ПЛАСТИЛИН, СОДЕРЖАЩИЙ БАКТЕРИЦИДНЫЕ РАСТИТЕЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ, ИМЕЮЩИЙ УЛУЧШЕННЫЕ ПЛАСТИЧНЫЕ СВОЙСТВА (ВАРИАНТЫ)

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к разработке пластилина, пластичного материала для лепки и моделирования с бактерицидными свойствами, способного в бытовых условиях защитить от микробов и бактерий. Такой пластилин может широко использоваться как пластилин с улучшенными пластичными и бактерицидными свойствами в области декоративно-прикладного искусства для скульптурных и художественных работ, лепки и моделирования.

Уровень техники

Ранее пластилин выпускали на базе петролатума (SU 494403 А1, 05.12.1975; SU 594146 А1, 25.02.1978; SU 990775 А1, 23.01.1983; SU 1333678 А1, 30.08.1987; SU 1416497 А1, 15.08.1988), который имел сильный запах нефтепродуктов и повышенную липкость к рукам.

Позже петролатум был заменен на парафины, церезин и защитный воск.

Из документа RU 2103289 С1, 27.01.1998 известен состав пластилина, который содержит, мас. %:

Эта композиция обладает ярким контрастным цветом, не липнет к рукам в течение 2-5 мин.

Из документа RU 2252949 С1, 27.05.2005, известен состав пластилина на основе крахмала, который содержит, мас. %:

Указанный состав обеспечивает повышенную интенсивность окраски и размягчаемость пластилина.

Из уровня техники также известен документ RU 2252946 С1, 27.05.2005, раскрывающий пластилин, содержащий мягчитель, парафин, пигмент, полиэтилен низкомолекулярный и наполнитель, представляющий собой крахмал. Сочетание указанных компонентов в определенном соотношении обеспечивает повышение интенсивности окраски и повышение размягчаемости пластилина.

Кроме того, из уровня техники также известен документ CN 105566688 А1, 11.05.2016, раскрывающий натуральный пластилин, приготовленный из следующих компонентов, мас. %: 10-15 частей пшеничной муки, 10-15 частей крахмала, 5-10 частей муки клейкого риса, 3-5 частей крахмала восковидной кукурузы, 5-7 частей глины, 6-15 частей жидкого парафина, 4-8 частей глицерина, 3-5 частей хлорида натрия, 5-8 частей растительного масла, 3-5 частей ксантановой камеди, 2-6 частей кварцевого порошка, 1-3 частей пищевого пигмента и 20-30 частей воды. Этот натуральный пластилин имеет преимущества высокой степени безопасности, безопасности для окружающей среды, отсутствия выбросов, умеренной твердости и высокой пластичности.

Однако все указанные выше составы пластилина требуют длительного разогрева в руках, являются недостаточно пластичными и гибкими при сгибании и растягивании.

Таким образом, в данной области техники по-прежнему сохраняется потребность в усовершенствованных композициях пластилина.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и создание гибкого и пластичного пластилина, обладающего наряду с этим бактерицидными свойствами.

Для решения указанной задачи заявителем были предложены три типа составов: пластилин на основе карбоната кальция (пластилин «классика»), пластилин на основе кукурузного декстрина (пластилин «мягкий») и пластилин на основе муки (пластилин на растительной основе и биопластилин).

Поставленная цель достигается введением в состав пластилина основе карбоната кальция, пластилина на основе кукурузного декстрина и пластилина на основе муки растительных компонентов Aloe Vera в количестве 0,01-0,02 мас. % или цветков ромашки в количестве 0,01-0,02 мас. %.

Предложенный состав на основе карбоната кальция (пластилин «классика») включает, мас. %:

Предложенный в настоящем изобретении состав на основе карбоната кальция также содержит Aloe Vera в количестве 0,01-0,02 мас. % или цветок ромашки в количестве 0,01-0,02 мас. %.

Примерами компонентов, входящих в состав пластилина на основе карбоната кальция, могут быть:

парафин нефтяной спичечный НС (ТУ-38.1011322-90), который представляет собой смесь углеводородов жирного ряда (С20+) в основном нормального строения с температурой плавления не ниже 42°С и температурой вспышки не ниже 160°С. Его изготавливают из парафинового компонента фракции 420-490°, полученного из потоков депарафинизации и обезмасливания установки С-400. С целью повышения качества продукта допускается компаундирование вышеуказанной фракции с парафиновым компонентом фракции 330-420°С. Содержание масла в парафине ≤5%;

церезин представляет собой смесь предельных углеводородов С36-С55, в основном, разветвленных алифатические (чем выше температура каплепадения, тем больше содержание изопарафинов). Температура каплепадения 70-75°С, температура вспышки не ниже 260°С;

