МОЮЩЕ-ОЧИЩАЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НАКИПИ С НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СТИРАЛЬНЫХ МАШИН Российский патент 2008 года по МПК C11D1/72 C11D3/04 C11D3/14 C11D3/30 C02F5/08 

Данное изобретение относится к области моюще-очищающих средств, в частности к моюще-очищающим средствам для удаления накипи с нагревательных элементов и внутренних поверхностей стиральных машин.

Вода, поступающая из природных источников в системы бытового водоснабжения, содержит соли жесткости (в основном карбонаты и гидрокарбонаты кальция и магния). При нагреве такой воды до высоких температур и особенно при ее контакте с поверхностью нагревательных элементов происходит выделение солей жесткости с образованием на всех поверхностях, омываемых водой, трудноудаляемого осадка - накипи. Воду, подаваемую в промышленные энергетические установки, например котлоагрегаты, подвергают специальной обработке, позволяющей удалить большую часть солей жесткости. В стиральных машинах (как бытовых, так и промышленных) используется водопроводная вода с солями жесткости, что ведет к интенсивному образованию накипи на всех внутренних поверхностях и особенно на поверхности нагревательных элементов. Образование накипи ухудшает теплопередачу, что приводит к выходу из строя нагревательных элементов. Кроме того, интенсивный контакт стираемых изделий с накипью ухудшает текстуру тканей и снижает их прочность.

В этой связи актуальность проблемы удаления накипи не вызывает сомнений.

Подавляющее большинство известных моюще-очищающих средств для удаления накипи представлено кислотосодержащими составами с низким значением рН их водных растворов. Одно из наиболее ранних упоминаний о таких средствах, содержащих мочевину и соляную кислоту или лимонную и малеиновую кислоты, относится к 1968 году (А.Я.Новиков. Химические товары народного потребления, М., «Легкая промышленность», 1968 г. с.57-58). В последующих патентных публикациях предлагается для удаления накипи ряд моюще-очищающих составов на основе различных кислот, в частности уксусной и адипиновой кислоты (Авторское свидетельство СССР №633896), серной кислоты (Авторское свидетельство СССР №768807 публ. 1978 г.), органических дикарбоновых кислот (Авторское свидетельство СССР №697558 публ. 1979 г.), ортофосфорной и органической фосфоновой кислот (Патент СССР №1829967, публ. 1993 г.), сульфаминовой кислоты (Японский патент №5050095, публ. 1993 г.), фосфоновой кислоты и органических дикарбоновых кислот (Японский патент №6154790, публ. 1994 г.), муравьиной кислоты и одной или нескольких карбоновых кислот (Патент США №5529637, публ. 1995 г.), серной и фосфорной кислот в сочетании с этилендиаминтетрауксусной кислотой и триполифосфатом натрия (Патент КНР №1144780, публ. 1997 г.), аскорбиновой и этилендиаминтетрауксусной кислот (Патент России №2114215, публ. 1995 г.), органической кислоты в сочетании с пероксидом водорода и ПАВ (Канадский патент №2276165, публ. 1999 г.), серной кислоты в сочетании с этоксилированными ПАВ (Французский патент №2774371, публ. 1999 г.), этилендиаминтетрауксусной кислоты и полималеиновой кислоты (Японский патент №2000-154996, публ. 2000 г.), соляной кислоты (Патент России №2265671, публ. 2005 г.), сульфаминовой и нитрилотриметилфосфоновой кислот в сочетании с хлористым аммонием и тиомочевиной (Патент России №2213069, публ. 2003 г.).

Перечисленные выше моюще-очищающие средства при растворении в воде образуют кислые растворы, хорошо и быстро удаляющие накипь, но при этом обладающие коррозионным действием. Высокая корродирующая способность этих средств исключает возможность их применения для удаления накипи в стиральных машинах.

Публикации, касающиеся моюще-очищающих средств, которые образуют при растворении в воде нейтральные или слабощелочные растворы, способные удалять накипь и при этом не корродировать очищаемую поверхность, очень скудны. В частности, в Патенте КНР №1290741 (публ. 2001 г.) предлагается моюще-очищающее средство для удаления накипи, в состав которого входит гидроксид натрия, хлористый натрий, алюминиевый порошок, триполифосфат натрия и поверхностно-активное вещество. Испытание состава, предлагаемого в этом патенте, показали, что процесс удаления накипи с внутренних поверхностей стиральной машины требует очень много времени, а рекомендуемая высокая норма расхода средства делает применение его нерентабельным.

В другом Патенте КНР №1546401 (публ. 2004 г.) предлагается моюще-очищающее средство для удаления накипи, в состав которого входят кремнезем, углекислый натрий, триполифосфат натрия, соль щелочного металла, в частности хлористый натрий, и глинозем. Экономически использовать этот состав не целесообразно, т.к. авторы рекомендуют предварительно перечисленные компоненты подвергать спеканию при 1000-1500°С.

