтетический воскообразный полиэтилен или натуральный воскообразный карнаубский воск. Гидрофобные агенты, используемые для нанесения покрытия на частицы целлюлозы, используемые в композициях и способах настоящего изобретения, могут также представлять собой длинноцепочечные жирные кислоты или сложные эфиры, такие как стеариновая кислота, олеиновая кислота, касторовая кислота, изододекан, силикон и их производные, водонерастворимые полимеры, например высокомолекулярные метилцеллюлозу и этилцеллюлозу и высокомолекулярные водонерастворимые фторполимеры и т. д., полимеризованные силоксаны или полисилоксаны с химической формулой [R2SiO]n, где R представляет собой органическую группу, такую как метил, этил или фенил, такую как диметикон, диметикон кополиол, эфир диметикона; метикон и их производные. Примеры гидрофобных линейных частиц хлопка, используемых в рамках настоящего изобретения, включают в себя, без ограничений, Cotton Fiber Flock CD60, поставляемый компанией Goonvean Fiber, и W200 и W325 White Cotton Flock, поставляемые компанией International Fiber Corporation.
Комбинированный материал, полученный в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя первый порошкообразный компонент, состоящий по существу из целлюлозного порошка, и второй порошкообразный компонент, включающий в себя детскую присыпку. Детская присыпка второго порошкообразного компонента может включать в себя или состоять по существу из крахмала (такого как кукурузный крахмал), материалов на основе глины и/или талька. Предпочтительно, чтобы средний размер частиц первого порошкообразного компонента и второго порошкообразного компонента был по существу одинаковым, то есть при смешивании первый порошкообразный компонент и второй порошкообразный компонент нелегко отделить друг от друга из-за их относительного размера.
Комбинированный материал может включать в себя любые требуемые количества первого порошкообразного компонента и второго порошкообразного компонента. Например, может быть от около 5% до около 80% первого порошкообразного материала от массы комбинированного материала, или от около 10% до около 50% первого порошкообразного материала от массы комбинированного материала, или от около 10% до около 40% первого порошкообразного материала от массы комбинированного материала, или от около 15% до около 20% первого порошкообразного материала от массы комбинированного материала. Оставшийся (-иеся) материал (-ы), образующие комбинированный материал, могут включать в себя второй порошкообразный компонент, который может включать в себя или состоять по существу из крахмала (такого как кукурузный крахмал), материалов на основе глины, талька или их комбинаций (таких как тальк и крахмал в комбинации).
Таким образом, в одном варианте осуществления комбинированный материал включает в себя первый порошкообразный компонент, включающий в себя или состоящий по существу из частиц целлюлозы, в количестве около 5-20% масс. комбинированного материала и второй порошкообразный компонент, включающий в себя или состоящий по существу из частиц крахмала, в количестве около 80-95% масс. комбинированного материала. Альтернативный комбинированный материал включает в себя первый порошкообразный компонент, включающий в себя или состоящий по существу из частиц целлюлозы, в количестве 75% масс. и второй порошкообразный компонент, включающий в себя или состоящий по существу из частиц крахмала, в количестве около 25% масс. В качестве альтернативного варианта комбинированный материал включает в себя первый порошкообразный компонент, включающий в себя или состоящий по существу из частиц целлюлозы, в количестве около 5-50% от массы комбинированного материала, второй порошкообразный компонент, включающий в себя или состоящий по существу из частиц крахмала, в количестве около 25-50% от массы комбинированного материала и необязательный третий порошкообразный компонент, включающий в себя или состоящий по существу из частиц талька, в количестве от около 25-45% от массы комбинированного материала. Как отмечалось выше, относительные процентные значения могут быть различными, при этом первый порошкообразный компонент присутствует в количестве, указанном выше, а второй порошкообразный компонент (или второй и третий порошкообразные компоненты) образует оставшуюся часть комбинированного материала.
