Меню

Чистящее средство с силикатом натрия



способ получения гелеобразного чистящего средства

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения чистящего средства в форме геля и может быть использовано для чистки сантехнических изделий, котельного оборудования, бытовых и производственных помещений. Указанный способ заключается в том, что готовят водный раствор, содержащий гипохлорит натрия, н-алкилбензолсульфонат натрия, N-окись амина и силикат натрия, и затем добавляют к раствору соляную кислоту до значения рН 10,9-11,15, причем процесс ведут при 20-40 o С при следующем соотношении компонентов, мас. %: гипохлорит натрия 5-10, н-алкилбензолсульфонат натрия 10-26, N-окись амина 1-2, силикат натрия 4-8, вода до 100. Технический результат — повышение экономичности чистящего средства, содержащего в своем составе гипохлориты щелочных металлов, за счет придания ему гелеобразной формы. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения

1. Способ получения гелеобразного чистящего средства на основе гипохлорита натрия, заключающийся в том, что готовят водный раствор, содержащий гипохлорит натрия, н-алкилбензолсульфонат натрия, N-окись амина и силикат натрия, затем добавляют к раствору соляную кислоту до значения рН 10,9-11,15, причем процесс ведут при 20-40 при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипохлорит натрия 5-10, н-алкилбензолсульфонат натрия 10-26, N-окись амина 1-2, силикат натрия 4-8, вода до 100.

2. Способ по п.1, заключающийся в том, что в состав чистящего средства до наступления времени гелеобразования вводят мелкодисперсную двуокись кремния.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения чистящего средства в форме геля и может быть использовано для чистки сантехнических изделий, котельного оборудования, бытовых и производственных помещений.

Известно, что в состав наиболее эффективных технических чистящих и дезинфицирующих средств входят гипохлориты щелочных металлов, представляющие собой сильные окислители. Известно также, что гелеобразные чистящие средства более экономичны по сравнению с жидкими чистящими средствами из-за их меньших производственных потерь. Наиболее распространенными загустителями для чистящих средств служат водорастворимые органические полимеры. При этом эти полимеры, в частности производные целлюлозы, служат и антиресорбционными добавками.

Особенностью чистящих средств на основе гипохлоритов щелочных металлов является их высокая величина рН, поскольку гипохлориты наиболее устойчивы в щелочных средах при рН11 [(1) Химическая энциклопедия, т.3, стр.355, М.: изд-во «БРЭ», 1992; (2) RU 2051958, 1996]. Это не позволяет использовать органические водорастворимые полимеры в качестве загустителей в композициях, содержащих гипохлориты щелочных металлов, так как их водные растворы теряют вязкость из-за разрушения высших структур полимеров в щелочной среде, а молекулы полимеров претерпевают щелочное элиминирование и окислительную деструкцию. Поэтому вязкость композиций, содержащих гипохлориты щелочных металлов, не превышает всего 50 сСт при комнатной температуре [(2) RU 2051958, 1996].

Известны моющие и чистящие средства, в которых щелочная среда обусловлена добавлением в состав силиката щелочных металлов. Так, известно жидкое моющее средство с рН 9,5-10,5, в состав которого входит метасиликат натрия в количестве 5,0-6,6% [(3) RU 2129591, 1999]. Известен способ получения загущенного чистящего средства добавлением в него аморфного силиката щелочного металла, который предварительно пропитывают водой, содержащей органические полимеры [(4) RU 2172769, 2001]. Однако компоненты этих моющих и чистящих средств не позволяют включать в них дополнительно гипохлорит натрия в первом случае из-за низкой величины рН раствора, во втором — из-за того, что в состав композиции входят органические полимеры.

Наиболее близким к заявленному способу является получение моющего средства, содержащего в качестве основных компонентов метасиликат натрия (20-30 мас. %) и гипохлорит натрия. Помимо этого, в состав указанного моющего средства входят гидроксид натрия, тетраборат натрия, бромид калия, фторид натрия, оксифос и вода [(5) SU 1325062 A1, 23.07.1987]. Благодаря включению в состав композиции гидроксида натрия в количестве 2-4%, ее рН составляет не ниже 13,5. Это обеспечивает достаточную стабильность гипохлорита натрия, однако низкая вязкость такой композиции делает ее использование не экономичным.

Целью изобретения является повышение экономичности чистящего средства, содержащего в своем составе гипохлориты щелочных металлов, за счет придания средству гелеобразной формы.