Идеи, заложенные в приведенных выше патентах КНР, развиты в патенте России №2259392 (публ. 2005 г.). Моюще-очищающее средство, описанное в этом патенте, содержит анионное поверхностно-активное вещество, триполифосфат натрия, натрий углекислый, натрий хлористый, натрий сернокислый, этоксилированный нонилфенол и некоторые специфические добавки, необходимые только при стирке белья. Проведенные нами испытания этого средства (воспроизведенного без специфических добавок) показали, что растворы этого средства не корродируют никаких внутренних поверхностей стиральной машины и при этом хорошо удаляют накипь. Единственный недостаток этого средства, принимаемого нами в качестве прототипа данному изобретению, заключается в том, что эффективность удаления накипи, образовавшейся после трехмесячной эксплуатации стиральной машины, не превышает (при однократной обработке) 70%.

Для устранения этого недостатка предлагается в состав средства, содержащего поверхностно-активное вещество, триполифосфат натрия, натрий углекислый и натрий хлористый, ввести цеолит или бентонит и дополнительно натриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, а в качестве поверхностно-активного вещества использовать этоксилированный 8-10 молями этиленоксида нонилфенол. Ниже приведено предлагаемое соотношение компонентов средства, мас.%:

Триполифосфат натрия- 39,0Натрий углекислый- 42,0Натрий хлористый- 12,0Цеолит или бентонит- 4,0Этоксилированный 8-10 молями этиленоксида нонилфенол- 2,0Натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты- 1,0

Технический результат использования средства предлагаемого состава заключается в существенном повышении эффективности удаления накипи со всех внутренних поверхностей и нагревательных элементов стиральных машин. При однократной обработке стиральной машины предлагаемым средством удаляется до 95-98% образовавшейся накипи.

Технический результат достигается тем, что моюще-очищающее средство для удаления накипи с нагревательных элементов и внутренних поверхностей стиральных машин, содержащее поверхностно-активное вещество, триполифосфат натрия, углекислый натрий и хлористый натрий, дополнительно содержит цеолит или бентонит и натриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, а в качестве поверхностно-активного вещества - этоксилированный 8-10 молями этиленоксида нонилфенол.

Ниже приводится краткая характеристика цеолита и бентонита, введение которых в состав предлагаемого средства, является его основной отличительной чертой.

Цеолит - ископаемое вулканического происхождения, обладающее высокими адсорбционными и ионообменными свойствами. Все цеолиты состоят в основном из гейландитклиноптинолита с примесью небольших количеств глины и полевого шпата. При дегидратации цеолиты образуют мелкопористую кристаллическую «губку» с объемом пор порядка 50% от общего объема минерала. Цеолиты термостабильны, химически и механически стойки, не содержат токсических соединений.

Бентонит - тонкодисперсная глина с высокой связующей и адсорбционной способностью. Минералогически все бентониты включают монтмориллонит, салонит, напронит и байделит. Происхождение - вулканическое. Бентониты являются хорошими сорбентами и способны к набуханию в водных растворах. Не содержат токсических веществ.

Технология приготовления предлагаемого средства и средства-прототипа представлена в Примере 1; методика оценки эффективности удаления накипи - в Примере 2; результаты экспериментов по удалению накипи - в Примере 3.

Пример 1. Технология приготовления предлагаемого средства и средства-прототипа.

Предлагаемое средство и средство-прототип готовили в количестве по 10 кг каждого в лабораторном барабанном смесителе вместимостью 20 кг.

Предварительно методом тритурации готовили смесь части триполифосфата натрия с этоксилированным 8-10 молями этиленоксида нонилфенолом (Неонолом АФ 8-10). Смесь готовили вручную в фарфоровой чаше следующим образом: 0,2 кг неонола смешивали с 0,4 кг триполифосфата натрия. К этой смеси добавляли 0,6 кг триполифосфата натрия и к полученным 1,2 кг смеси добавляли 1,2 кг триполифосфата натрия. После тщательного перемешивания смесь, содержащую 0,2 кг неонола и 2,2 кг триполифосфата натрия, загружали в смеситель. Затем в смеситель последовательно загружали 2,8 кг триполифосфата натрия, 3,0 кг натрия углекислого, 1 кг натрия хлористого, 0,7 кг цеолита или бентонита и 0,1 кг натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилона Б). Средство-прототип готовили по такой же технологии в соответствии с рецептурой, приведенной в описании к Патенту России №2259392, принятого в качестве прототипа. При этом использовали следующие компоненты: анионное ПАВ, в частности алкилбензолсульфонат натрия, триполифосфат натрия, натрий углекислый, натрий хлористый, этоксилированный нонилфенол (неонол АФ 8-10), натрий сернокислый и жидкое стекло. Остальные компоненты (карбоксиметилцеллюлозу, поликарбоксилат, оптический отбеливатель и отдушку), которые нужны при стирке белья, в состав приготовляемого средства-прототипа не включали.

