سری فرمولاسیون تولید مواد شوینده با “شیمیچی” – قسمت اول

شاید جسته و گریخته در اینترنت مطالبی راجع به شوینده‌های خانگی و صنعتی خوانده باشید، یا خیلی موشکافانه پشت ظرف محصولات شوینده را مطالعه کرده باشید تا به مواد تشکیل‌دهنده آن‌ها پی ببرید؛ ولی تا زمانی که خاصیت، وظیفه و عملکرد هر ماده در فرمول شوینده رو درک نکرده باشیم، این اطلاعات پیچیده و گیج‌کننده به نظر می‌آیند.

خوب است بدانید همه فرمولاتورها حتی بزرگ‌های این صنعت هم همین سردرگمی‌ها را تجربه کرده‌اند و این مرحله را پشت سر گذاشته‌اند. از طرف دیگر همانطور که مطلع هستید، برای درک عمیق یک مسئله ابتدا باید ساده سازی پیشه کرد. لازمه این امر مطالعه مطالب مرتبط با موضوع شوینده‌ها و قدم گذاشتن در این راه بر مبنای اصول علمی این صنعت است که به نظر شیمیچی این اصول بر طبق خواص مواد استوار است. پس در سری فرمولاسیون‌های شوینده شیمیچی از ابهام و پیچیدگی پرهیز می‌کنیم. در عوض سعی می‌کنیم نکات مهم و کلیدی را به تفصیل توضیح دهیم تا اگر هنگام کار دچار شک و شبهه شدید، خودتان بتوانید تصمیم مطمئن و درست را بگیرید.

از این‌که در این بحث مشارکت بیشتر دوستان را داشته باشیم، خوشحال می‌شویم و کمال استفاده را از نظر شما بزرگواران برای انجام این سری از فرمولاسیون‌های مواد شوینده داشته باشیم. می‌توانید به ایمیل شیمیچی info@shimichi.com نظرات و یا سؤالات خودتان را بفرستید تا در متن‌ها یا در جواب ایمیل‌ها قدردان و پاسخگوی نظرات شما باشیم.

مطالب پیش رو نتیجه مطالعه شخصی، تجربه عملی و محنت استادان بزرگوار صنعت شوینده کشور است که امید می‌رود مورد توجه شما بزرگواران قرار گیرد.

آشنایی با سورفاکتانت‌ها

سورفاکتانت، مایسل و نقطه سی ام سی

سورفاکتانت را به عنوان ماده فعال سطحی (SURFace ACTive AgeNT) می‌شناسیم. این مواد به خاطر خاصیت دوگانه آب‌دوستی- آب‌گریزی تمایل دارند تا ضمن حل شدن در آب، از آب فرار هم بکنند. فرض کنید سورفاکتانت‌ها را در دست دارید و به مقدار دلخواه آن‌ها را به کمک یک نمکدان داخل آب، نمک‌پاش می‌کنید. در ابتدا و با انحلال سورفاکتانت خودشان را بلافاصله به سطح محلول می‌رسانند. سطح محلول یعنی جایی که آب با فضای فوقانی خودش، در تماس با هوا باشد. اگر اضافه کردن سورفکتنت را ادامه بدهیم و آنقدر سورفاکتانت به این سیستم اضافه کنیم تا سطحی خالی باقی نمانده باشد، یعنی به ماکزیمم مقدار ممکن سورفاکتانت در سطح محلول رسیده باشید، از این لحظه به بعد سورفاکتانت¬ها تا مقدار کمی، بعد از انحلال به صورت منفرد در آب حلال پوشی می‌شوند، ولی با کمی ادامه و نمک‌پاشی بیشتر سورفکتانت، سر آب‌گریز قسمت آب‌گریز همنوع خودش را موقعیت مناسبی برای فرار از آب می‌بیند و تمایل بالایی به قرار گرفتن کنار آن‌ها نشان می‌دهد. درنتیجه گردهمایی (تجمع) سورفکتانت‌ها را خواهید داشت و نتیجه می‌شود تشکیل مایسل!

اینجا نقطه سی ام سی محلول شماست (Critical Micelle Concentration)؛ یک نقطه بحرانی از نظر غلظت که بعد از آن انحلال بیشتر سورفکتانت منوط به تشکیل مایسل است.

شیمیچی سعی می‌کند گام‌به‌گام ذهن شما را با الفاظ تخصصی این حوزه آشنا کند. البته اساتیدی که این متن را مطالعه می‌فرمایند دیده لطف به این حقیر داشته و مطالب تکمیلی را گوشزد بفرمایند تا منعکس شود.

از نقطه سی ام سی به بعد، شاهد رشد مایسل‌ها هستیم تا جایی که دافعه سرهای آب‌دوست مانع بشود. با افزایش غلظت سورفاکتانت در محلول تعداد مایسل‌ها زیاد می‌شود تا جایی که این ظرفیت هم به اتمام برسد.

