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

در قسمت اول سری فرمولاسیون تولید مواد شوینده با شیمیچی (جهت مطالعه اینجا کلیک کنید) راجع به انواع سورفاکتانت‌ها، خواص و عملکرد آن‌ها به طور مختصر صحبت شد. همچنین در بخش قبل مروری شد بر رفتار سورفکتانت‌ها در محلول که متأثر از غلظت آن‌ها به تنهایی است.

در این قسمت از برهمکنش میان انواع سورفاکتانت‌ها باهم و همچنین با سایر اجزای بالقوه در یک فرمول شوینده خواهیم گفت. همچنین بحث سازنده‌ها (Builders) را آغاز می‌کنیم. پایداری فرمولاسیون و عملکرد نهایی آن در زمان مصرف، تابعی از همین برهمکنش‌ها میان سورفاکتانت‌ها و سایر اجزای فرمولاسیون است. بحث سازنده‌ها نیز به طور مستقیم و غیرمستقیم در این مسئله تأثیرگذار است.

اختلاط انواع سورفاکتانت‌ها

مطابق انتظار، کاتیون‌ها و آنیون‌ها جهت ایجاد پیوند یونی و تشکیل زوج یون، از خود تمایل زیادی نشان می‌دهند. همین امر در مورد سورفکتانت‌های کاتیونی و آنیونی نیز صادق است. یعنی استفاده همزمان از سورفکتانت‌های کاتیونی و آنیونی در یک سیستم شوینده به هیچ وجه توصیه نمی‌شود.

نظرات سطح بالاتر کارشناسان حالت‌های خاص و مهم دیگری را هم مطرح می‌کند که فعلاً در بحث ما نمی‌گنجد. سیستم‌های پیشرفته، با نقاط بهینه غلظتی، که از مقادیر کم و کنترل شده سورفکتانت‌های کاتیونی برای بهبود عملکرد یک سیستم غالب سورفکتانت آنیونی بهره می‌برد. اما همانطور که اشاره شد فعلاً به این بحث نمی‌پردازیم.

پس تا اینجا؛ استفاده از سورفکتانت آنیونی با سورفکتانت کاتیونی ممنوع! مکانیسم این اتفاق نامطلوب چیست؟ سورفکتانت کاتیونی در محلول یون مخالف خود (آنیونی مثل کلراید) و سورفکتانت آنیونی به همین شکل (یون مخالف کاتیونی خود یعنی سدیم) را دارد ولی وقتی هر دو سورفکتنت محلول می‌شوند، کاتیون سخت یعنی سدیم به آنیون سخت یعنی کلراید تمایل بیشتری نسبت به سورفکتانت آنیونی نشان داده و نتیجه زوج یون سدیم کلراید تشکیل می‌شود. کاتیون نرم یعنی سورفاکتانت کاتیونی نیز آنیون نرم یعنی سورفکتانت آنیونی موجود در محلول را به سایر آنیون‌ها ترجیح داده و زوج یون پایدارتر و فوق‌العاده تنبل سورفکتانت‌ها را شکل می‌دهد. تا اولاً به شدت از فعالیت هر دو سورفکتانت کاسته شود و ثانیاً در غالب موارد منجر به دو فاز شدن محصول گردد.

استفاده از سورفکتانت نانیونیک در کنار هر یک از سورفاکتانت‌های یونی دیگر بلامانع است. مهم‌ترین نکته قابل‌توجه در مورد سورفکتانت‌های غیریونی تنظیمpH محلول است. چرا که این سورفکتانت‌ها زنجیره‌هایی از پلی‌اتیلن گلایکول یا پلی پروپیلن گلایکول را در ساختار خود دارند که متأسفانه در محیط‌های اسیدی شکسته و به طور برگشت‌ناپذیر تجزیه و محلول را مات می‌کنند. در پی این اتفاق به‌شدت از خاصیت سورفکتانتی این مواد کاسته می‌شود.

برهمکنش سورفکتانت‌ها و الکترولیت‌ها

منظور از الکترولیت انواع نمک‌های معدنی است که با حل شدن آن‌ها در محلول، زوج یون آن‌ها آبپوشی شده و یون‌های تقریباً مستقل و منفرد کاتیون و آنیون را در محلول ایجاد می‌کنند.