Указанная цель достигается тем, что готовят водный раствор, содержащий гипохлорит натрия, н-алкилбензосульфонат натрия, N-окись амина и силикат натрия, с последующим добавлением к нему соляной кислоты до рН чистящего средства 10,9-11,15. При этом компоненты берут в соотношении, мас.%: гипохлорит натрия 5-10, н-алкилбензосульфонат натрия 10-26, силикат натрия 4-10, N-окись амина 1-2, остальное — вода. Процесс ведут при 20-40 o С. При подкислении средства соляной кислотой до рН 10,9-11,4 чистящее средство из жидкого превращается в жесткий гель благодаря тому, что часть силиката натрия в результате нейтрализации переходит в кремниевую кислоту с ее последующей полимеризацией. Образовавшаяся кремниевая кислота служит не только структурирующим агентом, но также одновременно служит и ресорбционной добавкой, препятствующей обратному осаждению удаленных загрязнений. Для усиления чистящего эффекта к средству добавляют мелкодисперсные добавки, например двуокись кремния. Для ускорения процесса превращения чистящего средства из жидкого в гелеобразное целесообразно вести его при температуре 20-40 o С (таблица 1).

Как следует из таблицы 1, оптимальные значения рН технической композиции, содержащей силикат натрия, которые обеспечивают образование и стабильность геля при одновременной стабильности в ней гипохлорита натрия 11,15 — 10,9. Выше этих значений время образования геля при 20-40 o С слишком велико, что делает процесс приготовления чистящего средства экономически не выгодным.

Повышение же температуры до 60 o С приводит к быстрому разрушению гипохлорита натрия. Ниже рН 10,9 скорость разложения гипохлорита натрия в готовом средстве может составить до 0,1% в сутки, что ограничивает срок годности чистящего средства.

После установления рН композиции 10,9-11,15 в состав композиции помимо гипохлорита натрия могут быть включены разнообразные водорастворимые и водонерастворимые компоненты, обеспечивающие чистящему средству дополнительную эффективность. Общее требование к компонентам — их устойчивость при рН 11-11,5 и к действию гипохлорита натрия.

Необходимым компонентом чистящего средства служит поверхностно-активное вещество (ПАВ), которое адсорбируется на межфазных поверхностях. При получении гелеобразного технического средства, содержащего гипохлорит натрия, в качестве ПАВ использован н-алкилбензосульфонат натрия, поскольку это соединение устойчиво в щелочной среде, не окисляется гипохлоритами щелочных металлов и не требует дополнительных активных добавок. Оптимальное количество ПАВ алкилбензосульфоната натрия 10-26%. Количество ПАВ ниже 10% приводит к необходимости большего расхода средства на единицу загрязненной площади, больше 26% — экономически нецелесообразно.

В качестве усилителя пенообразования используют N-окись амина в количестве 1-2 мас.%.

Наиболее оптимальное количество гипохлорита натрия 5-10%. При этом количестве гипохлорита натрия его потери в составе чистящего средства в процессе длительного хранения минимальны, гарантийный срок хранения чистящего средства — не менее одного года.

Оптимальное количество силиката натрия в составе гелеобразного технического чистящего средства 4-8 мас.%. Ниже 4% резко снижается прочность геля, выше 8% — экономически не целесообразно.

В период времени между приготовлением технического чистящего средства в виде раствора с соответствующим рН и началом гелеобразования вязкость возрастает с 1,25 -1,50 сСт до 55-70 сСт (таблица 2). После образования геля система полностью теряет текучесть.

Плавное повышение вязкости композиции вплоть до наступления времени гелеобразования (таблица 2) позволяет дополнительно вводить в состав композиции в случае необходимости нерастворимые в воде мелкодисперсные добавки, позволяющие усилить чистящий эффект. К моменту гелеобразования такие добавки находятся во взвешенном состоянии и остаются равномерно распределенными по всему объему. К числу таких добавок относится мелкодисперсная двуокись кремния, которая может быть включена в количестве 25-60 г на 100 мл жидкости.

Техническое чистящее средство в форме геля, содержащее мелкодисперсную двуокись кремния, расчитано на очистку от жестких загрязнений, без двуокиси кремния — на очистку от полужидких веществ.

Способ получения технических чистящих средств в форме геля иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Готовят водный раствор, содержащий 5% гипохлорита натрия, 18% н-алкилбензосульфоната натрия, 1% N-окиси амина, 5% силиката натрия, титруют соляной кислотой до рН 10,9, перемешивают и оставляют до полного гелеобразования.

