فرمول شامپو کارواش تاچلس فاقد حلال های هیدروکربنی و مواد سیلیکونی
چکیده: در این مقاله یک فرمول شامپو کارواش تاچلس (Touchless Car Wash Shampoo Formulation) غلیظ حاوی
یک اتر آمین یا دی آمین اتر چرب و فاقد حلال های هیدروکربنی و مواد سیلیکونی معرفی می شود. این فرمول شامپو
در فرآیند کارواش بدون لمس استفاده می شود که در آن مواد به شکل محلول رقیق آبی برای حذف خاک از سطح
خودرو اسپری می شوند. این فرمول تهیه شامپو به گونه ای طراحی شده است که ترکیبات آبی خود به خود حذف
می شوند و مقادیر بسیار کمی از محلول برای ایجاد لکه آب روی سطوح تمیز شده خودرو باقی می ماند. همچنین این
ترکیب حاوی انواع مواد دیگر برای آبگیری سریع سطوح رنگ شده، بهبود تمیزی شیشه و
سطوح است. کاهش قابل توجه لکه و پایداری غلظت از ویژگی های برجسته این فرمول شامپو تاچلس است.
مقدمه:
سطوح کثیف وسایل نقلیه سالهاست که با استفاده از ترکیبات و روش های مختلف تمیز می شوند. چنین ترکیباتی می توانند به سادگی
محلول های ظرفشویی یا پاک کننده های معمولی همه منظوره باشند. در کارواش های نیمه اتوماتیک و کاملا اتوماتیک از مواد تمیزکننده
مختلفی در مراحل مختلف سیستم نظافتی (قبل از شستشو، حین شستشو و بعد از آن) استفاده می شود. شامپوهای کارواشی
یک دسته معمول از مواد تمیزکننده خودرو هستند. فرمول انواع شامپو کارواش حاوی سورفکتانت های آنیونی به همراه
سورفکتانت های غیریونی سازگار، جداکننده ها، موم ها و سایر مواد تشکیل دهنده هستند. ترکیبات مومی هیدروکربنی
برای کمک به حذف آب از سطوح خودرو مخلوط می شوند و باعث ایجاد یک روکش براق می گردند. این ترکیبات مومی
با سورفکتانت های آنیونی یا غیریونی، عوامل ضد زنگ و سایر اجزا سازگار بوده و یک سیستم کاملاً کاربردی را تشکیل
می دهند که می تواند خودروها را آب گیری و یک روکش براق خشک ایجاد کند. همچنین برخی دیگر از انواع فرمول شامپو کارواش در
دسترس است که حاوی سورفکتانت ها، حلال ها و یک ماده موم مانند سیلیکون است که یک سطح براق را تشکیل میدهد.
سیلیکون ها مواد بسیار آبگریز و شناخته شده ای هستند که وقتی در فرمول شامپو کارواش با اجزای دیگر مانند
سورفکتانت های غیر یونی، عوامل ضد زنگ و غیره استفاده می شوند، سطح خودرو را براق و خشک می کنند. معمولا یک
سورفکتانت آنیونی سولفونات یا سولفات و سورفکتانت آمینی سیستم سورفکتانت فرمول شامپو را تشکیل می دهند. به
عنوان مثال، چستو چو فسکی و همکارانش در پتنت شماره ۳,۴۴۰,۰۶۳ استفاده از نمک های آمینی اسید چرب آلی را در
فرمولاسیون کارواشی آموزش می دهند. بیکر و همکارانش در پتنت شماره ۳,۵۹۲,۶۶۹ کاربرد یک ترکیب موم هیدروکربنی حاوی
آلکیل آمین چرب برای تشکیل فیلم شفاف را نشان می دهند. Cifuentes و همکارانش در پتنت شماره ۵,۲۵۸,۰۶۳ یک فوم
بهبود دهنده براقیت را برای استفاده در سطوح خودرو معرفی کردند. برای این منظور یک آلکیل سیکلو هگزیل آمین در
فرمول شامپو خودرو گنجانده شد. در نهایت ABE، WO 92-22632، یک ترکیب آب گریز برای شستشوی شیشه ماشین با
استفاده از نمک آمین استات چرب در ترکیب با حلال هیدروکربنی و موم سیلیکون در یک فرمول پیچیده حاوی ماده فعال فلوئوروکربن را افشا می کند.