یک تجمع مایسلی از سورفکتانت‌های آنیونی را در نظر بگیرید. سر چربی‌دوست آن‌ها به سمت داخل مایسل جهت‌گیری کرده و سر قطبی آن‌ها به سمت بیرون مایسل است. این سرقطبی در این مثال می‌تواند آنیون‌های سولفونات، سولفات یا کربوکسیلات باشد. در هر صورت این بارها نسبت به هم نیروی دافعه الکترواستاتیکی اعمال می‌کنند. اگر خاطرتان باشد عنوان شد که سرحد رشد مایسل را غلبه بر این دافعه تعیین می‌کند یعنی مایسل تا جایی بزرگ می‌شود که ممانعت دافعه بار به آن اجازه دهد. با اضافه شدن کاتیون‌های حاصل از انحلال الکترولیت، این بارها در سرهای قطبی مایسل‌ها تا حدودی خنثی شده و امکان رشد بیشتر مایسل فراهم می‌شود.

با صرفه و غلیظ! افزایش نمک باعث افزایش غلظت مایعات شوینده می‌شود!

در پاراگراف قبل علت استفاده از نمک در فرمول‌های شوینده را توضیح دادیم. نمک خوراکی یا همان سدیم کلرید یک الکترولیت معمول مورد استفاده در شوینده‌ها برای کمک به افزایش ویسکوزیته مایعات شوینده از طریق رشد مایسل‌ها است. پس استفاده از اشتباه مصطلح غلیظ برای این محصولات درست نیست. در واقع در غلظتی ثابت ویسکوزیته‌ای بالاتر به دست می‌آید که از نظر بعضی این نوعی تقلب به حساب می‌آید.

سازنده‌ها (Builders)

فعلاً در این بخش اشاره‌ای کوچک به اهمیت استفاده از سازنده‌ها در شوینده‌ها می‌کنیم.

همه شما تا به حال لکه‌های سفید روی ظروف استیل شسته شده یا لکه‌های سفیدک روی سطح کاشی سرامیک که به‌تازگی آب روی آن‌ها تبخیر شده را مشاهده کرده‌اید. جدای از نمک‌های معدنی یون‌های سخت (کلسیم و منیزیم) شامل نمک‌های کربنات، سولفات، هیدروکسید و …که منشأ این لکه‌های سفید هستند، این رسوبات می‌توانند به‌طور مشترک حاصل نمک کم محلول سورفکتانت‌ها نیز باشند. راه‌حل برای جلوگیری از این ترکیب نامطلوب چیست؟ با شیمیچی باشید تا در مورد سازنده‌ها بیشتر توضیح داده دهیم.

تولید سریع و کم‌هزینه

در این بخش نگاه عمیق‌تری به سازنده‌ها (سختی‌گیرها) با یک مثال عملی خواهیم داشت ولی قبل از آن، ترفند و پیشنهاد مناسبی را برای آن دسته از عزیزانی که تمایل به شروع تولید دارند عنوان می‌کنیم؛ اکنون این امکان وجود دارد تا با تهیه مخلوط اکتیو مایعات شوینده، به‌سادگی و فقط با انجام رقیق‌سازی به تولید مواد شوینده دلخواه خود برسید.

بررسی بیشتر در آگهی فروش مخلوط اکتیو مایعات شوینده قابل‌مطالعه است ولی به اختصار و جهت بررسی کارشناسی باید گفت این روش در مواردی مورد استقبال قرار گرفته‌اند که یا محل اصلی تولید مواد اولیه از محل تولید و بسته‌بندی محصول دور است و هزینه‌های حمل‌ونقل گزاف است یا انبارداری مجموعه اقلام مواد اولیه جهت تولید، هزینه‌های خواب سرمایه زیادی را به تولیدکننده تحمیل می‌نماید، جایی که خرید هر قلم از مواد اولیه حداقل به صورت تناژ میسر است یا در موارد خرده‌فروشی به چندین برابر قیمت اصلی قابل تأمین است.

جهت کسب اطلاعات بیشتر برای تولید مواد شوینده و فرمول مایع ظرفشویی، فرمول مایع دستشویی و فرمول مایع لباسشویی با قیمتی رقابتی با شیمیچی تماس حاصل فرمایید.