Пример 2. Аналогично примеру 1 водный раствор, содержащий 10% гипохлорита натрия, 26% н-алкилбензосульфоната натрия, 2% N-окиси амина, 10% силиката натрия, титруют соляной кислотой до рН 11,05, перемешивают и оставляют до полного гелеобразования.

Пример 3. Аналогично примеру 1 готовят 100 мл водного раствора, содержащего 7% гипохлорита натрия, 10% н-алкилбензосульфоната натрия, 4% силиката натрия, 2% N-окиси амина, раствор титруют соляной кислотой до рН 11,10, перемешивают, выдерживают 15 часов при 20 o С, добавляют 25 г мелкодисперсной двуокиси кремния, перемешивают и выдерживают до полного гелеобразования.

Пример 4. Аналогично примеру 3 100 мл водного раствора, содержащего 10% гипохлорита натрия, 15% н-алкилбензосульфоната натрия, 8% силиката натрия, 2% N-окиси амина, титруют соляной кислотой до рН 11,15, выдерживают 15 часов при 40 o С, добавляют 60 г мелкодисперсной двуокиси кремния, перемешивают и выдерживают до полного гелеобразования.

Сравнительная оценка экономичности технического чистящего средства в форме геля и жидкого чистящего средства того же состава, но не оттитрованного соляной кислотой до рН 10,9-11,15, показывает, что непроизводственные потери гелеобразующего средства на 1-1,5 порядка ниже, чем жидкого при использовании их в одних и тех же условиях. Кроме того, жидкое чистящее средство мало эффективно для борьбы с жесткими загрязнениями, в этом случае разница в технологической эффективности составляет уже несколько порядков.

Источник

Роль комплексообразователей в средствах бытовой химии

Классы МПК: C11D3/395 отбеливающие агенты
C11D11/00 Особые способы получения составов, содержащих смеси моющих средств
C11D17/00 Моющие средства или мыло, характеризуемые формой или физическими свойствами
C11D1/83 смеси неионных соединений с анионными
C11D3/08 силикаты
Автор(ы): Замаев И.А. , Замаев Х.А.
Патентообладатель(и): Замаев Ильяс Амсудинович,
Замаев Хизар Амсудинович
Приоритеты:

Комплексообразователи входят в состав большинства чистящих средств. Они позволяют связывать ионы тяжелых и щелочноземельных металлов – кальция, магния, меди, железа, ртути и, главным образом, отвечают за смягчение жесткости воды и за повышение эффективности стирки. Также комплексообразователи предотвращают отложение кальция и магния на деталях стиральной машины, позволяют избежать образования окрашенных налетов на ткани и предотвратить разложение пероксидных компонентов рецептур, которое может быть вызвано ионами металлов.

Также комплексообразователи предотвращают отложение кальция и магния на деталях стиральной машины, позволяют избежать образования окрашенных налетов на ткани и предотвратить разложение пероксидных компонентов рецептур, которое может быть вызвано ионами металлов. Таким образом, комплексообразователи являются высокоэффективными компонентами моющих средств, которые помогают значительно улучшить их очищающую способность. С другой стороны, комплексообразователи, традиционно используемые в бытовой химии, приводят к серьёзным экологическим последствиям и отрицательно сказываются на здоровье человека и состоянии окружающей среды.

До сегодняшнего дня производители средств для стирки использовали в основном традиционные комплексообразователи: фосфаты и цеолиты. Однако как те, так и другие вызывают серьезные опасения с точки зрения безопасности и экологичности их применения. Производство фосфатов связано с опасностью вызвать раковые заболевания, а также повреждение и воспаление легких, повреждение слизистых мембран. При попадании в водоемы, фосфаты вызывают массовое цветение водорослей, что приводит к уменьшению в воде кислорода и гибели многих гидробионтов. В ЕС уже отказались от использования фосфатов в бытовой химии, в России применение фосфатов разрешено до 2020 года. В качестве альтернативы вредоносным фосфатам, мировая гигиеническая наука выбрала следующее направление: замещение фосфатов цеолитами. Известные фирмы «Неnkеl» (Германия) и «P&G» (США) еще в начале 70-х г. разработали рецептуры моющих средств на базе цеолитов. Стиральные порошки на основе цеолитов считаются менее вредными для окружающей среды, однако они плохо выполаскиваются из ткани и могут быть причиной образования желто-бурых подтеков на белье после сушки. В цеолитных рецептурах повышена концентрация ПАВ. Как известно, ПАВ, особенно в повышенных концентрациях, неблагоприятно влияют на гидролипидную мантию кожи. Моющая способность цеолитных порошков ниже нормативных требований. Кроме того, они повреждают ткани и их окраску. Ещё одним недостатком цеолитных порошков является сверхнормативное содержание пыли. Стирают цеолитные порошки значительно хуже своих предшественников, и для улучшения качества стирки те же европейские производители разработали и активно предлагают «умягчители воды и усилители стирки с защитой для стиральных машин», которые более чем на 70% состоят все и тех же вредоносных фосфатов! Одним словом, производители ходят по кругу: им не удалось повысить ни экологичность стирки, ни ее эффективность, ни, тем более, оба эти показателя вместе.

