水不稳定性泡沫组合物 【技术领域】
本发明涉及包括聚合材料和活性成分,如洗涤剂成分的泡沫组分,这些成分将被输送给水环境。本发明还涉及含有该泡沫组分的组合物和用于制备泡沫组分的方法。
【发明背景】
组合物如清洁产品,个人护理产品,化妆品和药物经常包括活性成分,这些活性成分要被输送到水中或要求在水性条件下具有活性,但它们对于储存过程中的湿气、温度变化、光和/或空气敏感。还有,这些组合物常常含有相互反应的成分。因此,这些活性成分常通过涂层剂或包囊剂保护以不受彼此的影响或彼此分开。例如用于洗涤剂的酶常常与碱性或酸性物质、漂白剂、湿气和光不相容,因此被涂覆以保护它们。因为活性成分通常需要送至水性条件中,所以需要选择涂层材料以使得涂层和活性物质充分溶解或分散在水中。例如许多酶包覆有水溶性涂层如淀粉基材料。
与许多固体成分,尤其酶有关的另一问题是它们趋向于在处理过程中由于物理力而形成粉尘。这不仅产生了废品,而且粉尘还能够导致卫生和健康问题。再有,各成分的涂层能够一定程度地改进该问题。与许多包覆颗粒有关的问题是它们不总是在处理过程中表现出充分的抗冲击性。因此,即使当处理包囊化酶颗粒时,也形成了导致健康和卫生问题的粉尘。与许多液体成分有关的问题是相分离,与固体组合物中的液体有关的问题是产物的凝胶化,液体的迁移或“渗出”。
发明人现在已经发现了保护活性物质和在水性条件下输送活性物质的改进方法。他们发现,当使用包括聚合材料和活性物质的特定泡沫组分时,获得了活性物质的有效输送和活性物质的保护,不仅可抵抗空气水分和化学反应,而且可抵抗物理力。发现该泡沫组分在正常湿度储存条件下是空气稳定的,却是水不稳定的,如此以输送活性物质,尤其在水中崩解或溶解的组分,如此以输送活性物质。
泡沫组分可用于任何产品,尤其可用于清洁产品,药品,个人护理产品,化妆品和织物护理产品。发现这些泡沫是非常耐冲击的,因此导致了在处理过程中捣碎(braking-up)或磨耗的减少以及粉末形成的减少。包括液体成分的泡沫组分导致凝胶化减少,迁移和相分离减少。因此能够获得更安全和更有效处理地具有例如酶的泡沫组分。
混入液体成分的泡沫组分提供了处理所述液体的适宜方式,而不需单独的容器。
发明概述
本发明涉及包括聚合材料和活性成分的混合物的泡沫组分,优选在水环境中具有活性,该泡沫组分在与空气接触时稳定和在与水接触时不稳定。
泡沫组分优选在与水接触时释放活性成分或其一部分,组分在与水接触时优选部分或完全崩解,分散,变性和/或溶解。
泡沫组分优选是柔性泡沫组分。
优选活性成分是清洁活性物质,个人护理或化妆活性物质或药物活性物质。泡沫组分还可以含有活性成分的混合物,它尤其可用于改进能够相互反应的活性成分的储存。通过使用泡沫组分,能够使这些成分在释放至水性条件下才反应,或彼此反应。
泡沫组分可以优选以能够在组合物中引入的颗粒的形式存在;或者以薄片的形式存在,优选它能够形成能用作组合物的保护涂层的泡沫薄片;或者以固体物体的形式存在,如片、球体、块或容易处理的其它形状。
本发明还涉及用于制备泡沫组分和包括该泡沫组分的组合物的方法。
本发明还涉及根据本发明的泡沫组分用于将活性成分输送至水环境的用途,优选活性成分是洗涤剂活性成分和水环境是洗涤水。泡沫组分能够使得活性成分至水环境的释放延缓。本发明还涉及根据本发明的泡沫组分用于在组合物,优选洗涤剂组合物中引入酶的用途。
详细描述
泡沫组分
本发明的泡沫组分包括聚合材料和活性成分。泡沫组分具有由聚合材料或其一部分,以及任选的其它材料形成的基质。基质优选形成了开放和/或封闭泡孔的互联网络,尤其形成了开放和/或封闭泡孔的边和面的固体支架或板块(struts or plate)的网络。在泡孔内部的空隙能够含有部分活性成分和/或气体,如空气。
可以充分、均匀地混合聚合材料和活性成分,在这一情况下,获得了所谓的单相泡沫组分,其具有均一的物理和化学性能。然而,可以优选的是,获得了多相泡沫组分,从而在微结构水平上,一种或多种活性成分在组分的一个区域的存在量低于或高于该组分的另一区域,和因此低于或高于通过充分混合获得的平均值。
当在这里使用时,“空气稳定”或“在接触空气时稳定”意思是当接触空气时泡沫组分的总体积基本保持相同。这尤其意味着,当在控制的环境条件下(湿度=RH60%,温度25℃)的恒温箱中于开放烧杯(9cm直径;没有任何保护屏障)中储存24小时时,这里的泡沫组分优选保持其总体积的75-125%,或甚至90-110%,或甚至95-100%。优选的是,在其中湿度是80%的上述储存条件下,泡沫组分保持其总体积的75-125%,或甚至90-110%,或甚至95-100%。
