Многокомпонентная композиция для обработки сыпучего материала и экологически чистый материал на ее основе Российский патент 2024 года по МПК A61L2/18 C04B14/06 A01N59/16 

Изобретение относится к производству антибактериальных добавок для безопасного экологически чистого сыпучего материала, например песка, кварцевого, кинетического, мраморной крошки, и иных сыпучих материалов которые могут быть использованы как материал для развития творчества, активного отдыха, игры и спорта для детей и взрослых используемого на игровых площадках с улучшенными безопасными и санитарными свойствами за счет обработки многокомпонентной жидкостью.

Известна антибактериальная добавка с использованием серебра для получения песка, используемого на игровых площадках, с улучшенными безопасными и санитарными свойствами за счет использования серебра (KR 20040087796, А, заявитель CHOI, MUUNG JN, МПК А01М 17/00, A01N 25/00, A61L 2/04, В07В 1/22, опубл. 2001.07.24, з. 2000011275, приоритет 2000.01.20). Состав: Антибактериальный песок готовят путем добавления 100 г измельченного серебряного порошка в ванну для растворения, добавления 100 г азотной кислоты при медленном нагревании, добавления 50 г калийных квасцов и 50 г хлорида олова, растворенных в 100 мл воды, добавление раствора гидроксида натрия (рН 13) при перемешивании с удалением азотистой кислоты до достижения рН 7,5, растворение 50 г полученной соли серебра в 1000 мл воды, растворение раствора серебра в 20 кг воды, замачивание 50 кг песка в 20 кг раствора гидроксида натрия (рН 8), и 50 кг полученного песка заменяя 20 кг полученного раствора серебра.

Недостатками вышеуказанного технического решения являются сложность процесса получения раствора серебра, его нестабильность, возможность получения ожога или травм человека вследствие активности ионов серебра.

Известна антибактериальная добавка к песку в песочницах, (JP 0006192021, А, МПК A01N 25/08, A01N 25/12, A01N 59/16, A01N 59/20, С04В 14/06, опубл 1994.07.12 заявитель ISHIZUKA GLASS СО LTD 3.04344454, 1992.12.24). Состав: Частицы неорганического антимикробного агента, способного элюировать ионы серебра или ионы меди, диспергируются в частицы песка в песочнице. В качестве неорганического противомикробного агента используют по меньшей мере один агент, выбранный из группы, состоящей из противомикробного цеолита, противомикробного аморфного алюмосиликата, противомикробного промежуточного соединения и растворимого стекла. В случае серебросодержащего растворимого стекла соотношение смешивания составляет около 0,01-20 мас. %.

Недостатком вышеуказанного технического решения является низкая подвижность ионов противомикробных агентов.

Технический результат заявленного изобретения заключается в производстве композиции для обработки сыпучего материала с более высокой степенью защиты от вирусов, бактерий и грибков за счет повышенной подвижности ионов металла с антибактериальными свойствами, улучшенной формующей способности и пониженным пылеобразованием (с учетом значений гигроскопичности), что предотвращает попадания вредной пыли при вдыхании в легкие человека.

Поставленная задача достигается тем, что многокомпонентная композиция для обработки сыпучего материала, состоит из воды, трехатомных спиртов и противомикробной добавки при следующем соотношении компонентов, масс.%: трехатомный спирт - 30-35, противомикробная добавка - 5-10 вода - остальное, а противомикробная добавка представляет собой водную нанодисперсию восстановленного и стабилизированного Ag(0) и хелата Cu(II) в соотношении компонентов, масс. %: Ag(0) -0,1%, хелата Cu(II) -3,5%, вода - остальное.

Поставленная задача также достигается тем, что в качестве трехатомных спиртов применяют глицерин.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:

На фиг. 1,2 - изображены частицы получаемого наносеребра (с разрешения лаборатории ООО Сентоза Факторинг НП).

На фиг. 3. - УФ спектр полученной водной дисперсии восстановленного и стабилизированного Ag(0) и хелата Cu (II).

Фиг. 4-7. Результаты исследований BioPreserv (Франция) на устойчивость к микроорганизмам, грибкам и бактериям.

