專利名稱：多糖類顏料分散體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粘度穩(wěn)定的水系分散體，適用于水基類化妝品的著色、食品包裝用涂料及油墨的著色。更具體地說，本發(fā)明涉及一種水系分散體，其含有至少一種食品、藥物及化妝品類(“FD&C”)顏料和/或藥物及化妝品類(“D&C”)顏料，與一種多糖類樹脂一起分散在水中。
FD&C和D&C染料均具有官能團，例如羧基或磺酸基，該官能團賦予其優(yōu)良的水溶性。然而，水溶性也能導致某些不希望發(fā)生的問題，如染料印流和染污。為避免此類問題，可通過將FD&C染料和D&C染料的官能團轉(zhuǎn)化(即色沉淀化)為金屬離子的鹽，例如鈉、鋇、鈣或鋁鹽的方式，而將其制成為非水溶性。
配方人員面臨進退兩難的境地，一方面希望，顏料一旦施用于化妝品或食品包裝后具有非水溶性，而另一方面同樣重要的是，顏料在化妝品或食品包裝的印染或著色過程中，須均勻地分布。簡言之，該配方人員必須能將非水溶性的FD&C和D&C色淀顏料，均勻地分散在水中，以便施用。
將此類FD&C顏料分散在水中是一種挑戰(zhàn)。色淀顏料含有大量的金屬離子，例如鋁、鋇或鈣的離子，將導致水系粘度的大幅度上升。例如，鋁離子在水中形成氫氧化鋁，其中，水分子“附在”或水合在鋁離子上。若有足夠量的鋁離子，由于該結(jié)合水及其鄰近的水分子通過氫鍵的聚結(jié)，該水系最終將完全凝膠化。
對堿性敏感的苯乙烯丙烯酸類樹脂，普遍地用于印刷油墨中，作為工業(yè)有機顏料(例如酞化青蘭、雙芳香酰苯胺黃或碳黑)的分散體。但是，此類丙烯酸化合物自身在水中作為FD&C或D&C顏料的穩(wěn)定劑時，并不有效，且能加劇凝膠化問題，因為鋁離子本身能附在丙烯酸脂的官能團上，而且，苯乙烯丙烯酸樹脂在低PH值時，將變成非水溶性。
美國第5,059,248號專利，披露了一種水分散體組合物，其包括FD&C或D&C顏料及作為穩(wěn)定劑的乙二胺四醋酸鹽或次氮基三醋酸。該分散體還可進一步含有較低級烷醇和/或水溶性增塑劑。那些能形成薄膜的樹脂，例如甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、乙基纖維素、醋酸酞酸纖維素、蟲膠和聚乙烯基吡咯烷酮，也可包括在該水系分散體內(nèi)。
美國第4,652,313號專利，披露了一些水系色淀顏料懸浮體系，其中包括FD&C色淀顏料，和諸如阿拉伯膠、瓜爾膠、瓊脂、黃原膠、PG藻朊酸、羥丙基纖維素之類的聚合物膠質(zhì)；諸如玉米淀粉或聚乙烯基吡咯烷酮之類的聚合物膠質(zhì)，也可包括在該水系懸浮體系內(nèi)。
美國第5,753,021號專利，披露了一些彩色噴墨型油墨組合物，其含有某種改性的多糖類樹脂、一種載體及一種顏料。
羅拉瑪(Lorama)化學有限公司的小冊子《通用顏料分散體》，披露了含有多糖類樹脂、苯乙烯丙烯酸酯和乙二胺四醋酸的水系分散體，用于油漆組合物。
本發(fā)明的目的是提供含有FD&C和/或D&C顏料的水系顏料分散體，該顏料能給食品包裝均勻地著色，而且一旦沉淀后不會產(chǎn)生印流或染污。
另一方面，本發(fā)明涉及制備水系分散體的方法，其包括1)將FD&C或D&C顏料、多糖類樹脂及水一起均化，以形成一預混合物，以及2)將該預混合物研磨，直至該顏料的平均粒度分布為小于一微米。
本發(fā)明的水系分散體的特點之一是，將至少一種FD&C或D&C顏料與一種多糖類化合物結(jié)合。
本發(fā)明的水系分散體的優(yōu)越性之一是，它很穩(wěn)定，且不會呈現(xiàn)粘度隨時間推移而增加的現(xiàn)象。
