способ получения добавки для синтетических моющих средств

Формула изобретения

Способ получения добавки для синтетических моющих средств на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы путем смешивания с дисперсным компонентом, отличающийся тем, что смешивают натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы с дисперсным компонентом в воздушно-сухом состоянии при массовом соотношении 1 : (5,5 - 30) соответственно и энергии смешивания 10 - 100 кДж/кг.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству синтетических моющих средств (CMC), в частности, к получению компонентов, используемых в качестве антиресорбционной добавки (АРД), на основе углеводов или их производных.

CMC хорошо снимают загрязнения, но плохо удерживают их в растворе, в результате чего загрязнения ресорбируются на ткань, снижая ее белизну (Неволин Ф. В. Синтетические моющие средства - М.: Пищепромиздат, 1957, с. 93 - [1]). Поэтому необходимо введение в состав CMC антиресорбционных добавок, способствующих улучшению отбеливающей способности моющих средств.

Известно использование в качестве АРД натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) в количестве 0,5 - 2,0 мас.% от массы моющего состава [1, с. 134].

Нами проведена оценка антиресорбционной способности АРД, характеризуемой отбеливающим действием, выражаемым белизной ткани после стирки, которая определяется по усовершенствованной стандартной методике (ГОСТ 2256711-82. Средства моющие синтетические. Метод определения отбеливающей способности - [2] ). Известную АРД в количестве 2,0 мас.% (на 100%-ный продукт) вводят в CMC "Лотос - М" (ТУ 6-39-1-89) состава (рецептура 1), мас.%:

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) (на 100%-ный продукт) - 10,0

в том числе:

алкилбензолсульфонат - 8,0

мыла жирных кислот - 2,0

Триполифосфат натрия - 25,0

Натриевое жидкое стекло (на SiO₂) - 3,0

Сода кальцинированная - 10,0

Оптический отбеливатель - 0,1

Парфюмерная отдушка - 0,1

Сернокислый натрий и вода - до 100,0

Белизна ткани после стирки с использованием АРД и без нее составляет 65,2 и 50,5% соответственно.

Как следует из полученных результатов, АРД на основе Na-КМЦ существенно повышает белизну ткани после стирки, однако требуется большой расход остродефицитного и дорогостоящего реагента с учетом значительных объемов производства СМС, поскольку расход Na-КМЦ на 1 кг моющего средства составляет 20 г (на 100%-ный продукт).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является получение комплексной добавки на основе Na-КМЦ для порошкообразного CMC (А.с. СССР N 1567619, C 11 D 11/02, опубл. 1990 - [3]). Согласно данному способу добавку готовят в обогреваемом реакторе с мешалкой смешением водного раствора Na-КМЦ (на 100%-ный продукт) с порошком диоксида кремния при массовом соотношении 1 : (0,5-5,0) соответственно. Добавку вводят в количествах 1,5 - 6,5 мас.%.

Добавка, получаемая указанным способом, предназначена для улучшения гранулометрического состава CMC и их сыпучести. При этом моющая способность CMC, характеризуемая процентом удаления загрязнений, составляет 110 - 113%.

Нами проведена оценка антиресорбционной способности известной АРД в количестве 1,5 мас. % (максимальное массовое соотношение Na-КМЦ и диоксида кремния составляет 1: 0,5) в CMC "Киви" (ТУ 6-00209651.017-94) состава (рецептура II), мас.%:

ПАВ (на 100%-ный продукт) - 7,0

в том числе:

сульфонол - 5,0

синтанол ДС-10 - 2,0

Триполифосфат натрия - 40,0

Натриевое жидкое стекло (на SiO₂) - 3,0

Сода кальцинированная - 10,0

Натрий двууглекислый - 10,0

Препарат ферментный - 2,0

Парфюмерная отдушка - 0,1

Сернокислый натрий и вода - до 100,0

Белизна ткани, определяемая согласно методике [2], после стирки с использованием указанной АРД и без нее составляет 61,5 и 51,7% соответственно.

Нами также проведена оценка антиресорбционной способности указанной АРД в количестве 1,5 мас.% при массовом соотношении Na-КМЦ и диоксида кремния 1: 0,5 в CMC рецептуры I.

Белизна ткани после стирки с АРД и без нее составляет 60,3 и 50,5% соответственно.