آلکیل آمین های چرب معمولاً دارای فرمول R-NH2 هستند که در آن R یک گروه هیدروکربنی است که
می تواند ۱-۳ پیوند غیراشباع داشته باشد اما حاوی ۶-۲۴ اتم کربن با زنجیره مستقیم است. اریکسون (WO 92-08823) عامل
تمیز کننده و چربی زدایی حاوی آلکیل آمین اتوکسیله را افشا می کند که می تواند محافظ خوردگی فلز نیز باشد. لمین و
همکارانش (GB 2,036,783) یک فوم دافع آب را با استفاده از یک عامل آبگیری کاتیونی شامل آمین اتوکسیله افشا
کردند. JP 05-156289 یک فرمول شامپو کارواش حاوی آمین های محلول در آب با زنجیره کوتاه را آموزش می دهد. در
نهایت، JP 03-024200 یک ماده شوینده را برای حذف خاک در وسایل نقلیه با استفاده از آمین های آبی یا غیرآبی زنجیره
کوتاه آموزش می دهد. فاکس در پتنت ایالات متحده شماره ۴۲۸۴۴۳۵ فرمول شامپو کارواش حاوی ترکیب آمین چهارتایی اتوکسیله
را معرفی کرد. کارالیس و همکارانش در پتنت شماره ۴۸۶۴۰۶۰ فرمول شامپو کارواش را با ترکیب یک آمونیوم چهارتایی و آمین اکسید
طراحی کردند. JP 03-262763 و JP 58-076477 ترکیبات کارواش و ترکیبات پوشش ضد لک را نشان می دهد که می تواند حاوی
مواد آمین چهارتایی در ترکیب با افزودنی هایی مانند موم ها، سورفکتانت های کاتیونی و غیره باشد. مواد تمیزکننده خودرو ذکر
شده در بالا تا حدی در بازار موفقیت داشته اند. با این حال، بازار به طور مستمر به دنبال موادی با خواص بهبود یافته است. خواصی که
همیشه می توانند بهبود یابند عبارتند از: براق بودن سطح تمیز شده خودرو، میزان آبگیری، لکه شدن آب روی سطوح شیشه ای یا
رنگ شده، پایداری کنسانتره، شفافیت محلول و سهولت کلی تهیه رقت های آبی از مواد کنسانتره. بازار به طور مداوم به دنبال بهبود
در سیستم های آبی حاوی مواد پاک کننده آلی است که می تواند حذف خاک، آبگیری و درخشندگی را در سطح نهایی وسیله نقلیه
را بهبود بخشد، و لکه را کاهش دهد. در نهایت، سازگاری زیست محیطی مواد موم مانند هیدروکربن و سیلیکون در سال های اخیر
مورد سوال قرار گرفته است. بنابراین نیاز اساسی به تولید پاک کننده ها و شامپوهای تاچلس خودرو وجود دارد که می توانند با
حداقل باقی مانده آبی در سیستم های بدون لمس سطح را تمیز و درخشان کنند. در همین راستا این مقاله به معرفی یک
فرمول شامپو خودرو تاچلس جدید می پردازد که فاقد ترکیبات هیدروکربنی و سیلیکونی بوده و می تواند در شستشو و آبگیری
سطوح ماشین استفاده شود. این فرمول ساخت شامپو کارواش در از بین بردن انواع خاک های رایج در محیط حمل و نقل
کاملاً موثر عمل می کند. چنین خاک هایی از سوخت، روان کننده ها، سیالات هیدرولیک و
سایر مایعات کاربردی، کثیفی، اجزای خروجی اگزوز خودرو، باقی مانده از پاک کننده های قبلی، موم ها و غیره به دست می آیند.
