ЧИСТЯЩЕЕ СРЕДСТВО Российский патент 2007 года по МПК C11D1/66 C11D3/04 C11D3/40 C11D3/44 

Изобретение относится к промышленности производства моющих средств.

Известно чистящее средство, содержащее анионные поверхностно-активные вещества типа сульфоната и/или сульфата и воду, причем компоненты состава взяты в следующем соотношении, вес.%: аморфный силикат щелочного металла 15-80, анионные поверхностно-активные вещества 0,5-30, вода - остальное, при этом мольное соотношение М₂O (где М означает щелочной металл) и SiO₂ в силикате составляет 1:1,5-1:3,3. Состав может быть обработан жидкими компонентами, представляющими собой компоненты моющих средств или детергентов, в частности неионогенными поверхностно-активными веществами. (1)

Недостатками этого чистящего средства являются низкая моющая способность, особенно при повторном использовании, причем повторное использование невозможно без разделения водного и углеродного слоев с помощью громоздких отстойников и флотаторов, а также короткий срок хранения из-за активного изменения химических и физических свойств (слеживаемость) во времени, сложность процесса изготовления.

Известно также чистящее средство, содержащее, мас.%: анионоактивное поверхностно-активное вещество 5-18, неионогенное поверхностно-активное вещество 2-7, триполифосфат натрия 10-30, жидкое стекло 1-8, оптический отбеливатель 0,1-0,5, отдушка 0,1-0,5, сополимер метакриловой кислоты и бутилметакрилата с нейтрализованными аммиаком карбоксильными группами 0,5-5,0, неорганические и органические добавки, включающие перборат натрия, сульфат натрия, кальцинированную соду и карбоксиметилцеллюлозу 25-30, вода - до 100. (2)

Недостатком этого чистящего средства также является низкая моющая способность, особенно при повторном использовании, так как оно хорошо растворяется в нефтепродуктах: от 3-5% в светлых видах топлива и до 20% и более в мазутах. При этом в водной среде, при ее достаточной щелочности, может оставаться в стабильно-эмульгированном состоянии до 10% углеводородов и их производных. Кроме того, его недостатком является короткий срок хранения из-за активного изменения химических и физических свойств (слеживаемость) во времени, не обеспечена сохранность изделий, подвергаемых чистке Ограничен диапазон применения (материалов, подвергаемых чистке).

В целом известные средства (традиционно применяемые в водных растворах) образуют стабильные устойчивые эмульсии из углеводородов и воды, которые сложно разделять обычными методами, поэтому действуют по принципу растворения углеводорода в себе, а эффективность обработки достигается увеличением времени, температуры обработки поверхности и щелочности растворов. Однако у всех перечисленных выше параметров существует свой предел, а увеличение этих характеристик ведет к непрерывному росту потребления энергоресурсов, не говоря о других отрицательных моментах (ухудшение условий труда работников, увеличение вредной нагрузки на окружающую среду).

Технической задачей изобретения является создание эффективного чистящего средства и расширение ассортимента чистящих средств.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в том, что повышена моющая способность, особенно при повторном использовании, благодаря способности выделить отмытый жидкий углеводород с низким содержанием в нем воды, обеспечена высокая эффективность отмыва при относительно низких температурах (45-55°С), расширен диапазон эффективно смываемых загрязнений, обеспечена сохранность изделий, подвергаемых чистке, увеличен срок хранения, в течение которого не происходит активного изменения химических и физических свойств средства.

Сущность изобретения состоит в том, что чистящее средство содержит анионоактивное и неионогенное поверхностно-активные вещества, органический растворитель, едкий натр, трилон Б, краситель и воду, причем в качестве органического растворителя оно содержит бутилцеллозольв, в качестве красителя - тимолфталеин, в качестве анионоактивного поверхностно-активного вещества - N-метилпирролидон, а в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества - одно вещество из группы, включающей синтанол и неонол, при следующем объемном содержании ингредиентов:

N-метилпирролидон1-10%;синтанол или неонол1-20%;бутилцеллозольв1-16%;едкий натр (в пересчете на чистое активное вещество)1-9%;трилон Б0,4-0,6%;тимолфталеин0,04-0,06%;вода питьеваяостальное.