Комбинация первого порошкообразного компонента и второго порошкообразного компонента (и необязательного третьего порошкообразного компонента) может быть равна 100% конечной композиции, или комбинация может быть равна менее 100% общей композиции, если в состав конечной комбинированной композиции, состоящей из частиц, включены дополнительные компоненты детской присыпки, такие как ароматизаторы, красители, консерванты, витамины, красители, увлажнители, умягчители или другие добавки. Например, комбинированная композиция, состоящая из частиц, может включать в себя первый порошкообразный компонент и второй порошкообразный компонент, и необязательно третий порошкообразный компонент в количестве, составляющем от около 95% до около 99,99% от массы комбинированной композиции, состоящей из частиц, при этом оставшиеся 0,01-5% комбинированной композиции, состоящей из частиц, включают в себя дополнительные компоненты детской присыпки, такие как добавленные витамины, ароматизаторы, красители или другие добавки, по отдельности или в комбинации с другими дополнительными компонентами детской присыпки. В некоторых случаях количество дополнительных компонентов детской присыпки может достигать 10% от массы конечной композиции, или может составлять около 0,01-5% от массы конечной композиции, или может составлять около 0,1-2% от массы конечной композиции.
Желательно, чтобы в полученном комбинированном материале было как можно меньше воды или водного материала, насколько это практически возможно, исходя из предположения, что некоторые порошкообразные материалы могут по своей природе поглощать влагу. Желательно, чтобы полученный комбинированный материал содержал менее 1% от объема водного материала или менее 0,1% от объема водного материала, такого как вода.
Заявитель обнаружил, что введение это целлюлозного порошкового материала в композицию на основе порошкообразного кукурузного крахмала обеспечивает преимущества, включая, например, снижение количества частиц пыли в воздухе и более адресную доставку комбинированной композиции. В качестве примера следует отметить, что введение около 50% целлюлозного порошка в композицию на основе порошкообразного кукурузного крахмала снижает количество частиц пыли, находящейся в воздухе, композиции на основе только кукурузного крахмала на около 140%. Кроме того, заявитель обнаружил снижение количества частиц пыли в воздухе при замене кукурузного крахмала и талька целлюлозным порошком по принципу «один за один». По сравнению с самой композицией на основе кукурузного крахмала, включение в нее целлюлозного порошка снижает количество частиц пыли в воздухе на около 340%. По сравнению с композицией на основе одного талька включение в нее целлюлозного порошка снижает количество частиц пыли в воздухе на около 1650%. Другие преимущества и уровни приведены в примерах ниже.
Однако заявителем неожиданно было обнаружено, что включение частиц целлюлозы в композицию, состоящую по существу из талькового порошка, не обязательно влияет на уменьшение количества пылевых частиц при добавлении целлюлозы в определенных количествах. Это будет более подробно описано ниже в примерах, но свидетельствует о том, что включение частиц целлюлозы в любую порошкообразную композицию само по себе не приводит к уменьшению количества частиц пыли в воздухе во время применения. Кроме того, очевидно, что добавление определенных дозировок целлюлозы в композиции оказывает различное действие в зависимости от количества целлюлозы и типа других компонентов в композиции. Например, в то время как целлюлоза в композиции на основе кукурузного крахмала обеспечивает преимущество при различных испытываемых дозировках, она фактически обеспечивала увеличение преимуществ при добавлении в более низких количествах. При добавлении к композициям на основе талька преимущество возрастало по мере увеличения количества целлюлозы, но, как только количество целлюлозы достигало определенного уровня (50%), преимущество не наблюдали, а пыление увеличивалось. Таким образом, авторы настоящего изобретения обнаружили неожиданное и непредвиденное преимущество при добавлении целлюлозы к композициям, включающим в себя кукурузный крахмал, причем преимущество не наблюдается само по себе в каждой порошкообразной композиции.
Комбинированные материалы, составляющие предмет настоящего изобретения, должны включать в себя по меньшей мере первую порошкообразную композицию, включающую в себя частицы целлюлозы, и вторую порошкообразную композицию, состоящую по существу из крахмала или любых полисахаридов, содержащих гидроксильные функциональные группы (такие как кукурузный крахмал), и может необязательно включать в себя третью порошкообразную композицию, состоящую по существу из компонентов талька или компонентов на основе глины.
Комбинированный порошкообразный материал может быть получен любыми желаемыми способами, в том числе, например, простым смешиванием путем объединения материалов в контейнере и перемешивания или встряхивания для объединения материалов. Можно использовать другое оборудование для смешивания материалов, в том числе, например, с помощью ротационного порционного смесителя, V-образного конусного смесителя, смесителя с псевдоожиженным слоем, ленты, ленточной, лопастной и лемешной мешалки, смесителей непрерывного действия и т. п. Если включены влажные ингредиенты, они могут быть введены в смеситель посредством впрыскивания до, во время или после смешивания сухих (порошкообразных) компонентов. После смешивания необходимо по существу однородное распределение первого порошкообразного компонента и второго порошкообразного компонента, как описано выше.