توصیف فرمولاسیون شامپو کارواش تاچلس:
در این مطالعه مشخص شد که اگر از آلکیل اتر آمین چرب در فرمول شامپو کارواش تاچلس استفاده شود، میتوان مواد مومی هیدروکربنی و
سیلیکونی را حذف کرد. ترکیبات آلکیل اتر مونو/دی آمین با فرمول عمومی R-O- (R.sub.2).sub.n -NH-A معمولاً در مواد کنسانتره آبی
مایع فرموله می شوند و با سایر مواد تشکیل دهنده سازگاری خوبی دارند. این شامپو به راحتی روی سطح وسیله نقلیه اسپری می شود و
باعث می شود سطوح پس از تمیز کردن با پوششی براق و با حداقل لکه یا رگه های آب ظاهر شوند. آمین در فرمول شامپو تاچلس با
استفاده از یک عامل تثبیت کننده متشکل از یک اسید خنثی کننده یا یک سورفکتانت غیریونی سازگار ساخته می شود. عامل تثبیت کننده
باعث تشکیل ترکیبات آمین اتر تک فاز می شود و بنابراین محلول های حاصل شفاف هستند. برخلاف فرمول های قبلی، سورفکتانت های
آنیونی مانند سولفات ها یا سولفونات ها ترجیح داده نمی شوند و این فرمول شامپو اساساً عاری از مواد آنیونی واکنش دهنده با آمین است.
اعتقاد بر این است که چنین مواد آنیونی مانند آلکیل بنزن سولفونات ها، آلفا الفین سولفونات ها و سولفات های الکلی با آمین های چرب
واکنش داده و فعالیت آن ها را کاهش می دهند. اصطلاح “سیستم تمیز کردن بدون لمس” به فرآیندهایی اطلاق می شود که در آن مواد
تمیزکننده مستقیماً روی سطح خودرو شامل سطح رنگ شده، سطح کامپوزیت پلاستیکی حرارتی، سطح شیشه ای و یا لاستیک اعمال
می شود. در این فرآیند، فرمول شامپو تاچلس باید بتواند بدون هیچ اثر مکانیکی اضافی به طور موثر خاک را حذف کند. در هنگام استفاده،
محلول شامپو برای مدت زمان نسبتاً کوتاهی (کمتر از ۵ دقیقه) در تماس با سطوح باقی می ماند و خاک را حذف می کند. پس از این زمان مواد
با استفاده از یک شستشوی آبی و عامل آب گیری از سطح خودرو حذف می شوند. “عامل آبگیری” باعث زهکشی سریع و کامل باقیمانده آب
روی سطح خودرو می شود. اصطلاح ” بدون موم هیدروکربن” برای انتقال این مفهوم در نظر گرفته شده است که فرمول حاوی نسبت قابل
توجهی از هیچ هیدروکربنی نیست که بتواند در حذف خاک، آبگیری یا ایجاد یک پوشش براق برای سطح رنگ شده خودرو شرکت کند.
اصطلاح “بدون سیلیکون” برای انتقال این مفهوم در نظر گرفته شده است که این ترکیب اساساً عاری از مواد سیلیکونی در غلظت هایی
هستند که معمولاً به منظور ارتقاء سطح براق، آبگیری، حذف آب یا جلوگیری از لکه یا رگه استفاده می شوند. اصطلاح “ضد کثیفی” به
منظور انتقال این مفهوم است که مواد این ترکیب به از بین بردن یا دفع لکه های آب سخت (ناشی از مواد جامد محلول در آب های
شستشو) کمک می کند. سایر مواد تشکیل دهنده فرمول کارواش تاچلس عبارتند از: مواد اساسی، حلال ها و انواع مواد مفید دیگر مانند
رنگ ها، عطرها، غلیظ کننده ها، سورفکتانت های کف کننده و غیره. همچنین هیدروتروپ ها مانند اوره و PEG به شفاف ماندن مایع در تغییرات دمایی کمک می کند.
