Чистящее средство
CLEANING SUBSTANCE

Изобретение относится к чистящим композициям с эффективностью очистителей, содержащих щелочи и безопасностью нейтральных моющих составов.
Известно чистящее средство, содержащее анионактивное поверхностно-активное вещество - N-метилпирролидон 1-10%, неионогенное поверхностно-активное вещество - синтанол или неонол 1-20, органический растворитель - бутилцеллозольв - 1-16%, едкий натр (в пересчете на чистое активное вещество) 1-9%, трилон Б - 0.4-0.6%, тимолфталеин 0.04-0.06%, вода питьевая - остальное (патент RU 2306330 С1).
Основным недостатком этого чистящего средства является наличие большого количества щелочи, что сразу ограничивает сферу применения и уменьшает безопасность при его использовании. Кроме того, N-метилпирролидон по сути своей - полярный апротонный растворитель, имеет репродуктивную токсичность, запрещен к сливу в канализацию.
Известно также чистящее средство, содержащее эффективный биоразлагаемый хелатирующий агент. (US 6573230 В1 03.06.2003) Целью изобретения было создание композиции, содержащей короткоцепочечные амфифилы и усовершенствованные консерванты.
Известна композиция для очистки стекла без полос, содержащая в пересчете на массу от примерно 0,1 до примерно 1% моногексилового эфира этиленгликоля, примерно от 0,01 до примерно 0,5% поверхностно-активного вещества, выбранного из группы, состоящей из анионных поверхностно-активных веществ, неионогенных поверхностно-активных веществ, амфотерных поверхностно-активных веществ, цвиттерионные поверхностно-активные вещества и их смеси, от примерно 0,1 до примерно 7% органического сорастворителя, включающего смесь низкокипящего органического сорастворителя, имеющего точку кипения менее примерно 115°С, и высококипящего точечный органический сорастворитель, имеющий точку кипения от 120° до примерно 230°С, от 0 до примерно 2% модифицирующей добавки, и вода, указанная композиция имеет рН от примерно 3,5 до примерно 11,5, чтобы обеспечить отсутствие полос состав для очистки стекла (US 5750482 А 12.05.1998).
В обоих случаях ставятся и решаются узкоспециализированные задачи: подбираются композиции и соотношения для улучшения сроков хранения концентрата и отсутствия «разводов» на стеклянных поверхностях без учета степени загрязненности. В составах полностью отсутствуют, или используются устаревшие комплексообразующие вещества, снижающие чистящую способность, вводятся консервирующие добавки, что не придает экологичности композициям.
В предлагаемом нами составе изопропанол, обладающий биоцидными свойствами, и этаноламин, повышающий рН и снижающий активность микроорганизмов, позволяют отказаться от использования консервантов. Испытание концентрата предлагаемого средства в настоящем изобретении на стеклянных поверхностях без последующего смывания водой, показало отсутствие видимых разводов.
Известен также очиститель твердых поверхностей, содержащий этоксилированные алкоксилированные неионные ПАВ. Цель изобретения - чистящая композиция, содержащая этоксилированные и алкоксилированные неионогенные поверхностно-активные вещества, которая при использовании улучшает блеск твердых поверхностей, улучшает время очистки и снижает «скользскость» поверхности при уборке полов. (СА 2961788 А1 06.05.2006).
Однако недостатком данной разработки является:
- Не очищаются твердые поверхности от комплексных масляно-сажистых загрязнений, удаление которых традиционно возможно только с применением щелочей;
- большинство компонентов не являются биоразлагаемыми.
В качестве хелатирующего компонента используется этилендиамин тетраметилен фосфонат (DTPMP) - устаревший комплексообразователь, обладающий целым рядом недостатков, или 2Na этилендиаминтетрауксусной кислоты (2Na-EDTA). И как наиболее предпочтительный предлагается L-глутаминовая кислота в смеси с N,N-диуксусной кислотой, (первое поколение разработок GLDA)
Известно также техническое моющее средство, содержащее триполифосфат натрия, тринатрийфосфат, кальцинированную соду, щавелевую кислоту, буру техническую и дипроксамин, глицерин, пирофосфат натрия, синтанол, казеиновый клей и натрия сульфат 10-водный (Патент RU 2448155 С1). Средство обладает пониженной скоростью коррозии и универсальностью применения (может использоваться в качестве средства первой помощи при наружных травмах). Однако чистящие свойства средства недостаточно велики, кроме того, в составе содержится большое количество фосфатов, что при попадании в сточные воды вызывает заболачивание водоемов.
ЕР 3263682 А1, 03.01.2018 - Композиция для очистки твердой поверхности.
