ПЛАСТИЛИН, СОДЕРЖАЩИЙ БАКТЕРИЦИДНЫЕ РАСТИТЕЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ, ИМЕЮЩИЙ УЛУЧШЕННЫЕ ПЛАСТИЧНЫЕ СВОЙСТВА (ВАРИАНТЫ)
PLASTICINE CONTAINING ANTIBACTERIAL PLANT INGREDIENTS HAVING IMPROVED PLASTIC PROPERTIES (VERSIONS)

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к разработке пластилина, пластичного материала для лепки и моделирования с бактерицидными свойствами, способного в бытовых условиях защитить от микробов и бактерий. Такой пластилин может широко использоваться как пластилин с улучшенными пластичными и бактерицидными свойствами в области декоративно-прикладного искусства для скульптурных и художественных работ, лепки и моделирования.
Уровень техники
Ранее пластилин выпускали на базе петролатума (SU 494403 А1, 05.12.1975; SU 594146 А1, 25.02.1978; SU 990775 А1, 23.01.1983; SU 1333678 А1, 30.08.1987; SU 1416497 А1, 15.08.1988), который имел сильный запах нефтепродуктов и повышенную липкость к рукам.
Позже петролатум был заменен на парафины, церезин и защитный воск.
Из документа RU 2103289 С1, 27.01.1998 известен состав пластилина, который содержит, мас. %:
церезин
40-45
масло базовое
8-12
защитный воск ЯВ-1
10-12
масло индустриальное
3-4,5
каолин
26-35
пигменты и/или красители
0,1-4,0
Эта композиция обладает ярким контрастным цветом, не липнет к рукам в течение 2-5 мин.
Из документа RU 2252949 С1, 27.05.2005, известен состав пластилина на основе крахмала, который содержит, мас. %:
полиэтилен низкомолекулярный
21-22
мягчитель
18-19
парафин
2-3
пигмент
0,05-1,35
крахмал
остальное
Указанный состав обеспечивает повышенную интенсивность окраски и размягчаемость пластилина.
Из уровня техники также известен документ RU 2252946 С1, 27.05.2005, раскрывающий пластилин, содержащий мягчитель, парафин, пигмент, полиэтилен низкомолекулярный и наполнитель, представляющий собой крахмал. Сочетание указанных компонентов в определенном соотношении обеспечивает повышение интенсивности окраски и повышение размягчаемости пластилина.
Кроме того, из уровня техники также известен документ CN 105566688 А1, 11.05.2016, раскрывающий натуральный пластилин, приготовленный из следующих компонентов, мас. %: 10-15 частей пшеничной муки, 10-15 частей крахмала, 5-10 частей муки клейкого риса, 3-5 частей крахмала восковидной кукурузы, 5-7 частей глины, 6-15 частей жидкого парафина, 4-8 частей глицерина, 3-5 частей хлорида натрия, 5-8 частей растительного масла, 3-5 частей ксантановой камеди, 2-6 частей кварцевого порошка, 1-3 частей пищевого пигмента и 20-30 частей воды. Этот натуральный пластилин имеет преимущества высокой степени безопасности, безопасности для окружающей среды, отсутствия выбросов, умеренной твердости и высокой пластичности.
Однако все указанные выше составы пластилина требуют длительного разогрева в руках, являются недостаточно пластичными и гибкими при сгибании и растягивании.
Таким образом, в данной области техники по-прежнему сохраняется потребность в усовершенствованных композициях пластилина.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и создание гибкого и пластичного пластилина, обладающего наряду с этим бактерицидными свойствами.
Для решения указанной задачи заявителем были предложены три типа составов: пластилин на основе карбоната кальция (пластилин «классика»), пластилин на основе кукурузного декстрина (пластилин «мягкий») и пластилин на основе муки (пластилин на растительной основе и биопластилин).
Поставленная цель достигается введением в состав пластилина основе карбоната кальция, пластилина на основе кукурузного декстрина и пластилина на основе муки растительных компонентов Aloe Vera в количестве 0,01-0,02 мас. % или цветков ромашки в количестве 0,01-0,02 мас. %.