سورفکتانت غیر یونی در فرمول شامپو کارواش تاچلس:
آمین ترجیحی در ترکیب اتر آمین چرب شامل تترا دسیل اکسی پروپیل-۱،۳-دی آمینو پروپان است. این ترکیبات در بازار با نام های تجاری
TOMAH® DA19، DA18، DA17، DA1618، DA14، PA19، PA17، PA16، PA14، PA12، و غیره قابل تهیه هستند. سورفکتانت های غیر یونی
مفید در فرمول شامپو تاچلس، شامل آنهایی هستند که پلیمر پلی آلکیلن اکسید را به عنوان بخشی از مولکول سورفکتانت دارند. نمونه ای از
این سورفکتانت های غیریونی شامل کلر، بنزیل، متیل، اتیل، پروپیل، بوتیل و دیگر اترهای پلی اتیلن گلیکول با پوشش آلکیل الکل های چرب
هستند. از سورفکتات های غیر یونی بدون پلی آلکیلن اکسید می توان به آلکیل پلی گلیکوزیدها، استرهای سوربیتان و ساکارز و اتوکسیلات
آنها، اتیلن دی آمین آلکوکسیله، الکوکسیلات الکل مانند پروپوکسیلات الکل اتوکسیلات، اتوکسیلات های دودسیل، اکتیل یا نونیل فنل،
پلی اکسی اتیلن گلیکول اترها و موارد مشابه، استرهای کربوکسیلیک اسید مانند استرهای گلیسرول، استرهای پلی اکسی اتیلن،
آمیدهای کربوکسیلیک مانند میعانات دی اتانول آمین، میعانات مونو آلکانول آمین و آمیدهای اسید چرب پلی اکسی اتیلن و مانند آن
اشاره کرد. یک دسته از غیر یونیک ها شامل کوپلیمرهای بلوک پلی آلکیلن اکسید از جمله کو پلیمر بلوک اکسید اتیلن/اکسید پروپیلن
بوده که با نام تجاری PLURONIC™ (BASF-Wyandotte) در دسترس هستند. همچنین می توان از سورفکتانت های غیریونی حاوی
سیلیکون مانند ABIL B8852 یا Silwet 7602 استفاده کرد. اما در اینجا سورفکتانت های زیر برای استفاده در فرمول شامپو کارواش تاچلس
ترجیح داده می شوند: آمین های چرب (آمین های کوکو، پیه و غیره) اتوکسیله شده با ۲ تا ۱۸ مول اکسید اتیلن (EO) و آمین های جایگزین
با فرمول: R1-O-R2-NH-R2-NH2، یا گونه های اتوکسیله آن، که در آن R1 یک گروه چرب است، هر R2 به طور مستقل یک آلکیلن C1-6 است.
یک سورفکتانت غیریونی مهم می تواند آمین اکسید باشد. چنین موادی از طریق اکسید کردن یک t-آلکیل آمین به آمین اکسید ساخته
می شوند. آمین اکسیدهای ترجیحی معمولاً اکسیدهای آلکیل دی متیل آمین C6-28 هستند. نمونه هایی از این آمین اکسیدها عبارتند از:
لوریل دی متیل آمین اکسید، دودسیل دی متیل آمین اکسید، تترادسیل دی متیل آمین اکسید، ستیل دی متیل آمین اکسید، استئاریل دی متیل آمین اکسید، دودسیل دی اتیل آمین اکسید و غیره.
