КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ФУТБОЛЬНОЙ ИСЧЕЗАЮЩЕЙ ПЕНЫ
COMPOSITION FOR FOOTBALL DISAPPEARING FOAM

Предлагаемая композиция является составом, образующим пену, устойчивую к воздействию электролитов, содержащим компоненты, регулирующие кратность и устойчивость полученных пен, позволяющие получать составы для производства пен для футбольных арбитров с требуемым сочетанием свойств на основе нетоксичных биоразлагаемых компонентов.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к товарам бытовой химии и спорттоварам, а именно к пенообразующим составам, в частности к средствам, используемым в качестве маркера с целью получения пены с ограниченной устойчивостью, например, на игровой площадке, на футбольном поле или поле для регби, и предназначенным для спортивных арбитров.
Уровень техники
Известны многочисленные составы вспениваемых композиций, содержащие в качестве пенообразователей всевозможные природные и синтетические ПАВ в качестве индивидуальных веществ либо в различных сочетаниях. Для большинства подобных составов регламентируются такие параметры как кратность пены, начальная скорость пенообразования, тип и консистенция пены, смываемость, ощущение после использования пр. В тоже время, такие параметры пены, как ее устойчивость и время жизни, в большинстве случаев не оцениваются и не являются предметом рассмотрения большинства изобретений. С другой стороны, при разработке пенообразующих составов могут совсем не учитываться требования, предъявляемые к биоразлагаемости компонентов, входящих в такие композиции. Наиболее близкой областью, в которой учитываются такие характеристики пены, как кратность и биоразлагаемость компонентов (экологические требования) является область создания косметических композиций и средств ухода, таких как шампуни, пены для ванн и пр., однако для составов данного типа регулируемая скорость разрушения пены не является предметом рассмотрения изобретателей.
Известны также некоторые специальные средства для создания пен для арбитров с регулируемой устойчивостью. В частности в американском патенте US 20120148741 в качестве основного пенообразователя предлагается использовать соединения типа Tween 20 (ПЭГ-20 сорбитан монолаурат), а в качестве агентов, регулирующих скорости разрушения пены - производные мочевины (диазолинидилмочевина), бутилкарбомат и пропиленгликоль. В китайском патенте CN 104624118 в качестве пенообразователей предложено использовать алкилсульфаты и/или сульфоэтоксилаты натрия, при этом вспениваемость композиций регулируется введением различных количеств полидиметилсилоксана, который эмульгируется в том числе с использованием алкилполиглюкозида.
Основным недостатком указанных композиций является использование поверхностно-активных веществ и компонентов, обладающих плохой либо недостаточно высокой биологической разлагаемостью.
Суть изобретения
Задачей настоящего изобретение являлось создание пенообразующей композиции на основе биоразлагаемых ПАВ с контролируемой устойчивостью и временем жизни пены, а также обладающих таким сочетанием свойств как высокая кратность и малое время жизни пены.
Технический результат, достигаемый в настоящем изобретении, состоит в том, что предлагаемая композиция содержит гомогенно распределенное сочетание компонентов, обеспечивающих быструю начальную скорость ценообразования и высокую кратность пены, и компонентов, адсорбирующихся в ходе перераспределения концентраций на поверхности газовых пузырьков, снижающих поверхностное натяжение и приводящих к увеличению скорости разрушения создаваемой пены. При этом в композицию введены компоненты, обеспечивающие стабильность состава во времени, а также другие необходимые компоненты, придающие пене требуемые свойства, такие как отдушки, красители и пр. В качестве пенообразующих и эмульгирующих компонентов в предлагаемом составе, представлены экологически безопасные поверхностно-активные вещества с высокими значениями индекса возобновляемости по углероду.