Состав представляет собой жидкое средство с улучшенной очисткой от жира и низким пенообразованием, причем композиция поверхностно-активных веществ включает:
а) этоксилированное неионогенное поверхностно-активное вещество;
б) анионное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из: алкилсульфата, сульфоновой кислоты или сульфонатного поверхностно-активного вещества и их смесей; и
с) вспомогательное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из: поверхностно-активного вещества оксида амина, амфотерного поверхностно-активного вещества и их смесей, в которой:
весовое соотношение указанных анионный поверхностно-активное вещество для указанного дополнительного поверхностно-активного вещества больше 2,75;
весовое соотношение указанных анионный поверхностно-активное вещество к сказанному неионогенный поверхностно-активное вещество - от 0,15 до 1,0;
композиция имеет рН от 7,0 до 12,0; и композиция не содержит ферментов.
В составе делается акцент на весовое содержание поверхностно-активных веществ.
Недостатком данного патента является то, что для решения поставленной задачи «подходящей основой в использовании с указанными поверхностно-активными веществами являются едкие щелочи, такие как гидроксид натрия, гидроксид калия и/или гидроксид лития, и/или оксиды щелочных металлов с типовым содержанием по массе от общего состава от 0,01% до 5,0%…». В качестве анионных ПАВ предлагается использовать соли сульфатов или сульфонатов, которые давно критикуются за их агрессивное воздействие на кожные покровы человека. Таким образом, область применения средства ограничивается поверхностями, устойчивыми к щелочам. Требуются усиленные средства индивидуальной защиты при использовании.
Задачей настоящего изобретения является повышение чистящей способности, расширение видов обрабатываемых поверхностей из различных материалов без риска их повреждения, сохранение эффективности даже при разбавлении водой до минимальных концентраций, обеспечение безвредности и повышение удобства в использовании.
Техническим результатом заявленной композиции является создание эффективного чистящего средства с высокой безопасностью в применении и минимальным воздействием на окружающую среду, для удаления комплексных загрязнений масляного, сажистого, почвенного и др. происхождения, сохранения эффективности при разбавлении водой даже до минимальных концентраций, обеспечение биоразлагаемости.
Для реализации указанного технического результата чистящее средство имеет следующий состав ингредиентов в определенных количествах. А именно жидкое чистящее средство, содержащее водорастворимое анионное поверхностно-активное вещество, - содержит натриевую соль 2-этилгексилсульфосукцината - 1-10 мас. %, водорастворимое неионогенное поверхностно-активное вещество - оксиэтилированный жирный спирт С12-С14 - 1-10 мас. %, хелатный агент - тетранатрий глутамат диацетат 0.1-3 мас. %, со-растворители - насыщенный сложный эфир полиоксиэтилированного глицерина 1-10 мас. %, бутиловый эфир этиленгликоля - 0.3-6 мас. %, изопропанол - 1-10 мас. %, этаноламин - 0.1-3 мас. %, вода питьевая - остальное.
Указанные свойства заявленная композиция проявляет только в заявленном сочетании ингредиентов в заявленных концентрациях, за счет синергетического действия всех входящих в состав компонентов.
В промышленности и в быту часто возникает потребность в очистке сильнозагрязненных поверхностей маслами, почвенными отложениями, копотью, сажей и т.п. Обычно для удаления такого рода загрязнений используют смеси поверхностно-активных веществ, комплексообразователей и щелочей. Это требует повышенной безопасности при использовании таких средств. Перечень поверхностей, стойких к такого рода воздействиям весьма ограничен. Возникают сложности при утилизации отработанных растворов и воздействию на окружающую среду, а также негативное воздействие на кожу рук и дыхательные пути, человека использующего данные средства чистки.
В настоящем изобретении для реализации технического результата полностью исключаем применение и добавление щелочи в своем составе. При этом в качестве хелатирующего компонента используем тетранатрий глутамат диацетат. Это новый, самый экологически чистый и прочный хелат. Основными действующими компонентами состава является синергетическая смесь двух поверхностно-активных веществ анионного - натриевую соль 2-этилгексилсульфосукцината, неионогенного - оксиэтилированный жирный спирт С12-С14 (окись этилена 2-10 молей). Оба вещества являются полностью биоразлагаемыми и безопасными в применении. Кроме этого, в состав добавлены со-растворители - насыщенный сложный эфир полиоксиэтилированного глицерина - высокоэффективная добавка, значительно ускоряющая удаление пятен с поверхности, эффективная даже при низких температурах., бутиловый эфир этиленгликоля и изопропанол. В качестве подщелачивающего компонента - этаноламин.
Диоктилсульфосукцинат натрия (он же: 2-этилгексил сульфосукцинат натриевая соль) - пищевая добавка Е-480.
Диоктилсульфосукцинат натрия - твердый белый воск, либо мелкодисперсный порошок, с горьковатым мыльным вкусом и выраженным октаноловым запахом.