Преимущественно в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества - одно вещество из группы, включающей синтанол АЛМ-10 и неонол АФ9-12.

Свойства заявляемого чистящего средства определяются ингредиентами, входящими в его состав.

В качестве анионоактивного поверхностно-активного вещества в состав средства входит N-метилпирролидон. Химическая формула С₅Н₉NO, молекулярный вес 99.134. N-метилпирролидон является высокоэффективным избирательным растворителем и представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, растворимую в воде и всех видах органических растворителей. N-метилпирролидон относится к 4-ому классу опасности (ПДК 100 мг/м³), характеризуется хорошей термической стабильностью, коррозионно неагрессивен и может регенерироваться доступными методами. Изготавливается по ТУ 6-02-1049-76.

В качестве моющего неионогенного поверхностно-активного смачивающего вещества в состав средства может входить синтанол АЛМ-10. Внешний вид при (20±5)°С - паста от белого до слегка желтоватого цвета. Цветность расплава (йодная шкала), мг J₂/100см³, не более 6. Показатель активности водородных ионов (рН) водного раствора препарата с массовой долей основного вещества 10% находится в пределах 6,0-9,0. Температура помутнения водного раствора препарата с массовой долей основного вещества 1%, в пределах 84-92°С. Массовая доля полиэтиленгликолей, %, не более 4,0. Изготавливается по ТУ 6-14-864-88. В качестве моющего неионогенного поверхностно-активного смачивающего вещества в состав средства может входить Неонол АФ 9-12 - оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримеров пропилена, который является высокоэффективным неионогенным поверхностно-активным веществом. Изготавливается по ТУ 2483-077-05766801-98.

В качестве органического растворителя, обеспечивающего совместимость используемых компонентов, в состав средства входит бутилцеллозольв - простой моноэфир этиленгликоля, имеющий формулу: С₄Н₉OCH₂СН₂OH. Эффективен как растворитель эфиров целлюлозы (в основном нитро- и ацетилцеллюлозы). Изготавливается по ТУ 6-01-646-84. В качестве комплексообразователя, также обеспечивающего совместимость используемых компонентов, в состав средства входит ионкоагулянт трилон Б. Химическая формула: C₁₀H₁₄N₂Na₂O₈·2H₂0 (Этилендиамин тетрауксусной кислоты динатриевая соль). Внешний вид: белый кристаллический порошок. Его действие основано на "извлечении" ионов металла (причем независимо от валентности металла) из нерастворимых солей металлов и замещении их на ионы натрия, почти все соли которого растворимы в воде. 1 молекула трилона Б реагирует с 1 молекулой металла. Трилон Б не является окислителем и не взаимодействует с металлами (находящимися в нулевой степени окисления). Трилон Б не реагирует с пластиками и резиной и не изменяет рН среды. Изготавливается по ТУ 113-04-260-87 или по ТУ 2484-055-05015207-98.

В качестве красителя в состав средства входит тимолфталеин, цвет - синий; рН 9,4-10,6. Изготавливается по ТУ 6-09-07-1610-87.

Кроме того, в состав средства входит гидроксид натрия (каустическая сода, едкий натр) - щелочь, химическая формула NaOH, бесцветные кристаллы по ТУ 6-01-1306-85, обеспечивающий усиление моющего действия, и вода питьевая по ГОСТ Р 51593-2000.

Вышеперечисленные компоненты обеспечивают предлагаемому чистящему средству высокие чистящие, моющие, отбеливающие и дезинфицирующие свойства. Чистящую способность предлагаемого средства определяют по методике ОСТ 6-15-1662-90. Метод основан на гравиметрическом определении массы удаленного искусственного загрязнения за определенное время.

При отмыве поверхностей от различного вида загрязнений используется тот факт, что за счет малого поверхностного натяжения данного средства, удается проникнуть между слоем загрязнения и отмываемой поверхностью, создавая расклинивающий эффект.

Сочетание ингредиентов данного средства обеспечивает достаточно полное разделение водной и углеродной сред уже через 10-20 минут без добавления каких-либо реагентов, ускоряющих коагуляцию. Очень важен тот факт, что после разделения слоев, коагулянты и флокулянты средства не удаляются с углеводородным слоем, а остаются в водном растворе, сохраняя свою эффективность. Это обстоятельство позволяет направлять очищенное средство не на регенерацию или сброс, а в рецикл, для дальнейшего (повторного) использования.