Расход остродефицитной и дорогостоящей Na-КМЦ составляет 10 г/кг СМС в обеих рецептурах.

Из приведенных результатов следует, что получение по известному способу [3] АРД позволяет снизить в 2 раза расход остродефицитной Na-КМЦ, используемой в [1], при некотором снижении антиресорбционной способности добавки.

Однако расход Na-КМЦ остается достаточно высоким, а белизна ткани после стирки остается низкой.

Таким образом, из анализа уровня техники в области синтетических моющих средств следует, что известный способ требует усовершенствования процесса получения АРД в направлении существенного уменьшения содержания Na-КМЦ при одновременном повышении отбеливающей способности АРД в составе CMC.

Задачей изобретения является разработка способа получения добавки для CMC на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы путем смешивания ее с дисперсным компонентом, в котором использование ингредиентов в другом агрегатном состоянии и иного режима их смешения обеспечивало бы достижение технического результата - существенное снижение расхода остродефицитного реагента - Na-КМЦ - при одновременном повышения антиресорбционной способности добавки, улучшающей качество CMC, характеризующееся повышением белизны ткани после стирки.

Поставленная задача решается способом получения добавки для CMC, состоящим в смешивании Na-КМЦ и дисперсного компонента в воздушно-сухом состоянии при массовом соотношении 1 : (5,5-30,0) соответственно и энергии смешивания 10-100 кДж/г.

Отличительным признаками предложенного способа является смешивание ингредиентов в воздушно-сухом состоянии при подведении энергии смешивания 10-100 кДж/кг АРД.

Нами установлено, что при заявляемом режиме смешивания реализуется механохимическое взаимодействие на систему Na-КМЦ - дисперсный компонент, обеспечивающее снижение степени диссоциированности макромолекул Na-КМЦ и их механокрекинг. В результате этого получают антиресорбционную добавку, обеспечивающую повышенную отбеливающую способность CMC при пониженном содержании Na-КМЦ: белизна ткани после стирки при уменьшенном содержании Na-КМЦ в 4,4 - 25,5 раза составляет 66,0 - 76,0%.

Способ реализуется следующим образом.

Для получения АРД используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (ОСТ 6-05-386-85) или целлюлозу карбоксиметиллированную (ТУ У ДП 13-0281041-247-94).

В качестве дисперсного компонента используют белую сажу (ГОСТ 18307-78), аэросил (ГОСТ 28253-89), перлит (ГОСТ 10832-84), цеолит типа NaA (ТУ 6-18-10-2-86), каолин (ТУ 21-25-284-86), калиймагнезию (ТУ 113-13-1111-85), фосфогипс (ТУ 113-14005076-5-92), мел (ГОСТ 12085-73), натрия триполифосфат (ГОСТ 13493-83), кизельгур (ТУ 10.04-852-90) или их смеси в произвольном соотношении. Кроме указанных, могут также использоваться другие дисперсные компоненты CMC.

Порошок Na-КМЦ (на 100%-ный продукт) смешивают с дисперным компонентом при массовом соотношении 1:(5,5 - 30,0) соответственно и энергии смешения 10-1000 кДж/кг. Необходимая удельная энергия смешения обеспечивается типом диспергатора и продолжительностью процесса.

Для определения антиресорбционной способности полученной добавки ее вводили в рецептуры стандартных CMC (рецептуры I и II) в регламентных количествах (1,2 - 1,5 мас.% от массы CMC) (Рецептура РЦ 6-00209651-017/1-94-[4]).

Отбеливающее действие АРД определяют по усовершенствованной стандартной методике [2] при трехкратной стирке образцов белой хлопчатобумажной ткани в растворе стандартного моющего средства 0,25-ной концентрации в дистиллированной или жесткой воде при 50^oC.

Стирку производят в машине стиральной лабораторной "Лаундерометр".

В каждую банку машины загружают по 100 мл раствора моющего средства, 5,6 мл туши черной и по 2 образца ткани размерами 60х95 мм. Продолжительность стирки 0,5 ч.

После стирок образцы ткани прополаскивают в чистой воде, сушат на воздухе, проглаживают утюгом между двумя полосками фильтровальной бумаги.

Белизну ткани в процентах устанавливают по измерительному барабану электрофотометра типа "Лейкометр Цейсса" с использованием зеленого фильтра при 500 нм для двух участков с каждой стороны образца. Определяют среднее значение из четырех измерений.