защитный воск парафиновый нефтяной ЯВ-1 (ТУ 38.301-25-11-93) содержит в основном нормальные, изо- и циклопарафины с относительно высокой молекулярной массой, с температурой плавления не меньше 50°С и температурой вспышки не ниже 230°;

вазелин ветеринарный (ГОСТ 13037-84) представляет собой однородное мазеобразное вещество без комков от белого до светло-коричневого цвета с температурой каплепадения от 37-50°С, кислотное число не более 0,1 мг КОН/г;

мягчитель ЯПП (ТУ 38.301-25-22-95), его получают сплавлением парафина и петролатума. Он содержит парафино-нафтеновые и ароматические нефтяные масла, имеет температуру плавления не ниже 51°С, температуру вспышки выше 200°С, кислотное число мг КОН/г не более 0,05;

пигменты органические и минеральные: титана диоксид пигментный (SumTitan), краситель органический пигмент алый 2С (Pigment Red 2, ПАО «Пигмент»), краситель органический лак основной синий К, (Pigment Blue 1, ПАО «Пигмент») и др.

В качестве наполнителя предпочтительно используют карбонат кальция со средним размером частиц 2,4 мкм.

Предложенный состав на основе декстрина (пластилин «мягкий») включает, мас. %:

Предложенный в настоящем изобретении состав на основе декстрина также содержит Aloe Vera в количестве 0,01-0,02 мас. % или цветок ромашки в количестве 0,01-0,02 мас. %.

Представителями указанных веществ служат:

парафин нефтяной спичечный НС (ТУ-38.1011322-90),

защитный воск парафиновый нефтяной ЯВ-1 (ТУ 38.301-25-11-93),

масло вазелиновое, содержащее в своем составе жидкие насыщенные углеводороды с температурой вспышки не менее 250°С,

пигменты органические и минеральные: краситель органический пигмент желтый СВ 2 «3» (C.I. Pigment Yellow 13, ГОСТ 22699-77 с изм. 1-4), краситель органический пигмент голубой фталоцианиновый (β-модификация) (Pigment Blue 15:3, ТУ 2463-027-05800142-2011), краситель органический пигмент оранжевый «Ж» (C.I. Pigment Orange 13, ТУ 2463-255-05800142-2005), сурик железный марка «К» (ГОСТ 8135-74 с изм. №3) и т.д.,

декстрин кукурузный кислотный палевый (ГОСТ 6034-74), со степенью растворимости не менее 78 (в пересчете на абсолютно сухое вещество при 20°С) и кислотностью (см³, раствора гидроокиси натрия с молярной концентрацией 0,1 моль/дм³ на 100 г абсолютно сухого декстрина) не более 50.

Предложенный состав пластилина на основе муки пшеничной хлебопекарной (пластилин на растительной основе и биопластилин), включает, мас. %:

Предложенный в настоящем изобретении состав на основе муки также содержит Aloe Vera в количестве 0,01-0,02 мас. % или цветок ромашки в количестве 0,01-0,02 мас. %.

Примерами указанных компонентов состава служат:

соль поваренная пищевая выварочная «Экстра» ГОСТ Р 51574-2000, ГОСТ 13830-97 ТО РБ 101191824.6.035-2000, с размером гранул ≤1,2 мм,

масло оливковое холодного отжима с кислотностью не более 0,8,

стабилизатор DL-винная кислота (Cas №133-37-9, DL-tartaric acid FCC/BP98),

красители пищевые: краситель пищевой Кармуазин Е 122 (Cas №3587-69-9, ТУ 2463-004-47929464-98), краситель пищевой Тартразин Е 102 (Cas №1934-21-0), краситель пищевой Черный блестящий PN Е151 (Cas №2519-30-4, ТУ 2463-004-47929464-98), краситель пищевой Синий блестящий Е 133 (Cas №3844-45-9, ТУ 2463-004-47929464-98) и т.д.,

консервант сорбат калия Е 202, который представляет собой кристаллические гранулы почти без запаха с горьковатым вкусом, температура плавления 270°С (с разложением),

мука пшеничная хлебопекарная (ГОСТ Р 52189-2003, сорт высший).

В результате исследований, проведенных изобретателями, оказалось, что введение в указанные составы пластилина бактерицидных растительных компонентов, таких как Aloe Vera и цветки ромашки, позволяет не только придать пластилину бактерицидные свойства за счет уменьшения количества болезнетворных грибов и бактерий, но и добиться увеличения пластичности на 15-20%, увеличивает время пригодности лепки и сокращает время размягчения на весь период срока годности пластилина. Кроме того, указанные добавки увеличивают стабильность пластичных свойств и способность к лепке составов после выдержки и хранения пластичных материалов или изделий при комнатной температуре 20-25°С.

