БИОРАЗЛАГАЕМЫЙ АБРАЗИВНЫЙ ЧИСТЯЩИЙ ПОРОШОК
BIODEGRADABLE ABRASIVE CLEANING POWDER

Изобретение относится к области бытовой химии [1], конкретно, к моющим средствам, для эффективной очистки кухонной посуды, металлических, керамических и стеклянных предметов домашнего обихода, а также промышленного оборудования и инструмента.
Ассортимент абразивных чистящих порошков, представленных на рынке, довольно обширен. Большинство таких составов обладает высокой моющей способностью по отношению к типичным загрязнителям. Однако в большинстве продуктов основным компонентами являются анионактивные ПАВ с низким уровнем биоразлагаемости, отходы производства в качестве абразива, а также фосфаты. При использовании таких средств нарушается кислотно-щелочной баланс защитного слоя клеток кожи, что может привести к появлению дерматологических заболеваний. Кроме того, стоки, содержащие данные компоненты приводят к дисбалансу системных связей большинства биоценозов.
Известно изобретение [2], которое относится к бытовой химии и может быть использовано для чистки кухонных плит, раковин, ванн, унитазов, кафеля, пластика. Указанное чистящее средство содержит (мас. %): 5-10 хлормассы (отход производства гипохлорита кальция); смесь 0,5-1,5 алкилбензолсульфоната натрия и 0,5-1,5 неионогенного поверхностно-активного вещества или 1-3 сульфоэтоксилата натрия; 5-10 каустической соды и/или 3-5 карбоната натрия; 12-25 цеолитов (цеолитсодержащие отходы производства катализаторов); 0,1-1 силиката натрия и остальное вода. Технический результат - дезинфицирующие и отбеливающие свойства средства, а также утилизация различных отходов производства. Недостаток - использование агрессивных ПАВ; состав продукта многокомпонентный, что отражается на его цене; применяются отходы производства, которые могут содержать токсичные компоненты.
2
2
3
2
3
2
2
2
3
Известна разработка [3] чистящего порошка, содержащего карбонат натрия, хозяйственное мыло и абразив в следующем соотношении (мас. %): карбонат натрия 10-20; хозяйственное мыло 10-20; абразив - остальное до 100, при этом в качестве абразива он содержит порошок синтетического минерального сплава, включающий оксиды кремния, алюминия, кальция, железа (II), железа (III), магния, калия и/или натрия, хрома в следующем соотношении (мас. %): оксид кремния SiO 50-65; оксид алюминия AlO 8-11; оксид кальция СаО 8-11; оксид железа (II) FeO 5-6; оксид железа (III) FeO 7-10; оксид магния MgO 3-6; оксид калия KO и/или оксид натрия NaO 2-3; оксид хрома (III) CrO 2-3. Техническим результатом настоящего изобретения является получение универсального высокоэффективного чистящего порошка, удешевление и упрощение производства чистящих средств. Недостаток - использование в составе хозяйственного мыла отрицательно сказывается на моющей способности конечного продукта, особенно в агрессивной среде.
В качестве прототипа рассматривается чистящий порошок [4] для чистки эмалированной посуды, ванн, моек, газовых и электроплит, глазурованных поверхностей, содержит (мас. %): сульфонол 4-6; сода кальцинированная 8-12; сульфат натрия 8-12; мочевина 1-3; отдушка 0,07-0,09, отходы строительного стекла 35-50; отходы ваграночных шлаков до 100. Недостаток - использование низко биоразлагаемых ПАВ с высоким уровнем аллергической активности; использование отходов производства приводит к снижению потребительских свойств конечного продукта.
Проблема настоящего изобретения заключается в необходимости создания биоразлагаемого абразивного чистящего порошка, содержащего экологически чистые поверхностно-активные вещества и вспомогательные добавки, предназначенного для очистки бытового и промышленного оборудования и инструмента от широкого спектра загрязнителей.
Технический результат создания заявленной композиции заключается в обеспечении высоких абразивных и моющих свойств; оптимальном количестве и устойчивости пены; отсутствии раздражения кожи рук.
Указанная проблема решается путем создания моющей композиции, включающей в себя биоразлагаемые компоненты, такие как: анионный ПАВ, тетраборат натрия, кальцинированная сода, коллоидный диоксид кремния, отдушку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Компонент
Содержание, мас.%
Кокосульфат натрия
5-8
Тетраборат натрия
3-6
Кальцинированная сода
14-18
Отдушка
0,1-0,2
Диоксид кремния
65-80
Повышение массовой доли кокосульфата натрия в указанном интервале увеличивает пенообразование и стойкость пены. Увеличение содержания кальцинированной соды и диоксида кремния в указанных интервалах, напротив, снижают пенообразование, но усиливают абразивную способность порошка. Тетраборат натрия усиливает моющую способность и обладает отбеливающими свойствами. Содержание диоксида кремния в интервале значений от 65 до 80 мас.% обусловлено его использованием в качестве абразива и обладает ярко выраженными матирующими и абразивными свойствами. Экспериментально установлено, что снижение его содержания не обеспечивает достаточного абразивного и матирующего эффекта, а повышение его содержания ведет к увеличению плотности моющего средства и невозможности его использования в заявленном виде. И в том, и в другом случае достижение заявленного технического результата становится невозможным.
В качестве анионного ПАВ применяется кокосульфат натрия, получаемый из кокосового масла высокой степени очистки, который является отличным пенообразователем. В большинстве товарных продуктов кокосульфат натрия используется в качестве эко-альтернативы лаурил (лаурет) сульфата натрия, так как значительно меньше сушит и раздражает кожу, обеспечивает эффективное удаление жировых остатков.