Поиск альтернативы

Современными продуктами, которые без ущерба для окружающей среды сегодня могут заменить указанные выше комплесообразователи, являются силикаты/ метасиликаты натрия, способные в роли компонентов моющих средств решать сразу несколько задач (далее по тексту метасиликаты). Выпускаются метасиликаты в разных формах – порошкообразных и жидких. Мы рассмотрим основной продукт этой серии для синтетических моющих средств – комбинированные гранулы карбоната натрия с силикатами (безводный силикат натрия), который эффективно заменяет в рецептурах триполифосфат натрия. Субстанция представляет собой прозрачные белые гранулы (рН 12,4 -12,8), которые не пылят и не слипаются. Используется как чистящий продукт для пищевой промышленности, а также при автоматической мойке посуды, стирке белья и мойке транспортных средств. Срок хранения при комнатной температуре составляет 1 год.

Гранулы карбоната натрия с силикатами в составе чистящих и моющих средств обладают следующими преимуществами:
— быстро и эффективно связывают ионы кальция и магния (рис.1);
— быстро растворяются даже при низкой температуре с образованием растворимых полисиликатов, давая минимум нерастворимых веществ (рис.2);
— поддерживают щелочность и буферный эффект рецептур;
— снижают образование накипи;
— улучшают перевод загрязнений во взвесь;
— за счет диспергирующих свойств уменьшают потерю белизны белья;
— бережно воздействуют на волокна ткани, снижают истирание, берегут цвет ткани;
— безопасны для окружающей среды, т.к. представляют собой готовый растворимый материал, не вызывают образования слизи в сточных водах, не содержат органических составляющих, экосовместимы, работают при низких температурах (рис. 2);
— экономичны. С продуктом легко работать: он добавляется на последней стадии процесса смешивания.

Рис. 1. Связывание ионов кальция и магния

Рис. 2 Диспергирующая способность гранул карбоната натрия с метасиликатами

Оценка эффективности

Эффективность продукта оценивали в сравнении с цеолитами. Были составлены три опытные рецептуры СМС (рис.3).
С помощью этих рецептур стирали стандартную белую ткань – 3 отреза белой гладкой хлопчатобумажной ткани 8х8 см и три отреза белой гладкой махровой ткани 8х8 см. Жесткость воды составляла 249.2 частей на миллион, СаСО3 (Са/Mg: 3/1). Ткань стирали 6 раз при температуре 60 и 90 °C, полоскали по 3 раза после каждого цикла стирки. Каждую испытываемую рецептуру брали из расчета 5 г/л. После проведения экспериментов оценивали образование налета на ткани, измеряя вес золы после обжига при 800°С. Также оценивали процент потери белизны ΔW , как эффект серого на белой хлопчатобумажной ткани, рассчитанный из зеленого и голубого трихроматического компонента
W= 3b-2a
ΔW = W (перед стиркой) – W (после стирки).

Рис. 3. Рецептуры моющих средств

Результаты экспериментов, представлены на Рис.4
Они показывают, что, по сравнению с цеолитами, силикаты не ухудшают моющую способность СМС и способствуют более длительному сохранению белизны при стирке. Моющая способность средств с гранулами карбоната натрия с силикатами ниже, чем средств с ТПФ, но выше, чем у средств с цеолитами.

Гранулы карбоната натрия с силикатами являются не только экологичной (продукт соответствует требованиям Ecolabel), но и экономически выгодной альтернативой ТПФ.

