ES2638291T3 - Procedimiento para espesar una composición cosmética basada a una emulsión alcalina hinchable de un polímero de AMPS y rica en ácido acrílico - Google Patents

Procedimiento para espesar una composición cosmética basada a una emulsión alcalina hinchable de un polímero de AMPS y rica en ácido acrílico Download PDF

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Abstract

Procedimiento para espesar una formulación cosmética, a través del contacto de dicha formulación con una emulsión acuosa directa de un polímero, seguido de la regulación del pH a un valor entre 5 y 7, preferentemente entre 5 y 6,5, muy preferentemente entre 5,5 y 6, caracterizado porque la emulsión está exenta de tensioactivos y disolventes orgánicos distintos del agua, y porque dicho polímero consiste, expresado en % en peso de cada uno de los monómeros: a) de 20% a 60% en peso de ácido metacrílico y ácido acrílico, b) de 40% a 80% en peso de al menos un monómero seleccionado entre acrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de metilo y sus mezclas, c) de 0,05% a 22% en peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, d) de 0 a 1% en peso de al menos un monómero reticulante, el total de a) + b) + c) + d) es igual a 100%, ó a) de 20% a 60% en peso de ácido metacrílico y ácido acrílico, b) de 40% a 80% en peso de al menos un monómero elegido entre acrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de metilo y sus mezclas, c) de 0,5% a 25% en peso de un monómero que contiene un grupo hidrófobo, d) de 0,05% a 22% en peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, e) de 0 a 1% en peso de al menos un monómero reticulante, el total de a) + b) + c) + d) + e) es igual a 100%, el % en peso de ácido acrílico en comparación con el peso total de los ácidos acrílico y metacrílico está entre el 50% y el 100%, preferentemente entre el 80% y el 100%, muy preferentemente entre el 98% y el 100% y extremadamente preferentemente donde este porcentaje (%) es igual a 100%.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para espesar una composicion cosmetica basada a una emulsion alcalina hinchable de un polimero de AMPS y rica en acido acnlico.
La presente invencion se refiere a un procedimiento para espesar una composicion cosmetica, por medio de la aplicacion de una emulsion directa en agua, que sea alcali hidrofobicamente hinchable, de un polfmero de tipo ASE o HASE (por sus siglas en ingles de Hydrophobically modified Alkali-Soluble Emulsions, o Emulsiones alcalinas solubles hidrofobamente modificadas), que tanto rica en acido acnlico y que tiene una cierta cantidad de AMPS. La aplicacion de tales emulsiones permite simultaneamente que no haya necesidad de utilizar tensioactivos y disolventes organicos distintos del agua, y permite que se genere el fenomeno de espesamiento a un pH por debajo de 7: esta ultima caractenstica es particularmente ventajosa para las formulaciones destinadas para su uso en contacto con la piel.
Actualmente, muchas formulaciones cosmeticas estan destinadas para su aplicacion sobre la piel: lo cual es una caractenstica intnnseca de los productos de belleza, de maquillaje y del cuidado del cuerpo. Obviamente que se desea espesar tales formulaciones en un intervalo de pH que corresponde al de la piel, es decir, valores de entre 5 y 7, y preferiblemente entre 5 y 6,5, y mas preferiblemente mas entre 5,5 y 6.
Hay una serie de soluciones tecnicas para este problema, que se pueden clasificar en 4 categonas: aplicacion de polfmeros de alto peso molecular y en forma de polvo, la tecnica conocida como "back-acid", que se basa en polfmeros acnlicos de emulsion directa de partfculas polimericas en agua, aplicacion de otros polfmeros, tambien en forma de emulsiones directas, y finalmente el uso de emulsiones inversas.
En la primera categona, se puede citar el documento EP 1 138 703 A1 que describe una composicion cosmetica topica que comprende un polfmero de alto peso molecular, con una base de al menos un monomero que tiene un grupo funcion acido fuerte copolimerizado libre con al menos un monomero esterificado y terminado por un grupo hidrofobo que tiene de 8 a 30 atomos de carbono. El polfmero mencionado anteriormente es un polfmero emulsionante, en estado solido; se puede dispersar en agua y permite espesar la composicion que lo contiene, notablemente para para valores de pH cercanos a 5.
Sin embargo, estos polfmeros tienen las desventajas relacionadas al uso de un polvo: dificultades de transporte y de limpieza, la peligrosidad del producto relacionada con su naturaleza pulverulenta, irritante y caracter particular. Ademas, estos polfmeros deben disolverse en el medio a espesar, mediante la introduccion de agentes tensioactivos. Estos ultimos constituyen aditivos de formulacion adicionales que hacen que la formulacion sea mas compleja y que puedan interactuar con los tensioactivos ya contenidos en la formulacion, creando a veces efectos indeseables (especialmente separacion de fases, o formacion de insolubles residuales).