2
4
7
В качестве вспомогательных компонентов используется тетраборат натрия - неорганическое соединение, натриевая соль борной кислоты с химической формулой NaBO. Придает отбеливающее и усиливает моющие свойства, обладает антисептическими и антибактериальными свойствами, а также применяется в качестве консерванта. В композиции также используется кальцинированная сода - неорганическое соединение, натриевая соль угольной кислоты. Бесцветные кристаллы или белый порошок, хорошо растворимый в воде. Является эффективным смягчителем воды и эмульгатором.
В качестве абразива используют коллоидный диоксид кремния, который является твёрдым кристаллическим веществом без цвета, запаха и вкуса. Обладает ярко выраженными матирующими и абразивными свойствами.
Биоразлагаемость компонентов смеси соответствует 85-90% (ГОСТ 32509-2013), что удовлетворяет требованиям отечественных и иностранных стандартов экологической чистоты бытовой и косметической химии [5].
Состав и процесс приготовления экологически чистого биоразлагаемого абразивного чистящего порошка иллюстрируют следующие примеры:
Пример 1
Соотношение компонентов экологически чистого биоразлагаемого абразивного чистящего порошка:
Компонент
Содержание, мас.%
Кокосульфат натрия
7,3
Тетраборат натрия
4,5
Кальцинированная сода
14,7
Отдушка
0,1
Диоксид кремния
73,4
Приготовление чистящего порошка заключается в смешивании основных компонентов в твердом состоянии (кокосульфат натрия, тетраборат натрия, кальцинированная сода, диоксид кремний и отдушка) в ёмкости, снабженной перемешивающим устройством.
Пример 2
Соотношение компонентов экологически чистого биоразлагаемого абразивного чистящего порошка:
Компонент
Содержание, мас.%
Кокосульфат натрия
5,0
Тетраборат натрия
3,0
Кальцинированная сода
14,0
Отдушка
0,1
Диоксид кремния
77,9
Приготовление продукта осуществляется аналогично примеру 1. Продукт, имеющий состав по примеру 2, отличается снижением количества и устойчивости пены, имеет обладает средними моющими и высокими абразивными свойствами, не вызывает раздражения кожи рук.
Пример 3
Соотношение компонентов экологически чистого биоразлагаемого абразивного чистящего порошка:
Компонент
Содержание, мас.%
Кокосульфат натрия
8,0
Тетраборат натрия
6,0
Кальцинированная сода
18,0
Отдушка
0,2
Диоксид кремния
67,8
Приготовление продукта осуществляется аналогично примеру 1.
Продукт, имеющий состав по примеру 3, обладает повышенным уровнем пенообразования и устойчивости пены, имеет высокие моющие и абразивные свойства, не вызывает раздражения кожи рук.
Оценка моющей способности проводилась при очистке поверхности металлической пластины, загрязнённой стандартным загрязнителем (согласно ГОСТ 22567.15-95) [6]. Моющую способность (степень очистки) определяли по формуле:
где p0 - исходная масса чистой пластины, г;
p1 - масса пластины с загрязнителем, г;
p2 - масса пластины после обработки, г.
Моющая способность определяется отношением степени снятия загрязнения испытуемого моющего средства на одном или нескольких образцах.
Примеры
Моющая способность, %
Опыт 1
Опыт 2
Опыт 3
1
97
98
97
2
82
85
84
3
96
94
94
Оценка кожно-раздражающего эффекта проводили путем нанесения сухого и смоченного порошка на кожу испытуемого, после чего проверяли выраженность эритематозной реакции, согласно ГОСТ 33506-2015 [7]. Во всех вышеописанных примерах данного эффекта не наблюдалось (эритема отсутствовала).
Обезжиривающие свойства моющего средства подтверждаются данными по определению гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ), то есть способности образовывать стабильные эмульсии в системе «вода-масло». Так, согласно экспериментальным данным по эмульгировании масел в мерном цилиндре, значение ГЛБ составило 13,8. По шкале Гриффина данное значение укладывается в диапазон для категории эмульгаторов и моющих средств [8].
Обезжиривающие свойства проверялись на основании методики оценки чистоты поверхности металлических пластин, загрязнённых индустриальными маслами, изложенной в ГОСТ 9.402-2004 [9]. После обработки разработанным моющем средством наблюдается полное очищение поверхности пластин от масляной пленки.
Источники информации
1. ГОСТ 32478-2013 Товары бытовой химии. Общие технические требования. Дата введения: 01.01.2015.
2. RU 2194071, C11D 3/395, C11D 3/12, C11D 1/83, C11D 1/29, C11D3/10, опубл. 10.12.2002.
3. RU 2601303, C11D 3/14, C11D 3/08, C11D 3/02, опубл. 10.11.2016.
4. RU 2049812, C11D 3/14, опубл. 10.12.1995.
5. ГОСТ 32509-2013 Вещества поверхностно-активные. Метод определения биоразлагаемости в водной среде. Дата введения 01.01.2015.
6. ГОСТ 22567.15-95 Средства, моющие синтетические. Метод определения моющей способности. Дата введения 01.07.1999.
7. ГОСТ 33506-2015 Продукция парфюмерно-косметическая. Методы определения и оценки токсикологических показателей безопасности (с Поправкой). Дата введения 01.07.2017.
8. Кузнецов, С.А. Определение гидрофильно-липофильного баланса ПАВ на основе растительных масел и полиэтиленгликолей [Текст] / С.А. Кузнецов, Н.И. Кольцов // Вестник Чувашского университета. - 2006. - № 2. - С. 30-33.
9. ГОСТ 9.402-2004. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию. Дата введения: 01.01.2006.