Комбинированный материал, описанный в настоящем документе, может быть использован путем непосредственного или косвенного нанесения комбинированного материала на кожу человека, включая, например, кожу взрослого человека, младенца или ребенка. Комбинированный материал может быть нанесен на любую желаемую область кожи и может оставаться на месте после нанесения или может быть распределен по коже посредством растирания или иного вида массажа после нанесения. В некоторых вариантах осуществления комбинированный материал может быть нанесен на аппликатор, который может представлять собой тканевый аппликатор, ватную палочку или салфетку, или в некоторых случаях может представлять собой руку пользователя, а затем наноситься на целевую область кожи. Комбинированные материалы в настоящем документе эффективны для управления точностью и тщательностью нанесения на целевой участок при насыпании или дозировании порошка из упаковки (например, «пылением»). Дополнительно комбинированные материалы в настоящем документе вызывают низкое раздражение кожи и могут использоваться на чувствительных поверхностях кожи, таких как завернутая в пеленку часть тела грудного ребенка.
В некоторых случаях комбинация целлюлозного порошка и второго (или, необязательно, третьего) порошкообразного материала может улучшить поглощение влаги и/или поглощение масла при использовании. Некоторые целлюлозные материалы, такие как, например, хлопок, как описано выше, имеют липофильные и гидрофильные свойства, поэтому абсорбция одного или обоих из воды и масла может быть улучшена с помощью настоящего изобретения.
Настоящее изобретение включает в себя упаковку или набор, содержащий первый порошкообразный материал, включающий в себя или состоящий по существу из целлюлозных материалов, и второй порошкообразный материал, включающий в себя или состоящий по существу из крахмала, такого как кукурузный крахмал. Упаковка или набор содержит знаки, указывающие на источник материалов и их количества. Упаковка может дополнительно содержать третий порошкообразный материал, включающий в себя или состоящий по существу из талька. Упаковка может содержать частично открытую или щелевую крышку, позволяющую насыпать или дозировать комбинированный порошкообразный материал на целевой участок.
Примеры
Приведенные ниже примеры не имеют ограничительного характера, а иллюстрируют различные варианты осуществления настоящего изобретения.
Пример 1. Испытание пыления в воздухе сбрасыванием
При использовании испытания сбрасыванием, как показано на Фиг. 1A-1C, измеряли количество находящихся в воздухе частиц, высвобождаемых в воздух после сбрасывания порошковой композиции. Это делалось в целях определения объема частиц, высвобождавшихся в воздух после насыпания различных порошковых композиций, а также для определения времени и величины оседания после завершения сбрасывания. Предполагается, что меньшее пыление и более быстрое оседание обеспечат возможность более управляемого нанесения порошкообразного материала на целевой участок, такой как кожа пользователя. Были испытаны различные композиции, в том числе целлюлозный порошок, порошок кукурузного крахмала, тальковый порошок и их комбинации.
При проведении этого эксперимента использовали штатив для удержания стержня с мерной ложкой (одна чайная ложка) в фиксированном месте непосредственно над открытым и чистым лабораторным стаканом. См. Фиг. 1A, 1B и 1C. Измеренная высота ложки, равная 31,8 сантиметра (12,5 дюйма) от поверхности, оставалась постоянной на протяжении всего эксперимента. Количества каждого образца измеряли равными по объему (хотя вес каждого образца регистрировали в информационных целях). При подготовке образца стержень извлекали, заполняли доверху и выравнивали с помощью шпателя с прямой кромкой, чтобы обеспечить одинаковый объем. После заполнения стержень помещали в зажим, чтобы обеспечить его удержание на фиксированном расстоянии от поверхности. Непосредственно перед лабораторным стаканом был помещен прибор контроля качества воздуха Dylos DC1100 PRO.