总体积变化能够通过任何普通方法来测量。尤其有用的是数字图象记录仪系统,它含有联结至个人电脑的数字摄像机,电脑本身装有校正的图象分析软件。获取泡沫组分的1cm3样品,引入到具有9cm直径的开放式烧杯中并在以上条件下储存24小时。在24小时后,用图象分析记录仪系统测量所有三维尺寸。各样品重复测量三次,和平均总体积变化按%计算。
优选的是,当以2000微米或2000微米以下的平均粒度的颗粒形式存在时,泡沫组分应使得这些泡沫组分颗粒还保持其总体积的75-125%,或甚至90-110%,或甚至95-100%。这例如能够通过将20克泡沫组分颗粒,或者包括多于500个颗粒的重量放入具有9cm直径的量杯中来测量。轻轻敲打烧杯底部,直到泡沫组分颗粒以具有水平顶面的稳定位置自发重排为止。测量体积。然后将具有泡沫组分颗粒的开放烧杯放入恒温箱中达24小时,设定所需的%RH和温度。测量24小时后的总体积和按%计算总体积的变化。
本发明的泡沫组分当接触水时不稳定。这种情况的出现使得存在于泡沫组分中的活性成分或其部分被输送至水中。优选的是,泡沫组分或其一部分在水中变性,崩解,优选分散或溶解。可以优选的是,活性成分被快速输送,和泡沫组分应使得泡沫组分的聚合材料快速分散或溶解,优选聚合材料的至少10wt%,更优选至少30wt%,或甚至至少50wt%,或甚至至少70wt%,或甚至至少90wt%(以1wt%浓度引入水中)在使泡沫组分与水接触之后30分钟内溶解或分散。甚至可以优选的是,这发生在泡沫组分与水接触之后的20分钟或甚至10分钟或甚至5分钟内。溶解或分散能够通过下文用于测量聚合物的溶解和分散所述的方法来测量。
优选的是,水不稳定泡沫组分应使得泡沫组分的总体积改变,优选降低至少10%,与初始总体积相比。该体积例如能够在把1cm3的泡沫组分加入到100ml的软化水中并以200rpm的速度在25℃的温度下搅拌5分钟的时候来测定。优选的是,总体积的变化,或优选降低是至少20%,或甚至至少40%,或甚至至少60%,或甚至至少90%,甚至约100%,例如,因为可以优选基本整个泡沫组分被快速崩解,分散或溶解至水中。
这能够通过使用本领域中已知的任何方法来测量,尤其用如下所示的方法(双浸工艺):
获取1cm3的泡沫组分,并引入装有50ml±0.1ml的有机惰性溶剂的100ml微量容量量筒中。例如使用丙酮,当发现没有变性和/或不与泡沫组分中的聚合材料相互作用时,例如当这是PVA时。其它中性有机介质能够根据研究中的泡沫的性质使用;惰性溶剂应使得泡沫组分基本不被该溶剂溶解,分散,崩解或变性。
量筒是气封的和静置1分钟,使得溶剂渗透整个泡沫样品。测量体积变化和作为泡沫样品的初始体积Vi。然后从溶剂中取出泡沫样品,并在空气中干燥,以使溶剂蒸发。
然后将泡沫样品放入含有100ml软化水的250ml烧杯中,在25℃和用磁力搅拌器在200rpm的搅拌下保持5分钟。用60mm筛网铜过滤器过滤保留的泡沫组分样品,并以能够除去残余水的温度和时间在烘箱中放置。在量筒中再次引入干燥的剩余泡沫组分,其中的丙酮体积重新调节至50ml。
监测总体积的增加并作为泡沫样品的最终体积Vf。泡沫样品的总体积下降ΔV则是:%ΔV=VfVi*100]]>
泡沫组分优选具有0.01-0.95,更优选0.05-0.9或甚至0.1-0.8或甚至0.3-0.7的相对密度*泡沫。相对密度是泡沫组分的密度与用于形成该泡沫组分的所有本体材料的分密度总和的比率,如下所述:ρfoam*=ρfoamρbulk=ρfoamΣi=1i=nχiρi]]>
其中ρ是密度,和χi是在泡沫组分中材料i的体积分数。
优选的是,泡沫组分是柔性泡沫组分。尤其,这意味着,柔性泡沫组分可逆地变形,吸收冲击或力的能量,使得在施加于组分上的物质力量吸取后泡沫组分基本保持其初始总体积。
尤其,这意味着,当具有特定长度,例如1cm的截面的泡沫组分样品用沿该截面轴向施加的静力压缩时,在力除去后该长度的变化是初始长度的至少90%-110%,其中静力是可变的,但至少等于两倍大气压。这例如能够通过使用Perkin-Elmer DMA 7e设备来测量。
同样,泡沫组分优选柔韧至这样一种程度,当用沿截面的轴向施加的静力拉伸具有特定长度,例如1cm的截面的泡沫组分样品时,在力去除后该长度的变化是初始长度的至少90-110%,其中静力是可变的,但至少等于两倍大气压。这例如能够通过使用Perkin-Elmer DMA7e设备来测量。
这里的泡沫组分的柔性还能够通过杨氏或弹性模量来反映,它们能够从本领域中已知的应变或应力机械试验来计算,例如能够按照生产商的实验操作程序使用Perkin-Elmer DMA 7e设备进行。例如,在用该设备的测试中能够使用1cm3的泡沫组分。