Таким образом, первым объектом настоящего изобретения является пластилин, включающий парафин, мягчитель и пигменты, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церезин, защитный воск, вазелин, Aloe Vera или цветок ромашки и наполнитель карбонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Предпочтительно использовать Aloe Vera и цветки ромашки в виде порошка.

Вторым объектом изобретения является пластилин, включающий церезин, защитный воск, масло и пигменты, отличающийся тем, что в качестве масла используется масло вазелиновое и дополнительно содержит парафин, вазелин, Aloe Vera или цветок ромашки и декстрин при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Предпочтительно использовать Aloe Vera и цветки ромашки в виде порошка.

Третьим объектом изобретения является пластилин, включающий масло растительное, краситель и муку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соль поваренную, стабилизатор, масло вазелиновое, консервант и Aloe Vera или цветок ромашки при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Предпочтительно использовать Aloe Vera в виде геля, а цветки ромашки в виде порошка. Это позволяет обеспечить лучшую смешиваемость составов.

Из уровня техники известно использование Aloe Vera в лечебно-профилактических целях (RU 2195256 C1, 27.12.2002; RU 2109518 C1, 27.04.1998), в области косметики (RU 2206312 С1, 20.06.2003; RU 2183954 С1, 27.06.2002; RU 2207109 С2, 27.06.2003) и др.

Бактерицидные свойства Aloe Vera обусловлены высоким содержанием фитонцидов и других биологически активных веществ.

Aloe Vera обладает очищающими и антисептическими свойствами при попадании на кожу за счет антрагликозидов общей формулы:

Кроме того, в роли антисептика против грибков и бактерий, обладающего очистительными, антибактериальными и противовирусными свойствами, в Aloe Vera служат сапонины.

В составе ромашки присутствует много веществ с высокой биологической активностью: гликозиды герниарин и апигенин, противоспазмовое вещество азулен, эфирное ромашковое масло синего цвета (0,1 г на 100 г сухого сырья). Ромашка содержит много свободных органических кислот, среди них большее значение придается каприловой, салициловой, изовалериановой кислотам, обладающим бактерицидным действием, формулы которых представлены ниже:

В экстракте ромашки много ценного противоаллергического и иммуностимулирующего вещества хамазулена, который образуется из содержащегося в цветущих корзинках сесквитерпенового лактона матрицина (прохамазулена):

Растительный экстракт цветка ромашки представляет собой мелкодисперсный порошок от желтого до коричневого цвета, предпочтительно с объемной плотностью 0,4-0,6 г/мл и размером частиц <0,178 мм, значение убытка от высыхания <5% (3,42%/2 г/105°С), зольность <5% (2,37%/2 г/525°С).

В случае классического и мягкого пластилина используют экстракт Aloe Vera в форме порошка, который вводят в систему вместе с наполнителем для достижения полной однородности. Растительный экстракт Aloe Vera предпочтительно представляет собой мелкодисперсный порошок белого цвета с характерным легким запахом и вкусом, размер частиц <0,178 мм, значение убытка от высыхания <8% (3,42%), зольность <8% (3,61%), растворим в воде и этаноле.

В составе пластилина на растительной основе и биопластилина, где растворителем является вода, используют гель Aloe Vera (Cas №94349-62-9) с целью идеального смешения с системой. Гель Aloe Vera представляет собой желто-зеленую жидкость с легким растительным запахом, плотностью 1,022-1,032 и рН=3,5-5.

Ромашку вводят в состав пластилина в виде порошка растительного экстракта цветка ромашки.

Для определения оптимального количества добавляемых бактерицидных растительных компонентов была изучена зависимость температуры каплепадения от количества добавляемых бактерицидных растительных компонентов. Результаты представлены в таблице 1 ниже.

Зависимость температуры каплепадения от содержания растительных экстрактов

Определение темпратуры каплепадения производилось с использованием аппарата автоматического Капля-20-04 (ОАО БСКБ «Нефтехимавтоматика»).

Увеличение содержания порошка Aloe Vera и ромашки ведет к уменьшению температуры каплепадения пластилина (для классического и мягкого пластилина), в то время как мягкость и пластичность увеличиваются. Но увеличение содержания растительного компонента в составе пластилина делает производство нерентабельным, поэтому предпочтительным и оптимальным диапазоном его содержания является 0,01-0,02%.

Осуществление изобретения

Ниже приведены примеры осуществления изобретения.

Приготовление пластилина классического и мягкого с Aloe Vera

Смесь, состоящую из парафина, воска, церезина и вазелина в заданных количествах, нагревают при температуре 110°С до полного расплавления, после чего при постоянном перемешивании добавляют предварительно приготовленную пигментную пасту и смесь соответствующего наполнителя с порошком экстракта Aloe Vera, получая в результате однородную систему.

После равномерного смешения всех компонентов горячий пластилин разливают по поддонам и охлаждают до температуры окружающей среды.