Прибор контроля качества воздуха был включен и переведен в непрерывный режим. Перед сбрасыванием в лабораторный стакан для каждого образца подсчитывали количество частиц при базовом уровне. Базовый уровень дает количество частиц, присутствующих в окружающей среде до введения образца. Его определяли, чтобы обеспечить одинаковое состояние окружающего воздуха для каждого образца (измерения базового уровня не были включены в анализ данных). После регистрации базового уровня стержень вручную поворачивали в правую сторону, что обеспечить возможность сбрасывания образца прямо в лабораторный стакан с минимальным прикладываемым усилием. Для этих целей величину силы, необходимой для ручного поворота стержня вправо, можно считать приблизительноравной для каждого испытываемого образца. Основной силой, воздействующей на каждый образец, является сила тяжести. Цель заключалась в том, чтобы обеспечить простые испытания сбрасыванием, как можно более близкие к свободному падению. Разумеется, следует понимать, что для того, чтобы повернуть образец, требуется некоторое минимальное усилие.
Сразу после поворота стержня и сброса продукта запускали таймер. Измерения частиц проводили каждые 15 секунд в течение двух минут. Спустя две минуты прибор контроля выключали, извлекали из области измерений и дважды обдавали струей из баллончика со сжатым воздухом, чтобы очистить от любых частиц, которые могли осесть в любых отверстиях сзади. Спустя две минуты фотографировали лабораторный стакан, чтобы способствовать визуальному наблюдению различий в количестве пыли, производимой каждым образцом. Это показывает не только величину пыления на боковых сторонах лабораторного стакана, но и высоту пыления, которая была достигнута вследствие воздействия, оказанного образцом после сбрасывания. Этот эксперимент повторяли три раза для каждого образца.
Испытывали пять порошкообразных образцов. Образец 1 представлял собой порошок на основе 100%-го кукурузного крахмала (кукурузный крахмал 034500, поставляемый компанией Ingredion), при этом кукурузный крахмал имел размер частиц не более 250 мкм (причем 100% проходило через фильтр с размером ячейки 60 меш). Образец 2 представлял собой 100%-й тальковый порошок Grade 25 USP, поставляемый компанией Luzenac (причем около 98,5% проходило через фильтр с размером ячейки 74 мкм (200 меш), около 99,7% проходило через фильтр с размером ячейки 149 мкм (100 меш) и 100% проходило через фильтр с размером ячейки 250 мкм (60 меш)). Образец 3 представлял собой 100%-й целлюлозный порошок W325J (белый хлопковый очес), имеющий средний размер частиц 44,04 мкм в диаметре и 80,20 мкм в длину. Образец 4 представлял собой смесь 50/50 порошка на основе кукурузного крахмала и целлюлозного порошка W325J. Образец 5 представлял собой смесь 50/50 талькового порошка и целлюлозного порошка W325J. Типичное изображение, полученное для 100%-го талька после испытания сбрасыванием, показано на Фиг. 2. Типичное изображение, полученное для 100%-го кукурузного крахмала после испытания сбрасыванием, показано на Фиг. 3. Типичное изображение, полученное для частиц 100%-й целлюлозы после испытания сбрасыванием, показано на Фиг. 4. Типичное изображение, полученное для смеси частиц целлюлозы/кукурузного крахмала в соотношении 50%/50% после испытания сбрасыванием, показано на Фиг. 5.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Эксперимент проводили три раза для каждого образца. Для каждого прогона испытания сбрасыванием взвешивали свежий материал и использовали новый лабораторный стакан. Прибор контроля качества воздуха применяли для измерения количества частиц как меньшего размера (> 0,5 мкм/0,03 м ((> 0,5 мкм/фт)), так и большего размера (> 2,5 мкм/0,03 м ((> 2,5 мкм/фт)). Значения, показанные на приборе контроля и зарегистрированные в ходе эксперимента, характерны для частиц, присутствующих в 0,0003 м (0,01 фт) отобранного воздуха. Например, данные, полученные для измерения базового уровня в ходе испытания 1 100%-го кукурузного крахмала, могут быть описаны следующим образом: количество небольших частиц 272 означает наличие 272 частиц, равных или превышающих 0,5 микрометра на 0,0003 м (0,01 кубического фута) воздуха, или 272 000 частиц на 0,03 м (кубический фут). Количество частиц 3 означает наличие 3 частиц, превышающих или равных 2,5 микрометра на 0,0003 м (0,01 кубического фута) воздуха или 3000 частиц на 0,03 м(кубический фут).
При включении прибор контроля автоматически переходит в непрерывный режим, который непрерывно выполняет измерения до выключения. Данный режим использовался для этих экспериментов.