尤其,当使用该设备时,沿1cm3泡沫组分的截面的轴向施加的静力逐渐增加,直到截面方向中的组分的变形是70%为止。然后,除去该力,测量在截面方向中泡沫组分的最终变形。优选的是,在该实验后截面的该长度优选是截面初始长度的90-110%,优选95-105%或甚至98-100%。
泡沫组分这里优选具有低于10GN.m-2,甚至更优选低于1GN.m-2的弹性模量或杨氏模量,用Perkin-Elmer DMA 7e设备测量。优选的是,聚合组分具有高于2%,和优选高于15%或甚至高于50%的相对屈服应变,用Perkin-Elmer DMA 7e设备测量。(在本测量中,屈服应变是其中组分变形达到不可逆的泡沫组分的极限变形)。
弹性模量或杨氏模量涉及相对密度,即:E*ES≈(ρ*ρS)2,]]>
其中ρ*和ρs如以上所定义和E*是泡沫组分的杨氏模量,和Es是聚合材料的杨氏模量。这意味着,具有高Es的、即使僵硬的聚合材料也能够被制成相对柔性的泡沫,通过改变它的密度,尤其通过在泡沫制备工艺中引入更多气体或通过以调节水平使用添加剂,如增塑剂。
泡沫组分优选包括至少1wt%,更优选5-95wt%,更优选10-80wt%或甚至15-70wt%的活性成分。
泡沫组分优选包括至少1wt%,更优选10或甚至20或甚至25wt%-99wt%,更优选30-90wt%或甚至35-90wt%或甚至80wt%的聚合材料。
基质
泡沫组分包括基质,它由至少部分的聚合材料或部分地由至少部分的聚合材料形成。这意味着,基质可以完全由聚合材料形成,或基质可以部分由聚合材料和部分由活性成分或其一部分,或由其它成分形成。
基质优选应使得它形成了开放和/或封闭泡孔的互联网络,尤其形成了形成开放和/或封闭泡孔的边和面的固体支架或板块的网络。然后,聚合材料或其一部分形成了支架或板块的至少一部分,而活性成分和任选的其它材料可以形成支架或板块的一部分。
聚合材料
能够形成空气稳定、水不稳定泡沫的任何聚合材料能够用于泡沫组分和能够用于形成泡沫组分的基质或部分基质。优选的是,聚合材料包括水可分散的或更优选水溶性聚合物。
优选的是,这里水可分散的聚合物具有至少50%,优选至少75%或甚至95%的的分散性,根据下文所述方法使用具有50微米的最大孔径的玻璃滤器来测定;更优选这里的聚合物是具有至少50%,优选至少75%或甚至95%的溶解度的水溶性聚合物,根据下文所述方法使用具有20微米的最大孔径的玻璃滤器来测定,即:
测定聚合物的水溶性或水分散性的重量法:在其重量已被测定的400ml烧杯中加入50克±0.1克的聚合物,再加入245ml±1ml的蒸馏水。用设定在600rpm的磁力搅拌器强烈搅拌30分钟。然后,水-聚合物混合物用具有以上规定的孔径(最大20或50微米)的折叠式定量多孔玻璃滤器过滤。通过任何普通方法从收集的滤液中干燥掉水,以及测定剩余聚合物的重量(这是溶解或分散级分)。然后,计算%溶解度或分散性。
优选的是选自阳离子聚合物,如季铵化聚胺,聚乙烯醇,聚乙烯基吡咯烷酮,聚氧化烯,纤维素,多糖,聚羧酸和盐,聚氨基酸或多肽,聚酰胺,聚丙烯酰胺,或它们的衍生物或共聚物中的聚合物。更优选聚合物选自聚乙烯醇,纤维素醚和它的衍生物,马来酸/丙烯酸的共聚物,多糖包括淀粉和明胶,天然树胶如黄原胶和卡拉胶。
也能够使用以上的共聚物嵌段聚合物和接枝聚合物。也能够使用聚合物的混合物。这对控制泡沫组分的机械和/或溶解性能是尤其有益的,根据它们的应用和需求。
聚合物能够具有任何平均分子量,优选大约1000-1,000,000,或甚至4000-250,000,或甚至10,000-200,000,甚至20,000-75,000。
能够优选的是,用于这里的泡沫组分中的聚合物在其中引入泡沫组分的组合物中具有第二功能。因此例如对于清洁产品,当聚合物是助洗聚合物,去污聚合物,染料转移抑制聚合物,加工助剂,抑泡剂,分散剂,絮凝剂等时是可用的。
用于清洁组合物的优选聚合物可以是含有选自环氧烷(尤其环氧乙烷),丙烯酰胺,丙烯酸,乙烯基醇,乙烯基吡咯烷酮,和吖丙啶中的单体单元的均聚物或共聚物,如在欧洲专利Nos.EP-A-299,575和EP-A-313,146中所述的有机聚合粘土絮凝剂,更优选的是聚乙烯基吡咯烷酮,聚丙烯酸酯和水溶性丙烯酸酯共聚物,甲基纤维素,羧甲基纤维素钠,糊精,乙基纤维素,明胶,瓜尔胶,羟乙基纤维素,羟丙基甲基纤维素,麦芽糖糊精,聚甲基丙烯酸酯,阳离子聚合物,包括乙氧基化六亚甲基二胺季铵化化合物,双六亚甲基三胺,或其它如五胺,乙氧基化聚乙烯胺,聚氨基化合物如在EP-A-305282,EP-A-305283和EP-A-351629中公开的那些,含有单体的三元共聚物,如在U.S.专利4,968,451和US专利5,415,807中所述的非棉去污聚合物,分散剂/抗再沉积剂,用于这里的能够是乙氧基化阳离子单胺和二胺,如在EP-B-011965以及US4,659,802和US4,664,848中所述。