優(yōu)選的實施方式的詳述本發(fā)明中所采用的顏料可以是任何FD&C或D&C顏料。優(yōu)選的FD&C顏料包括FD&C紅色40號、FD&C黃色5號、FD&C黃色6號和FD&C蘭色1號。優(yōu)選的D&C顏料包括D&C紅色6號、D&C紅色7號、D&C紅色21號、D&C紅色22號、D&C紅色27號、D&C紅色28號、D&C紅色30號、D&C紅33色號、D&C紅34色號、D&C紅色36號、D&C橙色5號以及D&C黃色10號。所有這些顏料商業(yè)上均有供應。
所述多糖類樹脂不應具有能受色淀顏料的金屬離子影響的官能團。此外，該多糖類樹脂應易于形成薄膜，且呈現(xiàn)優(yōu)良的耐水性。優(yōu)選的多糖類樹脂包括玉米淀粉、纖維素和羥丙基纖維素。一種更優(yōu)選的多糖類樹脂是JA-250-3，可從加拿大安大略省米爾頓的羅拉瑪(Lorama)化學有限公司獲得供應；它含有43％多糖類樹脂、3％丙二醇及54％水。該樹脂的PH值為6.8，薄膜形成最低溫度為1.0℃，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為94.0℃。該產(chǎn)品中含有的多糖類樹脂據(jù)信是玉米淀粉，其數(shù)均分子量為500,000至2,500,000。
作為選擇方案，還可將一種苯乙烯-丙烯酸類樹脂加入本發(fā)明的水系分散體。該苯乙烯-丙烯酸樹脂可以是任何一種苯乙烯化丙烯酸樹脂，它有助于顏料在水中的分散。適宜的苯乙烯-丙烯酸類樹脂包括苯乙烯/丙烯酸共聚物、苯乙烯/丙烯酸/丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸共聚物，以及苯乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸烷基酯共聚物。一種特別優(yōu)選的苯乙烯-丙烯酸樹脂是Joncryl67，可從威斯康星州拉辛市的S.C.約翰遜公司(S.C.Johnson)獲得供應。
本發(fā)明的水系分散體可用商業(yè)上現(xiàn)有供應的設(shè)備及已知技術(shù)來制備。一種特別優(yōu)選的制備該水系分散體的方法包括1)將一種選自FD&C和D&C顏料的顏料、一種多糖類樹脂及水一起均化，以形成一預混合物，2)將該預混合物研磨，直至該顏料的平均粒度分布為小于一微米。
基于分散體的總重量，所述水系分散體可含有10-35重量％的顏料，優(yōu)選為15-30重量％。基于分散體的總重量，多糖類樹脂的含量可以是5-45重量％，優(yōu)選為10-40重量％。作為選擇方案，該分散體還可含有，基于分散體的總重量，1-40重量％的苯乙烯丙烯酸類樹脂，優(yōu)選為1-25重量％。
作為選擇方案，該分散體還可含有其它化合物，只要其不危及該分散體所應有的特性。例如，該水系分散體還可含有水溶性有機助溶劑。適宜的助溶劑包括烷醇如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇，多羥基醇如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、四乙二醇、聚乙二醇以及丙三醇，以及烷醇胺如單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。
另一種可作為選擇而被包括在該水系分散體內(nèi)的化合物是，用于減少氫氧化鋁形成的配體。適宜的配體包括乙二胺四醋酸及其鹽類。
以下例子是為了闡明本發(fā)明的最佳實施方式，并非意圖以任何方式來限制本發(fā)明的范圍。實施例1下列組分在一均化器內(nèi)混合15分鐘，以生成一預混合物26％ D&C紅色7號[C19-O11，鈣色淀顏料，染料含量38％，太陽化學公司]，20.0％ A250-3TM多糖類樹脂溶液(羅拉瑪化學有限公司)，13.0％ JoncrylTM67苯乙烯-丙烯酸樹脂溶液(SC約翰遜公司)，18.0％丙二醇，以及23.0％蒸餾水。