Существенной особенностью данного средства является то, что взаимная растворимость нефтепродуктов или масел животного происхождения и этого средства не велика, за счет чего снижается растворимость воды в маслах и нефтепродуктах до концентрации с 1,5%, что удовлетворяет требованию к обводненности жидких топлив и позволяет направлять отсепарированный нефтяной слой на реализацию, минуя стадию его обезвоживания путем длительного прогревания и отстаивания. Растворимость в водном растворе средства мазутов - не более 2,5 мг/л, а светлых сортов топлив - не более 20 мг/л, по этой причине общее содержание нефтепродуктов в растворах, где отсутствуют эмульгированные углеводороды, не превышает 15-20 мг/л. Столь малая равновесная концентрация обеспечивает полное и своевременное отделение отмытых нефтепродуктов и сохраняет высокую эффективность моющего раствора после сепарирования. Регулярно удаляя с поверхности моющего раствора выделенный малообводненный жидкий углеводород и используя его по прямому назначению, имеется возможность бессточного, рециркуляционного режима обработки поверхностей, при котором моющий раствор необходимо только подпитывать водой и корректировать добавлением средства.

Эти качества хорошо подтверждались при отмыве внутренних поверхностей железнодорожных цистерн от перевозимых нефтепродуктов, а в пищевой и пищеперерабатывающей промышленности - при очистке оборудования, СВЧ-печей от белков, жиров, растительных масел.

Свойства предлагаемого средства не теряются со временем (в отличие от моющих в виде порошка - за короткий промежуток времени они слеживаются, теряя при этом свою моющую способность), а в случае замерзания концентрата средство восстанавливает свои моющие способности после размораживания.

Уникальным качеством заявляемого средства являются его ингибиторные свойства, которые заключаются в том, что оставшаяся после обработки поверхностей водным раствором средства пленка обладает антикоррозийной способностью, что позволяет исключить операцию по дополнительной межоперационной защите отмываемых поверхностей.

Технология получения чистящего средства включает подготовку сырья, дозирование его в реактор-смеситель в определенной очередности, растворение компонентов и гомогенизацию, расфасовку.

Смешивание сырья осуществляют в реакторе-смесителе, снабженном мешалкой.

Порядок загрузки компонентов чистящего средства влияет на вязкость и консистенцию.

Пример 1.

В реактор, снабженный мешалкой, загружают компоненты в определенной последовательности и при 18-25°С ведут перемешивание до получения однородной массы (об.%):

N-метилпирролидон1%;синтанол АЛМ-1020%;бутилцеллозольв8%;едкий натр (в пересчете на чистое активное вещество)4,5%;трилон Б0,5%;тимолфталеин0,04%;вода питьеваяостальное.

При применении следует растворить 50-100 мл средства в 1 л теплой воды и равномерно нанести на обрабатываемую поверхность или погрузить обрабатываемые объекты в раствор. Сильные загрязнения могут замачиваться неразбавленным средством. Через 3-30 минут предмет обильно промывается водой с применением механического (щетка) или гидравлического воздействия (особенно при обработке промышленного оборудования). Чистящая способность данного состава - 90-92%.

Пример 2.

Аналогично примеру 1 смешивают компоненты

N-метилпирролидон10%;неонол АФ 9-128%;бутилцеллозольв15%;едкий натр (в пересчете на чистое активное вещество)1%;трилон Б0,4%;тимолфталеин0,06%;вода питьеваяостальное.

При применении средство разбавляется водой в пропорции 1:5...1:20 в зависимости от типа и количества загрязнений. Использование горячей воды значительно повышает эффективность использования средства. Раствор наносится на очищаемую поверхность с помощью щетки или методом погружения или с использованием оборудования низкого или высокого давления. Объект чистки выдерживается в течение 5-15 минут, затем промывается водой с применением щетки или оборудования высокого давления. Чистящая способность - 85-90%.

Пример 3.

Аналогично примеру 1 смешивают

N-метилпирролидон5%;синтанол АЛМ-1012%;бутилцеллозольв1,2%;едкий натр (в пересчете на чистое активное вещество)8,7%;трилон Б0,5%;тимолфталеин0,05%;вода питьеваяостальное.