Таким образом, сегодня актуальным направлением исследований в области бытовой химии является поиск альтернативных комплексообразователей. Карбонат натрия с силикатами – это новый продукт на рынке, который соответствует всем требованиям европейского законодательства и подходит для создания экономичных рецептур, соответствующих «зеленым» требованиям рынка с хорошей моющей способностью, способных стирать при низких температурах. Он подходит для рецептур СМС , предназначенных для стирки белого и цветного белья и бережно относится к белизне и цвету, предотвращая переосаждение загрязнений и образование серого налета на волокнах ткани.

Рис. 4. Сравнительные исследования различных комплексообразователей

Д.Е. Аввакумов, ООО «Элементоорганика», представитель в РФ компании HARKE CleanCare
журнал «Сырье и упаковка для парфюмерии, косметики и бытовой химии»

НОВЫЕ КОМПАНИИ ООО «Реттенмайер Рус»
ООО «Эви Косметик Лаб»
ООО «Эколь»
ООО «Экватор»

ОБЪЯВЛЕНИЯ

Предлагаем со склада в СПб. триггер-курковый распылитель 28/415/280 мм., цвета белый и сине-белый по 0,165 $ от объема
подробнее

ООО «СТК Центурион» является эксклюзивным дистрибьютором производителя «Т.Б.Х.»
подробнее

Предлагаем оптом туалетное мыло в цветной обертке
подробнее

Источник

Чистящее средство с силикатом натрия

2. СВОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ АКТИВНЫХ ДОБАВОК В СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВАХ

2.1. Жидкие добавки
2.1.1. Растворы силиката натрия

В качестве неорганических активных добавок в производстве CMC используются щелочные соли — силикаты натрия. Порошкообразные моющие средства содержат от 2 до 10% (масс.) силиката натрия, который вводится в CMC в виде водного раствора (жидкое стекло).
Силикаты натрия — натриевые соли кремневых кислот общей формулы mNa2O*nSiO2 .Отношение числа молекул Si02 и Na20 называют кремнеземным модулем; он определяет растворимость и другие свойства силикатов натрия, значение его колеблется от 1,0 до 4,0. В CMC для стирки тканей, как правило, применяют силикат натрия с модулем 1,7 — 2,5, в CMC для очистки твердых поверхностей — 0,5 -1,0. 28

Таблица 5. Значения рН растворов метасипикета натрия различной концентрации

Жидкое стекло имеет сильную щелочную реакцию, так как гидролиз их протекает с образованием гидроксид-ионов:

Метасиликат натрия существует в двух кристаллических формах: с пятью молекулами воды (температура плавления 78,2 °С) и с девятью молекулами воды (температура плавления 48 °С). Первая форма содержит 42,5% (масс.) воды, вторая — 57,3% (масс.) воды.
Значения рН раствора метасиликата натрия в зависимости от его Концентрации приведены в табл. 7. Из литературных источников известно, что силикаты натрия уменьшают деструкцию триполифосфа-та натрия при производстве CMC и являются хорошими ингибиторами коррозии металлов. Минимальной защитной концентрацией Na2Si03 в растворе является 700 мг/л. Кроме того, силикатно-фосфатные добавки уменьшают критическую концентрацию мицеллообразования ПАВ и увеличивают их поверхностную активность.
Растворы силиката натрия при рН ниже 10,9 становятся неустойчивыми (выделяется кремневая кислота в виде геля); при нагревании они разлагаются с выделением аморфного кремния. Образование нерастворимой кремневой кислоты может происходить при хранении порошкообразных CMC. Это обусловлено поглощением СО2 воздуха и понижением рН среды. Деполимеризация силиката протекает с выделением Si02. Средство борьбы с этим явлением — применение непроницаемой для паров воды и воздуха упаковки и увеличение содержания силиката в CMC. В закрытых сосудах растворы жидкого стекла хорошо сохраняются, но на воздухе разлагаются и тем сильнее, чем выше кремнеземный модуль.
Силикаты натрия способствуют получению сыпучих порошков, улучшают моющую способность готового продукта, предохраняют ткань от повторного осаждения на ней загрязнений, уменьшают деструкцию триполифосфата натрия; они стабилизируют рН раствора, понижают пылеобразование моющих порошков, улучшают их товарные качества, обладают слабым дезинфицирующими действием.
При добавлении водорастворимых силикатов (мета- и ортосиликатов натрия) насыпная плотность порошков увеличивается.

Таблица 6. Плотности водных растворов силикатов различной концентрации

Источник

Читайте также:  Как оприходовать основные средства в бюджетных счетах

Здоровый образ жизни (ЗОЖ) © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению. Обязательно проконсультируйтесь с вашим лечащим врачом!

Концентрация, и.