تلفن همراه و واتساپ:  09358388274

تلفن پشتیبانی: 02167323232

سازنده‌ها چه موادی هستند؟

سازنده‌ها در بحث شوینده، موادی هستند که با جذب کاتیون‌های چند ظرفیتی و فلزات سنگین مثل یون‌های کلسیم، منیزیم، آهن و … باعث نرم شدن آب شستشو شده و از این طریق بر کیفیت عملکرد سورفاکتانت‌ها می‌افزایند. همانطور که در بخش‌های قبل اشاره شد وجود این یون‌ها اثر منفی بر خواص شویندگی و کف کنندگی شوینده‌ها دارد و عامل رسوب سورفکتانت‌ها و ایجاد لکه‌های نامطلوب روی سطوح می‌شوند. همچنین یون‌های فلزی سنگین به‌صورت کاتالیستی موجب تخریب برخی اجزای تشکیل‌دهنده شوینده‌ها مثل آنزیم‌ها، اسانس، رنگ و سایر درشت مولکول‌ها می‌شوند.

پس وجود سازنده‌ها (سختی‌گیرها) برای بهبود کیفیت آب و در نتیجه عملکرد بهتر و بهینه‌تر شوینده‌ها ضروری است. همچنین با ممانعت از ایجاد لکه‌ها و رسوب روی سطوح جامد ماشین‌های لباسشویی یا ظرفشویی عامل افزایش عمر این دستگاه‌ها به حساب می‌آیند.

بسیاری از انواع مولکول‌های چرک از طریق پل‌هایی میانی به سطح (مثلاً لباس) اتصال پیدا می‌کنند. این پل‌های میانی چیزی به‌جز یون‌های فلزی نیست. پس با حذف سختی در محیط شستشو به حذف مؤثر لکه‌ها کمک می‌کنیم. در بیشتر شوینده‌ها از چندین نوع مختلف سازنده به‌طور همزمان استفاده می‌شود.

انواع سختی‌گیرها

بر اساس ساختار و نحوه عملکرد، سختی‌گیرها را دسته‌بندی می‌کنند:

• سختی‌گیرهای پایه آلی
• سختی‌گیرهای پایه معدنی

از نظر اهمیت سازنده‌ها، خیلی قاطع می‌توان گفت که شوینده‌ها را سورفکتانت‌ها و سختی‌گیرها تشکیل می‌دهند. البته در اینجا دسته فعال‌تر و البته قیمتی‌تر دیگری هم به نام شلاته کننده‌ها یا chelating agents معرفی می‌شوند که انواعی از سختی‌گیرها به حساب می‌آیند.

• سختی‌گیرهای ارزان (عمدتاً معدنی) یعنی سازنده‌ها
• سختی‌گیرهای نسبتاً گران و مؤثر یعنی شلاته کننده‌ها

معروف‌ترین سازنده که یک سختی گیر معدنی هم به حساب می‌آید سدیم تری پلی فسفات (STPP) است که علاوه بر خواص عالی در نرم‌کنندگی آب، ضمن تنظیم pH در محدوده مطلوب شویندگی (با خاصیت بافری)، خواص anti-redeposition از خود نشان می‌دهد. خواص anti-redeposition به مفهوم عدم چرک شدن البسه تمیز در شستشوی همزمان با یک البسه کثیف است.

در بسیاری از کشورها به خاطر مسائل زیست‌محیطی استفاده از سدیم تری پلی فسفات شامل قوانین سخت‌گیرانه‌ای است. لذا شوینده‌های بدون فسفات (Phosphate free) همواره مورد توجه تولیدکنندگان شوینده بوده و منجر به ابداع استفاده از طیف وسیعی از سایر انواع سختی‌گیرها شده است.

به طور خلاصه خواص مطلوب حاصل از استفاده از سختی‌گیرها به شرح زیر است:

1. حذف سختی آب با اتصال به یون‌های فلزی
2. بافری شدن محیط شستشو در pH مطلوب شستشو
3. جلوگیری از ترسیب مجدد چرک بر سطوح مورد شستشو
4. بهبود قابلیت تر شدن و امولسیون کنندگی شوینده و شکستن چرک‌های چربی و روغنی
5. در محصولات پودری مثل پودرهای لباسشویی حامل اصلی شوینده به حساب آمده و پودر یا گرانول شوینده را می‌سازد.