Концентрация рабочего раствора варьируется от 2% до 15% в зависимости от конкретных условий загрязнения. Применение горячей воды 50°С значительно увеличивает эффективность средства. Раствор наносится на очищаемую поверхность с помощью щетки или методом погружения или с использованием оборудования низкого или высокого давления. Объект чистки выдерживается в течение 10-20 минут, затем промывается водой, предпочтительно с применением оборудования высокого давления. Чистящая способность - 85-90%.

Пример 4.

Аналогично примеру 1 смешивают

N-метилпирролидон4%;неонол АФ 9-1218,5%;бутилцеллозольв6%;едкий натр (в пересчете на чистое активное вещество)5%;трилон Б0,6%;тимолфталеин0,04%;вода питьеваяостальное.

Чистящая способность - 90-95%.

Пример 5.

Аналогично примеру 1 смешивают

N-метилпирролидон7%;неонол АФ 9-121,6%;бутилцеллозольв1,2%;едкий натр (в пересчете на чистое активное вещество)1-9%;трилон Б0,5%;тимолфталеин0,05%;вода питьеваяостальное.

Чистящая способность состава - 85-89%.

Пример 6.

Аналогично примеру 1 смешивают

N-метилпирролидон8%;синтанол АЛМ-101,3%;бутилцеллозольв16%;едкий натр (в пересчете на чистое активное вещество)1%;трилон Б0,5%;тимолфталеин0,05%;вода питьеваяостальное.

Чистящая способность состава - 90-92%.

Проведенные испытания установили, что чистящая способность предлагаемого чистящего средства как при бытовом, так и при промышленном использовании превосходит аналоги. Новое моющее средство превосходит известное по моющей способности на 10-20% при 34-36% снятого загрязнения против 30,0% для известного; а также по антиресорбционной способности на 10%.

Ускоренные испытания на хранение подтвердили надежность сохранения химических и физических свойств в течение 12 месяцев.

Средство эффективно отмывает тяжелые загрязнения нефтепродуктов, например закоксовавшееся масло с картера, мазуты и др., а также с деталей при подготовке к нанесению гальванических покрытий (в том числе и автомобилей), различного оборудования высокого давления, с осторожностью - пищевые и иные органические загрязнители с одежды, обуви.

Таким образом, создано эффективное чистящее средство и расширен ассортимент чистящих средств.

При этом повышена моющая способность, особенно при повторном использовании, благодаря способности выделить отмытый жидкий углеводород с низким содержанием в нем воды, обеспечена высокая эффективность отмыва при относительно низких температурах (45-55°С), расширен диапазон эффективно смываемых загрязнений, обеспечена сохранность изделий, подвергаемых чистке, увеличен срок хранения, в течение которого не происходит активного изменения химических и физических свойств средства во времени.

Источники информации

1. RU №2168542.

2. SU №1509398 (прототип).

Чистящее средство содержит в качестве органического растворителя бутилцеллозольв, в качестве красителя - тимолфталеин, в качестве анионоактивного поверхностно-активного вещества - N-метилпирролидон, а в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества - одно вещество из группы, включающей синтанол и неонол, при следующем содержании ингредиентов, % об.: N-метилпирролидон 1-10, синтанол или неонол 1-20, 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. Технический результат - повышение моющей способности, особенно при повторном использовании, повышение эффективности отмыва при низких температурах (45-55°С), расширение диапазона смываемых загрязнений. 1 з.п. ф-лы.

1. Чистящее средство, содержащее анионоактивное и неионогенное поверхностно-активные вещества, органический растворитель, едкий натр, трилон Б, краситель и воду, причем в качестве органического растворителя оно содержит бутилцеллозольв, в качестве красителя - тимолфталеин, в качестве анионоактивного поверхностно-активного вещества - N-метилпирролидон, а в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества - одно вещество из группы, включающей синтанол и неонол, при следующем содержании ингредиентов, об.%:

N-метилпирролидон1-10синтанол или неонол1-20бутилцеллозольв1-16едкий натр (в пересчете на чистое активное вещество)1-9трилон Б0,4-0,6тимолфталеин0,04-0,06вода питьеваяостальное.