EA031786B1

EA031786B1 - Применение микрогелей полисахаридов в качестве антиресорбционного агента в составе моющих средств и составы моющих средств с их применением (варианты)

Info

Publication number: EA031786B1
Application number: EA201700168A
Authority: EA
Inventors: Андрей Александрович ЕЛАГИН; Максим Анатольевич МИРОНОВ; Илья Дмитриевич ШУЛЕПОВ
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "БиоМикроГели"
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2019-02-28
Also published as: EA201700168A1

Abstract

Заявляемая группа изобретений относится к химической промышленности, в частности к составам и добавкам для моющих средств, предназначенных для бытового, профессионального и личного использования в домашнем хозяйстве и промышленности. Сущность заявляемой группы изобретений заключается в применении микрогелей полисахаридов в качестве антиресорбционных агентов для различных моющих средств, а также включает составы нейтральных, кислотных и щелочных моющих средств с добавлением микрогелей полисахаридов в качестве антиресорбционного агента. Техническим результатом, достигаемым заявляемой группой изобретений, является обеспечение возможности снижения количества поверхностно-активных веществ в составе моющих средств с сохранением их моющей способности и повышение за счет этого экологичности и безопасности моющих средств для конечного потребителя.

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ (45) Дата публикации и выдачи патента

2019.02.28 (21) Номер заявки

201700168 (22) Дата подачи заявки

2017.04.03 (51) Int. Cl. C11D 3/37 (2006.01)

C11D 3/22 (2006.01)

C11D 1/83 (2006.01)

CUD 1/29 (2006.01)

CUD 3/32 (2006.01) (54) ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОГЕЛЕЙ ПОЛИСАХАРИДОВ В КАЧЕСТВЕ АНТИРЕСОРБЦИОННОГО АГЕНТА В СОСТАВЕ МОЮЩИХ СРЕДСТВ И СОСТАВЫ МОЮЩИХ СРЕДСТВ С ИХ ПРИМЕНЕНИЕМ (ВАРИАНТЫ) (43) 2018.10.31 (96) 2017000025 (RU) 2017.04.03 (71) (73) Заявитель и патентовладелец:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ

БиоМикроГели (RU) (72) Изобретатель:

Елагин Андрей Александрович, Миронов Максим Анатольевич, Шулепов Илья Дмитриевич (RU) (74) Представитель:

Левкин А.Ю. (RU) (56) US-A-5259984

US-A1-20100105600

RU-C1-2596751

031786 Bl (57) Заявляемая группа изобретений относится к химической промышленности, в частности к составам и добавкам для моющих средств, предназначенных для бытового, профессионального и личного использования в домашнем хозяйстве и промышленности. Сущность заявляемой группы изобретений заключается в применении микрогелей полисахаридов в качестве антиресорбционных агентов для различных моющих средств, а также включает составы нейтральных, кислотных и щелочных моющих средств с добавлением микрогелей полисахаридов в качестве антиресорбционного агента. Техническим результатом, достигаемым заявляемой группой изобретений, является обеспечение возможности снижения количества поверхностно-активных веществ в составе моющих средств с сохранением их моющей способности и повышение за счет этого экологичности и безопасности моющих средств для конечного потребителя.

031786 В1

Заявляемая группа изобретений относится к химической промышленности, в частности к составам и добавкам для моющих средств, предназначенных для бытового, профессионального и личного использования в домашнем хозяйстве и промышленности.