3
В приведенной ниже таблице показаны измерения количеств небольших частиц, усредненные для каждого 15-секундного момента времени, при этом каждое из трех испытаний было усреднено ниже. Каждый общий средний показатель представляет собой среднее число частиц на 0,0003 м (0,01 кубического фута) для всех трех испытаний. Измерение базового уровня (T=0) не включено в общий средний показатель.
Таблица 1. Измерения количества небольших частиц
<b>Время (с)</b>
<b>100% кукурузного крахмала</b>
<b>100% талька</b>
<b>100% целлюлозного порошка</b>
<b>50/50 кукурузного крахмала/</b><b>целлюлозы</b>
<b>50/50 талька/</b><b>целлюлозы</b>
<b>0</b>
255
300
300
236
299
<b>15</b>
2747
12 048
488
1210
15 602
<b>30</b>
2842
12 432
556
1572
19 130
<b>45</b>
2731
12 525
591
1614
21 593
<b>60</b>
2156
12 856
584
1691
21 114
<b>75</b>
739
4411
358
944
11 277
<b>90</b>
345
2096
277
436
4852
<b>105</b>
256
1096
238
308
1492
<b>120</b>
236
472
238
229
746
<b>Общий средний показатель</b>
<b>1507</b>
<b>7242</b>
<b>416</b>
<b>1001</b>
<b>11 976</b>
Тенденции в виде линейных графиков для измерений приведены на Фиг. 6 (количество частиц небольшого размера) и на Фиг. 7 (количество частиц большого размера). Эти данные свидетельствуют о том, что результаты измерений для частиц больших и малых размеров были согласованы между различными образцами.
Кукурузный крахмал создает пыление в 3,4 раза большее, чем частицы самой целлюлозы, при этом кукурузный крахмал также производит в около 1,4 раза больше частиц пыли, чем смесь частиц кукурузного крахмала и целлюлозы в соотношении 50/50. Тальк сам по себе создает пыление в 16,5 раза большее, чем частицы одной целлюлозы, при этом тальк производит примерно в 4,9 раза больше пылевых частиц, чем один кукурузный крахмал. Кроме того, один тальк производит в около 6,9 раза больше пылевых частиц, чем смесь частиц кукурузного крахмала и целлюлозы в соотношении 50/50.
Неожиданно было обнаружено, что смесь частиц талька и целлюлозных частиц в соотношении 50/50 создавала более высокую степень пыления частиц, чем тальковый порошок сам по себе. Сравнивая пыление, создаваемое отдельными компонентами, можно видеть, что целлюлозный порошок сам по себе отличается наименьшей величиной пыления, а за ним следует кукурузный крахмал. При объединении частиц целлюлозы и кукурузного крахмала в результате был улучшен профиль пыления смеси. Однако при объединении в смесь частиц талька и целлюлозы имел место другой эффект: включение частиц целлюлозы в тальковый порошок фактически обеспечивало более высокий профиль пыления частиц. Таким образом, нельзя просто сказать, что включение частиц целлюлозы в композицию обязательно приведет к уменьшению ее профиля пыления. К существенному уменьшению пыления частиц приводит, скорее, комбинация частиц целлюлозы и кукурузного крахмала.
Аналогичным образом измеряли также высоту частиц, прилипших к боковым стенкам лабораторного стакана, чтобы получить представление о размерах пылевого шлейфа, который генерируется при сбрасывании. Сброшенный порошок частиц целлюлозы сам по себе достигал высоты в 0,64 см (0,25 дюйма) в лабораторном стакане (Фиг. 4). Кукурузный крахмал сам по себе демонстрировал высоту пыления 3,18 см (1,25 дюйма) в лабораторном стакане (Фиг. 3), в то время как кукурузный крахмал в комбинации с целлюлозными частицами демонстрировал высоту 1,5 см (0,60 дюйма). Таким образом, комбинация частиц целлюлозы и кукурузного крахмала была эффективной при снижении высоты пылевого шлейфа.
И в этом случае, однако, неожиданно было обнаружено, что комбинация частиц целлюлозы и талька снова приводила к более высокому пылевому шлейфу, чем тальк сам по себе. Тальк сам по себе достигал высоты 5,1 см (2,0 дюйма), в то время как комбинация талька/целлюлозы фактически демонстрировала пылевой шлейф, превышающий размер лабораторного стакана. Согласно распространенному мнению, высокое пыление талька должно было уменьшиться при добавлении частиц целлюлозы, однако комбинационный эффект показал большее пыление, чем тальк сам по себе. Это результат вновь указывает на то, что включение частиц целлюлозы самих по себе в любой порошкообразный материал не обязательно уменьшает его профиль пыления.