Предложенный состав на основе карбоната кальция (пластилин «классика») включает, мас. %:
парафин
от 7 до 12
церезин
от 15 до 25
защитный воск
от 13 до 18
вазелин
от 9 до 13
мягчитель
от 6 до 17,5
пигменты
от 0,1 до 2,5
наполнитель карбонат кальция
остальное
Предложенный в настоящем изобретении состав на основе карбоната кальция также содержит Aloe Vera в количестве 0,01-0,02 мас. % или цветок ромашки в количестве 0,01-0,02 мас. %.
Примерами компонентов, входящих в состав пластилина на основе карбоната кальция, могут быть:
парафин нефтяной спичечный НС (ТУ-38.1011322-90), который представляет собой смесь углеводородов жирного ряда (С20+) в основном нормального строения с температурой плавления не ниже 42°С и температурой вспышки не ниже 160°С. Его изготавливают из парафинового компонента фракции 420-490°, полученного из потоков депарафинизации и обезмасливания установки С-400. С целью повышения качества продукта допускается компаундирование вышеуказанной фракции с парафиновым компонентом фракции 330-420°С. Содержание масла в парафине ≤5%;
церезин представляет собой смесь предельных углеводородов С36-С55, в основном, разветвленных алифатические (чем выше температура каплепадения, тем больше содержание изопарафинов). Температура каплепадения 70-75°С, температура вспышки не ниже 260°С;
защитный воск парафиновый нефтяной ЯВ-1 (ТУ 38.301-25-11-93) содержит в основном нормальные, изо- и циклопарафины с относительно высокой молекулярной массой, с температурой плавления не меньше 50°С и температурой вспышки не ниже 230°;
вазелин ветеринарный (ГОСТ 13037-84) представляет собой однородное мазеобразное вещество без комков от белого до светло-коричневого цвета с температурой каплепадения от 37-50°С, кислотное число не более 0,1 мг КОН/г;
мягчитель ЯПП (ТУ 38.301-25-22-95), его получают сплавлением парафина и петролатума. Он содержит парафино-нафтеновые и ароматические нефтяные масла, имеет температуру плавления не ниже 51°С, температуру вспышки выше 200°С, кислотное число мг КОН/г не более 0,05;
пигменты органические и минеральные: титана диоксид пигментный (SumTitan), краситель органический пигмент алый 2С (Pigment Red 2, ПАО «Пигмент»), краситель органический лак основной синий К, (Pigment Blue 1, ПАО «Пигмент») и др.
В качестве наполнителя предпочтительно используют карбонат кальция со средним размером частиц 2,4 мкм.
Предложенный состав на основе декстрина (пластилин «мягкий») включает, мас. %:
парафин
от 2,9 до 4,2
защитный воск
от 9,2 до 13,5
церезин
от 25,7 до 26,8
вазелин
от 2,8 до 4,3
масло вазелиновое
от 9,6 до 14,4
пигменты
от 0,1 до 1,7
декстрин
остальное
Предложенный в настоящем изобретении состав на основе декстрина также содержит Aloe Vera в количестве 0,01-0,02 мас. % или цветок ромашки в количестве 0,01-0,02 мас. %.
Представителями указанных веществ служат:
парафин нефтяной спичечный НС (ТУ-38.1011322-90),
защитный воск парафиновый нефтяной ЯВ-1 (ТУ 38.301-25-11-93),
масло вазелиновое, содержащее в своем составе жидкие насыщенные углеводороды с температурой вспышки не менее 250°С,
пигменты органические и минеральные: краситель органический пигмент желтый СВ 2 «3» (C.I. Pigment Yellow 13, ГОСТ 22699-77 с изм. 1-4), краситель органический пигмент голубой фталоцианиновый (β-модификация) (Pigment Blue 15:3, ТУ 2463-027-05800142-2011), краситель органический пигмент оранжевый «Ж» (C.I. Pigment Orange 13, ТУ 2463-255-05800142-2005), сурик железный марка «К» (ГОСТ 8135-74 с изм. №3) и т.д.,
3
3
декстрин кукурузный кислотный палевый (ГОСТ 6034-74), со степенью растворимости не менее 78 (в пересчете на абсолютно сухое вещество при 20°С) и кислотностью (см, раствора гидроокиси натрия с молярной концентрацией 0,1 моль/дмна 100 г абсолютно сухого декстрина) не более 50.