Фиг. 8 - Экологический сертификат сыпучего материала.

Фиг. 9. - Свидетельство о поверке прибора влагомера MF - 50.

Многокомпонентная композиция готовится следующим образом.

Синтезируют нанодисперсный раствор восстановленного и стабилизированного серебра Ag (0) известным способом, например, описанном в патенте на изобретение №2445951. Указанный способ включает смешивание раствора растворимой соли металла в частности серебра в растворителе с аммиаком с получением комплексного соединения, которое затем смешивают с алканоламином до образования раствора. Полученный раствор смешивают с раствором полимерного стабилизатора с получением стабилизированного катиона металла и восстанавливают стабилизированный катион металла за счет добавления в раствор органического или неорганического восстановителя с последующим образованием устойчивой дисперсии наночастиц металла (Фиг. 1,2). Заявленный способ получения проводят при определенных соотношениях компонентов в течение 10-60 минут в атмосфере воздуха при температуре до 100°С.

Дисперсию хелатного комплекса Cu (II) получают из растений, например галеги лекарственной (Galega officinalis herb) и путем смешивания измельченных растений с полярными растворителями (вода, этанол), полученную смесь упаривают, после чего фильтруют и добавляют воду и сульфат меди (II) до концентрации 7% по меди. Экстракты многих трав содержат в седее естественные стабилизаторы - флавонольные соединения, антоцианиды, флаваноны, которые часто сочетаются с полисахаридами (гликозиды, сапонины), ахотистые вещества - алкалоиды обладающими мягкими восстанавливающими свойствами - галегин, пеганин, кофеин, аминокислоты, а также большой набор других соединений (Loginova N.V., Koval'chuk T.V., Zheldakova R.A. et al. // Centr. Eur. J. Chem. 2006. Vol. 4.No 3. P. 440).

Полученная дисперсия хелата меди (II) смешивается с готовой синтезированной нанодисперсией серебра Ag(0) так, чтобы в конечном растворе установилось соотношение концентраций 0,1% Ag(0) +3,5% Си (II). Пример конкретного приготовления хелатного комплекса Cu (II).

Дисперсия перемешивается при определенной температуре и в течение времени происходит стабилизация УФ спектра КНД СМ (фиг.3).

Дисперсию хелатного комплекса Cu (II) получают из растений галеги лекарственной, Galega officinalis herb (35 г), путем смешивания при температуре 90°С и измельчении с полярными растворителями (вода, этанол), отставании в темном месте в течение 2 суток, затем полученную смесь упаривают, фильтруют и разбавляют дистиллированной водой до 1000 грамм, после этого добавляется соль меди от 200 до 300 грамм из ряда (сульфат меди (II), нитрат меди (II)) и размешивается в течение 4 часов при 70°С-85°С, так что полученный раствор имеет концентрацию 7% по меди.

Полученная дисперсия имеет ярко зеленый цвет, рН<5. Далее хелат меди (II) -1000 грамм смешивается с 1000 г готовой синтезированной водной нанодисперсией серебра Ag(0), с концентрацией 0,2% по серебру так, чтобы в конечном растворе установилось соотношение концентраций 0,1% Ag(0) +3,5% Cu(II). При этом происходят дополнительные процессы стабилизации нанодисперсии серебра Ag(0), полученный раствор имеет пик поглощения около 400-415 нм, рН<5, цвет зелено-коричневый, (фиг. 3.) Устойчив к длительному хранению, не теряя своих свойств при применении в конечном продукте.

Далее полученную дисперсию 0,1% Ag(0) +3,5% Cu(II) смешивают с трехатомным спиртом, например глицерином, и водой в следующем соотношении компонентов, масс.%: трехатомный спирт - 30-35, противомикробная добавка - 5 - 10 вода - остальное.