انواع سورفاکتانت یونی و نانیونی (غیر یونی)

با دسته‌بندی سورفاکتانت‌ها بر اساس ساختار آشنایی داریم؛ سورفاکتانت‌های یونی و غیریونی. سورفاکتانت‌های یونی خود شامل دو دسته سورفاکتانت‌های کاتیونی و آنیونی می‌شوند. در این سورفکتنت‌ها یک بخش آبگریز (دم آلیفاتیکی) و یک بخش آبدوست یونی (با بار مثبت یا منفی) هستند. بخش آبگریز یک زنجیره کربنی به شکل آلیفاتیک (به صورت گفت خطی و یا شاخه‌دار) و یا آروماتیک (به‌صورت حلقه‌های بنزنی) است. این بخش مثل همه چربی‌های طبیعی در آب نامحلول و اصطلاحاً آبگریز است.

بخش یونی در مورد سورفاکتانت‌های کاتیونی معمولاً شامل نمک‌های آمونیوم یا کواترنری آمین‌ها است. بخش یونی در مورد سورفاکتانت‌های آنیونی که پرمصرف‌تر و مهم‌تر هم است معمولاً نمک‌های کربوکسیلات یا سولفونات و گاهی سولفات است. در صورتی که یک سورفاکتانت آنیونی کربوکسیلاتی مدنظرتان باشد باید توجه داشته باشید که شما در این لحظه صابون‌ها را در ذهنتان مجسم کردید؛ که در انواع طبیعی و سنتزی وجود دارند. اگر می‌خواهید تجسمی از سورفاکتانت‌های سنتزی آنیونی داشته باشید بایستی محصولات سولفوناتی و سولفاتی رو مجسم کنید که در واحدهای سولفوناسیون یا سولفاسیون تهیه می‌شوند. از معروف‌ترین و پرکاربردترین انواع سورفاکتانت‌های آنیونی سدیم دودسیل بنزن سولفونات است.

انواع مختلف سورفاکتانت نانیونیک (غیریونی) نیز دارای یک بخش آبگریز و یک بخش آب‌دوست خنثی (بدون بار) است. یک زنجیره از پلی اتیلن گلایکول را در نظر بگیرید که خود واحد تکرارشونده اتیلن اکساید دارد. این ترکیب کاملاً در آب محلول است. حلال یک زنجیره آلی دودکان را در نظر بگیرید، حسابی چرب و نامحلول در آب. تنوع در سورفکتانت‌های غیریونی با اختلاف در طول زنجیره آلی یا نوع و تعداد گروه‌های تکرارشونده آبدوست باهم متفاوت می‌شوند.

نوع دیگری از سورفاکتانت‌ها، سورفاکتانت‌های آمفوتری یا در زبان آلمانی Zwiiterionic است که استفاده‌های خاص‌تری دارند. در این نوع سورفکتنت‌ها هر دو بخش کاتیونی و آنیونی در ساختار سورفکتنت موجود است. یک مورد از پرمصرف‌ترین سورفکتنت‌های این دسته مشتقات بتائین مثل کوکامیدوپروپیل بتائین است که در شوینده‌های خانگی مصرف دارد.

خوب است بدانید انواع سورفاکتانت‌های آنیونی سنتزی یعنی سولفونات‌ها و سولفات‌ها در ایران تولید می‌شوند. همچنین واحدهای اتوکسیلاسیون انواع پرمصرف سورفاکتانت‌های غیریونی را در تولیدات خود دارند. همینطور به منظور مصارف صنعتی و البته بیشتر از آن در مصارف آرایشی بهداشتی و نرم‌کننده‌ها، سورفاکتانت‌های کاتیونی پرمصرف در کارخانه‌های ایرانی تولید می‌شوند.

بد نیست در اینجا با اصطلاح اولئوکمیکال‌ها آشنا شوید. صابون‌ها را به خاطر بیاورید (سورفاکتانت آنیونی از نوع کربوکسیلاته). این مواد بیشتر منشأ طبیعی دارند؛ منشأ طبیعی این مواد را می‌توان به دو دسته گیاهی (اولئوکمیکال Oleochemical) و حیوانی تقسیم‌بندی کرد. صابون‌های به دست آمده از چربی‌ها همان صابون‌های سنتی مراغه است که از چربی حیوانی به دست می‌آیند. صابون‌های امروزی مورد استفاده همگی منشأ گیاهی دارند مثل سورفکتنت استئاریک اسید که نوعی از دسته مواد اولئوکمیکال محسوب می‌شوند. در ایران هیچ تولید یا برداشت عمده‌ای از اولئوکمیکال‌ها نداریم و واردات این مواد از کشورهای جنوب شرق آسیا مثل مالزی است.

در قسمت بعدی برای شما از اثر نمک بر تجمعات سورفاکتانت‌ها، پایداری این تجمعات و نهایتاً ویسکوزیته خواهم گفت.

با شیمیچی همراه باشید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر برای تولید مایعات شوینده، فرمولاسیون مایع ظرفشویی، فرمولاسیون مایع دستشویی و فرمولاسیون مایع لباسشویی با قیمتی رقابتی با شماره تلفن زیر تماس حاصل فرمایید.

تلفن همراه و واتساپ:  ۰۹۳۵۸۳۸۸۲۷۴

تلفن پشتیبانی: ۰۲۱۶۵۰۱۳۱۹۷ – ۰۲۱۶۵۰۱۳۲۰۶