Tambien se conoce tal y como se describe en el documento WO 01/76552, la tecnica denominada como "back-acid" (de acuerdo con el termino Ingles "back-acid"). Este es un procedimiento que consiste en introducir un tensioactivo y un copolfmero acnlico alcalino hinchable en un medio acuoso. Lo anterior conlleva a un efecto de espesamiento cuando se neutralizan sus grupos de acido carboxflico: se crea entonces una red tridimensional que conduce a un aumento en la viscosidad de la fase acuosa. Tal efecto puede activarse en un area de pH proxima a 6, siendo el papel del tensioactivo el mantener el efecto espesante, incluso cuando se reduce el pH.
Ademas del mecanismo ionico mencionado anteriormente, hay un mecanismo asociativo, basado en la presencia de un monomero hidrofobo: esto es lo que se describe en el documento WO 03/62288, que tambien tiene como objetivo espesar formulaciones con un pH acido. Lo mismo ocurre con el documento US 4 529 773 A1. Tal y como sucede con el procedimiento "back-acid", la presencia de un agente tensioactivo en forma de un producto adicional es por tanto necesario, dando como resultando las desventajas mencionadas anteriormente.
Tambien se conocen una serie de documentos que describen la aplicacion de otros polfmeros de emulsion. En este sentido, el documento EP 0 824 914 B1 describe un polfmero que contiene un monomero cationico de amina. El efecto espesante deseado se obtendra con un pH acido a traves de la ionizacion del monomero cationico de amina. En el documento WO 2004/024779, la cationicidad del polfmero prevista la proporciona un monomero vimlico amino sustituido. Con este caso tambien es posible espesar un medio acuoso con un pH acido.
Sin embargo, es bien conocida la toxicidad de los polfmeros cationicos sobre la fauna acuatica: desafortunadamente los encontramos al final de su ciclo de vida en nuestros nos, en los que se descargan a traves de las redes de agua domestica.
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Por ultimo, se conocen las emulsiones inversas y sus aplicaciones como agentes espesantes en el campo de la cosmetica, tal y como se describe en los documentos WO 2004/063228A1 y GB 2422605 A1. Sin embargo, estas estructuras requieren la presencia de agentes tensioactivos y disolventes para mejorar su estabilidad, planteandose entonces nuevamente las desventajas mencionadas anteriormente.
As^ continuando con su investigacion con el fin de espesar composiciones acuosas, especialmente con valores de pH por debajo de 7, a la vez que se superan los inconvenientes de los procedimientos de la tecnica anterior, el solicitante ha desarrollado un proceso de espesamiento utilizando estructuras originales. Estas son emulsiones directas en agua de polfmeros (met)acnlicos alcalinos hinchables, los cuales tienen tres caractensticas esenciales:
- la ausencia de agentes tensioactivos y disolventes organicos distintos del agua,
- la presencia mayoritaria de acido acnlico en comparacion con el acido metacnlico,
- y la presencia de una cantidad de un monomero particular que es acido 2-acrilamido-2- metilpropanosulfonico (o, AMPS, CAS N°: 40623-75-4).
Estos productos permiten ventajosamente espesar una formulacion cosmetica, sin introducir sin embargo en ella, nuevos tensioactivos o disolventes organicos distintos del agua. Ademas, es posible desencadenar el fenomeno de espesamiento en un intervalo de pH entre 5 y 7, sin necesidad de utilizar la tecnica "back- acid".
No obstante, no habfa conocimiento de como producir emulsiones solubles en alcali y ricas en acido acnlico y libres de agentes tensioactivos y disolventes organicos distintos del agua, antes de descubrir la importancia de AMPS en tales emulsiones. Es la presencia de una cierta cantidad de este ultimo, lo que permite la realizacion de tales productos, las virtudes ya mencionadas y particularmente ventajosas en el campo de la cosmetica, especialmente para espesar formulaciones con un pH inferior a 7, especialmente entre 5 y 6,5, mas preferiblemente entre 5,5 y 6. Estas emulsiones fueron descritas por primera vez en las solicitudes de patente francesa aun sin publicar y con numeros de solicitud FR 10 55080 y FR 10 55077.
