Синтетическое моющее средство с пониженной экологической опасностью
Владельцы патента RU 2399656:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимская государственная академия экономики и сервиса" (ГОУВПО УГАЭС) (RU)
Изобретение относится к составам порошкообразных синтетических моющих средств (CMC). Синтетическое моющее средство с пониженной экологической опасностью, содержащее триполифосфат натрия, анионное поверхностно-активное вещество (ПАВ) - мыла натриевые на основе высших жирных кислот, карбоксиметилцеллюлозу, силикат натрия, оптический отбеливатель, отдушку, сульфат натрия и воду. Дополнительно включает неионогенное ПАВ - оксиэтилированные жирные спирты, продукты растворения коллагена, для получения которых используют отходы кожевенного производства (кожевенная стружка), перборат натрия, карбонат натрия. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет создать синтетическое моющее средство с пониженной экологической опасностью, хорошими показателями моющего действия и сниженной пенообразующей способностью. 3 табл.
Изобретение относится к составам порошкообразных синтетических моющих средств (CMC) и может быть использовано как для ручной, так и машинной стирки и замачивания всех видов текстильных изделий, в том числе и цветных, и других бытовых нужд.
Известно моющее средство для стирки, содержащее ПАВ, растворимый комплексообразователь - триполифосфат натрия, натрий двууглекислый и углекислый, хлорид натрия, силикат натрия, сульфат натрия, антиресорбент - КМЦ, оптические отбеливатели, отдушки, пеногаситель, воду [Пат. РФ №2167190, МПК С11В 3/20, 2000 г.].
Основным недостатком известного моющего средства является недостаточная моющая способность средства и его неуниверсальность, т.е. невозможность его применения для всех типов белья, особенно для цветного, в результате чего происходит смывание краски. Кроме того, при длительном хранении моющего средства происходит ухудшение его качества: слеживаемость, комкование, что в целом снижает его моющую способность.
Также известно моющее средство, содержащее анионное и неионогенное ПАВ, цеолит, модифицирующие добавки, такие как триполифосфат натрия, карбонат натрия, компоненты отбеливания, сульфат натрия, КМЦ, пеногаситель [Пат. РФ №2182164, МПК С11D 3/39, 3/12, 1997 г.].
Основным недостатком известного средства является большое содержание в нем цеолитов и ПАВ, что приводит к удорожанию моющего средства, и, кроме того, содержание большого количества в композиции сульфата натрия приводит к коррозиии стиральных автоматов, а также обуславливает низкую прополаскиваемость тканей, что приводит к большому расходу воды.
Известно также синтетическое моющее средство, содержащее анионные ПАВ; неионогенное ПАВ - синтерол; триполифосфат натрия или триполифосфат натрия и цитрат натрия; пероксигидрат мочевины; карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ); поликарбоксилат "Акремон"; силикат натрия; карбонат натрия; оптический отбеливатель; пеногаситель; тетраацетилэтилендиамин (ТАЭД); 4-метил-2,6-дитретбутилфенол (4-метил-2,6-ДТБФ); отдушка; ферменты (энзимы); ингибитор переноса красителя "ChromaBond P-400Z"; сульфат натрия и вода [Пат. РФ №2268293, МПК С11D 3/04, 3/20, 3/26, 2006 г.].
Но данное моющее средство предусматривает использование в качестве перекисного отбеливателя только пероксигидрат мочевины, что может вызвать трудности с поставкой сырья. Также основными недостатками являются недостаточные моющая способность средства и мягкость выстиранной ткани, а также нежелательное воздействие на металлические элементы стиральных машин. Кроме того, известное средство содержит много компонентов, что делает его дорогостоящим.
Наиболее близким техническим решением (прототипом к настоящему изобретению) является синтетическое моющее средство для стирки детского белья, содержащее в масс.%: 2-6 порошка мыльного; 2-6 мыла натриевого на основе высших жирных кислот; 23-35 триполифосфата натрия; 0,5 карбоксиметилцеллюлозы; 3 силиката натрия растворимого; 1 препарата ферментного на основе протеаз, амилаз и липолаз или целлюлаз; 0,1-0,2 оптического отбеливателя; 5 хлорида натрия; 0,5 поливинилпирролидона; 0,2 отдушки парфюмерной; сульфата натрия и воды остальное, причем моющее средство при необходимости дополнительно включает алкилбензолсульфонат натрия или его смесь с алкилсульфонатом натрия, при этом алкилбензолсульфоната натрия 0-6, а алкилсульфоната натрия 0-4; 0-4 синтанола; 0-5 лимоннокислого натрия; 0-0,2 пеногасителя [Пат. РФ №2167193, МПК С11D 9/04, 9/38, 9/08, 2000 г.].