Пример 2. Пыление при меньших уровнях целлюлозы
3
Композиции, содержащие меньшие уровни целлюлозного материала, испытывали с использованием того же способа, описанного выше в примере 1, с тем же целлюлозным порошком W325J (белый хлопковый очес) и аналогичными материалами - тальком и кукурузным крахмалом. Испытания проводили с использованием композиций, которые вручную смешивали в лабораторном стакане при помощи шпателя, в следующих соотношениях: 10% целлюлозы и 90% кукурузного крахмала, 20% целлюлозы и 80% кукурузного крахмала, 10% целлюлозы и 90% талька, 20% целлюлозы и 80% талька, и 5% целлюлозы и 95% кукурузного крахмала. В таблице 2 ниже показаны измерения количества небольших частиц, усредненные для каждого 15-секундного момента времени, при этом каждое из трех испытаний было усреднено ниже. В таблице 3 показаны измерения количества больших частиц. Каждый общий средний показатель представляет собой среднее число частиц на 0,0003 м (0,01 кубического фута) для всех трех испытаний. Измерение базового уровня (T=0) не включено в общий средний показатель.
Таблица 2. Измерения количества небольших частиц
<b>Время (с)</b>
<b>10% целлюлозы - 90% кукурузного крахмала</b>
<b>20% целлюлозы - 80% кукурузного крахмала</b>
<b>10% целлюлозы - 90% талька</b>
<b>20% целлюлозы - 80% талька</b>
<b>5% целлюлозы и 95% талька</b>
<b>0</b>
821
692
879,3333
434,6667
1323
<b>15</b>
1219,333
1246,333
3459,333
1369
1440,666667
<b>30</b>
1429,333
1348,667
4096,333
1513,333
1449,333333
<b>45</b>
1438
1355
4167
1514,667
1483,666667
<b>60</b>
1442,333
1163,667
3450,333
1327,333
1461
<b>75</b>
942
737,3333
1279,333
468,3333
1378,333333
<b>90</b>
813
695,3333
904,3333
429
1368,333333
<b>105</b>
789
669,6667
814
422,3333
1355,666667
<b>120</b>
780,6667
669,3333
800,3333
416,6667
1327,333333
<b>Общий средний показатель</b>
1106,70821
985,6667
2371,375
932,5833
1408,042
Таблица 3. Измерения количества частиц большего размера
<b>Время (с)</b>
<b>10% целлюлозы - 90% кукурузного крахмала</b>
<b>10% целлюлозы - 90% талька</b>
<b>20% целлюлозы - 80% кукурузного крахмала</b>
<b>20% целлюлозы - 80% талька</b>
<b>5% целлюлозы и 95% талька</b>
<b>0</b>
92,66667
89,66667
68,33333
41
133,3333333
<b>15</b>
440,6667
2492
483,3333
736
228
<b>30</b>
578,3333
2996,333
573,3333
829,3333
243,3333333
<b>45</b>
593,6667
3015,333
576
834,3333
271
<b>60</b>
582,3333
925,3333
426,3333
699
245,6666667
<b>75</b>
198,6667
344,3333
106,6667
75,33333
176,3333333
<b>90</b>
104,3333
158,6667
68,66667
53,33333
158,6666667
<b>105</b>
93
102
62
45
140
<b>120</b>
85,66667
98,33333
62,33333
43,33333
129,3333333
<b>Общий средний показатель</b>
334,583
1266,542
294,83
414,458
199,041
Поскольку базовый уровень для переносимых в воздухе частиц был различным для различных соотношений, испытывавшихся выше, измеряли процентное увеличение/уменьшение частиц. Это процентное изменение отражает более понятное и точное сравнение различных испытываемых соотношений. Результаты представлены в таблицах 4 и 5 ниже.