活性成分
活性成分能够是被输送至水环境中的任何物质,和优选在水环境中具有活性的成分。例如,当用于清洁组合物时,泡沫组分能够含有任何活性清洁成分。
尤其,有益的是在泡沫组分中引入湿气敏感或与湿气接触时反应的活性成分,或者具有有限冲击稳健性和趋向于在处理过程中形成粉粒的固体成分。在泡沫组分中尤其优选的是如酶,香料,漂白剂,漂白活化剂,织物柔软剂,织物调理剂,表面活性剂,如液体非离子表面活性剂,调理剂,抗菌剂,泡腾源,增白剂,光漂白剂和它们的混合物之类的活性成分。
优选的是阴离子表面活性剂,它包括阴离子硫酸根,磺酸根,羧酸根和肌氨酸根的盐(包括例如钠、钾、铵,和取代的铵盐如一、二和三乙醇胺盐)表面活性剂,优选线性或支化烷基苯磺酸盐,烷基硫酸盐和烷基乙氧基硫酸盐,羟乙基磺酸盐,N-酰基牛磺酸盐,甲基氨基乙磺酸的脂肪酸酰胺,烷基丁二酸盐和磺基丁二酸盐,磺基丁二酸的单酯(尤其饱和和不饱和C12-C18单酯),磺基丁二酸的二酯(尤其饱和和不饱和C6-C14二酯),N-酰基肌氨酸盐。
还优选的是非离子表面活性剂,如优先选自非离子烷基酚的缩合物,非离子乙氧基化醇,非离子乙氧基化/丙氧基化脂肪醇,具有丙二醇的非离子乙氧基化物/丙氧基化物缩合物,和具有环氧丙烷/乙二胺加合物的非离子乙氧基化物缩合产物之类中的非离子表面活性剂。
阳离子表面活性剂和软化剂也可以作为活性成分包括在这里的泡沫组分中,例如季铵表面活性剂和软化剂,和胆碱酯表面活性剂。
香料也可以作为活性成分在这里使用。
另一活性成分是过氧化氢合物漂白剂,如过硼酸金属盐,过碳酸金属盐,尤其钠盐。还优选的活性成分是有机过氧酸漂白剂前体或活化剂化合物。优选的是二酰亚胺类的烷基过羧酸前体化合物,包括N,N,N1,N1-四乙酰化亚烷基二胺,其中亚烷基含有1-6个碳原子,尤其其中亚烷基含有1,2和6个碳原子的那些化合物,如四乙酰基亚乙基二胺(TAED),3,5,5-三甲基己酰氧基苯磺酸钠(iso-NOBS),壬酰氧基苯磺酸钠(NOBS),乙酰氧基苯磺酸钠(ABS)和五乙酰基葡萄糖,以及酰胺取代的烷基过氧酸前体化合物。
用于这里的泡沫组分的高度优选的活性成分是一种或多种酶。优选的酶包括通常引入洗涤剂组合物中的商购脂肪酶,角质酶(cutinase),淀粉酶,中性和碱性蛋白酶,纤维素酶,endolase,酯酶,果胶酶,乳糖酶和过氧化物酶。适合的酶在US专利3,519,570和3,533,139中有论述。优选的商购蛋白酶包括在商品名Alcalase,Savinase,Primase,Durazym,Esperase下由Novo Industries A/S(丹麦)销售的那些,在商品名Maxatase,Maxaeal和Maxapem由Gist-Brocades销售的那些,由Genencor International销售的那些,以及在商品名Opticlean和Optimase下由Solvay Enzymes销售的那些。优选的淀粉酶例如包括更详细描述在GB-1,269,839(Novo)中、从地衣形菌B(Blicheniformis)的特殊菌株获得的α-淀粉酶。优选的商购淀粉酶包括例如在商品名Rapidase下由Gist-Brocades销售的那些,和在商品名Termamyl,Duramyl和BAN下由NovoIndustries A/S销售的那些。高度优选的淀粉酶可以是在PCT/US9703635,及在WO 95/26397和WO 96/23873中所述的那些。脂肪酶可以是真菌或细菌来源的,例如由Humicola sp.,Thermomyces sp.或Pseudomonas sp.,包括Pseudomonas pseudoalcaligenes或Pseudomas fluorescens的产脂肪酶菌株获得。来自这些菌株的化学或基因改型突变体的脂肪酶也可以在这里使用。优选的脂肪酶由Pseudomonas pseudoalcaligenes衍生,它描述在授权欧洲专利EP-B-0218272中。
另一优选的脂肪酶这里通过克隆来自Humicola lanuginosa的基因,并在作为宿主的Aspergillus oryza中表达该基因获得,如在欧洲专利申请EP-A-0258 068中所述,它可以在商品名Lipolase下从Novo Industri A/S,Bagsvaerd,丹麦商购。该脂肪酶也描述在1989年3月7日出版的U.S.专利4,810,414(Huge-Jensen等人)中。