Предложенный состав пластилина на основе муки пшеничной хлебопекарной (пластилин на растительной основе и биопластилин), включает, мас. %:
соль поваренная
от 4,1 до 4,2
масло растительное
от 1,8 до 1,9
стабилизатор
от 0,8 до 0,95
масло вазелиновое
от 0,8 до 0,95
краситель
от 0,05 до 1,5
консервант
по меньшей мере 0,4
мука
остальное
Предложенный в настоящем изобретении состав на основе муки также содержит Aloe Vera в количестве 0,01-0,02 мас. % или цветок ромашки в количестве 0,01-0,02 мас. %.
Примерами указанных компонентов состава служат:
соль поваренная пищевая выварочная «Экстра» ГОСТ Р 51574-2000, ГОСТ 13830-97 ТО РБ 101191824.6.035-2000, с размером гранул ≤1,2 мм,
масло оливковое холодного отжима с кислотностью не более 0,8,
стабилизатор DL-винная кислота (Cas №133-37-9, DL-tartaric acid FCC/BP98),
красители пищевые: краситель пищевой Кармуазин Е 122 (Cas №3587-69-9, ТУ 2463-004-47929464-98), краситель пищевой Тартразин Е 102 (Cas №1934-21-0), краситель пищевой Черный блестящий PN Е151 (Cas №2519-30-4, ТУ 2463-004-47929464-98), краситель пищевой Синий блестящий Е 133 (Cas №3844-45-9, ТУ 2463-004-47929464-98) и т.д.,
консервант сорбат калия Е 202, который представляет собой кристаллические гранулы почти без запаха с горьковатым вкусом, температура плавления 270°С (с разложением),
мука пшеничная хлебопекарная (ГОСТ Р 52189-2003, сорт высший).
В результате исследований, проведенных изобретателями, оказалось, что введение в указанные составы пластилина бактерицидных растительных компонентов, таких как Aloe Vera и цветки ромашки, позволяет не только придать пластилину бактерицидные свойства за счет уменьшения количества болезнетворных грибов и бактерий, но и добиться увеличения пластичности на 15-20%, увеличивает время пригодности лепки и сокращает время размягчения на весь период срока годности пластилина. Кроме того, указанные добавки увеличивают стабильность пластичных свойств и способность к лепке составов после выдержки и хранения пластичных материалов или изделий при комнатной температуре 20-25°С.
Таким образом, первым объектом настоящего изобретения является пластилин, включающий парафин, мягчитель и пигменты, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церезин, защитный воск, вазелин, Aloe Vera или цветок ромашки и наполнитель карбонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %:
парафин
от 7 до 12
церезин
от 15 до 25
защитный воск
от 13 до 18
вазелин
от 9 до 13
мягчитель
от 6 до 17,5
пигменты
от 0,1 до 2,5
Aloe Vera
от 0,01 до 0,02
или цветок ромашки
от 0,01 до 0,02
наполнитель карбонат кальция
остальное
Предпочтительно использовать Aloe Vera и цветки ромашки в виде порошка.
Вторым объектом изобретения является пластилин, включающий церезин, защитный воск, масло и пигменты, отличающийся тем, что в качестве масла используется масло вазелиновое и дополнительно содержит парафин, вазелин, Aloe Vera или цветок ромашки и декстрин при следующем соотношении компонентов, мас. %:
парафин
от 2,9 до 4,2
защитный воск
от 9,2 до 13,5
церезин
25,7 до 26,8
вазелин
от 2,8 до 4,3
масло вазелиновое
от 9,6 до 14,4
пигменты
от 0,1 до 1,7
Aloe Vera
от 0,01 до 0,02
или цветок ромашки
от 0,01 до 0,02
декстрин
остальное
Предпочтительно использовать Aloe Vera и цветки ромашки в виде порошка.
Третьим объектом изобретения является пластилин, включающий масло растительное, краситель и муку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соль поваренную, стабилизатор, масло вазелиновое, консервант и Aloe Vera или цветок ромашки при следующем соотношении компонентов, мас. %:
соль поваренная
от 4,1 до 4,2
масло растительное
от 1,8 до 1,9
стабилизатор
от 0,8 до 0,95
масло вазелиновое
от 0,8 до 0,95
краситель
от 0,05 до 1,5
консервант
по меньшей мере 0,4
Aloe Vera
от 0,01 до 0,02
или цветок ромашки
от 0,01 до 0,02
мука
остальное
Предпочтительно использовать Aloe Vera в виде геля, а цветки ромашки в виде порошка. Это позволяет обеспечить лучшую смешиваемость составов.