Таблица 4. Процентное увеличение для измерения количества небольших частиц
<b>%-е увеличение пыления небольших частиц</b>
<b>10% целлюлозы - 90% кукурузного крахмала</b>
<b>20% целлюлозы - 80% кукурузного крахмала</b>
<b>10% целлюлозы - 90% талька</b>
<b>20% целлюлозы - 80% талька</b>
<b>5% целлюлозы и 95% талька</b>
<b>0-15</b>
48,52
80,11
293,40
214,95
8,89
<b>15-30</b>
74,10
94,89
365,85
248,16
9,55
<b>30-45</b>
75,15
95,81
373,88
248,47
12,14
<b>45-60</b>
75,68
68,16
292,38
205,37
10,43
<b>60-75</b>
14,74
6,55
45,49
7,75
4,18
<b>75-90</b>
0,97
0,48
2,84
1,30
3,43
<b>90-105</b>
3,90
3,23
7,43
2,84
2,47
<b>105-120</b>
4,91
3,28
8,98
4,14
0,33
<b>Средн.</b>
37,25
44,06
173,78
116,62
7,30
Таблица 5. Измерения количества частиц большего размера
<b>%-е увеличение пыления частиц большего размера</b>
<b>10% целлюлозы - 90% кукурузного крахмала</b>
<b>10% целлюлозы - 90% талька</b>
<b>20% целлюлозы - 80% кукурузного крахмала</b>
<b>20% целлюлозы - 80% талька</b>
<b>5% целлюлозы и 95% талька</b>
<b>0-15</b>
375,54
2679,18
607,32
1695,12
71
<b>15-30</b>
524,10
3241,64
739,02
1922,76
82,5
<b>30-45</b>
540,65
3262,83
742,93
1934,96
103,25
<b>45-60</b>
528,42
931,97
523,90
1604,88
84,25
<b>60-75</b>
114,39
284,01
56,098
83,74
32,25
<b>75-90</b>
12,59
76,95
0,49
30,08
19
<b>90-105</b>
0,36
13,75
9,27
9,76
5
<b>105-120</b>
7,55
9,67
8,78
5,69
-3
<b>Средн.</b>
262,95
1312,5
335,98
910,87
56,75
В связи с изменением измеряемого базового уровня в различных измерительных точках для различных соотношений композиций данные нормализовали с использованием процентного увеличения количества частиц, переносимых воздухом. Для меньших частиц можно заметить, что 10% хлопка с кукурузным крахмалом создавали пыление в около 4,5 раза меньше, чем 10% хлопка с тальком. В то же время композиция, включающая 20% хлопка с кукурузным крахмалом, создавала пыление в около 2,5 раза меньше, чем 20% хлопка с тальком.
Было отмечено, что по мере увеличения процентного содержания целлюлозы в композиции, содержащей тальк, пыление уменьшается, однако неожиданно стало понятно, что по мере уменьшения доли хлопка в композиции кукурузного крахмала итоговое свойство пыления также уменьшается. Как можно видеть, в то время как композиция, включающая 10%-20% целлюлозы (с кукурузным крахмалом), полезна для уменьшения пыления, по мере того как количество целлюлозы добавляется к композиции, содержащей кукурузный крахмал, пыление уменьшается еще больше. Этот результат оказался неожиданным и свидетельствует о том, что простое добавление целлюлозы не обеспечивает линейного уменьшения пыления. Таким образом, нельзя сказать, что простое добавление компонента целлюлозы уменьшает пыление одинаковым образом в каждой композиции.
Исходя из различных испытаний, проведенных авторами изобретения, включение целлюлозы в композицию, содержащую кукурузный крахмал, обеспечивает преимущество в отношении уменьшения пыления и, таким образом, более целенаправленное нанесение композиции, но преимущество, связанное с добавлением целлюлозы, не обязательно оказывается таким же при использовании в другой композиции, такой как композиция, содержащая тальк. Кроме того, хотя можно видеть, что добавление большего количества целлюлозы (от 10 до 20%) в композицию талька уменьшает пыление, противоположное справедливо в отношении композиции, содержащей кукурузный крахмал, в которой снижение уровня целлюлозы от 20 до 10 и до 5% фактически уменьшало пыление в большей степени. Кроме того, было отмечено, что композиция целлюлозы/кукурузного крахмала в соотношении 5%/95% обеспечивает при нанесении приятное ощущение для кожи, причем комкование или агрегация компонентов на коже минимальны.
Композиция, включающая в себя целлюлозу в количестве 5%, 10% и 20% в композиции, содержащей кукурузный крахмал, дает преимущество, которое было неожиданным для настоящего изобретения. Этот результат в сочетании с результатами, показанными в примере 1, демонстрирует неожиданный эффект при добавлении в композиции, содержащие кукурузный крахмал, различных количеств целлюлозы.