制备泡沫组分的方法
泡沫组分可以通过本领域中已知用于制备泡沫组分的任何方法来制备,优选包括使聚合材料与活性成分混合的至少一个步骤。
该方法优选包括以下步骤:
a)获取聚合材料;
b)以化学或物理方式在所述聚合材料中引入气体;
c)在步骤b)之前和/或与步骤b)同时和/或在步骤b)之后,将活性成分加入到聚合材料中;
d)在步骤a),b)或c)的一步或多步中,任选加入其它成分,优选包括增塑剂,和/或液体,优选水;
e)任选在步骤b),c)或d)的一步或多步之后除去液体或部分液体。
活性成分能够在步骤b)之前与聚合材料混合,或者,活性成分优选在步骤b)之后添加。该方法这里优选应使得在步骤a)中在混合物中存在增塑剂和优选还有水。
泡沫组分这里还能够通过包括以下步骤的方法来获得:
a)形成聚合材料,活性成分和液体,优选水的混合物;
b)蒸发液体或部分液体以形成空隙,该空隙形成了泡沫组分基质的泡孔内的区域。
步骤b)优选通过使a)的混合物经受压力,优选在混合和/或升温下,随后去除压力或部分压力,从而引起液体蒸发来进行。例如,能够使用挤出方法。这里优选的是,将聚合材料,活性成分和液体,优选水的混合物引入挤出机中,其中混合物被进一步混合和加热(由于混合带来的热量或由于加热),优选使得混合物或聚合材料在其中形成熔体,和然后在其中挤出混合物(它能够被成型为所需形状,例如颗粒)排出挤出机的出口点降低压力,从而液体或部分液体蒸发,优选水作为蒸汽从挤出混合物中蒸发。如此导致了如上所述的具有空隙的泡孔的形成,它们然后可以含有气体,优选空气,和任选的活性成分。这些空隙形成了本发明泡沫组分基质的泡孔的内部区域。
在该方法的步骤b)还可以通过加热混合物以引起液体或部分液体蒸发,如以上那样导致空隙形成来进行。这能够优选通过将混合物供给到喷雾干燥塔,优选使得混合物被送入喷嘴,形成混合物的液滴,以及常规喷雾干燥液滴,获得泡沫组分的颗粒来进行。
物理发泡和/或化学发泡能够通过任何已知方法来进行,优选的是:
-通过气体注射(干或水途径),高剪切搅拌(干或水途径),气体溶解和包括临界气体扩散的释放(干或水途径)的物理发泡;
-通过就地气体形成(经一种或多种成分的化学反应,包括用泡腾体系形成CO2)的化学发泡,
-蒸汽吹制,UV光辐射固化。
如上所述,还优选的是其中处理聚合材料,活性物质和液体的混合物,使得液体或部分液体蒸发,在混合物中留下空隙,然后优选用气体填充,获得本发明泡沫组分的方法。
在以上第一种方法中的这些发泡步骤如步骤b)或步骤c),以及优选第二种方法的最后一步之后,优选接着进行干燥步骤或附加干燥步骤以除去可以存在的过量液体,如水。尤其,干燥步骤在聚合材料发泡和加入活性成分之后进行,因此作为该方法中的最终步骤。干燥步骤应使得最终泡沫组分在干燥步骤之后与干燥步骤之前保持基本相同的体积。此外,干燥步骤优选通过冻干来进行,从而溶剂,例如水在真空和低温下被除去。还可使用的是在中度升温,如40-80℃下,或甚至40-60℃下,慢速烘干达例如2-40小时,优选10-30小时。
如这里所述那样,能够有效的是,泡沫组分包括增塑剂或稳定剂,或优选至少一种酸性成分,它可以是活性成分,或其一部分,或聚合材料或其一部分,或其它酸性成分,以改进泡沫形成和稳定性。
实施例1:物理发泡
仪器:微量天平,带刻度的100ml烧瓶,提供有搅拌器和混合辊筒的Kenwood“Chef”食品加工机,玻璃或塑料模具,刮刀。
化学品:聚(乙烯醇)(Aldrich chemicals,分子量Mw=30-70k),甘油(99%,Aldrich chemicals),柠檬酸(Aldrich,Citric Acid,USP无水),蒸馏水,干冰(或固相CO2),绝热箱。
操作程序
1.称量50±0.2g的PVA,30±0.2g的甘油,20±0.2g的柠檬酸。
2.使用设定在低速(标号2)的混合机混合PVA、甘油和柠檬酸。
3.将50±1ml水逐渐加入到干燥混合物中,保持机械混合2分钟。获得了调匀的凝胶。
4.将混合速度增加至最大标度(标号8)。添加10-20ml水,直到形成PVA泡沫为止。保持高剪切混合3分钟。
5.在持续机械混合下将活性成分,例如2-10g的酶逐渐加入到泡沫中,以便获得均匀的活性泡沫。
6.停止混合。在模具中铺开PVA泡沫,避免任何结构坍塌。
7.将填充模具放入装有1/3干冰的绝热箱中。使其冰冻5小时。
8.将冰冻样品快速放入真空冻干机(例如,Edward Lyoflex 08)中达24小时。