Продолжительность перемешивания при получении предлагаемого средства и средства-прототипа составляла 2 часа.

Пример 2. Методика оценки эффективности удаления накипи

Для испытаний подготавливали 20 образцов алюминиевой фольги размером 50×50 мм каждый и 20 образцов сетки из нержавеющей стали размером 20×20 мм с размером отверстий примерно 2×2 мм. Подготовленные образцы фольги и сеток раздельно взвешивали на аналитических весах с точностью до четвертого знака, получая суммарный начальный вес образцов фольги (Мо^ф) и суммарный начальный вес образцов сетки (Мо^с).

Взвешенные образцы искусственно покрывали накипью. Для этого их погружали в стакан из термостойкого стекла, в который заливали раствор, содержащий 0,5 дм³ питьевой воды, 2,0 г кальция углекислого, 2,0 г магния углекислого и 0,2 г железа сернокислого. В раствор опускали мешалку и при медленном (30 мин^-1) перемешивании раствор упаривали на песчаной бане практически досуха. Затем образцы фольги и сетки переносили в фарфоровые чашки и высушивали до постоянного веса в сушильном шкафу при 110°С. Образцы фольги и сетки раздельно взвешивали с точностью до четвертого знака, получая массу образцов фольги с накипью (М^ф) и массу образцов сетки с накипью (М^с). Массу накипи на фольге (Мн^ф) и массу накипи на сетках (Мн^с) получали по формулам соответственно Мн^ф=М^ф - Мо^ф и Мн^с=М^с - Мо^с.

Для оценки эффективности удаления накипи в барабан стандартной автоматической стиральной машины засыпали 200 г предлагаемого средства (в одном случае - с цеолитом, в другом - с бентонитом) или 200 г средства-прототипа. Затем помещали по 20 образцов фольги и сетки с накипью. Машину запускали в основном режиме работы (без белья) и обработку вели при 90°С после полной отработки программы, образцы фольги и сетки извлекали из машины, промывали проточной водопроводной водой и высушивали в сушильном шкафу при 110°С до постоянного веса. В результате взвешивания получали вес очищенных от накипи образцов фольги и сетки соответственно Мо^ф ₂ и Мо^с ₂. Количество оставшейся на образцах накипи вычисляли по формулам: для фольги Мост^ф=Мо^ф ₂ - Мо^ф и для сетки Мост^с=Мо^с ₂ - Мо^с.

Эффективность удаления накипи в % отдельно для фольги (Эф) и отдельно для сетки (Эс) вычисляем по формулам:

и

Пример 3. Результаты оценки эффективности удаления накипи с помощью предлагаемого средства (варианты с цеолитом и бентонитом) и с помощью средства-прототипа

Процедура нанесения и удаления накипи с образцов фольги и сетки, а также расчет эффективности ее удаления была выполнена как это описано в примере 2. Приготовление обоих вариантов предлагаемого средства, а также средства-прототипа было осуществлено как это описано в примере 1. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Результата экспериментов по удалению накипи

Таблица 1Средства для удаления накипиЭффективность удаления накипи, %С алюминиевой фольгиС сетки из нержавеющей сталиПредлагаемое моюще-очищающее средство с цеолитом9597Предлагаемое моюще-очищающее средство с бентонитом9698Моюще-очищающее средство-прототип6872

Сущность: средство содержит, мас.%: триполифосфат натрия 39, натрий углекислый 42, натрий хлористый 12, цеолит или бентонит 4, этоксилированный 8-10 молями этиленоксида нонилфенол 2, натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 1. Технический результат - повышение эффективности удаления накипи со всех внутренних поверхностей и нагревательных элементов стиральных машин. При однократной обработке стиральной машины удаляется до 95-98% образовавшейся накипи. 1 табл.

Моюще-очищающее средство для удаления накипи с нагревательных элементов и внутренних поверхностей стиральных машин, содержащее поверхностно-активное вещество, триполифосфат натрия, углекислый натрий и хлористый натрий, отличающееся тем, что дополнительно содержит цеолит или бентонит и натриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, а в качестве поверхностно-активного вещества - этоксилированный 8-10 моль этиленоксида нонилфенол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Триполифосфат натрия39,0Натрий углекислый42,0Натрий хлористый12,0Цеолит или бентонит4,0Этоксилированный 8-10 моль этиленоксида нонилфенол2,0Натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты1,0