Указанная задача решается за счет создания устойчивой поликомпонентной композиции, включающий
1) один и более компонент, предающий композиции высокую пенообразующую способность
2) компонент, ответственный за контроль устойчивости пены, обеспечивающий необходимое время жизни сформированной пене
3) компонент, выполняющий функцию консерванта, обеспечивающий высокую стабильность всей композиции
4) растворитель - дистиллированную воду либо смесь дистиллированной воды с добавками нетоксичных биоразлагаемых органических полярных растворителей
В качестве компонентов, предающих композиции высокие пенообразующие свойства, согласно предлагаемому изобретению, могут быть использованы следующие биоразлагаемые поверхностно-активные вещества различных классов, а также различные их сочетания:
2
1
2
4
2
Подходящие для использования в настоящем изобретении амиды полигидрокси жирных кислот будут иметь формулу: RO-NR-Z, где Z является гидрофильной группой, имеющей линейное или циклическое строение и содержащие по крайней мере три гидроксильные группы, из числа производных глюкозы, фруктозы, мальтозы, лактозы, галактозы, маннозы и ксилозы, в частности производные глюкозы - глицидилы, где n составляет 4, особенно -СН-(СНОН)-СНOН.
2
1
2
4
2
R-CO-NR-CH-[CHOH]-CH-OH,
1
2
8
16
где R является алкилом C1-С4, предпочтительно метилом, R является алкильной группой C-C с прямой цепью, включая соединения N-лаурил-N-метил глюкамид, N-кокоил-N-метил глюкамид, N-пальмитил-N-метилглюкамид, в частности соединения, известные как глюкамиды, выпускаемые под торговыми марками «Glucotain» и «Glucopure Foam» (Clariant).
8
16
Алкилполикглюкозиды - простые эфиры алифатических спиртов и олигомеров глюкозы и их смесей, в которых алкил является предельным углеводородным радикалом либо смесью гомологов с длиной цепи от 8 до 18 углеводородных атомов, например: лаурилполиглюкозид, C-C алкилполиглюкозид («кокоглюкозид») и пр., в частности соединения, известные под торговыми марками Glucopon, Agnique, Disponil и Plantcare (BASF) или их аналоги;
8
16
ПАВ-амфолиты из числа алкиламидопропилбетаионов и алкилбетаинов с углеводородными радикалами индивидуальных фракций либо смеси гомологов, полученных на кокосовой или пальмоядровой фракции жирных кислот С-С, в частности соединения, известные под торговыми марками «Бетанор» (Норкем), «Dehyton» (BASF), «Crodateric» (Croda), «Tego Betain» (Evonik) и др.
Соли жирных кислот. В качестве солей жирных кислот в композициях могут быть использованы производные карбоновых кислот природного происхождения, в частности натриевые соли жирных кислот говяжьего жира, пальмового масла, пальмоядрового масла, кокосового масла и пр. В качестве пенообразующего компонента либо одного из компонентов пенообразующей композиции согласно настоящему изобретению может быть использована т.н. мыльная стружка или «вермишель» - сырье для производства кускового мыла на основе омыленных жирных кислот, полученных из природных растительных масел и животных жиров. Подходящей в плане ценообразования и качества пены является классическая база туалетного мыла, получаемая омылением говяжьего жира и кокосового масла, взятых в массовом соотношении (75-85):(15-25) [Плетнев М.Ю. Косметико-гигиенические моющие средства, М.: Химия, 1990, с. 233].
Указанный компонент либо смесь пенообразующих компонентов добавляются в конечный состав в количестве 0,5 до 3% масс, предпочтительно от 0,5 до 1,5% масс.
В качестве компонентов, регулирующих скорость разрушения пены, в предлагаемой композиции могут быть использованы полярные биоразлагаемые нетоксичные добавки в количестве от 0 до 10% масс, предпочтительно от 3-до 7% масс, включая следующие компоненты
5
10
6
8
Первичные спирты R-OH с длиной радикала С от 2 до 4, в частности этанол, пропиловый, изопропиловый, бутиловый и прочие спирты, первичные спирты со средним размером углеводородного радикала С-С, предпочтительно С-C, включая гексанол, октанол, 2-этилгексиловый спирт и пр., полиспирты и их эфиры, включая диэтиленгликолевый эфир н-бутанола (бутилкарбитол), пропиленгликоль, дипропиленгликоль и их эфиры с общей формулой:
1
4
где R - алкил С-С, n - 1 или 2, например, соединения, производимые под торговой маркой Dowanol (Dow Chemical), в частности метиловый эфир дипропиленгликоля (Dowanol DPM).
Эфирные масла и/или компоненты эфирных масел, включая лимонное, лавандовое, розовое, апельсиновое и др. эфирные масла и их смеси, лимонен, пинен, скипидар и пр. Содержание эфирных масел может варьироваться от 0 до 0,5% масс, оптимально от 0,1 до 0,2% масс.