9.从模具中取出干燥样品。
能够在步骤5中以任意水平加入任何活性成分,正常至多大约50g,或至多大约500g,例如织物软化剂,漂白物质,非离子表面活性剂。
实施例2:化学发泡
仪器:如实施例1中所述
化学品:聚(乙烯醇)(Aldrich chemicals,分子量Mw=30-70k),甘油(99%,Aldrich chemicals),柠檬酸(Aldrich,Citric Acid,USP无水),碳酸钠(Aldrich,无水),十二烷基硫酸盐表面活性剂(Aldrich),蒸馏水,陪替氏培养皿(直径90mm),烘箱(设定在45℃±2℃)
操作程序
1.称量50±0.2g的PVA,30±0.2g的甘油,20±0.2g的柠檬酸,20±0.2g的碳酸钠,和2±0.2g的十二烷基硫酸盐。
2.使用设定在低速(标号2)的混合机混合PVA、甘油、柠檬酸和十二烷基硫酸盐。
3.将50±1ml水逐渐加入到干燥混合物中,保持机械混合2分钟,获得了调匀的凝胶。
4.添加活性成分,例如5g酶,和碳酸钠,并强烈混合30秒钟,直到获得完全膨胀的泡沫为止。
5.在陪替氏培养皿中以均匀的1cm厚度层铺摊泡沫。
6.将陪替氏培养皿放入40℃的烘箱中达24小时。
7.从模具中取出干燥泡沫膜。
能够在步骤4中以任意水平添加任何活性成分,正常至多大约50g,例如织物柔软剂,漂白物质,非离子表面活性剂。
通过使用例如40wt%聚羧酸聚合物,30wt%二甘醇,15wt%氧化胺和15wt%的作为活性成分的酶,软化粘土等来重复实施例1;以及通过使用40wt%聚羧酸聚合物,30wt%聚乙二醇,15wt%氧化胺和酸LAS(1∶1)和作为活性成分的15wt%酶,软化粘土等来重复。
通过使用55wt%聚羧酸聚合物,20wt%无水碳酸钠和25wt%酶,软化粘土等来重复实施例2;以及通过使用45wt%聚羧酸聚合物,15wt%聚乙二醇,20wt%无水碳酸钠和20wt%酶,软化粘土等来重复。
泡沫组分的形式
泡沫组分能够通过任一常用方法制成任何形式。可以优选的是,泡沫组分为颗粒形式,包括锭和珠粒,小片,或片材形式。颗粒能够通过任何造粒方法制得,例如通过研磨较大形状的泡沫组分,如这里所述的片材,喷雾干燥,挤出,如也在以上描述的那样。
优选的泡沫组分的颗粒具有10-5000微米,更优选50-4000微米或甚至2000微米,甚至更优选100-1500微米或甚至200-1000微米的平均粒度。
泡沫组分还可以是片材的形式,它能够通过任何方法,优选如上所述通过在模具中形成片材来获得。当泡沫组分是片材的形式时,该片材能够具有任何尺寸和随后能够根据需要减少尺寸。可以优选的是,片材具有0.01微米-10厘米,更优选0.05微米-5厘米,或甚至更优选0.1微米-3厘米的平均厚度。
泡沫组分还可以是任何其它三维形状的形式,如球形,圆柱形,立方形,或其它几何形状;或所需用于最终产品功能的任何其它形状,例如字母用于表示名称或动物形状用于儿童产品。
可以优选的是,泡沫组分以这种形式,优选片材形式存在,它能够用于包封产物。优选的是,泡沫组分在产品周围形成了袋状结构。例如,泡沫组分能够用于包封清洁产品,织物护理产品,个人护理产品,化妆品或药品。
这种胶囊或小袋例如能够方便地通过在产品四周热封泡沫组分的片材来制备。
其它成分
除了活性组分和聚合材料以外,泡沫组分可以包括其它成分,例如用于增强泡沫组分或使泡沫组分更柔韧,泡沫更稳定,水溶性或水分散性更强,储存更稳定,或例如用于使泡沫组分着色或漂白。
可以优选的是,泡沫组分包括增塑剂,优选的增塑剂选自甘油,乙二醇,二甘醇,丙二醇,山梨醇和它们的混合物。优选的水平是泡沫组分的0.05-15wt%,或甚至0.2-10wt%,或甚至0.3-5wt%。
着色剂如氧化铁和氢氧化铁,偶氮染料,天然染料也是优选的,优选以组分的0.001和10wt%,或甚至0.01-5wt%的水平存在。
高度优选的其它成分包括尿素和/或无机盐。
水可以存在于泡沫组分中,但优选仅以小量存在,任何超出量通过干燥,如这里所述的冻干除去。一般,水以泡沫组分的0-10wt%,更优选0.2-5wt%或甚至0.2-3wt%或甚至0.5-2wt%的水平存在。
优选的还有分配助剂,溶解助剂或崩解助剂。在EP 851025-A和EP 466484-A中描述了这些助剂的实例。应该理解的是,这里的聚合材料可以包括还可用作分配助剂,溶解助剂或崩解助剂的聚合物。
可以优选的是,泡沫组分含有酸性物质和/或碱性物质和/或缓冲剂,它们可以是聚合材料和/或活性成分,或其它成分。例如,可以优选的是,聚合材料包括酸性聚合物,例如聚羧酸聚合物,或者泡沫组分包括作为活性成分的泡腾源,它包括酸性化合物和碳酸盐源。