所產(chǎn)生的預混合物在EigerTM微型研磨器內(nèi)以循環(huán)的方式，在75°F-90°F溫度下研磨18分鐘。所產(chǎn)生的分散體的起始粘度為50厘泊，而且在室溫下可保持該數(shù)值達至少兩個月。實施例2(比較例)遵循實施例1中的通用步驟，從不含多糖類化合物的下列組分，制備了一種水系分散體35.0％ D&C紅色7號(C19-O11，鈣色淀顏料，染料含量38％，太陽化學公司)，8.75％ JoncrylTM67苯乙烯-丙烯酸樹脂溶液(SC約翰遜公司)，以及56.25％水。
加入了氨，以增加樹脂溶解度，并確保PH大于8.0。
所產(chǎn)生的分散體發(fā)生了完全的凝膠化。雖然在該研磨基料中加入了水，以降低(總體及顏料的)固體含量，但仍然發(fā)生了該分散體的完全凝膠化。甚至于加入大量的水，導致顏料上色率下降20％至30％，也未能增加該分散體的穩(wěn)定性。實施例3遵循實施例1中的通用步驟，從下列組分，制備了一種水系分散體29.0％ D&C紅色6號(C19-O12，鋇色淀顏料，染料含量42％，太陽化學公司)，27.0％ JoncrylTM67苯乙烯-丙烯酸樹脂溶液，10.0％ JA250-3TM多糖類樹脂溶液，9.0％丙二醇，以及25.0％水。
該分散體的起始粘度為300厘泊，而且，在室溫下老化兩個月之后，僅增加至400厘泊。實施例4遵循實施例1中的通用步驟，從下列組分，制備了一種水系分散體26.0％ FD&C黃色5號(C69-4537，鋁色淀顏料，染料含量43％，太陽化學公司)，30.0％ JA250-3TM多糖類樹脂溶液，10.0％丙二醇，以及34.0％水。
該分散體的起始粘度為2,770厘泊。在室溫下老化三星期、且在49℃烘箱內(nèi)老化三天之后，該粘度未發(fā)生變化。實施例5(比較例)遵循實施例1中的通用步驟，從FD&C黃色5號和JoncrylTM67苯乙烯-丙烯酸樹脂溶液，制備了一種水系分散體，但未加入多糖類化合物。盡管嘗試了多種結(jié)合方式，所產(chǎn)生的分散體的PH值和粘度均很不穩(wěn)定。實施例6遵循實施例1中的通用步驟，從下列組分，制備了一種水系分散體16.0％ D&C黃色10號(C71-5171，鋁色淀顏料，染料含量17％，太陽化學公司)，37.0％ JA250-3TM多糖類樹脂溶液，10.0％丙二醇，以及37.0％水。
該分散體之起始粘度為1,220厘泊，在室溫下老化三天之后增加為8,000厘泊。但是，此粘度是觸變性的。實施例7遵循實施例6中的通用步驟，從下列組分，制備了一種水系分散體16.0％ D&C黃色10號(C71-5171，鋁色淀顏料，染料含量17％，太陽化學公司)，37.0％ JA250-3TM多糖類樹脂溶液，10.0％丙二醇，1.0％乙二胺四醋酸，以及36.0％水。
該分散體之起始粘度為1,230厘泊，在室溫下老化十天之后，下降為544厘泊。因不希望受理論的約束，本申請人目前相信是EDTA螯合了鋁，從而減少了氫氧化鋁的形成。實施例8遵循實施例1中的通用步驟，從下列組分，制備了一種水系分散體16.0％ FD&C蘭色1號，36.0％ JA250-3TM多糖類樹脂溶液，8.0％丙二醇，以及40.0％水。
該分散體之起始粘度很差。但是，加入0.5％ EDTA后，生成了一種分散體，其起始粘度為3,790厘泊，在室溫下老化四天之后降低為2,410厘泊。一種含有1.0％ EDTA的相對應的分散體，其起始粘度為3,350厘泊，在室溫下老化四天之后下降為1,900厘泊。
本發(fā)明及其優(yōu)選的實施方案，均已詳細述及。然而，對于那些熟悉此技術(shù)的人們來說很明顯的是，在考慮本項技術(shù)披露時，本發(fā)明可以進行為數(shù)眾多的修改、替代、組分重組，和/或改進，而不違反本發(fā)明之精神及范圍。
權(quán)利要求
1.一種水系顏料分散體，包含1)一種選自FD&C顏料和D&C顏料的顏料，2)一種多糖類樹脂，以及3)水。
2.權(quán)利要求1的分散體，其中所述顏料是一種FD&C顏料。