مکانیزم عمل سازنده‌ها

روش عمل سازنده‌ها به طور کلی از سه حالت زیر خارج نیست:

1. عمل به عنوان سکوئسترانت مثل تمام عوامل شلاته کننده EDTA، فسفونات‌ها مثل HEDP و DTPMP، سیترات و…

1. عمل به عنوان تبادل‌گر یونی مثل سدیم آلومینوسیلیکات یا همان زئولیت
2. عمل به عنوان عامل ترسیب دهنده مثل سدیم کربنات

بحث سازنده‌ها مثل بحث سورفکتانت‌ها در شوینده تمامی ندارد و تقریباً در تمام بخش‌های آتی در سری فرمولاسیون تولید مواد شوینده با شیمیچی مورد صحبت و اشاره خواهد بود. در ادامه در بخش‌های مختلف محصولات شوینده به ویژه سورفکتنت‌ها صحبت می‌کنیم.

مواد اولیه شوینده

به طور خلاصه درصد قابل‌توجهی از فرمول یک شوینده خانگی از بخش زیادی از حلال که تقریباً در تمام موارد آب دیونیزه تشکیل شده است.
در مورد آب مورد استفاده برای ساخت شوینده خانگی رعایت چند نکته الزامی است.

1- قبل از هر چیز لازم است آب دارای سختی پایین باشد (جهت مطالعه و کسب اطلاعات درباره آزمون سختی آب کلیک کنید). به این منظور از دستگاه‌های تصفیه آب استفاده می‌شود و یا اقدام به خرید آب دیونیزه از تأسیسات ارائه‌دهنده آن می‌شود.

2- در وهله دوم لازم است آب مصرفی عاری از انواع جلبک‌ها و میکروارگانیسم‌های آلوده‌کننده آب باشد. درصورتی‌که از آب با شرایط نامطلوب جهت ساخت یک شوینده خانگی استفاده شود:

سختی کلسیم و منیزیم عامل ناپایداری مواد تشکیل‌دهنده در اثر تشکیل نمک‌های کم محلول و درنتیجه عدم پایداری محصول است. همین سختی عامل عدم ایجاد کف مناسب و افت عملکرد شوینده است. تشکیل رسوب، تغییر رنگ، تغییر بوی اسانس و افت ویسکوزیته از نتایج نامطلوب استفاده از آب با سختی بالا است. استفاده از آب با آلودگی میکروبی منجر به آلودگی میکروبی شوینده و درنتیجه مشکلات بعدی از جمله بوی نامطبوع فساد و افت ویسکوزیته یا تشکیل دلمه‌های جلبکی،میکروبی و قارچ درون شوینده می‌شود.

سورفکتانت مهم‌ترین ماده اولیه شوینده‌ها

سورفکتانت‌ها که در بخش‌های قبلی به‌طور مفصل راجع به آن‌ها صحبت کردیم شامل سورفاکتانت‌های آنیونی مانند اسید سولفونیک، تگزاپن، سدیم لوریل سولفات سورفکتانت‌های غیر یونی مانند انواع ترکیبات اتوکسیله و پروپوکسیله از الکل‌های چرب و ترکیبات آروماتیک مانند نونیل فنول هستند. همچنین در مورد سورفکتانت‌های آمفوتری می‌توان از بتائین یا کامل‌تر بگوییم کوکامیدو پروپیل بتائین نام برد. سورفکتانت‌های کاتیونی مانند انواع ترکیبات کواترنری آمونیوم دسته چهارم از انواع مواد فعال سطحی است.

در زیر فهرستی مختصر از متداول‌ترین سورفکتانت‌های مورد استفاده در صنعت شوینده خانگی را نام می‌بریم:

• اسید سولفونیک
• سدیم لوریل اتر سولفات یا همان تگزاپون
• کوکونات فتی اسید دی اتانول آمید یا به اختصار و آن‌گونه که در بازار به لورامید معروف است.
• کوکونات فتی اسید منو اتانول آمید
• کوکامیدو پروپیل بتائین
• نمک اسیدهای چرب مانند سدیم استارات
• نونیل فنول های اتوکسیله
• الکل‌های چرب اتوکسیله
• و بی‌شمار انواع سورفکتانت‌های مختلف با کاربردهای خاص…

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

تلفن همراه و واتساپ:  09358388274

تلفن پشتیبانی: 02167323232