Моющая способность бытовых и профессиональных средств - это комплексное свойство, определяющее способность композиции восстанавливать чистоту и белизну загрязненной поверхности. Оценка моющей способности производится по полноте удаления этих загрязнений со всей поверхности, а не только с загрязненного участка. Кроме того, моющая композиция должна не только удалять загрязнения с поверхности, но и удерживать их в растворе, препятствовать повторному осаждению на очищаемую поверхность, т. е. проявлять антиресорбционную способность или стабилизирующий эффект. При этом наиболее популярные синтетические моющие вещества проявляют сравнительно слабую способность удерживать в моющем растворе загрязнения, из-за чего мелкие частицы повторно осаждаются, например на ткани, и она приобретает серый оттенок после многократных стирок, а при мойке твердых поверхностей (посуды, окон, автомобилей) повторное осаждение загрязнений ведет к повышенному расходу поверхностно-активных веществ, так как загрязнение смывается несколько раз подряд по мере движения вдоль твердой поверхности.

Моющие средства обычно содержат большое количество поверхностно-активных веществ (от 15 до 30%), содержание которых может наносить вред окружающей среде и человеку во время и после их использования При этом лишь небольшая доля поверхностно-активных веществ идет на связывание с загрязнениями, тогда как большая часть используется в качестве резерва для поддержания достаточной концентрации. Для снижения расхода поверхностно-активных веществ в состав моющих средств добавляют антиресобционные агенты. В качестве таких агентов используются гидрофильные полимеры, такие как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) для хлопчатобумажных тканей и поливинилпирролидон для шерстяных и шелковых тканей, а также щелочные соли (сода кальцинированная, триполифосфат, тринатрийфосфат, гексаметафосфат, силикат натрия), которые улучшают эмульгирующую способность и коллоидную структуру моющих растворов, способствуют получению более прочных пленок моющего вещества вокруг частиц загрязнения, что приводит к снижению скорости осаждения на поверхности.

Известна чистящая композиция, содержащая полисахариды, причем от 5 до 95% полисахаридов представлены водорастворимой незамещенной гемицеллюлозой (EP 2336283 А1, C11D 3/00, C11D 3/22, дата публикации 22.06.2011).

Известна композиция, содержащая стиральный порошок и частицы полисахарида, имеющие средний размер от 1 до 100 мкм (US 2016230124, C11D 17/043, C11D 17/06, C11D 3/222, C11D 3/225, дата публикации 11.08.2016).

В качестве прототипа выбрано моющее средство, содержащее одно или несколько поверхностноактивных веществ и антиресорбционный агент в виде сухого полисахарида, имеющего размер частиц менее 100 нм (US 7842658, МПК A61K8/73, C11D 1/00, C11D 3/22, дата публикации 30.11.2010).

Недостатком прототипа является использование в качестве антиресорбционных агентов гидрофильных полимеров в виде мелкодисперсного порошка, который образует устойчивую суспензию. В этом случае наблюдается большой расход антиресорбционного реагента, так как частицы порошка практически полностью состоят из полимера. Кроме того подобные частицы имеют недостаточное сродство к поверхности, в результате чего они образуют рыхлые, неустойчивые слои на поверхности. В результате с помощью этих реагентов невозможно добиться существенного снижения содержания поверхностноактивных веществ в составе моющих средств.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является повышение экологичности и безопасности моющих средств для конечного потребителя.

Техническим результатом, достигаемым заявляемой группой изобретений, является обеспечение возможности снижения количества поверхностно-активных веществ в составе моющих средств с сохранением их моющей способности.

Указанный технический результат достигается за счет применения микрогелей полисахаридов в качестве антиресорбционного агента для моющих средств.

Нейтральное моющее средство содержит воду, комплекс поверхностно-активных веществ и антиресорбционный агент на основе полисахарида, в отличие от прототипа в качестве антиресорбционного агента оно содержит микрогели на основе модифицированного крахмала, и/или пектина, и/или карбоксиметилцеллюлозы, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%:

комплекс поверхностно-активных веществ - 1-15, антиресорбционный агент - 0,1-5, вода - остальное.

Кислотное моющее средство содержит воду, комплекс поверхностно-активных веществ, комплекс кислот и антиресорбционный агент на основе полисахарида, в отличие от прототипа в качестве антиресорбционного агента оно содержит микрогели на основе карбоксиметилцеллюлозы и/или модифицированного крахмала, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%:

комплекс поверхностно-активных веществ - 1-15, комплекс кислот - 0,1-50,

- 1 031786 антиресорбционный агент - 0,1-5, вода - остальное.