Диоктилсульфосукцинат натрия используется в пищевой промышленности как техническое вспомогательное вещество при производстве сахара, а также в виде стабилизирующего смачивающего агента для изготовления гидроколлоидных порошков. Добавка Е-480 применяется для облегчения растворения веществ в охлажденной воде. Добавка Е-480 применяется как агент, улучшающий родство гранулятов к водным средам, в качестве диспергатора и солюбилизатора для жиров и масел, в качестве размягчителя покрытий из пищевых пленок. В медицине Е-480 используются в виде слабительных средств.
В общем Е-480 (Диоктилсульфосукцинат натрия) - является стабилизатором из группы добавок, главным назначением которых является формирование и сохранение консистенции, текстур и формы пищевых продуктов.
Для использования в составе чистящего средства готовился водно-гликолевый раствор диоктилсульфосукцината натрия. Отсюда вытекает необходимость применения бутилцеллозольва.
Водно-гликолевый раствор 2-этилгексилсульфосукцината является анионным поверхностно-активным веществом. Однако сам по себе раствор не обладает высокой эффективностью, сохраняя свойства, описанные выше.
Синергетическое усиление, причем очень эффективное, достигается путем добавки неионогенного ПАВ. Оптимальное соотношение при использовании 70% водно-гликолевого раствора диоктилсульфосукцината натрия с ~90% по абс. мас. неионогенным ПАВ - 1:1.
В качестве неионогенных поверхностно-активных веществ использовались этоксилированные разветвленные спирты Гербе СЮ со степенью этоксилирования 7ЕО, этоксилированный насыщенный изотридеканол 8ЕО, оксиэтилированный жирный спирт С12-С14 (окись этилена 2-10 молей). Полученные сравнительные результаты показали приблизительно одинаковую эффективность. В итоговом варианте был выбран ПАВ с наиболее длинной, неразветвленной цепочкой, как наиболее эффективный для использования в очистителе для сложных, комплексных загрязнений.
С целью усиления чистящей способности в состав был введен комплексообразователь тетранатрий глутамат диацетат - самый экологически чистый и прочный хелат, добавка, которая кроме удаления ионов солей жесткости, предотвращает дезактивацию анионного ПАВ ионами металлов.
В целом, уже этот состав в водном растворе хорошо эмульгировал жиры и масла, однако при удалении застарелых отложений на испытуемых образцах не удавалось получить искомый результат. Необходимо увеличение водородного показателя. В стандартных ситуациях рецептуру усиливают добавкой гидроксидов щелочноземельных металлов. Недостатком такого решения является высокая агрессивность средства, коррозионное воздействие на обрабатываемую поверхность, осторожность в использовании.
Активность водородных ионов можно повысить аммиаком, или его производными. В данной рецептуре было решено использовать щелочной агент - этаноламин. Он не имеет такого резкого запаха, как аммиак. Уровень рН ~10-10,5 оказался достаточным.
Насыщенный сложный эфир полиоксиэтилированного глицерина - добавка для удаления пятен в стиральных средствах и пятновыводителях с тканей. Данный компонент совместим с анионными и неионогенными поверхностно-активными веществами. Было решено ввести от 1 до 10% в состав разрабатываемого средства. Этот позволило эффективно удалять на испытуемых образцах с твердых поверхностей заполимеризовавшиеся пятна растительных масел, подвергавшихся температурному воздействию (~250°С)
Разрабатываемое средство предполагается использовать в качестве очистителя стеклянных и зеркальных поверхностей. И в случае неполного смывания раствора с обрабатываемой поверхности возможно образование разводов. С целью улучшения очистки стеклянных поверхностей, а также повышения бактерицидных свойств в композицию вводится изопропанол. Проверка на стеклянных поверхностях образцов после нанесения и высыхания концентрата созданного чистящего средства показало отсутствие видимых разводов.
Рассмотренные выше компоненты сами по себе предположительно не могут дать высокой эффективности очистки. Один из главных компонентов в данной рецептуре является пищевой добавкой. Другой - пятновыводитель для тканей.
В итоге - получился высококонцентрированный очиститель для удаления застарелых масляных, почвенных, сажистых загрязнений (даже повергшихся термическому воздействию). Смывает «клейковину от скотча» и наклеек. Удаляет въевшиеся «резиновые» следы с полимерных полов. Применим для очистки остекления. Не оставляет разводов. Эффективен даже при разбавлении водой до концентрации 0,5% (1:200). С повышением концентрации, а также температуры раствора возрастает чистящая способность. При этом концентрат средства безопасен для человека и окружающей среды и сопоставим со средствами бытовой химии. Состав полностью биоразлагаем, не горюч, взрыво-пожаробезопасен.
В данном изобретении достигнута чистящая способность, сопоставимая (а в некоторых случаях и превосходящая) для типовых составов с содержанием щелочей. При этом средство можно применять для большого спектра обрабатываемых поверхностей из разных материалов без риска повреждения.