سایر اجزاء بکار رفته در فرمول ساخت شامپو کارواش تاچلس:
از ترکیبات سازنده برای کاهش اثرات نامطلوب کاتیون های فلزی دو و سه ظرفیتی موجود در آب استفاده می شود. چنین کاتیون هایی
میتوانند اثر اجزای آلی فرمولاسیون شامپو را کاهش داده و باعث ایجاد لکه پس از شستشو شوند. عوامل کیلیت کننده معدنی و
آلی به عنوان سازنده برای رفع این مشکل مناسب هستند. سیلیکات های معدنی، کربنات ها، فسفات ها و بورات ها نمونه های
معدنی و تری سدیم نیتریلو تری استات، تری سدیم هیدروکسی اتیلن دی آمین تری استات، تترا سدیم اتیلن دی آمین تترا استات،
نمک های سدیم اسید پلی آکریلیک از مثال های آلی ترکیبات سازنده شناخته شده در صنعت هستند. فرمول شامپو می تواند
حاوی یک ماده بازی یا اسیدی مانند آمین ها، هیدروکسید سدیم، سدیم سیلیکات، اسید استیک، اسید هیدروکسی استیک،
اسید فسفریک، اسید سیتریک برای تنظیم pH باشد. ترکیبات سیلیکاتی به عنوان یک محافظ آلومینیوم عمل می کنند که می تواند
تأثیر مواد شیمیایی ترکیب روی سطوح آلومینیومی در معرض را کاهش دهد. مواد سازنده قلیایی باید به مقدار کافی برای بدست
آوردن pH خنثی تا کمی قلیایی (۹-۷) وجود داشته باشد. فرمول ترکیب شامپو می تواند حاوی یک حلال مانند الکل ها، گلیکول ها
و ترکیبات گلیکول اتر باشد. نمونه هایی از این مواد عبارتند از: اتانول، پروپانول، ایزوپروپانول، بوتانول، ۲-بوتانول، ۲-متیل-۲-پروپانول،
بوتوکسی دی گلیکول، اتوکسی دی گلیکول، پلی پروپیلن گلیکول، اتیلن گلیکول متیل اتر، اتیلن گلیکول دی متیل اتر،
پروپیلن دی گلیکول، بوتوکسی اتانول، فنوکسی اتانول، متوکسی پروپانول، پروپیلن گلیکول، n-بوتیل اتر، تری پروپیلن گلیکول، n-بوتیل اتر، پروپیلن گلیکول، هگزیلن گلیکول و سایر حلال های اکسیژن دار مشابه.
عملکرد فرمول شامپو کارواش تاچلس:
نمونه هایی از این فرمول شامپو کارواش تاچلس با و بدون آلکیل اتر دی آمین برای آزمایش اثرات شوینده و آب گیری ساخته شد. محلول های
یک درصد وزنی از نمونه ها تهیه و با استفاده از یک اسپری کم فشار، ۱۰۰ میلی لیتر از آن ها روی یک پانل جانبی ۱۶ فوت مربعی یک
ماشین سفید مدل ۱۹۹۴ اعمال شد. ۳۰ ثانیه زمان داده می شود و در نهایت یک شستشوی آبی با فشار بالا (psi 600) صورت می گیرد.
نتایج اثرات بهبود آبگیری سطح رنگ شده را در هنگام استفاده از اتر آمین چرب نشان می دهد، در حالی که قدرت پاک کنندگی خوبی
نیز دارد. از یک براقیت سنج برای برای ارزیابی بصری آبگیری و براقیت پانل ها استفاده شد. داده های درصد براقیت یک مقیاس مرجع
نسبی بوده که سیاه برابر با ۰٪ و سفید برابر با ۱۰۰٪ است. به عنوان مثال، معمولا سطوح کثیف در محدوده ۵۰-۷۰٪ براق هستند در حالی
که سطوح تمیز شده حدود ۱۱۰-۹۰٪ براقیت دارند. سطوح آینه ای می تواند بیشتر از ۱۰۰٪ باشد. داده ها به خوبی نشان می دهند
آمین می تواند “درخشندگی” خوبی را به سطح ببخشد بطوری که براقیت را تا مقادیر بیش از ۱۰۰٪ افزایش می دهد. بهبود آبگیری
فرمول های آمین در مقابل فرمول های معمولی با استفاده از وزن آب تعیین شده با وزن سنجی باقیمانده در سطح وسیله نقلیه پس
از زمان تخلیه ۳۰ ثانیه تعیین شد. ۱۰۰%×(۱-wt بر روی سطح آمین تیمار شده)=آب زدایی وزنی در بهبود سطح معمولی. برای
تعیین آبگریزی مواد اتر آمین چرب روی سطوح کاشی-شیشه، محلول های آبی ۰٫۰۳ درصد وزنی فعال (در pH های مختلف) ساخته
شد، محلول ها روی سطح کاشی/شیشه اعمال و با آب شهری شستشو داده شد. پس از حدود ۵ ثانیه شستشو، کاشی به مدت
یک شب خشک و مجدداً با ۱۰۰ میلی لیتر آب نرم شسته شد و پس از ۱۰ ثانیه زمان تخلیه، آب سطحی باقیمانده به روش وزنی
تعیین گردید. داده های به دست آمده حذف بیش از ۹۰ درصد آب را برای تمام فرمول های حاوی آمین نسبت به کنترل های آزمایش فاقد آمین نشان می دهد.