Щелочное моющее средство содержит воду, комплекс поверхностно-активных веществ, комплекс щелочей и антиресорбционный агент на основе полисахарида, в отличие от прототипа в качестве антиресорбционного агента содержит микрогель на основе хитозана, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%:

комплекс поверхностно-активных веществ - 1-15, комплекс щелочей - 0,1-50, антиресорбционный агент - 0,1-5, вода - остальное.

Микрогели представляют собой разветвленные полимерные коллоидные частицы с диаметром 0,1-1 мкм, которые могут сильно набухать в растворителях из-за электростатического или стерического отталкивания между заряженными группами. Они образуются в результате направленной полимеризации мономеров или рН-инициированной нейтрализации растворов синтетических или природных полимеров, несущих карбоксильные или аминогруппы.

К микрогелям полисахаридов могут быть отнесены коллоидные растворы природных полисахаридов с размерами частиц от 0,1 до 1 мкм, при этом частицы представляю собой гель с содержанием воды 90-99%, например, низкозамещенная (<40%) карбоксиметилцеллюлоза и ее соли с алифатическими аминами (бутиламин, бензиламин, этилендиамин, гексаметилендиамин), хитозан со степенью деацетилирования 90-97% и его соли с органическими кислотами, пектиновые вещества с остаточным количеством метокси групп <25% и их соли с алифатическими аминами (бутиламин, бензиламин, этилендиамин, гексаметилендиамин), модифицированный крахмал и другие вещества, обладающие свойствами образовывать устойчивые гели субмикронных размеров.

Для получения более устойчивых микрогелей полисахаридов применяют химическую сшивку полимерных цепей полисахаридов с помощью ангидридов и активированных эфиров дикарбоновых кислот, диизоцианидов, диизоцианатов и других сшивающих агентов, также микрогели полисахаридов, используемые в данной группе изобретений, могут быть получены путем физической ассоциации.

Описанные микрогели полисахаридов могут быть включены в состав нейтральных, кислотных или щелочных моющих средств в сочетании с различными поверхностно-активными веществами, при этом выбор микрогелей полисахаридов основывается на составе поверхностно-активного вещества и уровня рН моющего средства. Микрогели полисахаридов, содержащие карбоксильные группы на основе карбоксиметилцеллюлозы, крахмала и пектина, могут использоваться, например, в сочетании с анионными и неионогенными поверхностно-активными веществами в нейтральных и кислых условиях. В то же время микрогели полисахаридов с аминогруппами на основе хитозана могут сочетаться с катионными поверхностно-активными веществами и щелочными условиями. В целом правила сочетания компонентов в моющих средствах объясняются возможностью появления негативного эффекта, заключающегося в образовании нерастворимых осадков при смешении компонентов, несущих противоположные заряды. Общая концентрация микрогелей полисахаридов в расчете на сухой вес может находиться в диапазоне от 0,01 до 5%, что обусловлено тем, что при более низких концентрациях наблюдается очень слабо выраженный антиресорбционный эффект, а при более высоких концентрациях микрогель может занять весь объем моющего средства, вследствие чего вязкость моющего средства будет недопустимо высокой.

Комплекс поверхностно-активных веществ может включать различные виды поверхностноактивных веществ, в том числе анионные, неионогенные, катионные и афотерные. В качестве анионных поверхностно-активных веществ, например, могут быть использованы лаурил сульфат натрия, лаурет сульфат натрия, алкилсульфокислота и ее соли, соли жирных кислот, в качестве неиногенных - гликозиды, диэтаноламид жирных кислот кокосового масла или оксиэтилированные жирные спирты, в качестве катионных - четвертичные аммониевые соли жирных аминов, бетаины жирных кислот, ацилхолины, а также другие известные поверхностно-активные вещества. Общая концентрация поверхностно-активных веществ в моющем средстве может находиться в диапазоне от 1 до 15%, указанный диапазон концентраций обусловлен тем, что при меньших концентрациях снижаются моющие способности, а большие концентрации являются небезопасными и используются только в производстве твердых моющих средств или концентратов.