Невысыхающая жидкость на поверхности песка обеспечивает лучшее сцепление песка между собой (повышает формующие свойства) за счет создаваемой силы поверхностного натяжения (эти свойства остаются долгое время и даже в солнечную погоду и внутри помещения), удержание пылевидных частиц и предотвращение попадания пыли в организм человека (в случае использования кварцевых песков данная добавка позволяет серьезно снизить появления силикоза и других заболеваний системы дыхания и слизистой), создают оптимальную среду для удержания нано частиц металлов на поверхности песка (жидкий слой имеет размер от 1 до 5 мкм). В свою очередь нано частицы металлов (свободно перемещающиеся в жидком слое, созданные слабо высыхающей жидкостью на основе трехатомных спиртов на поверхности песка) создают защитный барьер для проникновения и размножения различных опасных микроорганизмов (при контакте с микроорганизмом нано частицы наносят ему непоправимые для продолжения жизни и размножения воздействия).

Пример конкретного выполнения

Берем трехатомный спирт, например, глицерин 5 л, добавляем 1 л противомикробной добавки и добавляем 13 л воды. Полученный состав вносим в 2000 кг кварцевого песка (состав 1). Изменяем массовое соотношение компонентов, получаем составы 2-5. Также изменяли сыпучий материал песок на кварцевую муку, кинетический песок и мраморную крошку.

Примеры составов даны в таблице 1-4.

Полученные составы испытывали на устойчивость к следующим микроорганизмам: Синегнойная палочка, золотистый стафилококк, кишечная палочка, дрожжеподобный гриб, аспергилл гриб.

Исследования в компании BioPreserv (Франция) показали отличную (уже через несколько часов) защиту от таких микроорганизмов как: Синегнойная палочка, золотистый стафилококк, кишечная палочка, дрожжеподобный гриб, аспергилл гриб (Фиг. 4-7).

В границе заявленных интервалов наблюдалось отсутствие распространения бактерий, грибков и вирусов, тогда как в обычном песке распространение бактерий, грибков и вирусов происходило.

Экологичность сыпучего материала подтверждена сертификатом (Фиг. 8).

Гигроскопичность сыпучих материалов показала лучшие результаты в заявленном диапазоне. Гигроскопичность сыпучих материалов проверялась на влагомере MF-50 (Свидетельство о поверке прибора - фиг. 9).

При концентрации веществ многокомпонентной композиции ниже заявленного интервала получается жидкость, не отвечающая качеству: песок быстрее высыхает и перестает впитывать воду из воздуха, так же действие добавки гораздо хуже, так как ее практически нет. При концентрации веществ многокомпонентной композиции выше заявленного интервала действие глицерина сильно ограничено, т.к. идеальное абсорбция воды из воздуха достигается при пропорции одна треть глицерина и две трети остальной жидкости. Также за счет большого количества компонентов смесь становится экономически нецелесообразной. Лучшие результаты достигаются в заявленных границах.

Изобретение относится к производству безопасного экологически чистого сыпучего материала, который может быть использован как материал для развития творчества, активного отдыха, игры и спорта для детей и взрослых. Предложена многокомпонентная композиция для обработки сыпучего материала, состоящая из воды, трехатомных спиртов и противомикробной добавки при следующем соотношении компонентов, масс.%: трехатомный спирт – 30-35, противомикробная добавка – 5-10, вода – остальное. При этом противомикробная добавка представляет собой водную нанодисперсию восстановленного и стабилизированного Ag(0) и хелата Cu(II) в соотношении компонентов, масс.%: Ag(0) – 0,1, хелата Cu(II) – 3,5, вода – остальное. Изобретение обеспечивает получение сыпучего материала с высокой степенью защиты от вирусов, бактерий и грибков, улучшенной формующей способностью и пониженным пылеобразованием. 1 з.п. ф-лы, 9 ил., 5 табл.

1. Многокомпонентная композиция для обработки сыпучего материала, включающая противомикробную добавку, отличающаяся тем, что она состоит из воды, трехатомных спиртов и противомикробной добавки при следующем соотношении компонентов, масс.%:

трехатомный спирт – 30-35,

противомикробная добавка – 5-10,

вода – остальное,

где противомикробная добавка представляет собой водную нанодисперсию восстановленного и стабилизированного Ag(0) и хелата Cu(II) в соотношении компонентов, масс.%: Ag(0) – 0,1, хелата Cu(II) – 3,5, вода – остальное.

2. Многокомпонентная композиция для обработки сыпучего материала по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве трехатомных спиртов применяют глицерин.