3.權(quán)利要求2的分散體，其中所述FD&C顏料為選自由FD&C紅色40號、FD&C黃色5號、FD&C黃色6號及FD&C蘭色1號所組成的組中的顏料。
4.權(quán)利要求1的分散體，其中所述顏料是一種D&C顏料。
5.權(quán)利要求4的分散體，其中所述D&C顏料為選自由D&C紅色6號、D&C紅色7號、D&C紅色21號、D&C紅色22號、D&C紅色27號、D&C紅色28號、D&C紅色30號、D&C紅色33號、D&C紅色34號、D&C紅色36號、D&C橙色5號以及D&C黃色10號所組成的組中的顏料。
6.權(quán)利要求1的分散體，其中所述多糖類樹脂選自玉米淀粉、纖維素和羥丙基纖維素。
7.權(quán)利要求1的分散體，其中基于分散體的總重量，所述顏料的含量范圍為10-35重量％。
8.權(quán)利要求7的分散體，其中基于分散體的總重量，所述顏料的含量范圍為15-30重量％。
9.權(quán)利要求1的分散體，其中基于分散體的總重量，所述多糖類樹脂的含量范圍為5-45重量％。
10.權(quán)利要求9的分散體，其中基于分散體的總重量，所述多糖類樹脂的含量范圍為10-40重量％。
11.權(quán)利要求1的分散體，其進一步含有苯乙烯-丙烯酸樹脂。
12.權(quán)利要求1的分散體，其中所述苯乙烯-丙烯酸類樹脂為選自由苯乙烯/丙烯酸共聚物、苯乙烯/丙烯酸/丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸共聚物，以及苯乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸烷基酯共聚物所組成的組中的苯乙烯-丙烯酸類樹脂。
13.權(quán)利要求11的分散體，其中基于分散體的總重量，所述苯乙烯-丙烯酸樹脂的含量范圍為1-40重量％。
14.權(quán)利要求13的分散體，其中基于分散體的總重量，所述苯乙烯-丙烯酸樹脂的含量范圍為1-25重量％。
15.權(quán)利要求1的分散體，其進一步含有選自一組烷醇、多羥基醇以及烷醇胺的一種水溶性有機助溶劑。
16.權(quán)利要求15的分散體，其中所述有機助溶劑是選自由甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇所組成的組中的一種烷醇。
17.權(quán)利要求15的分散體，其中所述有機助溶劑是選自由乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、四乙二醇、聚乙二醇以及丙三醇所組成的組中的一種多羥基醇。
18.權(quán)利要求15的分散體，其中所述有機助溶劑是選自由單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺所組成的組中的一種烷醇胺。
19.權(quán)利要求1的分散體，其進一步含有一種配體。
20.權(quán)利要求19的分散體，其中所述配體是乙二胺四醋酸或其鹽類。
21.一種制備水系顏料分散體的方法，其包括1)將一種選自一組FD&C和D&C顏料的顏料、一種多糖類樹脂及水一起均化，以形成一預混合物，以及2)將上述預混合物研磨，直至該顏料的平均粒度分布為小于一微米。
全文摘要
一種水系顏料分散體，其含有至少一種FD&C和/或D&C顏料，被分散在水和一種多糖類樹脂中；作為選擇方案，其還可與苯乙烯－丙烯酸樹脂和乙二胺四醋酸結(jié)合使用。對于pH值敏感的FD&C和/或D&C顏料，該分散體可提供優(yōu)良的粘度和沉降穩(wěn)定性，以及良好的色度。
文檔編號A61K8/04GK1409747SQ00817072
公開日2003年4月9日 申請日期2000年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月8日
發(fā)明者達雷恩·馬克·奧塔蘭諾, 洛里·林恩·劉易斯, 克里斯托弗·維辛, 約瑟夫·P·拉巴左 申請人:太陽化學公司