El solicitante especifica que la expresion "emulsion directa de un polfmero en agua" se refiere a una dispersion estable y homogenea de partfculas de polfmero en agua (no se refiere aqu para el tipo de aceite en agua o emulsiones de agua en aceite, que implica la existencia de dos fases distintas, una acuosa y otra oleosa). En cuanto a la expresion "polfmero hinchable en alcali", significa que dicho polfmero es capaz, cuando el medio es alcalino, para incorporar una cantidad de agua de forma tal que no exista una formacion de gel y por lo tanto un aumento de la viscosidad.
Las emulsiones descritas en la presente solicitud se refieren a dos grandes familias de espesantes: los del tipo ASE (emulsion hinchable en medio alcalino) y los de tipo HASE (por sus siglas en ingles de Hydrophobically modified Alkali-Soluble Emulsions, o emulsiones alcalinas solubles hidrofobamente modificadas). Los primeros designan copolfmeros de acido de acido (met) acnlico con un ester insoluble en agua de estos acidos, y los segundos designan copolfmeros con una base de acido (met) acnlico de un ester insoluble en agua de acido (met) acnlico y un monomero que tiene grupos hidrofobos denominados grupos "asociativos". Estos copolfmeros tambien pueden reticularse.
Los mecanismos de accion de estos productos, y en particular el caracter hinchable de alcali de estas emulsiones y su capacidad para espesar un medio acuoso con un pH proximo a la neutralidad, se han descrito en los documentos WO 2007/144721 y en la "Practical guide to associative thickeners" (Proceedings of the Annual Meeting Technical Program of the FSCT, 2000, 78th, 644-702). Los agentes espesantes del tipo ASE y HASE se fabrican generalmente en forma de emulsiones directas del polfmero hinchable en alcali en agua, cuyo contenido de producto activo vana entre el 10% y el 45% de su peso total.
El proceso de smtesis correspondiente se describe notablemente en las siguientes publicaciones: "Synthesis of an alkali-swellable emulsion and its effect on the rate of polymer diffusion in poly(vinyl acetate- butyl acrylate) latex films" (Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry, 2005, 43 (22), pp. 56325642), "Structural and rheological properties of hydrophobically modified alkali-soluble emulsion solutions" (Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics, 2002, 40(18), pp. 1985-1994). Tambien es objeto de muchas solicitudes de patente (EP 0 089 213A1, EP 0 646 606A1, EP 0 979 833A1 con respecto a ASE y EP 0 013 836A1, WO 93 / 2454A1, US 4 268 641A1, US 4 421 902A1, US 3 915 921A1 respecto de las HASE).
De este modo, un primer objeto de la presente invencion consiste en un procedimiento para espesar una formulacion cosmetica, mediante el contacto de dicha formulacion con una emulsion acuosa directa de un polfmero, seguido por la regulacion del pH a un valor entre 5 y 7, preferentemente entre 5 y 6,5, muy preferentemente entre 5,5 y 6, caracterizado porque dicha emulsion esta exenta de tensioactivos y
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disolventes organicos distintos del agua, y porque dicho poUmero consiste, expresado en% en peso de cada uno de los monomeros:
a) de 20% a 60% en peso de acido metacnlico y acido acnlico,
b) de 40% a 80% en peso de al menos un monomero seleccionado entre acrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de metilo y sus mezclas,
c) de 0,05% a 22% en peso de acido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfonico,
d) de 0 a 1% en peso de al menos un monomero reticulante, el total de a) + b) + c) + d) es igual a 100%, o
a) de 20% a 60% en peso de acido metacnlico y acido acnlico,
b) de 40% a 80% en peso de al menos un monomero elegido entre acrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de metilo y sus mezclas,
c) de 0,5% a 25% en peso de un monomero que contiene un grupo hidrofobo,
d) de 0,05% a 22% en peso de acido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfonico,
e) de 0 a 1% en peso de al menos un monomero reticulante, el total de a) + b) + c) + d) + e) es igual a 100%,
el % en peso de acido acnlico en comparacion con el peso total de los acidos acnlico y metacnlico esta entre el 50% y el 100%, preferentemente entre el 80% y el 100%, muy preferentemente entre el 98% y el 100% y extremadamente preferentemente donde este porcentaje (%) es igual a 100% (no hay por lo tanto acido metacnlico).
El primer tipo de composicion indicada anteriormente es una emulsion del tipo ASE que es rica en acido acnlico y la segunda es una emulsion del tipo HASE que es rica en acido acnlico.
Este procedimiento se caracteriza tambien porque el monomero que contiene un grupo hidrofobo tiene la formula general R - (EO)m - (PO)n - R', en donde:
- m y n designan numeros enteros inferiores o iguales a 150, al menos uno de los cuales es distinto de cero,
- EO y PO designan respectivamente oxido de etileno y oxido de propileno,
- R designa un grupo polimerizable y, preferentemente, el grupo metacrilato o metacriluretano,
- R' designa un grupo hidrofobico que tiene al menos 6 y como maximo 36 atomos de carbono.