Затем пластилин проходит стадию измельчения частиц пигмента (увеличение контраста цвета) и удаление следов наполнителя.

Приготовление пластилина классического и мягкого с ромашкой

Смесь, состоящую из парафина, воска, церезина и вазелина в заданных количествах, нагревают при температуре 110°С до полного расплавления, после чего при постоянном перемешивании добавляют предварительно приготовленную пигментную пасту и смесь соответствующего наполнителя с порошком ромашки.

После равномерного смешения всех компонентов горячий пластилин разливают по поддонам и охлаждают до температуры окружающей среды.

Затем пластилин проходит стадию измельчения частиц пигмента (увеличение контраста цвета) и удаление следов наполнителя.

Приготовление пластилина на растительной основе и биопластилина с Aloe Vera

Все ингредиенты в заданных количествах смешивают в емкости при постоянном нагреве и перемешивании до достижения однородной массы. Добавка геля Aloe Vera осуществляется в самом начале процесса приготовления в растворитель - воду. Выгрузку пластилина на растительной основе и биопластилина производят в полиэтиленовые пакеты и дают остыть до температуры окружающей среды.

Приготовление пластилина на растительной основе и биопластилина с ромашкой

Все ингредиенты в заданных количествах смешивают в емкости при постоянном нагреве и перемешивании до достижения однородной массы. Выгрузку пластилина на растительной основе и биопластилина производят в полиэтиленовые пакеты и дают остыть до температуры окружающей среды.

С использованием вышеуказанных методик получали образцы пластилина классического, мягкого пластилина и пластилина на растительной основе, биопластилина в соответствии с изобретением, а также образцы соответствующих пластилинов, не содержащих Aloe Vera и ромашки.

Ниже в таблицах 2-4 приведены примеры полученных составов.

Образцы пластилинов в соответствии с изобретением и сравнительных пластилинов, не содержащих Aloe Vera и цветков ромашки, подвергли измерению пластичности в соответствии со стандартом ASTM D926.

Полученные результаты испытаний измерения пластичности приведены в таблице 5.

Как следует из данных таблицы 5, введение в состав указанных пластилинов Aloe Vera или ромашки позволяет повысить пластичность пластилина на 15-20% по сравнению с аналогичным составом пластилина, не содержащий Aloe Vera или ромашку.

Кроме того, образцы пластилина были подвергнуты испытаниям на определение способности к размягчению и пригодности к лепке.

Определение способности к размягчению

Испытание проводили при температуре воздуха 20±5°С. Перед проведением испытания необходимо смочить руки водой.

Кусочек пластилина каждого состава массой 10±1 г предварительно разминают в течение 0,5-2,0 мин, формуют в стержень диаметром 10-12 мм.

Стержень загибают под углом 90°. На месте сгиба не образуются трещины.

Определение пригодности к лепке

При лепке пластилин не должен прилипать к рукам в течение 2-5 мин, не должен рваться, твердеть. Пластилин должен легко соединяться.

Полученный пластилин с бактерицидными растительными компонентами в соответствии с изобретением готов к работе, не требует долгого размягчения в руках, является гибким и пластичным при сгибании и растягивании/разрывании. Пластилин мягкий, кусочки легко отделяются от основного бруска, хорошо сохраняет форму и форму слепленной поделки.

Микробиологический анализ пластилина

Для микробиологического анализа в лабораторию были представлены 4 образца пластилина на растительной основе, биопластилина с добавлением Gel Aloe Vera Decolorized 10х и стандартный образец пластилина на растительной основе без добавления Gel Aloe Vera Decolorized 10х следующих составов, приведенных в таблице 6.

Методика испытания для определения общего числа бактерий и грибов соответствовала Государственной Фармакопее Российской Федерации издание 12 (раздел: микробиология: питательные среды и растворы).

Пластилин, содержащий в составе растительные экстракты в виде порошка Aloe Vera и геля Aloe Vera, обладает бактерицидными свойствами, о чем свидетельствуют результаты микробиологического анализа, приведенные в таблице 7.

Как видно из данных таблицы 7, добавление 0,01-0,02 мас. % геля Aloe Vera позволяет существенно снизить общее число бактерий и грибов в образце пластилина. Дальнейшее увеличение содержания Aloe Vera оказывает уже не такой заметный эффект и, кроме того, является экономически нерентабельным.

Таким образом, введение в состав пластилина основе карбоната кальция, пластилина на основе кукурузного декстрина и пластилина на основе муки растительного компонента Aloe Vera в количестве 0,01-0,02 мас. % или цветков ромашки в количестве 0,01-0,02 мас. % позволяет не только придать пластилину бактерицидные свойства за счет уменьшения количества болезнетворных грибов и бактерий, но и добиться увеличения его пластичности.