Из уровня техники известно использование Aloe Vera в лечебно-профилактических целях (RU 2195256 C1, 27.12.2002; RU 2109518 C1, 27.04.1998), в области косметики (RU 2206312 С1, 20.06.2003; RU 2183954 С1, 27.06.2002; RU 2207109 С2, 27.06.2003) и др.
Бактерицидные свойства Aloe Vera обусловлены высоким содержанием фитонцидов и других биологически активных веществ.
Aloe Vera обладает очищающими и антисептическими свойствами при попадании на кожу за счет антрагликозидов общей формулы:
Кроме того, в роли антисептика против грибков и бактерий, обладающего очистительными, антибактериальными и противовирусными свойствами, в Aloe Vera служат сапонины.
В составе ромашки присутствует много веществ с высокой биологической активностью: гликозиды герниарин и апигенин, противоспазмовое вещество азулен, эфирное ромашковое масло синего цвета (0,1 г на 100 г сухого сырья). Ромашка содержит много свободных органических кислот, среди них большее значение придается каприловой, салициловой, изовалериановой кислотам, обладающим бактерицидным действием, формулы которых представлены ниже:
В экстракте ромашки много ценного противоаллергического и иммуностимулирующего вещества хамазулена, который образуется из содержащегося в цветущих корзинках сесквитерпенового лактона матрицина (прохамазулена):
Растительный экстракт цветка ромашки представляет собой мелкодисперсный порошок от желтого до коричневого цвета, предпочтительно с объемной плотностью 0,4-0,6 г/мл и размером частиц <0,178 мм, значение убытка от высыхания <5% (3,42%/2 г/105°С), зольность <5% (2,37%/2 г/525°С).
В случае классического и мягкого пластилина используют экстракт Aloe Vera в форме порошка, который вводят в систему вместе с наполнителем для достижения полной однородности. Растительный экстракт Aloe Vera предпочтительно представляет собой мелкодисперсный порошок белого цвета с характерным легким запахом и вкусом, размер частиц <0,178 мм, значение убытка от высыхания <8% (3,42%), зольность <8% (3,61%), растворим в воде и этаноле.
В составе пластилина на растительной основе и биопластилина, где растворителем является вода, используют гель Aloe Vera (Cas №94349-62-9) с целью идеального смешения с системой. Гель Aloe Vera представляет собой желто-зеленую жидкость с легким растительным запахом, плотностью 1,022-1,032 и рН=3,5-5.
Ромашку вводят в состав пластилина в виде порошка растительного экстракта цветка ромашки.
Для определения оптимального количества добавляемых бактерицидных растительных компонентов была изучена зависимость температуры каплепадения от количества добавляемых бактерицидных растительных компонентов. Результаты представлены в таблице 1 ниже.
Зависимость температуры каплепадения от содержания растительных экстрактов
Определение темпратуры каплепадения производилось с использованием аппарата автоматического Капля-20-04 (ОАО БСКБ «Нефтехимавтоматика»).
Увеличение содержания порошка Aloe Vera и ромашки ведет к уменьшению температуры каплепадения пластилина (для классического и мягкого пластилина), в то время как мягкость и пластичность увеличиваются. Но увеличение содержания растительного компонента в составе пластилина делает производство нерентабельным, поэтому предпочтительным и оптимальным диапазоном его содержания является 0,01-0,02%.
Осуществление изобретения
Ниже приведены примеры осуществления изобретения.
Приготовление пластилина классического и мягкого с Aloe Vera
Смесь, состоящую из парафина, воска, церезина и вазелина в заданных количествах, нагревают при температуре 110°С до полного расплавления, после чего при постоянном перемешивании добавляют предварительно приготовленную пигментную пасту и смесь соответствующего наполнителя с порошком экстракта Aloe Vera, получая в результате однородную систему.
После равномерного смешения всех компонентов горячий пластилин разливают по поддонам и охлаждают до температуры окружающей среды.
Затем пластилин проходит стадию измельчения частиц пигмента (увеличение контраста цвета) и удаление следов наполнителя.
Приготовление пластилина классического и мягкого с ромашкой
Смесь, состоящую из парафина, воска, церезина и вазелина в заданных количествах, нагревают при температуре 110°С до полного расплавления, после чего при постоянном перемешивании добавляют предварительно приготовленную пигментную пасту и смесь соответствующего наполнителя с порошком ромашки.