Средство остается эффективным при разбавлении водой до минимальных концентраций. Состав безвреден и удобен в использовании, и безопасен для окружающей среды. Полностью биоразлагаем.
В процессе разработки состава были опробованы различные % соотношения по мас. Компоненты показали хорошую совместимость при различных концентрациях. Первым компонентом при подготовке концентрата вводился тетранатрий глутамат диацетат. Минимальная концентрация 0,1. Введение более 3% оказалось нецелесообразно, поскольку усиления действия не наблюдалось. Далее вводилось неионогенное поверхностно-активное вещество. После полного растворения вводился предварительно подготовленный 70% водно-гликолевый раствор 2-этилгексилсульфосукцината. Во всех образцах соблюдалось соотношение 1:1 содержания неионогенного и анионного поверхностно-активных веществ. Изменение соотношений ухудшало характеристики конечного продукта.
Максимальные концентрации до 10% давали очень вязкий продукт, не удобный для конечного использования. Оптимальным оказалось среднее значение указанного в изобретении интервала. После полного растворения поверхностно-активных веществ в некоторых случаях (при повышенных концентрациях) требовалось дополнительное введение бутилового эфира этиленгликоля до получения полностью прозрачного состава в % соотношении указанном в изобретении.
Для повышения уровня активности ионов водорода добавлялся этаноламин (моноэтаноламин, триэтаноламин, возможно введение аминометилпропанола) до получения уровня рН 10,0-10,5.
На следующем этапе добавлялся изопропанол в концентрации, указанной выше.
Последним компонентом вводился насыщенный сложный эфир полиоксиэтилированного глицерина. В указанной рецептуре повышение концентрации данного вещества ускоряет время очистки застарелых пятен растительных жиров с обрабатываемых поверхностей и определяется экономической целесообразностью.
Испытание полученного концентрата показало эффективность при следующих концентрациях в разбавлении водой:
- мытье и чистка печей (грилей) с загрязнениями от сильного термического воздействия (очистка от копоти, пригоревшего жира) - 50% мас.;
- мытье и чистка газовых, электрических плит, СВЧ - 30% мас.;
- мытье и чистка холодильников, другого технического и технологического оборудования для применения в быту, в пищевой промышленности и на предприятиях общественного питания - 5% мас.;
- по уходу за жилищем (пол любого качества, стены, поверхности мебели, любые водостойкие предметы домашнего обихода) - 1% мас.;
- мытье стекол - 0,5% мас.
В соответствии с ГОСТ 32478-2013 моющая способность чистящих средств для разных видов поверхностей, используемых в виде растворов, %, должна быть не менее 80%.
Моющая способность разработанного чистящего средства была проверена по методике ОСТ 6-15-1662-90 Средства чистящие бытовые. Методика определения моющей способности.
Ниже приводится сравнительная таблица моющей способности заявленного состава и нескольких очистителей разных производителей:
Как видно из таблицы, средства с содержанием щелочи дали сопоставимый, или меньший результат, что указывает на эффективность заявленного состава.
Примеры полученных конкретных составов
Пример 1.
В процессе производства приготовили следующий состав. Для этого в качестве водорастворимого анионного поверхностно-активного вещества взяли натриевую соль 2-этилгексилсульфосукцината - 1 мас. %, водорастворимое неионогенное поверхностно-активное вещество - оксиэтилированный жирный спирт С12-С14 - 1 мас. %, хелатный агент - тетранатрий глутамат диацетат 0.1 мас. %, со-растворители - насыщенный сложный эфир полиоксиэтилированного глицерина 1 мас. %, бутиловый эфир этиленгликоля - 0,3 мас. %, изопропанол - 1 мас. %, этаноламин - 0.1 мас. %, вода питьевая - остальное. Полученную смесь опробовали на различных поверхностях, с разной степенью загрязненности. Полученные результаты по чистящей способности превосходили известные типовые составы с содержанием щелочей.
Пример 2.
В процессе производства приготовили следующий состав. Для этого в качестве водорастворимого анионного поверхностно-активного вещества взяли натриевую соль 2-этилгексилсульфосукцината - 10 мас. %, водорастворимое неионогенное поверхностно-активное вещество - оксиэтилированный жирный спирт С12-С14 - 10 мас. %, хелатный агент - тетранатрий глутамат диацетат 3 мас. %, со-растворители - насыщенный сложный эфир полиоксиэтилированного глицерина 10 мас. %, бутиловый эфир этиленгликоля - 6 мас. %, изопропанол - 10 мас. %, этаноламин - 3 мас. %, вода питьевая - остальное. Полученную смесь опробовали на различных поверхностях, с разной степенью загрязненности. Полученные результаты по чистящей способности превосходили известные типовые составы с содержанием щелочей.