Нетоксичные кремнийорганические компоненты с не слишком высокой молекулярной массой, включая диметиконы, циклометиконы и диметиконол, а также их смеси, в частности продукты, известные под торговыми марками Belsil (Wacker Chemie), DC (Dow Corning), Abil (Evonik-Degussa) и др. Содержание данных компонентов в смеси может варьироваться от 0 до 0,5%, предпочтительно от 0,05 до 0,2% масс.
Компоненты, обеспечивающие устойчивость композиции при хранении, нетоксичные экологически безопасные включая антиоксиданты фенольного типа, в частности 2-изопропил-5-метилфенол, 4-изопропил-3-метилфенол (Biosol), 3-метил-4-(1-метилэтил)-фенол и пр. Содержание добавок в композиции может варьироваться от 0,05 до 0,2% масс, оптимально от 0,05 до 0,07% масс.
Приготовление предлагаемых вспениваемых композиций с необходимой кратностью пены и контролируемой устойчивостью пены могут быть проиллюстрированы на нижеследующих примерах:
8
12
12
Пример 1. Состав композиции: С-С алкилметилглюкамид - 0,8%, C8-C алкилполиклюкозид - 0,2%, изопропанол - 5%, дигидрофосфат натрия - 0,2%, триэтаноламин - 0,2%, 2-изопропил-5-метилфенол - 0,05%, низкомолекулярный диметикон (полидиметилсилоксан 100, cosmetic grade) - 0,1%.
Пример 2. Образец сравнения - состав из Примера 1 без добавления диметикона.
Пример 3. Мыльная основа (strong base) - 1,0%, изопропанол - 5,0%, 3-метил-4-(1-метилэтил)-фенол - 0,05%, 2-этилгексанол - 0,11%, вода - остальное.
Пример 4. Образец сравнения - пенообразующий состав по Примеру 3, но без добавления 2-этилгексанола.
Пример 5. Мыльная основа (Strong oliva) - 1,0%, изопропанол - 5%, 3-метил-4-(1-метилэтил)фенол - 0,05%, 18% диметиконол в циклопентасилокеане (Belsil СМ1000, Wacker Silicones, cosmetic grade) - 0,16%, вода - остальное.
Пример 6. Образец сравнения - пенообразующий состав по Примеру 5 без добавления раствора диметиконола в циклодиметиконе.
8
12
Пример 7. Мыльная основа (strong base) - 0,8%, C-C алкилметилглюкамид - 0,2%, изопропанол - 5,0%, 3-метил-4-(1-метилэтил)-фенол - 0,05%, 2-этилгексанол - 0,1%, вода - остальное.
Пример 8. Образец сравнения - пенообразующий состав по Примеру 7 без добавления 2-этилгексанола.
Результаты оценки свойств композиций, представленных в Примерах 1-8.
Оценку кратности вспенивания и стойкости пены проводили при температуре 25°С.
Пену получали в одинаковых условиях: а) с помощью самовспенивающего диспенсера (фиг. 1), присоединенного к пластиковому флакону с пенообразующим составом вместимостью 150 мл; б) с использованием стандартного алюминиевого баллончика, заправленного пенообразующим составом и пропан-бутановой смесью в качестве выталкивающего агента, снабженного диспенсером (фиг. 2).
Для оценки кратности пены (отношения объема пены к объему содержащейся в ней жидкости) использовали гравиметрический метод. Кратность пены находили как отношение массы 100 мл дисперсионной среды (пенообразующего состава, приготовленного на деионизированной воде) к массе пены объемом 100 мл по формуле (1):
где  - масса сухого градуированного цилиндра на 100 мл;  - масса градуированного цилиндра, заполненного водным пенообразующим раствором;  - масса градуированного цилиндра, заполненного свежсформированной пеной.
Устойчивость оценивали как время полного исчезновения пены после равномерного нанесения ее слоя на поверхность травяного газона или моделирующего его напольного покрытия из пластифицированного ПВХ.
Как следует из табл. 1, пенообразующие составы, полученные с использованием экологичных, биоразлагаемых ПАВ и их сочетаний, согласно примерам 1, 3, 5 и 7 дают обильную пену с контролируемой ограниченной устойчивостью, что соответствует заявленной цели и формуле изобретения.