همچنین، این فرمول شامپو کارواش تاچلس بهبود قابل توجهی را نسبت به فرمول های
تجاری موجود نشان می دهد. آبگیری آلکیل اتر آمین های چرب می تواند یک خاصیت روان کننده را به سر برس های پلیمری مورد
استفاده در واشرهای حمل و نقل مکانیکی ببخشد. این کاهش اصطکاک برای به حداقل رساندن خراش و سایش در سیستم های
کارواش مکانیکی با استفاده از برس های مویی پلیمری برای افزایش حذف خودکار خاک بسیار مهم است. با تشخیص یک مقیاس
لگاریتمی نزدیک برای ضریب اصطکاک (COF)، نتایج نشان دهنده بهبود قابل توجه روانکاری این فرمول است. COF های زیر ۱٫۰۰ نشان
دهنده حداقل کشش هستند، در حالی که موارد بالاتر از ۱٫۰۰ سایش قابل توجهی را به سطوح سخت وارد می کنند و موارد بالاتر
از ۱٫۳ ~ COF نشان دهنده سایش شدید است. آزمایشی به منظور تعیین توانایی آمین های چرب فرمول شامپو در دفع یا به حداقل
رساندن لکههای آب موجود و نامطلوب در محصولات شوینده انجام شد. از آنجایی که خاک روی شیشه جلو، یکی از بصری ترین
خاک ها برای مصرف کننده است، هرگونه کنترلی کاملاً سودمند خواهد بود. این آزمایش با اعمال پوشش آمین روی سطح
شیشه ای-سرامیکی، ۱۵ بار شستشو با آب چاه و ۳۰ دقیقه خشک کردن بین شستشو ها انجام شد. کاشی ها در پایان ۱۵ چرخه
به صورت بصری در مقیاس ۱-۴ ارزیابی شدند. نتایج کنونی نشان می دهد که آلکیل اتر آمین های چرب با زنجیره طولانی تر (> C12) به
خوبی به عنوان بازدارنده های لکه آب در سطح سخت عمل میکنند. همچنین استفاده از آلکیل اتر آمین ها و دی آمین ها امکان به
حداقل رساندن یا حذف حلال ها و هیدروتروپ ها را فراهم می کند، در حالی که فرمول های قبلی به ترکیبات هیدروتروپ قابل توجهی
نیاز دارند. محلول های یک درصد تهیه و pH محلول با اسید استیک رقیق یا KOH روی ۱۰-۵ تنظیم شد. رفتار ابری پس از ۱۵ دقیقه
مشخص گردید. با کمال تعجب مشاهده شد که حلالیت و شفافیت فرمول شامپو کارواش حاوی آلکیل اتر (دی) آمین بطور قابل
توجهی بهبود یافته است. در نهایت آلکیل اتر (دی) آمین ها محدوده pH گسترده ای را برای فرمولاسیون شامپوها ایجاد می کنند که اضافه کردن مواد افزودنی دیگر را ممکن می سازد.
نتیجه گیری:
در این مقاله یک فرمول شامپو کارواش تاچلس (Touchless Car Wash Shampoo Formulation) حاوی یک اتر آمین یا دی آمین اتر چرب و فاقد
حلال های هیدروکربنی و مواد سیلیکونی معرفی شد. آزمایش های ارزیابی عملکرد به خوبی نشان می دهند که آلکیل اتر (دی) آمین در
فرمول، قدرت تمیز کنندگی، براقیت، آبگیری و حذف لکه ها پس از شستشو را نسبت به نمونه های شاهد و تجاری موجود در بازار بطور
پرسش و پاسخ