Белизна исходной ткани составляет 85,2%.

Пример реализации способа.

"Пример 1. 20 г Na-КМЦ марки 70/300 (ОСТ 6-05-386-85) смешивают с 44 г белой сажи (ГОСТ 18307-78) в течение 2 ч в лабораторной шаровой мельнице. Массовое соотношение Na-КМЦ (на 100%-ный продукт) и белой сажи 1:5,5. Энергия смешивания составляет 50 кДж/кг.

При содержании полученной добавки 1,5 мас.% в CMC рецептуры I отбеливающая способность, оцениваемая белизной ткани после стирки, составляет 75,2% (табл., пр. 1).

Пример 2. 20 г Na-КМЦ марки 70/300 смешивают с 60 г белой сажи и 60 г калиймагнезии в течение 2 ч в лабораторной шаровой мельнице. Массовое соотношение Na-КМЦ и дисперсных компонентов 1:15,0. Энергия смешивания составляет 50 кДж/кг.

При содержании полученной добавки 1,5 мас.% в CMC рецептуры I отбеливающая способность, оцениваемая белизной ткани после стирки, составляет 72,7% (табл., пр. 13).

Установлено, что заявляемые соотношения компонентов, режимы смешивания при использовании дисперсных компонентов различной природы и различных марок Na-КМЦ выбраны из условий, обеспечивающих решение поставленной задачи - получение антиресорбционной добавки с пониженным содержанием Na-КМЦ и улучшенным отбеливающим действием (табл., пр. 1 - 20).

Запредельное понижение соотношения Na-КМЦ - дисперсный компонент в сторону увеличения содержания Na-КМЦ в антиресорбционной добавке приводит к повышению ее расхода на 1 кг CMC до 2,5 г, при этом белизна ткани после стирки несколько снижается по сравнению с достигаемой заявляемым соотношением ингредиентов АРД (табл. , пр. 21). При этом следует отметить, что еще большее увеличение содержания Na-КМЦ в АРД, т.е., например, соотношение Na-КМЦ - дисперсный компонент 1:3,0 приводит к понижению антиресорбционной способности добавки (табл., пр. 22).

Граничное соотношение Na-КМЦ - дисперсный компонент 1:30,0 ограничивается тем, что при дальнейшем понижении содержания Na-КМЦ в АРД значительно уменьшается белизна ткани после стирки (табл., пр. 23).

Запредельное понижение энергии смешивания, например, до 7 кДж/кг АРД приводит к понижению антиресорбционной способности добавки - белизна ткани после стирки составляет 63,2% (табл., пр. 24). Это обусловлено недостаточным подводом энергии смешивания, необходимой для механоактивации Na-КМЦ в присутствии дисперсного компонента.

Запредельное повышение энергии смешивания, например, до 110 кДж/кг АРД приводит к снижению белизны ткани после стирки до 65,5% (табл., пр. 25), что обусловлено, как мы полагаем, повышенной механохимической деструкцией Na-КМЦ и понижением ее гидрофилизирующей способности и, кроме того, сопряжено с непроизводительными расходами энергии.

Сопоставительный анализ эффективности антиресорбционных добавок, полученных предлагаемым и известным способами [1, 3] показывает, что предложенный способ обеспечивает получение АРД с пониженным содержанием Na-КМЦ (расход 0,39 - 2,27 г/кг CMC) и повышенной отбеливающей способностью (белизна ткани после стирки 66,0 - 76,0%).

Преимущества предложенного способа заключаются в том, что при расходе Na-КМЦ меньшем, чем по способу - аналогу [1] в 8,8-51,3 раза, и по способу - прототипу [3] в 4,4 - 25,6 раза, обеспечиваются более высокие антиресорбционные свойства добавки, улучшающие качество СМС: белизна ткани после стирки повышается с 65,2% по способу [1] и с 60,3% по способу [3] до 66,0-76,0% по предложенному. При этом следует отметить, что при использовании в известных способах [1, 3] Nа-КМЦ в количествах, соответствующих заявляемому способу, отбеливающая способность резко снижается до 52,5 и 51,0% соответственно.

Достоинствами предложенного способа являются:

возможность реализации энергосберегающей порошковой (безбашенной) технологии получения CMC;

расширение сырьевой базы за счет возможности использования Na-КМЦ различных марок и дисперсных компонентов различной природы.