Основным недостатком данного средства следует считать сравнительно низкую моющую способность (плохая отстирываемость белья), а также наличие в композиции ферментов и мыл натриевых, которые не совсем совместимы друг с другом, т.к. ферменты лучше всего работают при температуре 40°С, а мыла при температуре от 60°С. К тому же прототип обладает недостаточно высокой биоразлагаемостью.
В основу настоящего изобретения положена задача разработки и создания синтетического моющего средства с пониженной экологической опасностью, обладающего хорошими показателями моющего действия и сниженной пенообразующей способностью.
Порошкообразное моющее средство содержит следующие компоненты в масс.%:
| Анионное поверхностно-активное вещество (ПАВ) - | |
| мыла натриевые на основе высших жирных кислот | 15,0-20,0 |
| Неионогенное ПАВ - оксиэтилированные | |
| жирные спирты | 4,0-6,0 |
| Продукты растворения коллагена (ПРК) | 8,0-12,0 |
| Триполифосфат натрия | 10,0 |
| Силикат натрия | 5,0-6,0 |
| Перборат натрия | 6,0-10,0 |
| Карбоксиметилцеллюлоза | 1,0-2,0 |
| Карбонат натрия | 6,0 |
| Оптический отбеливатель | 0,1-0,3 |
| Отдушка | 0,1-0,3 |
| Сульфат натрия и вода | до 100 |
Сочетание выбранных компонентов в подобранном соотношении позволяет получить CMC с улучшенными свойствами при малом общем количестве доступных и недорогих компонентов, что в целом позволяет изготовить качественное моющее средство.
В качестве анионного ПАВ могут быть использованы мыла жирных кислот и кислоты жирные жира животного пищевого или технического дистиллированного. Эти анионные ПАВ наиболее безвредны для человека, не вызывают аллергических реакций даже у детей и биоразлагаемы в природе более 99%. К тому же они являются естественными пеногасителями, поэтому нет необходимости дополнительно использовать дорогие сырьевые компоненты.
В качестве неионогенного ПАВ могут быть использованы оксиэтилированные жирные спирты, например Синтанол АЛМ-10, Синтанол АЦСЭ-12, Синтанол АЛМ-7.
Продукты растворения коллагена (ПРК) - это растворы коллагена, полученные под действием натриевых и калиевых щелочей, полученные по патенту RU 2065444 С1, 20.08.1996, С07К 1/12. В результате получается однородный раствор гидролизата, обладающий низким поверхностным натяжением (до 47 н/м) и моющим действием, а также полученный продукт полностью биоразлагаемый. Нами, для получения ПРК использовались отходы кожевенного производства (кожевенная стружка).
Ранее свойства ПРК изучались и нашли применение в медицине (глазные лекарственные пленки, коллагеновые губки для лечения ожогов), в строительстве (клей), в сельском хозяйстве (белковые корма, удобрения) и т.д., но нигде они не применялись в синтетических моющих средствах. Данная возможность не была известна и выявлена нами впервые.
Триполифосфат натрия используется в качестве комплексообразователя, к тому же он является усилителем моющего действия. Но высокое содержание фосфатов в CMC неблагоприятно с точки зрения экологии, т.к. при попадании фосфатов в водоемы происходит эвтрофикация последних. Поэтому количество триполифосфата натрия было занижено до максимально возможного.
Известно, что на процесс стирки заметное влияние оказывает показатель концентрации водородных ионов (рН). Наиболее эффективно отстирывание проходит в щелочной среде при рН=10-11. Такой рН поддерживается соотношением триполифосфата натрия, ПРК, силиката натрия и карбоната натрия. Последний также необходим для умягчения воды.
В качестве силиката натрия используют стекло натриевое жидкое или силикат натрия растворимый, который действует как активатор моющего действия и одновременно обеспечивает щелочную среду, а также ингибирует коррозирующее действие моющего средства.
Для отбеливания белья в композицию вводится оптический и перекисный отбеливатель. В качестве оптического отбеливателя используется белофор КД, в качестве перекисного может использоваться перборат натрия, перкарбонат натрия или пероксигидрат мочевины.
Анионоактивные ПАВ тщательно смешивают с неионогенным ПАВ, добавляют силикат натрия, ПРК, КМЦ, оптический отбеливатель. Все тщательно перемешивают с добавлением воды. Потом ставят на водяную баню на 15-20 минут, постоянно размешивая. Затем добавляют триполифосфат натрия, карбонат натрия и сульфат натрия и опять ставят на водяную баню на 15 минут. Далее сушат при температуре не выше 100°С. После сушки добавляют необходимое количество пербората натрия. Полученный порошок складывают в стеклянную тару и закрывают.