Комплекс кислот может включать различные органические и/или неорганические кислоты, например уксусную, ортофосфорную, сульфаминовую или лимонную кислоту, а также другие кислоты.

Комплекс щелочей может включать органические и/или неорганические основания, например каустическую соду, едкий натр, алифатические амины, а также другие известные щелочи.

Общая концентрация кислот и щелочей в моющих средствах может быть любой и, как правило, находится в диапазоне от 0,1 до 50%, указанный диапазон концентраций обусловлен необходимостью обеспечения нужной концентрации кислоты или щелочи или уровня pH при разбавлении моющего средства водой.

Моющие средства могут содержать различные вспомогательные компоненты, в частности гидротропные вещества (мочевина, бетаины, соли бензойной, салициловой, фталевой, щавелевой или сульфа

- 2 031786 ниловой кислот, толуолсульфокислоты и др), органические растворители (этанол, метоксиэтанол, метоксипропанол), консерванты (метилизотиазолинон, бензойная, сорбиновые кислоты, алкилпарабены), загустители (ксантановая и гуаровая камедь, карбоксиметилцеллюлоза), комплексообразователи (глюконат натрия, полисиликаты, соли полифосфорных кислот), красители и ароматизаторы, допущенные для использования в пищевой и косметической промышленности.

Заявляемая группа изобретений характеризуется новыми ранее неизвестными из уровня техники признаками, заключающимися в применении микрогелей полисахаридов, в качестве антиресорбционного агента для моющих средств. Микрогели полисахаридов осаждаются на очищаемой поверхности, создавая более прочную и термодинамически стабильную защитную гидрофильную пленку, предотвращающую повторное осаждение гидрофобных по своей природе загрязнений и твердых частиц. Кроме того, поскольку микрогели полисахаридов обладают высоким сродством к гидрофобным загрязнениям, они формируют вязкую пленку на их поверхности, также предотвращая возможность их повторного осаждения на очищаемую поверхность. Благодаря указанным эффектам исключается необходимость введения в состав резерва поверхностно-активных веществ, позволяя добиться технического результата, заключающегося в обеспечении возможности снижения количества поверхностно-активных веществ в составе моющих средств с сохранением их моющей способности, за счет чего в конечном итоге повышается экологичность и безопасность моющих средств для конечного потребителя.

Вышеуказанное свидетельствует о том, что заявляемая группа изобретений является новой и неочевидной для специалиста в соответствующей области техники и соответствует критериям патентоспособности новизна и изобретательский уровень.

Заявляемая группа изобретений может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии заявляемой группы изобретений критерию патентоспособности промышленная применимость.

Заявляемая группа изобретений была апробирована в лабораторных условиях, результаты экспериментов приведены в сводной таблице, а также в описании примеров моющих средств, в состав которых в качестве антиресорбционного агента были включены микрогели полисахаридов.

Для получения объективных данных о достигаемом техническом результате в рамках экспериментов за основу брались составы известных моющих средств, не содержащих микрогели полисахаридов, с определенной моющей способностью, затем разрабатывались аналогичные моющие средства со сниженным количеством ПАВ, содержащие в качестве антиресорбционного агента микрогели полисахаридов, таким образом, чтобы они обладали аналогичной моющей способностью.

Определение моющей способности моющих средств включает приготовление модельного загрязнения, представляющего собой смесь жиров и твердых частиц различной природы, нанесение этого загрязнения на поверхность, обработку загрязненной поверхности 0,2% раствором моющего средства при стандартных условиях, определение остаточного загрязнения путем смыва с поверхности органическими растворителями.