После равномерного смешения всех компонентов горячий пластилин разливают по поддонам и охлаждают до температуры окружающей среды.
Затем пластилин проходит стадию измельчения частиц пигмента (увеличение контраста цвета) и удаление следов наполнителя.
Приготовление пластилина на растительной основе и биопластилина с Aloe Vera
Все ингредиенты в заданных количествах смешивают в емкости при постоянном нагреве и перемешивании до достижения однородной массы. Добавка геля Aloe Vera осуществляется в самом начале процесса приготовления в растворитель - воду. Выгрузку пластилина на растительной основе и биопластилина производят в полиэтиленовые пакеты и дают остыть до температуры окружающей среды.
Приготовление пластилина на растительной основе и биопластилина с ромашкой
Все ингредиенты в заданных количествах смешивают в емкости при постоянном нагреве и перемешивании до достижения однородной массы. Выгрузку пластилина на растительной основе и биопластилина производят в полиэтиленовые пакеты и дают остыть до температуры окружающей среды.
С использованием вышеуказанных методик получали образцы пластилина классического, мягкого пластилина и пластилина на растительной основе, биопластилина в соответствии с изобретением, а также образцы соответствующих пластилинов, не содержащих Aloe Vera и ромашки.
Ниже в таблицах 2-4 приведены примеры полученных составов.
Образцы пластилинов в соответствии с изобретением и сравнительных пластилинов, не содержащих Aloe Vera и цветков ромашки, подвергли измерению пластичности в соответствии со стандартом ASTM D926.
Полученные результаты испытаний измерения пластичности приведены в таблице 5.
Как следует из данных таблицы 5, введение в состав указанных пластилинов Aloe Vera или ромашки позволяет повысить пластичность пластилина на 15-20% по сравнению с аналогичным составом пластилина, не содержащий Aloe Vera или ромашку.
Кроме того, образцы пластилина были подвергнуты испытаниям на определение способности к размягчению и пригодности к лепке.
Определение способности к размягчению
Испытание проводили при температуре воздуха 20±5°С. Перед проведением испытания необходимо смочить руки водой.
Кусочек пластилина каждого состава массой 10±1 г предварительно разминают в течение 0,5-2,0 мин, формуют в стержень диаметром 10-12 мм.
Стержень загибают под углом 90°. На месте сгиба не образуются трещины.
Определение пригодности к лепке
При лепке пластилин не должен прилипать к рукам в течение 2-5 мин, не должен рваться, твердеть. Пластилин должен легко соединяться.
Полученный пластилин с бактерицидными растительными компонентами в соответствии с изобретением готов к работе, не требует долгого размягчения в руках, является гибким и пластичным при сгибании и растягивании/разрывании. Пластилин мягкий, кусочки легко отделяются от основного бруска, хорошо сохраняет форму и форму слепленной поделки.
Микробиологический анализ пластилина
Для микробиологического анализа в лабораторию были представлены 4 образца пластилина на растительной основе, биопластилина с добавлением Gel Aloe Vera Decolorized 10х и стандартный образец пластилина на растительной основе без добавления Gel Aloe Vera Decolorized 10х следующих составов, приведенных в таблице 6.
Методика испытания для определения общего числа бактерий и грибов соответствовала Государственной Фармакопее Российской Федерации издание 12 (раздел: микробиология: питательные среды и растворы).
Пластилин, содержащий в составе растительные экстракты в виде порошка Aloe Vera и геля Aloe Vera, обладает бактерицидными свойствами, о чем свидетельствуют результаты микробиологического анализа, приведенные в таблице 7.
Как видно из данных таблицы 7, добавление 0,01-0,02 мас. % геля Aloe Vera позволяет существенно снизить общее число бактерий и грибов в образце пластилина. Дальнейшее увеличение содержания Aloe Vera оказывает уже не такой заметный эффект и, кроме того, является экономически нерентабельным.
Таким образом, введение в состав пластилина основе карбоната кальция, пластилина на основе кукурузного декстрина и пластилина на основе муки растительного компонента Aloe Vera в количестве 0,01-0,02 мас. % или цветков ромашки в количестве 0,01-0,02 мас. % позволяет не только придать пластилину бактерицидные свойства за счет уменьшения количества болезнетворных грибов и бактерий, но и добиться увеличения его пластичности.