Порошок получается светло-желтого цвета с приятным запахом отдушки в виде мелких гранул.
Моющую способность определяли по стандартной методике ГОСТа 22567.15-95 как отношение степени снятия загрязнения раствором испытуемого моющего средства к степени снятия загрязнения раствором состава сравнения на искусственно загрязненной пигментно-масляным составом хлопчатобумажной ткани при температуре 40, 60 и 80°С в лабораторной стиральной машине. Оптические характеристики тканей измерялись на фотометре универсальном объективном ФОУ-УХЛ 4,2
В таблице 1 приведены результаты исследований моющей способности.
| Таблица 1 | |||
| Примеры CMC | Моющая способность при 40°С, % | Моющая способность при 60°С, % | Моющая способность при 80°С, % |
| Прототип | 85 | 113 | 117 |
| Пример по пат. №2268293 | 90 | 130 | 138 |
| Заявляемое синтетическое моющее средство | |||
| Пример 1 | 91 | 130 | 139 |
| Пример 2 | 94 | 138 | 146 |
| Пример 3 | 97 | 142 | 148 |
Пенообразующую способность определяли по ГОСТ 22567.1-77. В таблице 2 приведены результаты исследование пенообразующей способности.
| Таблица 2 | |
| Примеры CMC | Высота столба пены, мм |
| Прототип | 44 |
| Пример по пат. №2268293 | 100 |
| Заявляемое синтетическое моющее средство | |
| Пример 1 | 20 |
| Пример 2 | 21 |
| Пример 3 | 25 |
Биоразлагаемость определяли по известной методике определения химического и биологического потребления кислорода [Ю.В.Новиков, К.О.Ласточкина, З.Н.Болдина. Методы исследования качества воды водоемов. M.: Медицина, 1990, с.400]. Методика определения химического потребления кислорода (ХПК) основана на окислении органических веществ избытком бихромата калия в растворе серной кислоты при нагревании в присутствии катализатора - сульфата серебра. Методика определения биологического потребления кислорода (БПК) основана на способности микроорганизмов потреблять растворенный кислород при биохимическом окислении органических и неорганических веществ в воде. БПК определено после 5 и 20 дней.
В таблице 3 приведены результаты исследований биоразлагаемости.
| Таблица 3 | |||
| Примеры CMC | ХПК, мг/л | БПК5, мг/л | БПК20, мг/л |
| Прототип | 732 | 113 | 440 |
| Пример по пат. №2268293 | 630 | 106 | 361 |
| Заявляемое синтетическое моющее средство | |||
| Пример 1 | 2458 | 1058 | 1592 |
| Пример 2 | 2569 | 1190 | 1713 |
| Пример 3 | 2761 | 1201 | 1812 |
Заявляемое синтетическое моющее средство с пониженной экологической опасностью содержит все необходимые компоненты в вышеприведенных интервалах, и в определенном соотношении показатели моющей способности, пенообразующей способности и биоразлагаемости достигают наилучших значений.
На основании вышеприведенных данных можно сделать вывод, что заявляемое моющее средство позволит расширить ассортимент современных CMC, обладает хорошей моющей способностью, пониженным пенообразованием, а также высоким биоразложением по сравнению с прототипом и аналогами, тем самым снижая экологическую опасность средства.
Синтетическое моющее средство с пониженной экологической опасностью, содержащее триполифосфат натрия, анионное поверхностно-активное вещество (ПАВ) - мыла натриевые на основе высших жирных кислот, карбоксиметилцеллюлозу, силикат натрия, оптический отбеливатель, отдушку, сульфат натрия и воду, отличающееся тем, что дополнительно включает неионогенное ПАВ - оксиэтилированные жирные спирты, продукты растворения коллагена, для получения которых используют отходы кожевенного производства (кожевенная стружка), перборат натрия, карбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| анионное поверхностно-активное вещество (ПАВ) - | |
| мыла натриевые на основе высших жирных кислот | 15,0-20,0 |
| Неионогенное ПАВ - оксиэтилированные | |
| жирные спирты | 4,0-6,0 |
| Продукты растворения коллагена (ПРК) | 8,0-12,0 |
| Триполифосфат натрия | 10,0 |
| Силикат натрия | 5,0-6,0 |
| Перборат натрия | 6,0-10,0 |
| Карбоксиметилцеллюлоза | 1,0-2,0 |
| Карбонат натрия | 6,0 |
| Оптический отбеливатель | 0,1-0,3 |
| Отдушка | 0,1-0,3 |
| Сульфат натрия и вода | До 100 |