已经发现,酸性物质的存在尤其改进了本发明泡沫组分在与水接触时的溶解和/或分散,还能够减少或防止例如导致沉淀的在泡沫组分中的聚合材料与存在于水性介质中的阳离子物质的相互作用。
优选的是,泡沫组分包括酸如柠檬酸,乙酸,冰乙酸,富马酸,盐酸,苹果酸,马来酸,酒石酸,硝酸,磷酸,硫酸,壬酸,月桂酸。可以存在的缓冲剂包括硼酸,乙酸钠,柠檬酸钠,乙酸,磷酸钾等。
优选的其它成分包括泡腾源,尤其以酸和碳酸盐源为基础的那些,当它不包括在这里的活性成分中时。适合的酸包括上述物质;适合的碳酸盐源包括碳酸盐,碳酸氢盐,过碳酸盐,尤其它们的钠盐。
本发明的组分优选包括能够改进这里的制品的溶解性能的其它成分。
改进这里制品的溶解性的优选其它成分优选包括:磺化化合物如C1-C4烷基(烯基)磺酸盐,C1-C4芳基磺酸盐,二异丁基苯磺酸盐,甲苯磺酸盐,枯烯磺酸盐,二甲苯磺酸盐,它们的盐,如它们的钠盐,它们的衍生物,或它们的结合物,优选二异丁基苯磺酸盐,甲苯磺酸钠,枯烯磺酸钠,二甲苯磺酸钠,和它们的结合物;和/或C1-C4醇,如甲醇,乙醇,丙醇,如异丙醇,和它们的衍生物,和它们的结合物,优选乙醇和/或异丙醇;和/或C4-C10二醇,如己二醇和/或环己烷二醇,优选1,6-己二醇和/或1,4-环己烷二甲醇;和/或能够用作增白剂的成分,如纤维素基成分,尤其改性纤维素;和/或膨松剂如粘土,优选粘土是绿土粘土,尤其双八面体型或三八面体型绿土粘土,高度优选的粘土是蒙脱石粘土和锂蒙脱石粘土,或在膨润土粘土制剂中存在的其它粘土;和/或泡腾体系,优选泡腾体系包括在水的存在下能够与碱源反应以产生气体的酸源。
本发明的组分优选包括能够改进这里制品的活性成分的稳定性的其它成分。
这些其它成分一般能够稳定这里组分的活性成分,这尤其是优选的,当活性成分包括氧化或湿气敏感活性成分,如一种或多种酶时。这些其它成分还可以稳定这里组分的基质,和因此间接稳定活性成分。这些稳定成分在这里定义为“稳定剂”。
稳定剂优选是稳定活性成分或基质免遭储存过程中氧化和/或湿气降解的化合物。稳定剂可以是,或包括泡沫基质稳定剂。稳定剂可以是,或包括活性成分稳定剂,尤其酶稳定剂。能够通过保持制品的泡沫基质稳定来间接稳定活性成分的稳定剂这里称之为“泡沫稳定剂”。
泡沫稳定剂优选包括表面活性剂如脂肪醇,脂肪酸,链烷醇酰胺,氧化胺,或它们的衍生物,或它们的结合物。泡沫稳定剂可以包括甜菜碱,磺基甜菜碱,氧化膦,烷基亚砜,它们的衍生物,或它们的结合物。
其它优选的泡沫稳定剂包括一种或多种阴离子或阳离子如单、二、三价,或其它多价金属离子,优选的是钠、钙、镁、钾、铝、锌、铜、镍、钴、铁、锰和银的盐,优选具有硫酸根、碳酸根、氧、氯、溴、碘、磷酸根、硼酸根、乙酸根、柠檬酸根和硝酸根,以及它们的结合物的阴离子抗衡离子。
泡沫稳定剂可以包括细粉状颗粒,优选具有低于10微米,更优选低于1微米,甚至更优选低于0.5微米,或者低于0.1微米的平均粒度的细粉状颗粒。优选的细粉状颗粒是铝硅酸盐如沸石,硅石,或前面所述的以细粉状颗粒形式存在的电解质。
泡沫稳定剂可以包括琼脂,藻酸钠,十二烷基硫酸钠,聚环氧乙烷,瓜尔胶,聚丙烯酸酯,或它们的衍生物,或它们的结合物。
泡沫稳定剂可以是与这里制品的基质分开的涂层。泡沫稳定剂一般部分包封,优选完全包封这里的制品或它的活性成分。
涂层一般在所述活性成分与基质的聚合材料或增塑剂接触,并优选在这里的制品中引入之前,优选以使得在其上形成涂膜的这样一种方式接触于活性成分。
涂层一般可以在聚合材料和增塑剂形成基质之后,以及优选在活性成分接触所述基质或在这里的制品中引入之后,优选以使得在其上形成涂膜的这样一种方式与这里的制品接触。
优选的涂层包括聚合物,一般选自聚乙烯醇和它们的衍生物,聚乙二醇和它们的衍生物,聚乙烯基吡咯烷酮和它的衍生物,纤维素醚和它们的衍生物,以及这些聚合物彼此或与其它单体或低聚物的共聚物。最优选的是PVP(和它的衍生物)和/或PEG(和它的衍生物)和最优选PVA(和它的衍生物)或PVA与PEG和/或PVP(或它们的衍生物)的混合物。这些聚合物不形成这里制品的基质。因此,这些聚合物不同于泡沫基质的聚合材料。
优选的涂层包括化合物如甘油或丙三醇,二醇衍生物包括乙二醇,低聚聚乙二醇如二甘醇,三甘醇,和四甘醇,重均分子量M.W.在1000以下的聚乙二醇,蜡和聚乙二醇,乙醇乙酰胺,乙醇甲酰胺,三乙醇胺或它的乙酸酯,和乙醇胺盐,硫氰酸钠,硫氰酸铵,多元醇如1,3-丁二醇,糖,糖醇,尿素,邻苯二甲酸二丁酯或二甲酯,氧杂一元酸,氧杂二元酸,二甘醇酸和具有沿其链分布的至少一个醚基的其它线性羧酸,水或它们的混合物。这些化合物不形成这里制品的泡沫基质。因此,这些化合物不同于泡沫基质的增塑剂。