Процесс приготовления микрогелей полисахаридов включает предварительную модификацию исходных полисахаридов с помощью реакций гидролиза, карбоксиметилирования, алкилирования, ацилирования, аммонолиза, гидразинолиза, взаимодействия с алифатическими аминами, реакции Уги, а также в некоторых случаях химическую сшивку полисахаридов с помощью реакций с диэфирами, диаминами, диальдегидами, диизоцианатами, диизоцианидами, генипином и другими сшивающими реагентами. Затем путем добавления раствора кислоты или щелочи достигается оптимальный уровень pH, при котором образуются частицы микрогеля.

Процесс приготовления моющих средств в общем виде включает предварительное приготовление раствора поверхностно-активных веществ в деионизированной воде, предварительное приготовление суспензии микрогелей полисахаридов, их смешение при интенсивном перемешивании и последующее добавление к полученной смеси при перемешивании кислот, щелочей, консервантов, гидротропных веществ, комплексообразователей и прочих вспомогательных компонентов.

Заявляемая группа изобретений поясняется следующими примерами составов моющих средств. Примеры.

1. Гель для мытья посуды и столовых приборов (pH нейтральный).

Микрогель на основе карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) - 1% на сухой вес, сульфоэтоксилат натрия на основе кокосового масла - 4,5%, диэтаноламид на основе кокосового масла - 1,8%, соль поваренная 4%, гидротропное вещество - 4%, консервант - 0,1%. Добавление микрогеля позволило снизить содержание суммы анионных и неионогенных ПАВ с 10 до 6,3% без снижения моющей способности.

2. Универсальный моющий гель для повседневной уборки (pH нейтральный).

Микрогель на основе аммониевой соли пектина - 0,5% на сухой вес, алкилбензосульфат натрия 4,0%, диэтаноламид на основе кокосового масла - 2,5%, гидротропное вещество - 4%, консервант - 0,1%. Добавление микрогеля позволило снизить содержание суммы анионных и неионогенных ПАВ с 10 до 6,5% без снижения моющей способности.

3. Гипоаллергенное жидкое мыло (pH нейтральный).

Микрогель на основе карбоксиметилированного крахмала - 3% на сухой вес, сульфоэтоксилат на

- 3 031786 трия на основе кокосового масла - 3,5%, алкилбензосульфат натрия - 1,0%, диэтаноламид на основе кокосового масла - 2,0%, глицерин - 2%, гидротропное вещество - 4%, консервант - 0,1%. Добавление микрогеля позволило снизить содержание суммы анионных и неионогенных ПАВ с 10 до 6,5% без снижения моющей способности.

4. Средство для мытья пола (pH нейтральный).

Микрогель на основе хитозана - 0,1% на сухой вес, гексадецилтриметиламмоний хлорид - 4,0%, elotant CSAE120 (АПГ 8-10) - 1,8%, консервант - 0,1%. Добавление микрогеля позволило снизить содержание суммы анионных и неионогенных ПАВ с 10 до 5,8% без снижения моющей способности.

5. Нейтральное средство для чистки стекла и зеркальных поверхностей (pH нейтральный).

Микрогель на основе пектина - 0,3% на сухой вес, elotant CSAE120 (АПГ 8-10) - 3,5%, консервант 0,1%. Добавление микрогеля позволяет снизить содержание суммы анионных и неионогенных ПАВ с 10 до 3,5% без снижения моющей способности.

6. Моющее средство для чистки ковров и мягкой мебели (pH нейтральный).

Микрогель на основе карбоксиметилированного крахмала - 1,5% на сухой вес, сульфоэтоксилат натрия на основе кокосового масла - 4,2%, диэтаноламид на основе кокосового масла - 2,1%, метоксипропанол - 5%, гидротропное вещество - 4%, консервант - 0,1%. Добавление микрогеля позволило снизить содержание суммы анионных и неионогенных ПАВ с 10 до 6,3% без снижения моющей способности.