Este procedimiento tambien se caracteriza porque el monomero reticulante se selecciona de entre dimetacrilato de etilenglicol, trimetilolpropanetriacrilato, dialilftalato, alilo acrilato, los alilo maleatos, metilen bisacrilamida, metilen bismetacrilamida, tetraliloxietano, los trialilcianuratos, los eteres alflicos y los esteres acnlicos, metacnlicos y esteres metacriloetanos obtenidos a partir de polioles.
Este procedimiento tambien se caracteriza porque la emulsion acuosa tiene un contenido de solidos de entre el 10% y el 50% en peso seco de polfmero, comparado con su peso total.
Este procedimiento tambien se caracteriza porque la emulsion tiene un tamano de partfcula de entre 50 nm y 500 nm.
Este procedimiento tambien se caracteriza porque el polfmero tiene un una masa molar con un peso promedio comprendido entre 20 000 g/mol y 1.000.000 g/mol.
Finalmente, este procedimiento se caracteriza porque la formulacion cosmetica se elige entre las formulaciones que contienen al menos un tensioactivo, y notablemente entre las destinadas a aplicarse sobre la piel (cremas para cuidado de la piel, productos de maquillaje, agentes espumantes, champus, etc.).
Los siguientes ejemplos facilitan una mejor comprension de la invencion, sin limitar sin embargo su alcance.
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EJEMPLOS
Ejemplo 1
Este ejemplo se refiere al espesamiento de agua a un pH de 5,5.
Se ensayaron 3 emulsiones del tipo HASE de acuerdo con la invencion, usando un poKmero cuya composicion de masa se muestra en la tabla 1.
Tabla 1
Ensayo N°
AA AMA AE Metacrilato C22(EO)25 AMPS
1
35,7 0,6 52,5 10 1,2
2
44,2 0,3 49,35 4,95 1,2
3
38,40 0,3 55,2 4,9 1,2
AA: acido acnlico AMA: acido metacnlico EA: acrilato de etilo Metacrilato C22(EO)25: un monomero de formula general R - (EO)m - (PO)n - R', con
m = 25, n = 0,
EO y PO que designan respectivamente oxido de etileno y oxido de propileno, R que designa el
grupo metacrilato, y R' que designa el grupo alquilo lineal que tiene 22 atomos de carbono
AMPS: acido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfonico
En el transcurso del ensayo N°. 4 se utilizo tambien un poKmero comercializado por la empresa Lubrizol™ con el nombre de Aqua sF-1.
Para cada ensayo, se utilizo un 1% en peso seco del polfmero para su ensayo, en comparacion con el peso total de agua a espesar. Se midio el cambio en la viscosidad Brookfield™ en mPa.s del gel, medido a 100 revoluciones por minuto y a 25°C, en funcion del pH que se incremento a traves de la adicion gradual de hidroxido de sodio.
La figura 1/1 muestra este cambio en el caso de los ensayos N°. 1 (rombos), 2 (cuadrados), 3 (cruces) y 4 (drculos).
Es claro que el procedimiento segun la invencion que utiliza las emulsiones con AMPS permite activar el fenomeno de engrosamiento para valores de pH mucho mas bajos que con el polfmero comercial.
Ademas, la capacidad espesante en el intervalo de pH entre 5,5 y 6 es mayor en el caso de los polfmeros de la invencion que para el polfmero de la tecnica anterior.
Ejemplo 2
Este ejemplo se refiere al espesamiento de agua a un pH de 5,5.
Se ensayaron varias emulsiones del tipo HASE de acuerdo con la invencion, usando un polfmero cuya composicion de masa se muestra en la Tabla 1.
Tabla 2
Ensayo N°
AA AMA AE Metacrilato TSP(OE)25 Metacrilato Cl6(OE)25 Metacrilato C18(OE)30 AMPS
5
35 1 54 9 1
6
45 1 49 4 1
7
40 1 49 9 1
AA: acido acnlico AMA: acido metacnlico EA: acrilato de etilo
Metacrilato TSP(EO)25: un monomero de formula general R - (EO)m - (PO)n - R', con m = 25, n = 0, EO y PO que designan respectivamente oxido de etileno y oxido de propileno, R que designa el grupo metacrilato, y R' que designa triestirilfenol (TSP)
Metacrilato isoCi6(EO)25: un monomero de formula general R - (EO)m - (PO)n - R', con m = 25, n = 0, EO y PO que designan respectivamente oxido de etileno y oxido de propileno, R que designa el grupo metacrilato y R' que designa la cadena de alquilo derivada del alcohol de Guerbet 2-hexil 1-decanilol Metacrilato Ci8(EO)3o: un monomero de formula general R - (EO)m - (PO)n - R', con m = 25, n = 0, EO y PO que designan, respectivamente oxido de etileno y oxido de propileno, R que designa el grupo metacrilato, R' que designa la cadena lineal de alquilo que tiene 18 atomos de carbono.
AMPS: acido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfonico.________________________________________
Para cada ensayo, se utilizo un 1% en peso seco del polfmero para ensayo, en comparacion con el peso total de agua a espesar. Se midio el cambio en la viscosidad Brookfield™ en mPa.s del gel, medido a 100 5 revoluciones por minuto ya 25°C, en funcion del pH que se incremento mediante la adicion gradual de hidroxido de sodio.
A continuacion se identifico el pH para el que se alcanzo un valor de viscosidad Brookfield igual a 400 mPa.s, teniendo en cuenta que la figura 1 muestra que este pH es igual a aproximadamente 6,4 para el 10 ensayo N°.1 que ilustra la tecnica anterior.
Para estos ensayos N°. 5, 6 y 7 se obtienen valores de pH respectivamente de 5,7 y 5,8 y 5,9. Esto demuestra claramente que el fenomeno de espesamiento ocurre a un pH inferior al observado para el polfmero de acuerdo con la tecnica anterior.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para espesar una formulacion cosmetica, a traves del contacto de dicha formulacion con
    una emulsion acuosa directa de un polfmero, seguido de la regulacion del pH a un valor entre 5 y 7,
    preferentemente entre 5 y 6,5, muy preferentemente entre 5,5 y 6, caracterizado porque la emulsion esta exenta de tensioactivos y disolventes organicos distintos del agua, y porque dicho polfmero consiste, expresado en % en peso de cada uno de los monomeros:
    a) de 20% a 60% en peso de acido metacnlico y acido acnlico,
    b) de 40% a 80% en peso de al menos un monomero seleccionado entre acrilato de etilo,
    acrilato de butilo, metacrilato de metilo y sus mezclas,
    c) de 0,05% a 22% en peso de acido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfonico,
    d) de 0 a 1% en peso de al menos un monomero reticulante, el total de a) + b) + c) + d) es igual a 100%,
    o
    a) de 20% a 60% en peso de acido metacnlico y acido acnlico,
    b) de 40% a 80% en peso de al menos un monomero elegido entre acrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de metilo y sus mezclas,
    c) de 0,5% a 25% en peso de un monomero que contiene un grupo hidrofobo,
    d) de 0,05% a 22% en peso de acido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfonico,
    e) de 0 a 1% en peso de al menos un monomero reticulante, el total de a) + b) + c) + d) + e) es igual a 100%,
    el % en peso de acido acnlico en comparacion con el peso total de los acidos acnlico y metacnlico esta entre el 50% y el 100%, preferentemente entre el 80% y el 100%, muy preferentemente entre el 98% y el 100% y extremadamente preferentemente donde este porcentaje (%) es igual a 100%.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el monomero que contiene un grupo hidrofobo tiene la formula general R - (EO)m - (PO)n - R', en donde:
    - m y n designan numeros enteros inferiores o iguales a 150, al menos uno de los cuales es distinto de cero,
    - EO y PO designan respectivamente oxido de etileno y oxido de propileno,
    - R designa un grupo polimerizable y, preferentemente, el grupo metacrilato o metacriluretano,
    - R' designa un grupo hidrofobico que tiene al menos 6 y como maximo 36 atomos de carbono.
  3. 3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el monomero reticulante se selecciona de entre dimetacrilato de etilenglicol, trimetilolpropanetriacrilato, dialilftalato, alilo acrilato, los alilo maleatos, metilen bisacrilamida, metilen bismetacrilamida, tetraliloxietano, los trialilcianuratos, los eteres alflicos y los esteres acnlicos, metacnlicos y esteres metacriloetanos obtenidos a partir de polioles.
  4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la emulsion acuosa tiene un contenido de solidos de entre 10% y 50% en peso seco de polfmero, en comparacion con su peso total.
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la emulsion tiene un tamano de partfcula de entre 50 nm y 500 nm.
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el polfmero tiene una masa molar con peso promedio de entre 20.000 g/mol y 1.000.000 g/mol.
  7. 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la formulacion cosmetica se selecciona de entre las formulaciones que contienen al menos un tensioactivo, y en particular de entre aquellas destinadas para ser aplicadas sobre la piel.
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