能够直接稳定活性成分的优选稳定剂(尤其如果所述活性成分包括一种或多种酶)在这里被定义为“活性稳定剂”或“酶稳定剂”。一般,活性稳定剂直接与活性成分相互作用,并稳定活性成分。
这里使用的典型活性稳定剂优选包括表面活性剂。适合于这里使用的表面活性剂是前文作为适合用作基质稳定剂的表面活性剂所述的那些。除了这些表面活性剂以外,适合于这里使用的其它表面活性剂可以包括表面活性剂如烷基(烯基)磺酸钠,烷氧基磺酸钠,优选的烷氧基磺酸盐是任意构型的(优选线性)包括10-18个碳原子,和具有1-7,优选2-5的平均乙氧基化度的那些。
其它优选的活性稳定剂包括硼酸,甲酸,乙酸,和它们的盐。这些酸盐优选包括抗衡离子如钙和/或钠。
优选的活性稳定剂包括阳离子如钙和/或钠。优选氯化钙和/或氯化钠。
其它优选的活性稳定剂包括平均3-20,优选3-10个氨基酸的小肽链,它与活性成分,尤其酶相互作用并使之稳定。
其它活性稳定剂包括小核酸分子,一般包括3-300,优选10-100个核苷酸。通常,核酸分子是脱氧核糖核酸和核糖核酸。核酸分子可以是与其它分子如蛋白的复合物的形式,或者可以与这里制品中的活性成分,尤其酶形成复合物。
适合于这里使用的活性稳定剂(尤其当这里的制品包括漂白剂时)包括抗氧化剂和/或还原剂如硫代硫酸盐,蛋氨酸,尿素,二氧化硫脲,盐酸胍,碳酸胍,氨基磺酸胍,单乙醇胺,二乙醇胺,三乙醇胺,氨基酸如甘氨酸,谷氨酸钠,蛋白如牛血清白蛋白和酪蛋白,叔丁基羟基甲苯,4,4-丁叉基双(6-叔丁基-3-甲基酚),2,2’-丁叉基双(6-叔丁基-4-甲基酚),单苯乙烯化甲酚,二苯乙烯化甲酚,单苯乙烯化酚,二苯乙烯化酚,1,1-双(4-羟苯基)环己烷,或它们的衍生物,或它们的结合物。
其它活性稳定剂可以包括活性成分的可逆抑制剂。不希望受任何理论的约束,据信,活性成分的可逆抑制剂,尤其如果活性成分包括一种或多种酶,可以与所述活性成分形成复合物,和可以改进所述活性成分的稳定性,因此,稳定储存过程中的该活性成分。当活性成分通常被释放至液体环境时,可逆抑制剂与活性成分分离,这样,活性成分能够实现它所被设计或预期完成的所需作用。
适合于这里使用的活性稳定剂可以包括糖,在这里使用的典型糖包括选自蔗糖、葡萄糖、果糖、棉子糖、海藻糖、乳糖、麦芽糖、它们的衍生物和它们的结合物中的那些。
活性稳定剂还可以包括糖醇如山梨糖醇,甘露糖醇,肌醇,它们的衍生物和它们的结合物。
可以优选的是,活性稳定剂是以至少部分包封这里的制品或它的活性成分,优选完全包封这里的制品或它的活性成分,尤其酶的涂层或屏障的形式存在。
包括泡沫组分的组合物
泡沫组分可以引入任何需要保护活性成分,使其不受储存过程中湿气的影响,不发生与其它成分的化学反应,及成分的迁移或相分离,或需要对外力破坏的保护作用的组合物。
尤其,泡沫组分可用于清洁组合物,织物护理组合物,个人护理组合物,化妆品组合物,药物组合物。这些组合物可以是固体或液体。它们可以包括任何其它成分,包括如上所述的其它量的活性成分或聚合材料。
优选的是洗衣和洗碗洗涤剂组合物,织物调理剂和漂洗助剂。清洁组合物通常含有选自表面活性剂,泡腾源,漂白催化剂,螯合剂,漂白稳定剂,碱性体系,助洗剂,含磷酸盐助洗剂,有机聚合化合物,酶,抑泡剂,石灰皂,分散剂,污垢悬浮和抗再沉积剂,去污剂,香料,染料,染色颗粒,增白剂,光漂白剂和其它腐蚀抑制剂中的一种或多种组分。
对于洗衣洗涤剂组合物和织物护理组合物,可以优选的是,组分优选包括至少一种或多种软化剂,如季铵化合物和/或软化粘土,和优选其它试剂如抗皱助剂,香料,螯合剂,织物整体性(integrity)聚合物。
在个人护理品中,高度优选包括阳离子有机化合物,如阳离子表面活性剂。亦如这里所述,能够优选的是,组合物包括能够减少皮炎发生的一种或多种其它成分,或能够帮助皮肤愈合的化合物,合金属化合物,尤其含锌化合物,维生素和可的松,以及使皮肤柔软的化合物,如凡士林,甘油,三甘醇,羊毛脂,石蜡和由药物和化妆品生产商广泛使用的其它族的聚合物。
药物组合物,化妆品组合物和个人护理组合物能够是任何形式和用于任何目的。优选的是药物粉剂和片剂,化妆品,涂敷于体表或引入体内和例如以控制的速度输送给人体的药物和个人护理组合物。泡沫组分还能够在吸收性制品,例如尿布,擦布,卫生巾,膏药,绷带中引入,例如用于释放泡沫组分中的活性物质给使用吸收性制品的皮肤,当其与水,如体液接触时。
可以优选的是,组合物总体上由泡沫组分组成。当组合物是液体形式时,这是尤其正确的。