7. Профессиональное моющее средство для керамической плитки (рН слабо кислый).

Микрогель на основе КМЦ - 1% на сухой вес, уксусная кислота - 12%, elotant CSAE120 (АПГ 8-10) 3,8%, диэтаноламид на основе кокосового масла - 1,0%, консервант - 0,1%. Добавление микрогеля позволило снизить содержание суммы анионных и неионогенных ПАВ с 10 до 4,8% без снижения моющей способности.

8. Щелочное моющее средство для очистки кухонных плит (pH сильно щелочной).

Микрогель на основе хитозана - 2% на сухой вес, каустическая сода - 15%, elotant Milcoside100 (АПГ 8-10) - 2,0%, комплексообразователь - 0,2%. Добавление микрогеля позволило снизить содержание суммы анионных и неионогенных ПАВ с 5 до 2,0% без снижения моющей способности.

9. Гель для мытья сантехники (pH сильно кислый).

Микрогель на основе КМЦ - 1% на сухой вес, кислота сульфаминовая - 10%, кислота щавелевая 10%, этоксиэтилированный спирт - 1,5%, консервант - 0,1%. Добавление микрогеля позволяет снизить содержание суммы анионных и неионогенных ПАВ с 5 до 1,5% без снижения моющей способности.

10. Кислое профессиональное моющее средство (pH сильно кислый).

Микрогель на основе КМЦ - 5% на сухой вес, кислота ортофосфорная - 10%, кислота щавелевая 15%, этоксиэтилированный спирт - 0,5%, консервант - 0,1%. Добавление микрогеля позволяет снизить содержание суммы анионных и неионогенных ПАВ с 2 до 0,5% без снижения моющей способности.

№	pH	Полисахарид	Концентрация микро гелей полисахаридов	Концентрация ПАВ с применением микрогелей	Концентрация ПАВ без применения микрогелей
1	нейтральный	КМЦ	1%	6,3%	10%
2	нейтральный	Аммониевая саль пектина	0,5%	6,5%	10%
3	нейтральный	Карбоксиметилированный Крахмал	3%	6,5%	10%
4	нейтральный	Хитозан	0,1%	5,8%	10%
5	нейтральный	Пектин	0,3%	3,5%	10%
6	нейтральный	Карбоксиметил нрова нны й Крахмал	1,5%	63%	10%
7	слабокяслый	КМЦ	1%	4,8%	10%
8	сильно щелочной	Хитозан	2%	2,0%	5%
9	сильно кислый	КМЦ	1%	1,5%	5%
10	сильно кислый	КМЦ	5%	0,5%	2%

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Применение микрогеля полисахарида в качестве антиресорбционного агента для моющих средств.

2. Нейтральное моющее средство, содержащее воду, комплекс поверхностно-активных веществ и антиресорбционный агент на основе полисахарида, отличающееся тем, что в качестве антиресорбцион

- 4 031786 ного агента содержит микрогель на основе модифицированного крахмала, и/или пектина, и/или карбоксиметилцеллюлозы, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%:

3. Кислотное моющее средство, содержащее воду, комплекс поверхностно-активных веществ, комплекс кислот и антиресорбционный агент на основе полисахарида, отличающееся тем, что в качестве антиресорбционного агента содержит микрогель на основе карбоксиметилцеллюлозы и/или модифицированного крахмала, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%:

комплекс поверхностно-активных веществ - 1-15, комплекс кислот - 0,1-50, антиресорбционный агент - 0,1-5, вода - остальное.

4. Щелочное моющее средство, содержащее воду, комплекс поверхностно-активных веществ, комплекс щелочей и антиресорбционный агент на основе полисахарида, отличающееся тем, что в качестве антиресорбционного агента содержит микрогель на основе хитозана, при этом соотношение компонентов составляет, мас.%: